第十一章 预应力混凝土结构的受力性能
- 格式:ppt
- 大小:802.00 KB
- 文档页数:47
第一讲预应力定义:预应力混凝土是根据需要人为引入某一数值与分布的内应力,用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。
狭义定义:在混凝土构件承受外荷载之前,对其受拉区预先施加压应力,就成为预应力混凝土结构广义定义:预应力混凝土是其中已建立有内应力的混凝土,内应力的大小和分布能够抵消给定的外加荷载所引起的应力至预期的程度。
基本概念:应力概念(预计开裂程度):预应力混凝土是由于预加应力而使混凝土从一种脆性材料转变成为一种弹性材料。
这种概念:“以无拉应力设计准则”为基础的。
特点:1主要设计阶段为正常使用极限状态;2计算方法采用材料力学方法,符合胡克定律和叠加原理。
强度概念(抵抗破坏安全性):预加应力是为了使高强钢筋能够和混凝土结合,它是钢筋混凝土的扩大和改进。
特点:主要表现在提高了构件的抗裂和刚度性能,同时也提高了承载力,充分发挥了张拉对承载力的贡献。
荷载平衡概念(计算挠度):预加应力是为了实现预期的荷载平衡。
特点:使得预应力概念更深入了,给设计计算带来了大大的简化。
早期预应力实践存在的问题:使用的混凝土和钢筋材料的强度较低,对预应力损失的认识不够。
钢筋混凝土与预应力混凝土之间的主要区别钢筋混凝土是将钢筋和混凝土简单地结合在一起,并且任由它们自行地共同工作,而预应力混凝土则不然,它是将高强混凝土和高强钢材“能动”地结合在一起,这种结合是靠张紧钢材并将其锚固于混凝土,从而使混凝土受压来实现。
钢材是延性材料,现在用预加应力的办法使其能在高拉力下工作,混凝土在抗拉能力上是脆性材料,现在由于受到预压而有所改善,同时抗压能力并未真正受到损害。
因此预应力混凝土仍是两种现代高强度材料的一种理想结合。
为什么预应力混凝土能发挥高强钢筋的作用呢?原因在于钢材的弹性模量一般相差不大,而在正常使用状态时,普通钢筋混凝土拉应变不大,因此不能使用高强钢筋,即受到限制。
预应力混凝土是先将钢筋张拉一段应变,即先增加了应力,然后在外加荷载下还能增加一段应变,这样高强钢筋就能使用了。
第十一章预应力混凝土结构一、填空题1. 预应力混凝土构件是指在荷载作用之前,先对其施加的构件。
2.人为对混凝土构件施加的可以全部或部分抵消由荷载产生的,从而提高构件的。
3.根据构件截面应力状态,预应力混凝土构件可以分为和构件。
4.根据预应力钢筋与混凝土的粘结方式,预应力混凝土可分为和。
5.根据张拉预应力钢筋的先后次序不同,预应力混凝土构件的施工方法分为和。
6.当预应力钢筋被张拉到后,需要用来固定预应力钢筋。
7.先张法构件是靠将预应力钢筋的回弹力传给混凝土使其受压的,而后张法构件则是通过将预应力钢筋的回弹力传给混凝土使其受压。
8.对构件施加预压时,混凝土的实际强度不应低于。
9.当预应力混凝土构件所用的预应力钢筋为钢绞线时,混凝土的强度等级不宜低于。
10.预应力钢筋的张拉控制应力是指,其上限值与、和有关。
σ的主要措施有:11.减小张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失1l或。
12. 一般可采用或的措施来减少预应σ。
力筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失2l13.采用二次升温的方式对预应力混凝土构件进行蒸汽养护可有效地减少 。
14.预应力筋的应力松弛引起的损失值4l σ可以取为零的条件是: 。
15.为了使预应力损失5l σ不要过大,要求混凝土法向压应力pc σ不大于 。
16. 先张法构件的第一批预应力损失I l σ包含 ,第二批预应力损失∏l σ包含 。
17. 后张法构件的第一批预应力损失I l σ包含 ,第二批预应力损失∏l σ包含 。
18.先张法构件预应力总损失的下限值为 ,后张法构件预应力总损失的下限值为 。
19.当构件中的钢筋和混凝土发生相同变形时,钢筋的应力变化量是混凝土应力变化量的 倍。
20.对预应力混凝土轴心受拉构件,施工阶段是指 的阶段,使用阶段是指 。
21. 对先张法预应力混凝土轴心受拉构件,当 时混凝土受到的压应力最大。
22.在使用阶段,预应力混凝土轴心受拉构件中预应力钢筋的拉应力随着荷载的增大而逐渐 ,混凝土的预压应力随着荷载的增大逐渐 。
这是同济大学《高等混凝土结构理论》期末考试的复习要点,希望对考博选考3007高等混凝土与钢结构这门课的同学有所帮助。
1.Stress-strain curves of concrete under monotonic, repeated and cyclic uniaxial loadings. 单轴受力时混凝土在单调、重复、反复加载时的应力应变曲线。
2.Creep of concrete (linear and nonlinear) 混凝土的徐变(线性、非线性徐变)3.Components of deformation of concrete 混凝土变形的多元组成4.Process of failure of concrete under uniaxial compression 混凝土在单向受压时破坏的过程。
5.Strength indices of concrete and the relations among them 混凝土的强度指标及其之间关系6.Features of stress-strain envelope curve of concrete under repeated compressive loading. 混凝土单向受压重复加载时的应力应变关系的包络线的特征。
7.The crack contact effect of concrete and its representation in stress-strain diagram. 混凝土的裂面效应及其在应力应变关系图上的表示。
8.The multi-level two-phase system of concrete. 混凝土的多层次二相体系。
9.The rheological model of concrete. 混凝土的流变学模型。
10.Influence of stress gradient on strength of concrete. 应力梯度对混凝土强度的影响。
混凝土结构设计中的预应力设计原理一、引言预应力混凝土结构是一种采用预先施加的预应力来抵消混凝土受力时的内部应力,从而提高混凝土结构的承载能力和使用性能的一种结构形式。
预应力混凝土结构广泛应用于桥梁、高层建筑、水利工程等领域。
本文将详细介绍预应力混凝土结构设计中的预应力设计原理。
二、预应力混凝土结构的基本原理预应力混凝土结构是在混凝土构件内部施加预应力,从而使构件在受力时能够得到一定程度的内部抵抗。
预应力混凝土结构的基本原理可以用以下几个方面进行描述:1. 预应力混凝土结构是在混凝土构件内部施加预应力,从而提高混凝土构件的承载能力和使用性能。
在混凝土受力时,预应力的作用可以抵消混凝土受力时的内部应力,从而提高混凝土结构的承载能力和使用性能。
2. 预应力混凝土结构的预应力可以采用两种方式进行施加:一种是采用钢束预应力,另一种是采用锚固预应力。
其中,钢束预应力是将钢束放置在混凝土构件内部,通过拉紧钢束来施加预应力,锚固预应力则是将预应力钢筋锚固在混凝土构件上,通过拉紧预应力钢筋来施加预应力。
3. 预应力混凝土结构的预应力可以分为两类:一类是静态预应力,另一类是动态预应力。
其中,静态预应力是指预应力施加后,保持不变的预应力状态;动态预应力是指预应力施加后,随着时间的推移,预应力状态逐渐发生变化。
三、预应力设计原理预应力设计是预应力混凝土结构设计中的关键环节,它直接影响到混凝土结构的使用性能和承载能力。
预应力设计需要考虑以下几个方面:1. 应力平衡原理预应力设计的基本原理是应力平衡原理。
当受力构件内存在预应力时,预应力钢筋所受的拉应力将抵消混凝土中的压应力,从而达到力的平衡。
在预应力设计中,应力平衡原理是必须遵循的基本原则。
2. 混凝土的强度混凝土的强度是预应力设计的重要考虑因素。
混凝土的强度直接影响到混凝土结构的承载能力和使用性能。
在预应力设计中,需要根据混凝土的强度要求来确定预应力的设计方案。
3. 预应力钢筋的选用预应力钢筋是预应力设计中的重要组成部分。
《钢筋混凝⼟结构》课程教学⼤纲《钢筋混凝⼟结构》课程教学⼤纲(201402修订)课程名称:钢筋混凝⼟结构(英⽂)Reinforced concrete structure课程性质:必修课适⽤专业:专升本学时:64 学分:4⼀、课程的作⽤、地位和任务本课程属⼟⽊⼯程专业必修的专业基础课。
是⼀门实践性很强、与现⾏的规范、规程等有关的专业基础课。
通过本课程的学习,使学⽣掌握混凝⼟结构学科的基本理论及基本知识,为以后在混凝⼟结构学科领域继续学习及毕业设计打下基础。
⼆、课程内容和要求:(⼀)绪论1.了解混凝⼟的⼀般概念2、深刻理解和掌握钢筋和混凝⼟共同⼯作的条件(重点)3、充分认识钢筋与混凝⼟的优缺点(重点)4、了解钢筋混凝⼟结构在⼟⽊⼯程中的应及发展前景5、做好学习本课课程的准备。
(⼆)钢筋混凝⼟材料的主要⼒学性能内容:钢筋和混凝⼟材料的⼒学性能以及混凝⼟与钢筋粘结协同⼯作的特性直接影响结构和构件的受⼒性能,也是混凝⼟结构的计算理论、计算公式建⽴的基础。
要求:1.熟悉建筑⼯程中所⽤钢筋的品种、级别及其性能2、掌握钢筋的强度指标和变形,重点理解钢筋的应⼒应变曲线3、熟悉混凝⼟在各种受⼒状态下的强度与变形性能,掌握混凝⼟各项强度指标、弹性模量以及变形模量等(重点)4、了解钢筋与混凝⼟的粘结(第六章有展开)5、了解混凝⼟的时随变形——收缩和徐变。
(三)梁的受弯性能的试验研究、分析内容:通过对典型试验梁的挠度曲线、截⾯应变分布及破坏过程的分析,说明混凝⼟和钢筋的⼒学性能对梁的受⼒阶段、应⼒状态、破坏特征的影响,以及如何在试验研究的基础上建⽴起钢筋混凝⼟的应⼒分析和极限弯矩的计算公式。
要求:1、掌握试验梁、梁的挠度曲线、梁受⼒的三个阶段以及相应的截⾯应⼒分布(重点)2、掌握适筋梁及其破坏特征(重点)3、熟悉混凝⼟梁的受⼒特点4、熟悉配筋率对梁的破坏特征的影响5、掌握梁截⾯应⼒分析的基本假定——平截⾯假定、材料的应⼒-应变物理关系、基本⽅法(重点)6、熟悉《规范》采⽤的极限弯矩计算⽅法,具有实际意义。
预应力混凝土结构的设计与分析在现代建筑领域中,预应力混凝土结构因其出色的性能和广泛的适用性,成为了众多工程项目中的首选。
预应力混凝土结构是一种通过预先施加应力,从而改善混凝土结构在使用阶段的性能和承载能力的结构形式。
预应力混凝土结构的设计理念主要是利用预先施加的压应力来抵消或减小由外荷载引起的拉应力,从而提高结构的抗裂性和刚度。
这种设计方法使得混凝土结构能够更好地承受各种荷载,延长结构的使用寿命,并且在大跨度和重载结构中具有显著的优势。
在设计预应力混凝土结构时,首先要明确结构的使用功能和荷载条件。
荷载包括恒载(如结构自重)、活载(如人员、设备、车辆等的重量)以及可能的风载、地震作用等。
通过对这些荷载的准确计算和分析,确定结构所需的承载能力和变形要求。
材料的选择也是设计中的关键环节。
对于预应力混凝土,高强度的混凝土和高强度的预应力钢筋是常用的材料。
高强度混凝土能够提供更好的抗压性能,与预应力钢筋共同作用,增强结构的整体性能。
预应力钢筋通常采用高强度钢丝、钢绞线等,其具有良好的抗拉性能和预应力传递能力。
预应力的施加方式有多种,常见的有先张法和后张法。
先张法是在混凝土浇筑前先张拉预应力钢筋,然后浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,放松预应力钢筋,使混凝土获得预压应力。
后张法则是先浇筑混凝土,预留孔道,待混凝土达到一定强度后,在孔道内穿入预应力钢筋并进行张拉,最后用锚具锚固。
设计过程中还需要考虑预应力损失的计算。
预应力损失主要包括锚具变形和钢筋内缩引起的损失、预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失、混凝土加热养护时受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失、钢筋应力松弛引起的损失、混凝土收缩和徐变引起的损失等。
准确计算这些损失,对于保证结构在使用阶段能够达到预期的预应力效果至关重要。
结构的几何形状和尺寸设计也是不容忽视的。
合理的截面形状和尺寸能够有效地分布应力,提高结构的承载能力和稳定性。
在大跨度结构中,如桥梁、体育馆等,通常采用箱梁、T 型梁等截面形式,以满足结构的受力要求。
混凝土结构设计基本原理复习重点第 1 章绪论1.钢筋与混凝土为什么能共同工作:(1)钢筋与混凝土间有着良好的粘结力,使两者能可靠地结合成一个整体,在荷载作用下能够很好地共同变形,完成其结构功能。
(2)钢筋与混凝土的温度线膨胀系数也较为接近,因此,当温度变化时,不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结。
(3)包围在钢筋外面的混凝土,起着保护钢筋免遭锈蚀的作用,保证了钢筋与混凝土的共同作用。
1、混凝土的主要优点:1)材料利用合理2 )可模性好3)耐久性和耐火性较好4)现浇混凝土结构的整体性好5)刚度大、阻尼大6)易于就地取材2、混凝土的主要缺点:1)自重大2)抗裂性差3 )承载力有限4)施工复杂、施工周期较长5 )修复、加固、补强较困难建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面作用的分类:按时间的变异,分为永久作用、可变作用、偶然作用结构的极限状态:承载力极限状态和正常使用极限状态结构的目标可靠度指标与结构的安全等级和破坏形式有关。
荷载的标准值小于荷载设计值;材料强度的标准值大于材料强度的设计值第2章钢筋与混凝土材料物理力学性能一、混凝土立方体抗压强度(f cu,k):用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件,在温度为(20±3)℃,相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28d,按照标准试验方法加压到破坏,所测得的具有95%保证率的抗压强度。
(f cu,k为确定混凝土强度等级的依据)1.强度轴心抗压强度(f c):由150mm×150mm×300mm的棱柱体标准试件经标准养护后用标准试验方法测得的。
(f ck=0.67 f cu,k)轴心抗拉强度(f t):相当于f cu,k的1/8~1/17, f cu,k越大,这个比值越低。
复合应力下的强度:三向受压时,可以使轴心抗压强度与轴心受压变形能力都得到提高。
双向受力时,(双向受压:一向抗压强度随另一向压应力的增加而增加;双向受拉:混凝土的抗拉强度与单向受拉的基本一样;一向受拉一向受压:混凝土的抗拉强度随另一向压应力的增加而降低,混凝土的抗压强度随另一向拉应力的增加而降低)受力变形:(弹性模量:通过曲线上的原点O引切线,此切线的斜率即为弹性模量。
预应力名词解释引言预应力是一种工程结构设计和施工技术,在现代建筑和土木工程中得到了广泛应用。
通过向混凝土结构内施加预先张拉的钢筋或钢束,可以产生一种预先紧张的状态,以增加结构的承载能力和抗震能力。
本文将对预应力的概念、原理、优点和施工过程进行详细解释。
一、预应力的概念预应力是指在混凝土结构施工前提前施加的一种内部力,通过施加预压力来改变结构内部的应力分布。
一般采用钢筋或钢束作为预应力材料,在混凝土未受荷载之前进行张拉或压紧,使混凝土结构产生一定的初始应力,从而改善结构的受力性能。
二、预应力的原理预应力的原理基于混凝土的双重受力特性:拉压性能较差和与钢材的互补性。
由于混凝土的拉压强度比较低,容易出现裂缝,而钢材具有良好的抗拉性能。
通过预应力技术,将钢材的张拉力引入混凝土结构中,使得混凝土在受力时主要承担压力,而钢材承担拉力,有效提高了结构的承载能力。
三、预应力的优点预应力技术具有许多优点,使它在工程领域得到广泛应用。
1. 提高结构的承载能力预应力技术可以在混凝土结构中引入预先张拉的钢筋或钢束,使结构在受到荷载时能够更好地分担荷载,提高结构的承载能力。
预应力技术可以将结构的工作状态从受拉状态转变为受压状态,有效减少了结构的应力和变形。
2. 增加结构的抗震性能预应力技术可以有效提高结构的抗震性能。
通过预先施加的预应力,可以改变结构的应力状态,增加结构的刚度和稳定性,减小地震荷载对结构的影响,并且能够吸收和消散地震能量,减小地震对结构的破坏。
3. 减小结构自重和材料用量通过预应力技术,可以减小结构自重和材料用量。
预应力技术可以使得混凝土结构在工作状态下处于预压状态,从而减小结构的自重。
通过改变结构的应力分布,可以减小结构中的应力集中,减小材料的使用量。
4. 提高结构的耐久性和使用寿命预应力技术可以提高结构的耐久性和使用寿命。
通过预先张拉的钢筋或钢束,可以减小混凝土中的裂缝和变形,减少混凝土与环境的接触,防止氯离子、二氧化碳等有害物质的侵入,延长结构的使用寿命。