预应力钢筋混凝土结构原理.pptx
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1、8.1 预应力混凝土结构的概念与原理对于普通钢筋混凝土构件,由于高强钢筋在达到屈服强度时需要较大的变形,因此会导致构件裂缝增大;对于预应力混凝土构件,施加预应力会使钢筋在结构未承担荷载时就发生部分变形,并使其在施加荷载后进而达到屈服的后续变形控制在一定范围内,就可以控制裂缝地开展;使用普通钢筋的普通钢筋混凝土构件的截面应变变化状况使用普通钢筋的预应力钢筋混凝土构件的截面应变变化状况使用高强钢筋的预应力钢筋混凝土构件的截面应变变化状况第1页/共16页8.1 预应力混凝土结构的概念与原理普通钢筋,钢筋屈服应变1;高强钢筋,钢筋屈服应变2;对于高强钢筋施加预应力,使受拉区受压,并使其在混凝土受拉区应
2、变恢复为0时发生应变为3,继续受拉至屈服的应变为4=1;此时使用高强钢筋的构件受拉区与使用普通钢筋的构件受拉区的截面应变一致;对于高强钢筋施加预应力,使受拉区受压,并使其在混凝土受拉区应变恢复为0时发生应变为5 3,继续受拉至屈服的应变为61;此时使用高强钢筋的构件受拉区截面应变小于使用普通钢筋的构件受拉区的截面应变,即裂缝减小,可以有效控制混凝土受拉区的裂缝。123+4=2,4=15+6=2第2页/共16页8.1 预应力混凝土结构的概念与原理如果对于普通钢筋施加预应力,使受拉区受压,并使其在混凝土受拉区应变恢复为0时发生应变为7,继续受拉至屈服的应变为8,7+8=1此时如果配筋适当,构件受拉
3、区截面应变小于使用普通钢筋的构件受拉区的截面应变,受压区截面面积大于使用普通钢筋的构件受压区的截面面积,理论上可以有效控制裂缝,并提高截面承载力;123+4=2,4=15+6=27+8=1第3页/共16页8.1 预应力混凝土结构的概念与原理因此使用普通钢筋的预应力混凝土结构的截面承载力为:x=0 1fcbx=fyAs M=0 M=1fcbx(h0-x/2)=fyAs (h0-fyAs/2 1fcb)可以看出,由于钢筋屈服后塑流的存在,当配筋率相同时,预应力结构与非预应力结构承载力相同,混凝土受压区高度相同,破坏时的变形也相同;增加配筋可以促使混凝土的受压区高度增加,使受拉区应变减小,但预应力的
4、作用可以使钢筋的部分应变在受拉区受拉前发生,钢筋仍然可以发生屈服,因此可以使截面的承载力有所提高。此时的配筋率对于非预应力结构来讲,属于超筋,但由于施加了预应力,使钢筋发生提前变形,并促使混凝土受压区增大,也可以满足钢筋屈服混凝土压碎的塑性破坏基本特征要求对于实际结构,由于预应力结构中也同时配置有非预应力钢筋,为保证非预应力钢筋屈服,必须保证其应有的应变量,因此必须保证常规结构的混凝土受压区的界限高度bh0,即预应力钢筋与非预应力钢筋强度等级相同在承载力方面是没有意义的。第4页/共16页8.1 预应力混凝土结构的概念与原理对于使用高强钢筋的预应力混凝土结构的截面承载力也可以表示为:x=0 1f
5、cbx=fyAs M=0 M=1fcbx(h0-x/2)=fyAs (h0-fyAs/2 1fcb)虽然钢筋强度高,达到屈服时的变形较大,但是由于使用预应力,可以使钢筋的部分应变在受拉区受拉前发生,因此截面受拉区的正常应变使普通钢筋发生屈服的应变,就可以使高强钢筋发生屈服;因此可以看出:1.对于预应力结构,钢筋发生屈服也是其发生破坏的重要标志;2.施加预应力可以有效调整截面受拉前的钢筋应力值与应变的大小,进而可以控制截面受拉区受拉后的应变能够使钢筋发生屈服的应变值,以及相应的受压区的大小;3.因此,使用预应力结构不仅可以控制截面裂缝,还可以有效提高截面混凝土的利用率,提高截面刚度,提高承载力。
6、4.预应力结构宜使用高强材料高强钢筋与高强混凝土。第5页/共16页常规的截面预应力形成与施加主要通过两种方法:1.先张法1.设置台座2.放置钢筋3.钢筋张拉4.浇筑混凝土并养护5.端头钢筋切断形成预应力6.先张法是通过混凝土与钢筋之间的摩擦锚固力形成预应力的,传力较为均匀钢筋的张拉状态 张拉控制应力钢筋的工作状态预应力钢筋的自然状态8.2 预应力混凝土结构预应力的形成第6页/共16页常规的截面预应力形成与施加主要通过两种方法:1.后张法1.绑扎钢筋设置孔道2.浇筑混凝土并养护3.穿预应力钢筋4.钢筋张拉5.端头锚固形成预应力6.孔道灌浆封闭7.后张法是通过端头锚具形成预应力的,会出现传力过于集
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