1、预应力施工技术,成 强,主要内容,预应力基本概念预应力施工预应力质量控制,第一部分 预应力基本概念,预应力定义三个概念等效荷载主弯矩、次弯矩和综合弯矩预应力度预应力分类（根据预应力度）荷载平衡法张拉控制应力的确定预应力损失及其计算,预应力基本概念,一、预应力定义在结构承受外荷载之前，预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力，以改善结构使用性能的这种结构形式为预应力结构。美国混凝土协会（ACI）的定义为：预应力混凝土是根据需要人为的引入某一数值与分布的内应力，用以部分和全部抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。,预应力基本概念,杜拱辰书上重新定义为：预应力混凝土是按照需要预先引入某种量值与分布的内应力
2、，以局部或全部抵消使用荷载应力的一种混凝土。,预应力的例子,预应力基本概念,二、三个概念第一种概念：预应力将混凝土材料变为弹性材料 预加应力的目的是为了改变混凝土的性能，变脆性材料为弹性材料，预应力筋的作用不是配筋，而是施加预压应力以改变混凝土性能的一种手段，即把抗压强度高抗拉强度低的脆性材料转变为弹性材料。如果预压应力超过荷载产生的拉应力，则混凝土就不承受拉应力，当然也不会开裂。这就是采用“无拉应力”和“零应力”作为预应力混凝土设计原则的原因。,预应力基本概念,第二种概念预加应力充分发挥了高强钢筋的作用，使其与混凝土能共同工作 第三种概念预加应力为了实现荷载平衡 荷载平衡法的概念是林同炎首先
3、提出的，这种方法大大简化了复杂预应力混凝土结构的设计与分析，尤其适用与超静定预应力混凝土梁。,预应力基本概念,三、等效荷载定义：预应力作用可用一个等效力系来分析，该等效力系在预应力结构中产生的效应即预应力效应，这一力系称为“等效荷载”以简支梁为例，假定力筋在梁端通过截面形心,三、等效荷载,三、等效荷载,取ds微段平衡：沿梁全长积分:,三、等效荷载,力筋在跨中截面产生的弯矩：等效荷载 产生的跨中弯矩：两者相等，同样可得：,四、主弯矩、次弯矩和综合弯矩,在静定结构中，预加力产生的变形未受到任何约束，不会引起任何支座反力，预加力引起的弯矩只与预加力及其对截面形心偏心距的乘积有关（主弯矩）在超静定结构
4、中，预加力产生的变形受到冗余支承的约束从而在约束支座中产生附加反力（次反力），次反力产生的弯矩称为“次弯矩”，同理有次扭矩、次轴力、次剪力预加力在超静定结构中产生的弯矩总效应称之为：“综合弯矩”,预应力基本概念,五、预应力度基于抗弯承载力的预应力度含义 在极限状态下，由预应力筋提供的抵抗弯矩与由预应力筋和非预应力筋共同提供的抵抗弯矩的比值称为PPR（Partial Prestressing Ratio）预应力比率,预应力基本概念,六、预应力分类（根据预应力度）我国对加筋混凝土的分类基本和国外相同，分为三类：全预应力PPR1部分预应力1PPR0A类构件是指在正常使用极限状态下，构件的预压受拉区混
5、凝土的正截面拉应力不超过规定的限值。B类构件则是混凝土正截面拉应力允许超过规定限值，但当出现裂缝其宽度不超过允许限值。普通钢筋混凝土PPR=1,七、荷载平衡法,7.1基本原理1963年林同炎先生提出，不需要计算次反力和次弯矩，大大简化了超静定结构的分析和设计计算，实为一种简单而巧妙的工具荷载平衡法的基础是等效荷载根据给定的外荷载大小和形式，确定相应的预应力筋形状和预应力大小，使等效荷载的分布形式与外荷载的分布形式相同、方向相反，从而使结构的一部分以至全部的外荷载被等效荷载所抵消（平衡）,7.1基本原理,被平衡掉的那部分荷载不再对结构产生弯曲变形和弯曲应力；未被平衡掉的荷载所产生的弯矩，可采用通
6、常的弹性方法计算，进而求得截面应力，即变成对非预应力构件的分析若外荷载全部被等效荷载所平衡，则构件仅受到预加力的轴心压力作用，没有挠度产生为了保证荷载平衡，在简支梁梁端或连续梁边跨外梁端截面，力筋 c.g.s 线应与 c.g.c 线重合。否则偏心引起的端部弯矩将使外荷载无法被平衡,7.2 常见结构的荷载平衡,1.简支梁的荷载平衡等效均布荷载：若全部平衡：于是所需：或已知Npe，求e0：,7.2 常见结构的荷载平衡,等效集中力：若全部平衡：于是所需：,7.2 常见结构的荷载平衡,2悬臂梁的 荷载平衡等效均布荷载：若全部平衡：所需：,7.2 常见结构的荷载平衡,3连续梁的荷载平衡,4.双向板的 荷载平衡,7.2 常见的结构的荷载平衡,满足方程有无数个Npe1 及Npe2 q*与L1（L2）成反比，故板短跨方向的等效荷载较大，因此在短跨方向承受大部分荷载是经济的。,7.3 荷载平衡法应用的有关问题,特别适合估算预应力筋数量，但亦存在不足之处在连续梁中间支座出现锐角，摩擦损失大，不利于承载力发挥，常用圆滑曲线过渡。,7.3 荷载平衡法应用的有关问题,第一段抛物线力筋：第二、三段满足：故第二段抛
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