1、现代预应力混凝土,主讲教师：程远兵,本课程的主要内容,预应力混凝土结构发展、材料与施工工艺 预应力损失计算、极限状态设计 预应力混凝土超静定结构设计 无粘结预应力混凝土结构设计 预应力混凝土结构的其它应用 重点掌握预应力混凝土简支梁、连续梁、平板结构的设计,本课程的考核方式,出勤考核：占20。 考试成绩：占80。,第一节 预应力的基本概念,预应力结构:在结构承受外荷载之前，预先对特定区域加压应力，以改善结构的使用性能的结构型式.,第一章 预应力总论,N,N,N,N,P,P,P,P,压,拉,压,压,压,拉,压,拉,预应力混凝土简支梁受力原理,由上图可得出结论,预应力的作用可部分或全部抵消外荷载产
2、生的拉应力，从而提高结构的抗裂性。 对于在使用荷载下出现裂缝的构件，预应力也会起到减小裂缝宽度的作用。,预应力的基本施加方式,第一类是传统意义上的，即通过张拉预应力筋施加； 第二类是采用膨胀性混凝土，通过混凝土的膨胀变形受到约束产生预压应力； 第三类是借助于围岩与混凝土之间的空心压力灌浆对混凝土施加外部均匀压力，使结构产生环向压应力。,预应力结构的特点（与非预应力结构相比）,改善结构使用性能，减小构件截面高度，减轻自重 充分利用高强钢材，具有良好的经济性 具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能 提高抗剪承载力，提高抗疲劳强度 材料单价高，设计、施工复杂，理论有待深入与完善,预应力度,预应力度是衡
3、量预应力水平的参数，是进行预应力结构研究与设计的最重要的指标。,1。基于抗弯承载力的预应力度,2。基于钢筋拉力的预应力度,对于高强预应力钢材，无明显屈服台阶，则,3。基于消压弯矩或消压轴力的预应力度,M0 消压弯矩，即将受拉边缘预压应力抵消为零时的弯矩值。 M，使用荷载（不包括预应力）下控制截面的弯矩值。 N0消压轴向力，即将受拉边缘预压应力抵消为零时的轴向力值。 N使用荷载（不包括预应力）下控制截面的轴向拉力。,第二节 预应力结构的基本形式,房屋建筑 桥梁工程 特种结构 路面结构 加固改造结构,2.1 房屋结构,预应力混凝土框架结构,预应力混凝土平板结构,预应力混凝土门架结构,预应力混凝土转
4、换层结构,预应力钢桁架结构,预应力空间钢结构,预应力钢混凝土组合结构,预应力砌体结构,深圳车港预应力工程：1998年竣工 。平面尺寸159米104米，无结构缝，柱网25米16米，建筑面积12万平方米，采用有粘结预应力框架结构。我国柱网尺寸最大的预应力混凝土框架结构。,广州国际会议展览中心：工程主体为预应力钢筋混凝土框架结构，屋顶采用大跨度预应力张梁钢管桁架。,预应力混凝土平板结构,上海浦东世纪花园地下车库：车库总面积20000平方米，采用无缝预应力顶板（22092）。 该工程的难点在于地下室车库的超长无缝预应力混凝土顶板。因为采用预应力技术，板长达220米却不用设置施工缝。,预应力混凝土门架结
5、构,高层建筑中转换层结构：主要有预应力梁式转换层、板式转换层、桁架式转换层和巨型框架转换层等。,预应力技术应用于钢结构,预应力空间钢结构：双曲悬索结构；传统空间结构；吊挂式空间结构；整体张拉式结构。,预应力钢混凝土组合结构兼有组合结构与预应力结构优点。 预应力砌体结构：预应力可以增强砌体结构的抗弯和抗剪承载力，提高砌体结构的变形能力和延性，从而改善砌体结构的抗震性能。,2.2 桥梁工程,预应力梁桥,预应力刚构桥,预应力拱桥,预应力斜拉桥,预应力悬索桥,2.3 特种结构,预应力混凝土储液池、筒仓,预应力混凝土核安全壳,预应力混凝土看台建筑,预应力混凝土高耸结构,2.4 路面结构,预应力路面具有面
6、板薄、接缝少、行车平稳、整体性强、使用性能优良，维修费用少。耐久性高等优点。缺点是施工复杂、工期较长、初期投资较大。第一条预应力混凝土路面：法国Luzancy的一座桥的引桥路面。1997和1998分别在南京和徐州建成了两条预应力混凝土路面试验段。,2.5 加固改造结构,加固后结构的整体性好 加固部分与原结构具有良好的共同工作性能。 通常有三方面的作用： 1）恢复或提高结构的承载力和刚度； 2）托梁抽柱； 3）加层改造等。,第三节 预应力混凝土的分类,按预应力度分类 按施工工艺分类 按预应力体系分类,3.1 按预应力度分类,全预应力混凝土 即在全部荷载最不利组合作用下，混凝土不出现拉应力； 限值
7、预应力混凝土 即在全部荷载即荷载效应的短期组合下，截面拉应力不超过混凝土规定的抗拉强度；在长期荷载即荷载效应的长期组合下，截面不出现拉应力的预应力混凝土； 部分预应力混凝土 即在全部荷载最不利组合作用下，混凝土允许出现裂缝，但最大的裂缝宽度不得超过允许的限值 。 普通钢筋混凝土,节约钢材 反拱值不致于过大 延性较好 与全预应力混凝土相比，可简化张拉、锚固等工艺，其综合经济效果较好 。 计算较为复杂,部分预应力混凝土的特点,3.2 按预应力体系分类,体内预应力混凝土结构 体外预应力混凝土结构 预拉预应力混凝土结构 预弯预应力混凝土结构,体内预应力混凝土结构,指预应力筋布置在混凝土构件体内的预应力
8、混凝土结构。按预应力筋与混凝土是否粘结在一起又分为有粘结预应力筋和无粘结预应力筋。 按施加预应力时间的先后又可分为先张法和后张法。 先张法即先张拉预应力钢筋，后浇筑混凝土的方法 。 后张法是先浇筑混凝土构件，当构件混凝土达到一定的强度后，在构件上张拉预应力钢筋的方法 。,体外预应力混凝土结构,是指预应力筋布置在混凝土构件体外的预应力混凝土结构。,预拉预应力混凝土结构,是指在混凝土受压区采用预压的预应力筋或其它加力措施，使混凝土产生预拉应力的预应力混凝土结构。这种预应力方式和通常的预应力方式相结合，将形成混凝土受拉区预压、受压区预拉的双向预应力体系，从而提高构件的抗弯能力，构件的截面尺寸、结构自
9、重将可能减小。,预弯预应力混凝土结构,是指在加荷预弯的劲性钢梁上浇筑混凝土，待混凝土与钢梁结合为整体并达到设计强度后卸载，利用钢梁反弹对混凝土施加预应力的预应力混凝土结构。,第四节 预应力混凝土的发展历史,预应力混凝土三个不同的理念，是从不同角度来解释预应力混凝土的原理。第一种理念是预应力混凝土弹性分析的依据；第二种理念反映了预加应力对发挥高强钢材和混凝土潜力的必要性，也指出了预应力混凝土的强度界限；第三种理念则揭示了预加力和外荷载效应相互关系，同时为预应力混凝土结构设计与分析提供了一种简捷的方法。,第五节 现代预应力结构最新进展,预应力结构型式与体系 1。预应力结构型式2。预应力结构体系 预应力结构新材料 1。混凝土2。预应力筋 预应力结构设计理论 1。设计方法2。部分预应力混凝土结构与无粘结预应力混凝土结构 3。预应力超静定结构次应力与内力重分布 4。预应力结构抗震设计5。预应力耐久性设计,
