一钢筋混凝土的缺欠.ppt
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1、一、钢筋混凝土的缺欠,跨度为5.2m的简支梁,截面尺寸为200450mm2,作用均布活荷载标准值qk=10kN/m,均布恒荷载gk=5kN/m。,9.1 预应力混凝土的概念, 产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低,导致受拉区混凝土过早开裂,截面抗弯刚度显著降低。 钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时,如为增加刚度而加大截面尺寸,会导致自重进一步增大,形成恶性循环。 如增加钢筋来提高刚度,则钢材的强度得不到充分利用,造成浪费。 采用高强钢筋,按正截面承载力要求可减少配筋,截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低,故挠度变形控制难以满足。 裂缝宽度与钢筋应力基本成正比,一般Ms=(0.60.8)M
2、y,如配筋按正截面承载力计算,Ms下sss=(0.50.7)fy。对于级钢筋,fy =300MPa,sss=150210MPa,裂缝宽度已达(0.15 0.25) mm。如采用级高强钢筋,fy=580MPa,则sss= 290 406 MPa,裂缝宽度已远远超过容许限值。,二、预应力的基本概念,由于预加应力spc较大,受拉边缘仍处于受压状态,不会出现开裂;,受拉边缘应力虽然受拉,但拉应力小于混凝土的抗拉强度,一般不会出现开裂;,受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度,虽然会产生裂缝,但比钢筋混凝土构件(Np =0)的开裂明显推迟,裂缝宽度也显著减小。,先张法,9.2 施加预应力的方法,后张法,后张法
3、,无粘结预应力混凝土,锚具的可靠性 高强钢丝的可靠度,一、截面应力计算,9.3 预应力混凝土的基本受力分析,二、截面受力特点,受荷以前,受荷以后,预应力混凝土受弯构件是依靠内力臂的变化来抵抗外弯矩的作用,在受力过程中预应力筋一直承受较大的拉力Np,而截面混凝土则一直主要承受压力C。 钢筋混凝土受弯构件开裂后,内力臂基本保持不变,而钢筋拉力T和压区混凝土的压力C随弯矩增长而不断增大。 预应力混凝土的这种受力特点,充分利用了钢筋抗拉强度和混凝土抗压强度高特性,可以使得高强度材料强度高的性能得以发挥。,三、平衡荷载概念,取,r,当w=gk时,曲线预应力筋对混凝土产生横向分布压力恰好抵消梁均布恒荷载g
4、k。 按这种方法设计的预应力混凝土结构称为平衡荷载法。,一、预应力钢筋 预应力钢筋的强度越高越好。 而且在预应力混凝土制作和使用过程中,由于种种原因,预应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失,因此,为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力,也必须使用高强钢筋(丝)作预应力筋。 为避免在超载情况下发生脆性破断,预应力筋还必须具有一定的塑性。同时还要求具有良好的加工性能,以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求。 对钢丝类预应力筋,还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能,通常采用刻痕或压波方法来提高与混凝土粘结强度。,9.4 预应力混凝土的材料及锚夹具,1、冷拉低合金钢筋 通常将级热轧钢筋经冷拉后作为预
5、应力筋,抗拉强度可达580MPa。 为解决粗直径钢筋的连接问题,钢筋表面轧制成不带纵向肋的精制螺纹,可用套筒直接连接。 但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产,这种预应力筋的应用已很少。,2、中高强钢丝 中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条,经过几次冷拔后得到。 中强钢丝的为8001200MPa, 高强钢丝的强度为14701860MPa。 钢丝直径为39mm。 为增加与混凝土粘结强度,钢丝表面可采用刻痕或压波,也可制成螺旋肋。,消除应力钢丝:钢丝经冷拔后,存在有较大的内应力,一般都需要采用低温回火处理来消除内应力。消除应力钢丝的比例极限、条件屈服强度和弹性模量均比消除应力前有所提高,塑性也有所改善。
6、,3、钢绞线 钢绞线是用2、3、7股高强钢丝扭结而成的一种高强预应力筋,其中以7股钢绞线应用最多。7股钢绞线的公称直径为9.515.2 mm,通常用于无粘结预应力筋,强度可高达1860MPa。2股和3股钢绞线用途不广,仅用于某些先张法构件,以提高与混凝土的粘结强度。,无粘结预应力束,4、热处理钢筋 用热轧中碳低合金钢经过调质热处理后制成的高强度钢筋,直径为610mm,抗拉强度为1470MPa。,除冷拉低合金钢筋外,其余预应力筋的应力-应变曲线均无明显屈服点,采用残余应变为0.2%的条件屈服点作为抗拉强度设计指标。,二、混凝土预应力混凝土要求采用高强混凝土 可以施加较大的预压应力,提高预应力效率
7、; 有利于减小构件截面尺寸,以适用大跨度的要求; 具有较高的弹性模量,有利于提高截面抗弯刚度,减少预压时的弹性回缩; 徐变较小,有利于减少徐变引起的预应力损失; 与钢筋有较大粘结强度,减少先张法预应力筋的应力传递长度; 有利于提高局部承压能力,便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸; 强度早期发展较快,可较早施加预应力,加快施工速度,提高台座、模具、夹具的周转率,降低间接费用 一般预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30,当采用高强钢丝时不低于C40。,三、锚具和夹具,夹片式锚具, 在张拉预应力筋对构件施加预应力时,张拉设备(千斤顶油压表)所控制的总张拉力Np,con除以预应力筋面积Ap得
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