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注冊建筑師鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)輔導(dǎo)精選(13)

更新時間:2010-03-09 16:44:10 來源:|0 瀏覽0收藏0

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  第六節(jié) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本知識

  一、基本概念

  預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),是在結(jié)構(gòu)承受外荷載前,預(yù)先對構(gòu)件受拉區(qū)混凝土施加一個預(yù)壓應(yīng)力,以抵消或減少結(jié)構(gòu)在荷載作用時產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

  (一)預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點

  (1)提高了結(jié)構(gòu)的抗裂性能;

  (2)可以合理有效地利用高強鋼筋和高強混凝土,從而減少截面尺寸,減輕結(jié)構(gòu)自重,得到較好的技術(shù)經(jīng)濟指標;

  (3)可以提高構(gòu)件的剛度,減少變形;

  (4)可以提高構(gòu)件的抗疲勞性能;

  (5)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可作為大跨度結(jié)構(gòu)分段預(yù)制后的拼裝手段;

  (6)預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以調(diào)整結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形,所以它成為各類結(jié)構(gòu)修復(fù)和加固的主要技術(shù)措施;

  ( 7 )擴大了混凝土結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用領(lǐng)域。

  (二)預(yù)應(yīng)力混凝土的分類

  (l)按施加預(yù)應(yīng)力的大小來劃分,可分為:全預(yù)應(yīng)力混凝土、有限預(yù)應(yīng)力混凝土、部分預(yù)應(yīng)力混凝土和普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

  (2)按預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間有無粘結(jié)來劃分,可分為:有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。

  二、施加預(yù)應(yīng)力的方法

  對混凝土施加預(yù)應(yīng)力,一般是通過張拉鋼筋(此筋稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋),利用鋼筋的回縮來擠壓混凝土,使混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力(同時預(yù)應(yīng)力筋中也存在著預(yù)拉應(yīng)力)。

  根據(jù)鋼筋受拉與澆筑混凝土的先后次序,可分為先張法和后張法兩大類。

  ( 1 )先張法:首先在臺座上張拉鋼筋,然后澆筑混凝土;待混凝土養(yǎng)護達設(shè)計規(guī)定的強度等級時,再切斷鋼筋,鋼筋回縮使混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力。

  ( 2 )后張法:首先澆筑構(gòu)件的混凝土;待混凝土養(yǎng)護達設(shè)計規(guī)定的強度等級時,將鋼筋穿人預(yù)留孔道進行張拉并用錨具將鋼筋錨固在構(gòu)件上,使混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力。

  三、張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

  (一)張拉控制應(yīng)力

  張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時允許的最大張拉應(yīng)力稱為張拉控制應(yīng)力,記為σcon。

  張拉控制應(yīng)力值:不宜超過表 4 -8 中的限值,σcon≥0.4fptk。

  當(dāng)符合下列情況之一時,表 4 -15 中的限值可提高 0 . 05 fptk 。

  (1)要求提高構(gòu)件在施工階段的抗裂性能而在使用階段受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋;

  (2)要求部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺座之間的溫差等因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。

  (二)預(yù)應(yīng)力損失值

  ( 1 )鋼筋張拉完畢或經(jīng)歷一段時間后,鋼筋中的張拉應(yīng)力將逐漸降低,這種降低稱為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失會降低預(yù)應(yīng)力效果(如構(gòu)件的抗裂度和剛度降低),若損失過大,甚至?xí)鸩坏筋A(yù)應(yīng)力的作用。所以在設(shè)計和施工中應(yīng)盡可能地減少預(yù)應(yīng)力損失。

  ( 2 )引起預(yù)應(yīng)力損失的因素很多,目前規(guī)范規(guī)定計算的有如下 6 種預(yù)應(yīng)力損失:

  1 )張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失(σl1 ) ;

  2 )預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失(σl2) ;

  3 )混凝土加熱養(yǎng)護時,受張拉鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差所引起的損失(σl3) ;

  4 )預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的損失(σl4) ;

  5 )混凝土的收縮和徐變引起的損失(σl5) ;

  6 )用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形結(jié)構(gòu),當(dāng)直徑 d 鎮(zhèn) 3m 時,由于混凝土的局部擠壓引起的損失(σl6)。

  對計算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值,不得小于下列數(shù)值:

  先張法構(gòu)件: 100N / mm2

  后張法構(gòu)件: 80N / mm2

  ( 3 )預(yù)應(yīng)力損失值的組合

  預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值宜按表 4 -9 的規(guī)定進行組合。

  四、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算內(nèi)容和其他

  預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件,除應(yīng)根據(jù)使用條件進行承載力計算及變形、抗裂、裂縫寬度和應(yīng)力驗算外,尚應(yīng)按具體情況對制作、運輸及安裝等施工階段進行驗算。

  當(dāng)預(yù)應(yīng)力作為荷載效應(yīng)考慮時,其設(shè)計值在 《 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 》 ( GB 50010-2002 )中的有關(guān)章節(jié)計算公式中給出。當(dāng)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時,對承載能力極限狀態(tài),預(yù)應(yīng)力分項系數(shù)應(yīng)取 1 . 0 ,不利時應(yīng)取 1 . 2 ;正常使用極限狀態(tài),預(yù)應(yīng)力分項系數(shù)應(yīng)取 1 . 0 。

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