3）预加应力的目的是实现荷载平衡.ppt

预应力混凝土的概念 提??? 要 本篇的主要内容： 钢筋混凝土的缺欠和原因，预应力混凝土的基本概念和优点。 施加预应力的方法及建立预应力的条件。 预应力混凝土构件对材料的要求、常用预应力筋的品种、锚夹具。 引起预应力损失的原因及计算，预应力损失的组合。 预应力混凝土构件开裂前截面应力分析方法，平衡荷载概念。 第二篇 预应力混凝土结构 (Prestressed Concrete Structure) §12 预应力混凝土的概念 上图是法国横跨马恩河的卢赞西桥，1940年完工，这是弗来西奈设计的第一座主要的预应力混凝土桥，跨长55米． 上图是四川省巴中江北广场，2002年竣工，采用钢铰线。 苏通大桥夜景 §12.1 概 述 ■普通R、C结构的主要特点及改进措施： 普通R、C结构 有其优点。主要为 （1）在使用上，相对而言，也有不足，主要为： ①自重大 25kN/m3，60%以上自重，不能充分发挥材料的有效 承载力 ②开裂早 工作荷载时，大多开裂，以致刚度下降，钢筋锈 蚀，有碍使用，减少耐久性 ③不宜采用高强材料 原因主要在混凝土极限拉应变为(1.1～1.5)×10-4。RC构件，根据变形协调，未开裂前，εs将开裂时：εs=(1～1.5) ×10-4，相应σs=εs ·Es=（1.0～1.5）×10-4 ×2.0× 105 =20～30MPa，仅为fs的1/10，不裂不可能，即使允许开裂，(0.2～0.25mm)允许裂宽，σs=(150～250) N/mm2，而高强St，fs500、1000、1500以上。如果要发挥高钢效力，工作应力σs↑，wf↑,如满足[wf]，即σs↓，钢材浪费，不得其所 又经济造价上，钢材fs提高2～3倍，而价格只增加80%±，故使用高强钢是经济的. 总之，存在问题，要解决 （2）措施—途径 原则：结构上布置造型合理，材料上可行。提高混凝土εcut受限。要求技术上可能，经济上合理，操作简便，采用预应力混凝土 12.1.1 预应力混凝土结构的基本原理 预应力在日常生活中的应用 木桶是用环向竹箍对桶壁预先施加环向压应力。当桶中盛水后，水压引起的拉应力小于预加压应力时，桶就不会漏水。 从书架上取下一叠书，由于受到双手施加的压力，这一叠书就如同一横梁，可以承担全部书的重量。 （1）实质：构件在承受荷载之前，预先对C.C或R.C构件施加压应力，使之建立起一种人为的应力状态，这种应力的大小和分布规律，能有利于抵消使用荷载下产生抗应力。因而使混凝土构件在使用荷载下不致开裂或推迟开裂，或减小裂缝开展宽度。这种预先给混凝土引入内部应力的结构，就称为预应力混凝土结构。其具体作法：将构件中之钢筋进行拉伸，利用钢材的弹性性能，造成预期的应力状态。 （2）例1：混凝土简支梁，如下图： 跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为200×450mm2，作用均布活荷载标准值qk=10kN/m，均布恒荷载gk=5kN/m。经过不同处理，效果见下页表格： 例2：现以图12-1所示的简支梁为例，说明预应力混凝土机构的基本原理。 设混凝土梁跨径为L，截面为b×h，承受均布荷载q（含自重在内），其跨中最大弯矩M=qL2/8,此时跨中截面上、下缘的应力（图12-1c）为 假如预先在离该梁下缘h/3（即偏心距h/6）处，设置高强钢丝束，并在梁的两端对拉锚固（图12-1a）所示NP=3M/h。梁上、下缘所产生的应力为： 将上述两项应力叠加，即可得梁在q和Np共同作用下，跨中截面上、下缘的总应力（图12-1e）为： 由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在均布荷载q作用下边缘所产生的拉应力全部被抵消，因而可避免混凝土出现裂缝，混凝土可以全截面参加工作。 预应力后：挠度减小，拉区应力减小。 12.1.2预应力混凝土结构的的三种概念 为了全面理解体内有粘接预应力混凝土的基本概念，可以引用林同炎提出的三种概念来分析预应力混凝土结构： 1）预加应力的目的是将混凝土变成弹性材料。 预加应力的目的只是为了改变混凝土的性能，变脆性材料为弹性材料。如图12-14 由于预加力F的作用，在面积为A的截面上将产生 一均匀压应力为： 如果M为梁上荷载及自重在某一截面处所引起的外 弯矩，则该截面任意一点处由M引起的应力为： 其中y为该点到截面重心轴的距离，I为截面的惯性矩。因此，叠加后的应力分布表示为： 如果预应力钢筋偏离混凝土截面重心，如图12-15，通过叠加，得： 如果预应力钢筋是弯曲的或弯折的，如图（图12-16a）所示：偏心力F在混凝土内引起的应力可以表示