10-预应力混凝土结构的基本原理与计算原则教学讲义.ppt

★产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。
★钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。
★如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪费。
★采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。
★裂缝宽度与钢筋应力基本成正比。三、预应力混凝土的特点2.预应力混凝土的发展应用；工程实用阶段
法国的弗莱西奈E.Freyssinet在1928年考虑混凝土收缩和徐变产生的损失，提出预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土，这是预应力混凝土在理论上关键的突破
直到1939年，E.Freyssinet发明了短部锚固用的锥形契等，在工艺上提供了切实可行的方法，使预应力结构得到工程应用的真正推广
40年代，弗莱西奈E.Freyssinet设计跨越法国马恩河，孔径为55m的大桥，人们才接受预应力损失可以控制和计算的见解世界普及阶段
美国：大规模的预应力混凝土的推广，是第二次世界大战结束后，由于西欧对工业、交通、城市建设急待恢复和重建，钢材供应十分紧张的情况下，原先钢结构的工程纷纷改为预应力混凝土结构，应用范围，也从桥梁、工厂扩大到土木、建筑工程的各个领域。
我国预应力的发展
50、60年代：预制构件，3-6米的楼板，吊车梁，大型屋面板，12–18米的大梁，36米以内的屋架等－提倡工业化施工
70年代，北京和江、浙一带建了少量的预应力框架结构
80年代：由于无粘结预应力混凝土的推广，多、高层大开间的预应力平板体系，大量地采用预应力混凝土结构
桥梁，特种结构等大量采用预应力混凝土结构
90年代：高层房屋的楼板跨度大；采用预应力梁减少。
大跨度结构（大跨度桥梁）；1、先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土2）后张法预应力混凝土2、全预应力混凝土和部分预应力混凝土③部分预应力混凝土
部分预应力混凝土是按在使用荷载作用下，容许出现裂缝，但最大裂宽不超过允许值的要求设计。相当于裂缝控制等级为三级的构件。（1）预应力混凝土结构对预应力钢筋的要求④具有一定的塑性为防止发生脆性破坏，要求预应方钢筋在拉断时，具有一定的伸长率；2、中、高强钢丝
中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。
中强钢丝的为800~1200MPa，
高强钢丝的强度为1470~1860MPa。
钢丝直径为3~9mm。
为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用‘刻痕’或‘压波’，也可制成螺旋肋。消除应力钢丝：钢丝经冷拔后，存在有较大的内应力，一般都需要采用低温回火处理来消除内应力。消除应力钢丝的比例极限、条件屈服强度和弹性模量均比消除应力前有所提高，塑性也有所改善。无粘结预应力束除冷拉低合金钢筋外，其余预应力筋的应力-应变曲线均无明显屈服点，采用残余应变为0.2%的条件屈服点作为抗拉强度设计指标。2、混凝土3、孔道及灌浆材料1、夹片式锚具2、张拉控制应力③有时为了减少预应力损失，需对钢筋进行超张拉，由于钢材材质的不均匀，可能使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，而使钢筋产生较大塑性变形或脆断，使施加的预应力达不到预期效果。
④使预应力损失增大。先张法构件的σcon值适当高于后张法构件.因为对预应力筋的张拉过程是在施工阶段进行的，同时张拉预应力筋也是对它进行的一次检验，所以表中[scon]是以预应力筋的标准强度给出的，且[scon]可不受抗拉强度设计值的限制。
在下列情况下，[scon]可提高0.05fptk：
⑴为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；
⑵为部分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损失。
为避免scon的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《规范》规定scon不应小于0.4fptk。◆预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上原因，预应力筋中应力会从scon逐步减少，并经过相当长的时间才会最终稳定下来，这种应力降低现象称为预应力损失。
◆由于最终稳定后的应力值才对构件产生实际的预应力效果。因此，预应力损失是预应力混凝土结构设计和施工中的一个关键的问题。
◆过高或过低估计预应力损失，都会对结构的使用性能产生不利影响。由于预应力是通过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋产生缩短的因素，都将引起预应力损失，主要有：
◆锚固损失：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移
◆摩擦损失：在预应力筋张拉过程中，后张法预应力筋与孔道壁之间的摩擦，先张法预应力筋与锚具之间以及折点处的摩擦，也会使张拉应力造成损失。
◆混凝土的收缩和徐变引起的损失
◆松弛损失：长度不变的预应力筋，在高应力的长期作用下会产生松弛，会引起预应力损失。
◆温差损失：先张法中的热养护引起的温差损失
◆弹