1、道路橋梁工程技術專業道路橋梁工程技術專業預應力混凝土原理及分類預應力混凝土原理及分類能力目標能力目標預應力混凝土預應力混凝土的基本原理的基本原理 目標目標預應力混凝預應力混凝土的分類土的分類目標預應力混凝土預應力混凝土的特點的特點頂推頂推施工施工任務任務1.1.預應力混凝土的基本原理預應力混凝土的基本原理 任務任務2.2.預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類任務任務3.3.預應力混凝土的特點預應力混凝土的特點本節任務本節任務資訊預應力混凝土結構(prestressed concrete structure)是指結構在承受外荷載以前，預先采用人為的方法，在結構內部形成一種應力狀態，使結構在使用階

2、段產生拉應力的區域先受到壓應力，這項壓應力將與使用階段荷載產生的拉應力抵銷一部分或全部，從而推遲裂縫的出現，限制裂縫的展開，提高結構的剛度。（a）預壓力作用 （b）荷載作用 （c）預壓力與荷載共同作用任務任務1.1.預應力混凝土的基本原理預應力混凝土的基本原理 預應力混凝土的概念預應力混凝土的概念 圖示，跨經為圖示，跨經為L截面為截面為bh，承受均部荷載，跨中，承受均部荷載，跨中最大彎矩為最大彎矩為M的簡支梁的簡支梁sc2hIMcs26bhMcs2hIeNANppppcs 圖示，跨經為圖示，跨經為L的簡支梁的簡支梁62bheNbhNppppcsepNpspcsc)2(2hIeNANhIMppp

3、pccbssssb0pccsstkpccfss0tkpccfss由于預加應力由于預加應力s spc較大，受拉邊緣仍處于受較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態，壓狀態，不會出現開裂；不會出現開裂；受拉邊緣應力雖然受拉，但拉應力小于混凝受拉邊緣應力雖然受拉，但拉應力小于混凝土的抗拉強度，土的抗拉強度，一般不會出現開裂；一般不會出現開裂；受拉邊緣應力超過混凝土的抗拉強度，雖然受拉邊緣應力超過混凝土的抗拉強度，雖然會產生裂縫，但比鋼筋混凝土構件（會產生裂縫，但比鋼筋混凝土構件（Np =0）的的開裂明顯推遲開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小裂縫寬度也顯著減小。任務任務2.2.預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類在

4、現代預應力混凝土結構學中，通常把在使用荷載作用下，沿預應力筋方向的正截面始終不出現拉應力的預應力混凝土，稱為“全預應力混凝土”；把普通鋼筋混凝土稱為“非預應力混凝土（non-pre-stressed structure）”；把介于鋼筋混凝土與全預應力混凝土之間，預應力程度不同的整個區間的預應力混凝土，稱為“部分預應力混凝土（partially pre-stressed concrete structure）”。（1）國際預應力協會將加筋混凝土按預加應力的大小劃分為級、級、級、級分別為全預應力、有限預應力、部分預應力、普通鋼筋混凝土結構。其中有限預應力也成為部分預應力A類，其中部分預應力也成為部

5、分預應力B類。（2）國內加筋混凝土結構的分類我國按預應力度分成全預應力混凝土、部分預應力混凝土和鋼筋混凝土等三種結構的分類方法。12.1.11 1）國外配筋混凝土結構的分類）國外配筋混凝土結構的分類 IIII級：有限預應力混凝土級：有限預應力混凝土 有限預應力混凝土是按在短期荷載作用下，容有限預應力混凝土是按在短期荷載作用下，容許混凝土承受某一規定拉應力值，但在長期荷載作許混凝土承受某一規定拉應力值，但在長期荷載作用下，混凝土不得受拉的要求設計。用下，混凝土不得受拉的要求設計。I I級：全預應力混凝土級：全預應力混凝土 全預應力混全凝土是指在各種荷載組合下構件全預應力混全凝土是指在各種荷載組合

6、下構件截面上均不允許出現拉應力的預應力混凝土構件。截面上均不允許出現拉應力的預應力混凝土構件。配筋混凝土結構配筋混凝土結構預應力、部分預應力、普通鋼筋預應力、部分預應力、普通鋼筋混凝土結構混凝土結構IIIIII級：部分預應力混凝土級：部分預應力混凝土 部分預應力混凝土是按在使用荷載作用下，容許部分預應力混凝土是按在使用荷載作用下，容許出現裂縫，但最大裂寬不超過允許值的要求設計。出現裂縫，但最大裂寬不超過允許值的要求設計。IVIV級：普通鋼筋混凝土級：普通鋼筋混凝土 部分預應力混凝土是按在使用荷載作用下，容許部分預應力混凝土是按在使用荷載作用下，容許出現裂縫，但最大裂寬不超過允許值的要求設計。出

7、現裂縫，但最大裂寬不超過允許值的要求設計。1 1）國外配筋混凝土結構的分類）國外配筋混凝土結構的分類2 2）國內配筋混凝土結構的分類）國內配筋混凝土結構的分類材料 我國按照工程習慣，根據預應力度將配筋混凝土我國按照工程習慣，根據預應力度將配筋混凝土分為全部預應力混凝土、部分預應力混凝土和普通分為全部預應力混凝土、部分預應力混凝土和普通鋼筋混凝土。鋼筋混凝土。（1 1）預應力度的定義）預應力度的定義公路橋規公路橋規將受彎構件的的預應力度將受彎構件的的預應力度( () )定義為：定義為：由預應力大小確定的消壓彎矩由預應力大小確定的消壓彎矩M M0 0與外荷載產生的彎矩與外荷載產生的彎矩M M的比值

8、。的比值。MM01.根據預加應力值大小對構件截面裂縫控制程度的不同分類 全預應力混凝土： 1，沿預應力筋方向的正截面不出現拉應力； 部分預應力混凝土：10，沿預應力筋方向的正截面出現拉應力或出現不超過規定寬度的裂縫；當對拉應力加以限制時，為部分預應力混凝土A類構件；當拉應力超過規定限值或出現不超過限值的裂縫時，為部分預應力混凝土B類構件。 鋼筋混凝土：=0，無預加應力。 先張法先張法：先張法就是張拉鋼筋先于混凝土構件澆筑成型的方先張法就是張拉鋼筋先于混凝土構件澆筑成型的方法。先張法構件中，預應力是靠鋼筋和混凝土之間的黏結力傳法。先張法構件中，預應力是靠鋼筋和混凝土之間的黏結力傳遞。但是這種力的

9、傳遞：過程，需要經過一段傳遞遞。但是這種力的傳遞：過程，需要經過一段傳遞長度長度 ltr才能才能完成完成。 先張法 先張法預應力混凝土先張法預應力混凝土構件，預應力是靠鋼筋與混構件，預應力是靠鋼筋與混凝土之間的粘結力來傳遞的。凝土之間的粘結力來傳遞的。2.2.預應加力的主要方法預應加力的主要方法: :預應力的施加方法，按預應力的施加方法，按混凝土澆筑成型混凝土澆筑成型和和預應力鋼筋張拉預應力鋼筋張拉的先后順序，可分為的先后順序，可分為先張法先張法和和后張法后張法兩大類。兩大類。 將預應力鋼筋用夾具將預應力鋼筋用夾具固定于臺座或鋼模上固定于臺座或鋼模上 支模、幫扎非預應支模、幫扎非預應力鋼筋、澆

10、注混凝土力鋼筋、澆注混凝土 待混凝土達到預定待混凝土達到預定強度后，切斷或放松強度后，切斷或放松鋼筋，使混凝土產生鋼筋，使混凝土產生預壓應力。預壓應力。先張法的工序先張法的工序 后張法后張法：后張法就是在構件澆筑成型后再張拉鋼筋：后張法就是在構件澆筑成型后再張拉鋼筋的施工方法。后張法構件中，預的施工方法。后張法構件中，預應力主要靠鋼筋端部應力主要靠鋼筋端部的錨具來傳遞。的錨具來傳遞。 后張法后張法后張法的工序后張法的工序 澆筑混凝土構件，并在構件中預留孔道 待混凝土達到預定強度后，用千斤頂張拉鋼筋，用錨具將張拉端預應力鋼筋錨固 用壓力泵將高強水泥漿灌入預留孔道，使預應力鋼筋與孔道壁產生粘結力a

11、. 預留孔道；b. 穿預應力筋、張拉；c. 預應力筋錨固；d. 孔道壓漿、封錨預留孔道穿預應力筋壓漿封錨張拉v 按照粘結方式分類有粘結預應力混凝土 無粘結預應力混凝土無粘結預應力混凝土是繼有粘結預應力混凝土和部分預應力混凝土之后又一種新的預應力形式。無粘結預應力鋼筋是將預應力鋼筋的外表面涂以瀝清、油脂或其他潤滑防銹材料，以減小摩擦力并防銹蝕，并用塑料套管或以紙帶、塑料帶包裹，以防止施工中碰壞涂層，并使之與周圍混凝土隔離，而在張拉時可以縱向發生相對滑移的后張預應力鋼筋。無粘結預應力混凝土無粘結預應力混凝土錨具的可靠性高強鋼絲的可靠度一定要有非預應力筋spcsp錨具下混凝土局部承壓問題 1. 有粘

12、結預應力混凝土優點有粘結預應力混凝土優點 （1）提高了構件的抗裂度和剛度。由于對構件施加預應力，大大推遲了裂縫的出現，在使用荷載作用下，構件可不出現裂縫，或使裂縫推遲出現，所以提高了構件的剛度，增加了結構的耐久性。具有良好的裂縫閉合性能和變形恢復性能。當結構卸載時，預應力能很好地使裂縫閉合及變形恢復。（2）材料，減小自重，降低造價。其結構由于必須采用高強度材料，因此可減少鋼筋用量和構件截面尺寸，節省鋼材和混凝土，降低結構自重，對大跨度和重荷載結構有著明顯的優越性。（3）結構質量安全可靠。提高構件的抗剪能力。試驗表明，縱向預應力鋼筋起著錨栓的作用，阻礙著構件斜裂縫的出現與開展，又由于預應力混凝土

13、梁的曲線鋼筋（束）合力的豎向分力將部分地抵消剪力。 提高受壓構件的穩定性。當受壓構件長細比較大時，在受到一定的壓力后便容易被壓彎，以致喪失穩定而破壞。如果對鋼筋混凝土柱施加預應力，使縱向受力鋼筋張拉得很緊，不但預應力鋼筋本身不容易壓彎，而且可以幫助周圍的混凝土提高抵抗壓彎的能力。 任務任務3.3.預應力混凝土的特點預應力混凝土的特點v 4）增強結構耐久性（durability）。由于預應力混凝土能使構件不出現裂縫或減小裂縫寬度,因而可以減少大氣或侵蝕性介質對鋼筋的侵蝕,從而延長構件的使用期限. 因為具有強大預應力的鋼筋，在使用階段因加荷或卸荷所引起的應力變化幅度相對較小，故此可提高抗疲勞強度，這對承受動荷載的結構來說是很有利的。 v （5）具有良好的經濟性。對于適合預應力技術的結構，做預應力可以比做普通結構省20%40%的混凝土和30%60%的縱筋；與鋼結構相比則可以減少一半以上的造價。v （6）能促進橋梁新體系的發展。承載力的大幅度提高，跨越能力明顯增強，尤其和連續梁體系相配合使用，更能發揮其優越性。v2. 無粘結預應力混凝土結構的優點：無粘結預應力混凝土結構的優點：v（1）結構自重輕，造價較低。v（2）施工簡便、速度快、不需要預留孔道。v（3）也不必灌漿，抗腐蝕能力強。v（4）使用性能良好，易于推廣應用。v3. 無粘結預應力混凝土