预应力混凝土的基本原理图解
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预应力混凝土的基本原理图解关键信息项:1、预应力混凝土的定义和分类:____________________________2、预应力的施加方式:____________________________3、预应力混凝土的优点和局限性:____________________________4、预应力混凝土构件的设计要点:____________________________5、预应力损失的计算方法:____________________________6、预应力混凝土施工工艺:____________________________7、预应力材料的选择和要求:____________________________1、引言11 预应力混凝土在现代建筑结构中的重要性12 本协议的目的和范围2、预应力混凝土的基本概念21 定义预应力混凝土是在混凝土结构承受荷载之前,预先对其施加压力,使其在使用阶段产生的拉应力减小甚至变为压应力,从而提高混凝土结构的抗裂性能和承载能力。
22 分类221 先张法预应力混凝土在台座上张拉钢筋,然后浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,切断或放松钢筋,使钢筋回缩,从而对混凝土施加预应力。
222 后张法预应力混凝土先浇筑混凝土构件,预留孔道,待混凝土达到一定强度后,在孔道中穿入预应力钢筋,然后进行张拉并锚固,最后进行孔道压浆。
3、预应力的施加方式31 机械张拉通过千斤顶等机械装置对预应力钢筋进行张拉。
32 电热张拉利用钢筋的电阻特性,通过通电使钢筋发热伸长,从而实现张拉。
4、预应力混凝土的优点41 提高结构的抗裂性能有效减少混凝土裂缝的产生,提高结构的耐久性。
42 增大结构的跨度和承载能力能够建造更大跨度的桥梁、屋盖等结构。
43 节省材料由于充分发挥了混凝土和钢筋的性能,可以减少材料的用量。
44 改善结构的使用性能减少结构的挠度,提高结构的刚度和稳定性。
5、预应力混凝土的局限性51 施工工艺复杂需要专业的设备和技术人员,施工难度较大。
目录•预应力混凝土基本概念与原理•预应力混凝土材料与构件•预应力混凝土施工工艺与设备•预应力混凝土结构设计方法•预应力混凝土结构性能评价与加固技术•预应力混凝土在土木工程领域应用前景展望理010405060302定义:预应力混凝土是一种在混凝土构件受荷前,通过张拉钢筋等方法对混凝土施加预压应力,以改善其受力性能的结构形式。
特点提高构件的抗裂度和刚度减小构件的变形提高构件的耐久性节约材料,降低造价预应力混凝土定义及特点原理通过在混凝土构件受荷前对其施加预压应力,使得混凝土在受荷后产生压应力,从而抵消或部分抵消外荷载产生的拉应力,提高构件的承载力和变形能力。
预应力筋作用预应力筋在混凝土中建立预压应力场,对混凝土产生约束作用,提高其抗压强度和变形能力。
锚具作用锚具将预应力筋锚固在混凝土中,传递预压应力并保持其稳定性。
预压应力作用通过张拉钢筋等方法对混凝土施加预压应力,使混凝土在受荷前处于受压状态。
预应力原理及作用机制预应力损失原因01锚具变形和钢筋内缩02混凝土弹性压缩0301钢筋松弛02温度变化引起的损失补偿方法0201超张拉法通过超过设计张拉控制应力的方法,弥补锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失。
02二次张拉法在混凝土达到设计强度后,再次对预应力筋进行张拉,以弥补混凝土弹性压缩和钢筋松弛引起的预应力损失。
03加热养护法通过加热养护提高混凝土早期强度,减小混凝土弹性压缩引起的预应力损失。
预应力混凝土材料与构件高性能混凝土材料特性高强度01高性能混凝土的抗压、抗拉、抗折强度均高于普通混凝土,能够满足大跨度、重载等复杂受力条件下的设计要求。
高耐久性02高性能混凝土具有优异的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性等特点,能够显著提高结构的使用寿命。
高工作性03高性能混凝土具有良好的流动性、粘聚性和保水性,便于施工操作,能够提高施工效率。
预应力混凝土结构中常用的钢筋类型有热轧钢筋、冷拉钢筋、刻痕钢丝等。
钢筋类型钢筋的规格用直径表示,常用直径为6mm 、8mm 、10mm 等,不同直径的钢筋具有不同的力学性能。
预应力混凝土的基本原理图解
为了避免钢筋混凝土结构的裂缝过早出现,充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,可
以设法在结构构件承受使用荷载前,预先对受拉区的混凝土施加压力,使它产生预压应力来
减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力,从而将结构构件的拉应力控制在较小范围,甚至处
于受压状态。也就是借助混凝土较高的抗压能力来弥补其抗拉能力的不足,以推迟混凝土裂
缝的出现和开展,从而提高构件的抗裂性能和刚度。这就是预应力混凝土的基本原理。
图: 预应力混凝土简支梁结构的基本原理
(a)预应力作用; (b)使用荷载作用; (c)预应力和荷载共同作用
现以图所示的简支梁为例,进一步说明预应力混凝土的基本原理。在构件承受使用荷载
q以前,设法将钢筋(其截面面积为)拉伸一段长度,使其产生拉应力,则钢筋中的总拉力
为=。将张拉后的钢筋设法固定在构件的两端,则相当于对构件两端施加了一对偏心压力,
从而在受拉区建立起预压应力(图a)。当在梁上施加使用荷载q时,梁内将产生与预应力
反号的应力(图b)。叠加后的应力如图c所示。显然,叠加后受拉区边缘的拉应力将小于
由q在受拉区边缘引起的拉应力。 若叠加后受拉区边缘的拉应力小于混凝土的抗拉强度,
则梁不会开裂;若超过混凝土的抗拉强度,构件虽然开裂,但裂缝宽度较未施加预应力的构
件小。
预应力的概念在生产和生活中应用颇广。盛水的木桶在使用前要用铁箍把木板箍紧,就
是为了使木块受到环向预压力,装水后,只要由水产生的环向拉力不超过预压力,就不会漏
水。
与钢筋混凝土相比,预应力混凝土具有以下特点:
(1)构件的抗裂性能较好。
(2)构件的刚度较大。由于预应力混凝土能延迟裂缝的出现和开展,并且受弯构
件要产生反拱,因而可以减小受弯构件在荷载作用下的挠度。
(3)构件的耐久性较好。由于预应力混凝土能使构件不出现裂缝或减小裂缝宽度,
因而可以减少大气或侵蚀性介质对钢筋的侵蚀,从而延长构件的使用期限。
(4)可以减小构件截面尺寸,节省材料,减轻自重,既可以达到经济的目的,又
可以扩大钢筋混凝土结构的使用范围,例如可以用于大跨度结构,代替某些钢结构。
(5)工序较多,施工较复杂,且需要张拉设备和锚具等设施。
由于预应力混凝土具有以上特点,因而在工程结构中得到了广泛的应用。在工业与
民用建筑中,屋面板、楼板、檩条、吊车梁、柱、墙板、基础等构配件,都可采用预应力混
凝土。
需要指出,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的承载能力相同,与受拉区
钢筋是否施加预应力无关。