钢筋混凝土结构 Reinforced Concrete Structure

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1 钢筋混凝土结构 Reinforced Concrete Structure
0 绪论 1 建筑结构计算基本原则 2 建筑结构材料 3 钢筋混凝土受弯构件 4 钢筋混凝土纵向受力构件 5 钢筋混凝土受扭构件 6 预应力混凝土构件 7 钢筋混凝土楼屋盖

2 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 由于混凝土的抗拉性能很差， 使得钢筋混凝土构件出现了两个问题：
1、钢筋混凝土受拉、受弯等构件通常带裂缝工作； 2、为保证结构耐久性，必须限制裂缝宽度。 解决问题的首先想到的方法： 1、加大截面尺寸——自重过大； 2、采用高强度钢筋——裂缝过宽，无法满足使用要求； 3、提高混凝土强度等级——抗裂性能提高不明显。 上述方法都不能很好地解决大跨度结构，以及承受动载结构 中裂缝宽度过大，变形严重的问题。 继续思考： 能否借助混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足？ 杭州城站火车站

3 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件
１、预应力构件 基本原理 ： 　　　　 　预先在混凝土受拉区施加压应力，使其减小或抵消荷载引起的拉应力，将构件受到的拉应力控制在较小范围，甚至处于受压状态，即可控制构件裂缝宽度，甚至可以使构件不产生裂缝。

4 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 2、预应力混凝土的分类 分为全预应力混凝土 和部份预应力混凝土两类。
　在使用荷载作用下，不允许截面上混凝土出现拉应力的构件，称为全预应力混凝土，属严格要求不出现裂缝的构件； 　允许出现裂缝，但最大裂缝宽度不超过允许值的构件，则称为部分预应力混凝土，属允许出现裂缝的构件。 预应力与木桶鸡： 　 木桶在制作过程中，用铁箍把木板箍紧，目的是为了使木板间产生环向预压力，装水或装汤后，由水产生环向拉力，预压力抵消掉全部拉力，就不会漏水。

5 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 2、预应力混凝土的分类
按照粘结方式，预应力混凝土还可分为有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。 无粘结预应力混凝土，是指配置无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土。 无粘结预应力钢筋是将预应力钢筋的外表面涂以沥清、油脂或其他润滑防锈材料，以减小摩擦力并防锈蚀，并用塑料套管或以纸带、塑料带包裹，以防止施工中碰坏涂层，并使之与周围混凝土隔离，而在张拉时可沿纵向发生相对滑移的后张预应力钢筋。 从90年代开始，无粘结束技术已在我国的某些桥梁工程中得到应用，目前最大跨度可达到20m。

6 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 3、预应力混凝土的特点 1、增强结构抗裂性和抗渗性 2、改善结构耐久性
3、提高结构与构件的刚度，减少变形 4、提高结构的抗疲劳能力 5、减轻构件自重 6、提高构件的跨越能力 7、合理利用高强材料 8、工序较多，施工较复杂，且需张拉设备和锚具等。 注意： 预应力混凝土不能提高构件的承载能力。也就是说，当截面和材料相同时，预应力混凝土与普通钢筋混凝土受弯构件承载能力相同。

7 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 4、施加预应力的方法 （1）、先张法
先张拉预应力钢筋，然后浇筑混凝土的施工方法，称为先张法 。 主要工艺过程： 　穿钢筋 →张拉钢筋 →浇筑混凝土并养护 →切断钢筋

8 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 4、施加预应力的方法
（2）、后张法 　先浇筑混凝土，待混凝土硬化后，在构件上直接张拉预应力钢筋，这种施工方法称为后张法 。 主要工艺过程： 浇筑混凝土构件（在构件中预留孔道）并进行养护 →穿预应力钢筋 →张拉钢筋并用锚具锚固→往孔道内压力灌浆。

9 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 先张法与后张法的比较 （１）、张拉顺序 （２）、工艺过程
　先张法——先张拉钢筋，后浇注混凝土 　后张法——先浇注混凝土，后张拉钢筋 （２）、工艺过程 　先张法——穿钢筋→拉钢筋→浇混凝土→养护至75％→断钢筋 　后张法——留孔道→浇混凝土→养护至75％ →穿钢筋→拉钢筋 　　　　　→锚钢筋→压力灌浆。 （３）、预压应力的传递 　先张法——传递主要靠钢筋和混凝土间的粘结力， 　　　　　因此，必须待混凝土达到设计强度75％以上，方可切断钢筋； 　后张法——主要通过工作锚具传递， 　　　　　因此，张拉钢筋时，混凝土强度必须达到设计强度75％以上。

10 6.1 预应力混凝土的基本概念 第六章 钢筋混凝土预应力构件 先张法与后张法的比较 （４）、优点 （５）、缺点 （６）、适用的构件
　先张法——工艺简单，工序少，效率高，质量易保证， 　　　　　　由于省去了锚具和预埋件，成本较低； 　后张法——预应力钢筋直接在构件上张拉，无需台座， 　　　　　　可在预制厂生产，也可在施工现场生产。 （５）、缺点 　先张法——需要台座，不适合现场施工； 　后张法——生产周期较长，需工作锚具，钢材消耗多，成本较高； 　　　　　　工序多，操作复杂，造价高于先张法。 （６）、适用的构件 　先张法——适于工厂化生产，适宜长线法生产中、小型构件； 　后张法——大型预应力混凝土构件 。

11 6.2 张拉控制应力与预应力损失 第六章 钢筋混凝土预应力构件 1、张拉控制应力
在张拉预应力钢筋时所达到的规定应力， 称为张拉控制应力，用 表示 张拉控制应力适当取高些是有利的，但不是越高越好。 控制应力与预应力钢筋的强度设计值越接近时， 构件的开裂弯矩与极限弯矩就越接近，构件延性就越差。 “超张拉”—— 为了减少预应力的损失，张拉预应力钢筋时常采取 的一种工艺操作方法。 减少摩擦损失的措施有： （1）采用两端张拉；（2）采用“超张拉”工艺，其工艺程序为： 停2min 　 　　　　　 停2min

12 6.2 张拉控制应力与预应力损失 第六章 钢筋混凝土预应力构件 1、张拉控制应力 表6.2.1 张拉控制应力限值 钢筋种类 张拉方法 先张法
表 张拉控制应力限值 钢筋种类 张拉方法 先张法 后张法 消除应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋 ——预应力钢筋极限抗拉强度标准值 张拉控制应力值均不应小于

13 6.2 张拉控制应力与预应力损失 第六章 钢筋混凝土预应力构件 3、锚具与夹具
①、锚固钢丝的套筒式夹具 ②、锚固粗钢筋用的螺丝端杆锚具（如下图） ③、锚固直径12mm或钢绞线的夹片式锚具（如右图） 钢绞线夹片式锚具 螺丝端杆锚具

14 6.2 张拉控制应力与预应力损失 第六章 钢筋混凝土预应力构件 4、机具设备
1、张拉设备（如千斤顶） 2、制孔器材 （如抽拔橡胶管、螺旋金属波纹管） 3、灌孔水泥浆和压浆机 ↑用镀锌或不镀锌低碳钢带螺旋折叠咬口制成的金属管，用于后张法预应力砼结构或构件的成孔。 ↓夹片锚张拉千斤顶

15 6.2 张拉控制应力与预应力损失 第六章 钢筋混凝土预应力构件 2、预应力损失及其减小措施 预应力损失共有以下六种：
（1）张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失　　　 （2）预应力钢筋与孔道的摩擦引起的预应力损失 （3）混凝土加热养护时，预应力钢筋与台座间温差引起的预应力损失 （4）预应力钢筋应力松驰引起的预应力损失 （5）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 （6）环形构件采用螺旋预应力筋时局部挤压引起的预应力损失

16 6.3 预应力混凝土构件的构造要求 第六章 钢筋混凝土预应力构件 对混凝土的要求： 对钢筋的要求：
预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应小于C30； 采用碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋作为预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。 无粘结预应力混凝土结构的混凝土强度等级，板不低于C30，梁及其他构件不低于C40。 对钢筋的要求： 预应力钢筋宜采用冷轧带肋钢筋、消除应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋，以及冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋。 钢绞线与钢绞线束的横断面图

17 6.3 预应力混凝土构件的构造要求 第六章 钢筋混凝土预应力构件 1、一般构造要求 （1）预应力钢筋的布置 直线布置和曲线布置：
1、一般构造要求　　 （1）预应力钢筋的布置 直线布置和曲线布置： 直线布置用于跨度荷载较小的情况，如预应力板， 直线布置优点是施工简单，用于先张法和后张法构件。 曲线布置多用于跨度和荷载较大的构件，如预应力梁。 曲线布置一般用于后张法构件。 （2）间距及孔道尺寸 预应力钢筋的净距不应小于其公称直径或等效直径的1.5倍，且符合下列规定：对热处理钢筋及钢丝，不应小于25mm；对3股钢绞线，不应小于20mm；对7股钢绞线，不应小于25mm。

18 6.3 预应力混凝土构件的构造要求 第六章 钢筋混凝土预应力构件 （2）间距及孔道尺寸
（2）间距及孔道尺寸 　　 后张法构件中，预应力钢丝束、钢绞线束的预留孔道间的水平净间距，在预制构件中不宜小于50mm，孔道至构件边缘的净距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直径的一半 。 孔道的内径应比预应力钢丝束或钢绞线束外径及需穿过孔道的连接器外径大10~15mm。 在构件两端及跨中应设灌浆孔或排气孔， 孔距不宜大于12m。

19 6.3 预应力混凝土构件的构造要求 第六章 钢筋混凝土预应力构件 构件端部构造措施
（1）先张法构件钢筋端部应 采取下列措施。 （a）螺旋筋 （b）预埋插筋 （c）钢筋网片 （d）加密横向钢筋 （2）后张法构件端部钢筋锚固应配置间接钢筋。 （3）构件端部局部凹进时，应增设折线构造钢筋。 （4）宜在构件端部将一部分预应力钢筋在靠近支座处弯起，并沿端部均匀布置。 （5）外露金属锚具应采取可靠防锈措施。

20 第六章 钢筋混凝土预应力构件 小组协作思考题: 为何钢筋混凝土构件采用高强度钢筋不合理，而预应力混凝土构件 必须采用高强度材料？ 6.2 简述预应力混凝土的基本原理和特点。 6.3 施加预应力的方法有哪几种？各有何优、缺点？ 6.4 什么是张拉控制应力？其取值原则是什么？ 6.5 什么是预应力损失？预应力损失分为哪几种？减少措施各有哪些？ 思考题

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