预应力混凝土混凝土受压应力Word文件下载.docx
- 文档编号:17665591
- 上传时间:2022-12-08
- 格式:DOCX
- 页数:22
- 大小:29.06KB
预应力混凝土混凝土受压应力Word文件下载.docx
《预应力混凝土混凝土受压应力Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《预应力混凝土混凝土受压应力Word文件下载.docx(22页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2
y?
2x?
x2?
o?
xu?
0.85?
0.15x
下降段:
u,?
1?
0.15?
x?
1uo?
u?
式中,fc——峰值应力;
0——相应于峰值应力时的应变,取?
0=0.002;
u——极限压应变,取?
u=0.0038。
混凝土受压应力应变曲线上升段,对x求一阶导数:
y?
2x
当x=1时,y?
=0;
当x=0时,y?
=2。
很容易得出曲线满足典型曲线的条件③。
在Hongnestad公式中y?
=2是一个固定值,所以Hongnestad公式只能在工程上作为一个近似公式使用。
对x求二阶导数,得:
2
Hongnestad公式满足条件②。
受压应力应变曲线下降段的形状,更敏感地反映混凝土的延性和破坏过程的缓急,以往的曲线公式都不能很好的反映混凝土受压应力应变曲线的下降段,Hongnestad公式不满足典型曲线下降段的要求。
Hongnestad的模型一般可以作为钢筋混凝土简支梁的实例分析,采用三维模型,对矩形截面钢筋混凝土简支梁进行模拟分析。
梁单元类型采用ANSYS中的6面体8节点单元。
在ANSYS中需要输入的物理参数有弹性模量E和泊松比μ,参考《混凝土结构设计规范》规定的材料力学指标的标准值,查得相应的取值,对混凝土简支梁进行数值分析。
Hongnestad的模型已经纳入CEB-FIPMC90等混凝土结构设计规范。
Saenz的模型
表达式:
Nx
1?
x
在混凝土应力应变曲线上升段需要满足条件①②③⑦,显然Saenz公式满足条件①⑦。
下面看是否满足②③。
上升段曲线对x求一阶导数得:
容易得:
0,
xN?
Nx
22
N,满足条件③。
E0
其值对于不同强度的混凝土是变化的。
Es
Saenz公式的y?
N,N?
曲线对x求二阶导数:
2Nx3?
2N?
8N?
x2?
6Nx?
2N
x23
2N则:
40?
18N
1
N2因为N?
显然N>
1且N的值是变化的,对于Saenz公式只有N?
2时Es
条件②才满足,所以只有当N?
2,即混凝土的初始弹性模量和峰值割线模量的比值大于等于2时,采用Saenz公式才是合适的。
当N小于2时,Saenz公式则不能成立。
实际应用中,当遇到这种情况时,总是强令N=2,这样处理显然是不合理的。
同时Saenz公式不能反映强度等级低的混凝土峰值部分比强度等级高的混凝土峰值部分更为扁平这一事实。
即不能满足特征⑧。
在工程应用中,Saenz公式就可以作为FRP约束混凝土应力应变的曲线模型,进行建模分析。
Saenz基于Pantazopoulou的研究成果,引入体积应变?
v。
v?
c?
l?
l
式中,?
c,?
l,?
分别为轴向应变、横向应变和环向应变,对于圆柱体,
,规定压应变为正,拉应变或者膨胀应变为负。
将FRP约束混凝土应力应变曲线分成3段:
混凝土受压应力-应变全曲线方程46_应力应变曲线
Ec?
c
Esec?
fc,v0?
Ect
;
fc,v0为体积应变为0时的轴向应力;
式中,Ec?
fco
fc,v0)。
在第二阶段约束混凝土轴向应变与横向应变的关系为
0.0005?
0.2?
0.000618?
0.00156?
割线模量为Esec?
Ec11?
A?
0.00206?
,式中,?
A为面积应变,对于圆柱体,
l;
为割线模量软化率,?
10?
3,其中?
p为极限横向应变与轴向应变比值绝对值。
p?
lu?
C?
C1Kle?
cc2
式中,C1,C2为参数,分别取6.21和0.63;
f?
f,rup;
Kle为FRP,侧向有效刚度,Kle?
2tfEf
Dfc?
0。
本模型先通过式?
C计算?
cc,?
。
再根据式?
c计算fcc
上述模型是在FRP约束混凝土应力应变关系双直线特征的基础上建立的分段式模型,它回避了FRP约束力的变化过程,极大简化了计算过程,适用范围较广,但它的精度受峰值点或极限点应力、应变的计算影响较大,且没有明确的物理含义。
清华大学过镇海教授提出的模型
过镇海教授提出的应力应变全曲线模型为两段式模型。
ax?
x3
xy?
2?
式中,a,?
分别为使用年限t的函数。
0?
1x?
由公式中参数a,?
的物理意义可知:
a值小和?
值大,则曲线陡,曲线下的面积小,表明此混凝土的塑性变形小,残余强度低,破坏过程急速,材质较脆,接近于使用年限长的混凝土;
反之,a值大和?
值小,则混凝土变形大,残余强度较高,破坏缓慢延性较好,适用于使用年限短的混凝土。
本着这样原则,将公式的混凝土应力应变曲线上升段、下降段与试验所测的不同使用年限的既有混凝土的应力应变全曲线上升段、下降段分别相比较,选取一个吻合程度最好的值,具体数值见表l。
根据a、?
值与使用年限t的关系,对其进行非线性拟合,可由下列公式确定:
1)26.46a?
0.93?
1.6e
1.07?
0.75e13.76
图1参数a与使用年限的关系图2参数?
与使用年限的关系
图1、图2表示参数a、?
试验值和理论计算值的比较,吻合程度较好。
这样,将a值和?
值直接代入式,就可以得到不同使用年限既有未碳化混凝土的应力应变曲线方程,如式所示:
a?
1.6e26.460?
式中,t为混凝土的使用年限。
图3不同使用年限混凝土应力应变曲线试验值与计算值的比较
同强度养护28d的新混凝土和既有混凝土的试验平均应力应变曲线与按式计算的理论曲线的比较如图3所示,试验曲线与理论曲线吻合得较好。
清华大学叶知满对掺F矿粉或粉煤灰高强混凝土应力应变全曲线试验研究时,对下降段曲线采取的就是过镇海教授的模型。
xd2?
式中,y?
fc,x?
c,d——下降段参数,经统计可得d与fc关系式为
d?
fc2
图4下降段参数d随fc变化关系
图5给出了理论方程与实测曲线的比较,可知理论方程与实测曲线吻合较好。
图5理论曲线与实测曲线的比较
3、结束语
建立混凝土轴压应力应变全曲线的数学模型,首先要弄清楚应力应变全曲线的几何特点,观察和分析实测应力应变全曲线,通过与典型试验曲线的比较,分析Hongnestad公式、Saenz公式和过镇海提出的公式在混凝土受压应力应变曲线上升段、下降段的适用范围,以及各自的拟合情况。
Hongnestad公式在上升段拟合较好,但下降段不分强度大小,斜率一律为-0.15,与典型试验曲线相差太大,不切实际,不适用;
Saenz公式在上升段曲线存在明显的问题,在E0Es偏离2较多时,不能很好反映混凝土单向受压试验所表现出的全部特征;
清华大学提出的公式在上升段和下降段的拟合都较好,建议采用。
较好的应力应变表达式,首先应该符合实测的应力应变曲线,由于它的影响因素较多,且有相当的分散性,所以公式应尽可能有较大范围的适用性及灵活性。
参考文献
[1]叶列平.混凝土结构[M].清华大学出版社,2005
[2]过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理和分析[M].清华大学出版社,2003
[3]曹居易.混凝土的应力应变关系[J].
[4]李义强,王新敏,陈士通.混凝土单轴受压应力-应变曲线比较[J].公路交通科技,2005
[5]邓宗才,李建辉.FRP约束混凝土应力应变曲线模型研究[J].应用基础与工程科学学报,2010
[6]叶知满.掺F矿粉或粉煤灰高强混凝土应力应变全曲线试验研究[J].青岛建筑工程学院学报,1996
[7]袁发顺,胡夏闽.混凝土应力应变上升段曲线的一个最佳模式[J].南京建筑工程学院学报,1995
[8]孟丽岩,王凤来,王涛.既有混凝土应力应变曲线方程的研究[J].
[9]刘世华.混凝土全应力应变曲线分析[J].沈阳大学学报,2000
篇二:
什么是预应力混凝土?
预应力混凝土的概念如下:
为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象,在构件使用以前,预先给混凝土一个预压力,即在混凝土的受拉区内,用人工加力的方法,将钢筋进行张拉,利用钢筋的回缩力,使混凝土受拉区预先受压力。
这种储存下来的预加压力,当构件承受由外荷载产生拉力时,首先抵消受拉区混凝土中的预压力,然后随荷载增加,才使混凝土受拉,这就限制了混凝土的伸长,延缓或不使裂缝出现,这就叫做预应力混凝土。
篇三:
预应力混凝土工程课件
预应力混凝土工程
先张法施工
后张法施工
概
述
1、预应力混凝土:
普通钢筋混凝土的抗拉极限应变只有0.0001~0.0015,在正常使用条件下受拉区混凝土开裂,构件的刚度小、挠度大。
要使混凝土不开裂,受拉钢筋的应力只能达到30Mpa;
对允许出现裂缝的构件,当裂缝宽度限制在0.2~0.3mm时,受拉钢筋的应力也只能达到200Mpa左右。
为了克服普通钢筋混凝土过早出现裂缝和钢筋不能充分发挥其
作用这一矛盾,人们创造了对混凝土施加预应力的方法。
即在结构或构件受拉区域,通过对钢筋进行张拉后将钢筋的回
弹力施加给混凝土,使混凝土受到一个预压应力,产生一定的
压缩变形。
当该构件受力后,受拉区混凝土的拉伸变形,首先与压缩变形抵消,然后随着外力的增加,混凝土才逐渐被拉伸
,明显推迟了裂缝出现时间。
2、施加预应力的目的:
①提高结构或构件的抗裂度;
②提高结构或构件的刚度;
③充分发挥高强钢材的作用;
④把散件拼成整体。
3、施加预应力的方法:
张拉结构或构件受拉区中的预应力钢筋,并锚固在其端部,
将钢筋的弹性收缩力传递到混凝土构件上,即产生预应力。
4、预应力混凝土的施工方法:
按施工顺序分:
先张法;
后张法。
按张拉方法分:
机械张拉电热张拉
预应力工程施工工艺流程
预应力材料准备预应力设备准备千斤顶配套标定
预应力钢材准备留孔材料准备、锚具准备
灌浆设备准备
预应力筋安装
安装锚具并张拉
灌浆并封锚
有粘结预应力:
有粘结灌浆
安装波纹管、穿钢束
无粘结预应力:
安装无粘结预应力筋
工艺过程:
张拉固定钢筋→浇混凝土→养护→放松钢筋?
适用于:
构件厂生产中、小型构件
预应力空心板
夹具横梁台座
预应力筋
台面
A、张拉预应力筋
混凝土构件
B、浇筑混凝土构件
C、放张施加预应力
一、先张法施工的设备
台座:
1、要求:
有足够的强度、刚度和稳定性;
–
2、形式:
满足生产工艺的要求。
①墩式–长度100~150m,适于中、小型构件。
②槽式
–?
长45~76m,
适于双向预应力构件,易于蒸汽养护。
③钢模台座
墩式台座的几种形式
重力式
与台面共同作用式
构架式
桩基构架式
锚桩式台座
上横梁
下横梁
砖墙
压杆
槽式台座
夹具:
1、锚固夹具:
①锥形
——锚固单根直径12~14预应力筋;
②镦头锚具—带槽螺栓、梳子板。
用于:
冷拉筋,
冷拔丝,
碳素钢丝。
要求:
镦头强度不低于材料强度的98%,钢丝束长度差值≧L/5000、≧5mm。
成组张拉长度≧10m的钢丝,长度极差≧2mm
2、张拉夹具:
偏心式、楔形。
圆套筒二片式夹具
锥销夹具
圆套筒三片式夹具
方套筒二片式夹具
固定端镦头夹具
单根镦头钢筋螺杆夹具
接千斤顶
高强镦头钢丝用梳筋板夹具
镦头梳筋板夹具
拉杆式千斤顶
张拉钩
连接套筒
承力架
张拉机械
1、穿心式千斤顶:
YC-20型,最大拉力20t、行程200mm,适于12~20单根钢筋。
拉力30~60t、行程800mm,用于:
钢筋、钢丝。
2、电动螺杆:
3、卷扬机+滑车组。
电动螺杆张拉机的工作原理图
二、先张法施工工艺张拉预应力筋:
1、张拉程序?
失。
0→1.05σ0→1.03σ
con→σconcon
超张拉——减少由于钢筋松弛变形造成的预应力损
2、控制应力及最大应力:
超张拉可比设计要求提高5%,但最大张拉控制应力不得超过下列规定:
预应力筋种类碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线?
热处理钢筋、冷拔低碳钢丝?
冷拉钢筋?
fptk:
极限抗拉强度标准值?
先张法0.80fptk0.75fptk0.95fpyk后张法0.75fptk0.7fptk0.9fpyk
fpyk:
屈服强度标准值
3、张拉要点:
张拉时应校核预应力筋的伸长值。
实际伸长值?
与设计计算值的偏差不得超过±
6%,否则应停拉;
ΔL计=
ΔL实=10%?
con时量取+以后的推算值?
从台座中间向两侧进行?
多根成组张拉,初应力应一致?
拉速平稳,锚固松紧一致,设备缓慢放松?
拉完的筋位置偏差≧5mm,且≧构件截面短边的4%?
冬施张拉时,温度≦-15℃?
注意安全:
两端严禁站人,敲击楔块不得过猛。
NP?
LAP?
ES
混凝土浇筑与养护:
1、混凝土一次浇完,混凝土≦C30。
级配良好,振捣密实。
3、防止碰撞、踩踏钢丝。
2、防止较大徐变和收缩:
选收缩变形小的水泥,水灰比≧0.5,
4、减少应力损失:
非钢模台座生产,采取二次升温养护,预应力筋放松:
1.条件:
混凝土达到设计规定且≦75%强度值后。
2.方法:
锯断,剪断,熔断。
3.要点:
放张顺序:
轴心受压
构件同时放;
偏心受压构件先同时放预压应力小的区域的,再同时放大的
区域的;
其它构件,应分阶段、对称、相互交错放张。
粗筋放张应缓慢。
活塞
钢套箱进砂口
钢套箱底板
砂子
出砂口螺杆螺母横梁承力板
砂箱放张法
台座
钢钢钢块楔块块
楔块放张法
浇筑混凝土结构或构件→养护拆模→穿筋张拉→固定→孔道灌浆→移动、吊装。
适于:
大构件及结构的现场施工——预制拼装,结构张拉。
特点:
不需台座;
但工序多、工艺复杂,锚具不能重复利用。
一、预应力筋、锚具和张拉机具
锚具按锚固性能分两类:
–锚具性能–锚具效率系数–锚具的总应变?
用途:
Ⅰ类——承受动、静载的无粘结、有粘结的预应力混凝土;
Ⅱ类——有粘结、预应力筋的应力变化不大的部位。
Ⅰ类ηa≧0.95εu≧2.0%Ⅱ类ηa≧0.9εu≧1.7%
单根粗筋:
1、锚具:
螺丝端杆锚具
螺杆45#钢,钢筋冷拉前焊接好;
螺母、垫板用Q235钢?
适于:
直径18~36mm筋。
帮条锚具–,?
冷拉HRB335、HRB400级筋;
镦头锚具
精轧螺纹钢筋的预应力筋主要用于连续梁桥和连续刚构桥的腹板内竖向预应力筋,提高截面的抗剪能力。
螺丝端杆锚具
帮条锚具
2、预应力筋制作:
工序:
下料→对焊→冷拉。
下料长度计算:
–①当两端用螺丝端杆锚具时——
钢筋下料长度:
l1?
2l2?
2l5l?
nd
②当一端用螺杆、一端用帮条时:
l2?
l5?
l3l?
3、张拉设备:
拉杆式千斤顶;
穿心式千斤顶。
YL-60拉杆式千斤顶
YC60型千斤顶
工作原理图
配装撑脚和拉杆后的外貌图
穿心式千斤顶
前卡式千斤顶
钢筋束、钢绞线束:
1、锚具:
张拉端——
JM-12型锚具:
锚环、夹片用45#钢。
–可锚3~6根直径12的光圆、螺纹HRB500级筋或钢绞线;
KT-Z型锚具:
可锚3~6根直径12的HRB400~500级筋?
单孔夹片式锚具:
二片式、三夹片;
多孔夹片式锚具:
XM型、QM型、OV型、BS型…
非张拉端——钢筋可用镦头锚具;
–钢绞线可用挤压锚具
钢绞线一般成盘供货至施工现场。
现场下料时,应用钢管和型钢架夹持钢绞线盘,以免开盘时钢绞
线弹伤人。
JM12锚具
镦头锚具
l1
JM12-6锚具
锚环
锚塞
KTZ型锚具
组装图
三夹片式夹片
钢绞线锚环夹片
二夹片式夹片
斜开缝夹片
单孔夹片式锚具
vlm型工作锚板、夹片
多孔夹片锚固体系
多孔锚固体系构造图
2、筋的制作:
工序:
冷拉→下料→编束。
下料长度l:
–两端张拉:
l=l0+2a
–一端张拉:
l=l0+a+b?
a--张拉端留量?
b--非张拉端外露长度?
3、张拉设备:
锥锚式千斤顶
–――用于KT-Z及钢制锥形锚具;
穿心式千斤顶
――用于KT-Z及JM-12、JM-15锚具
--用于大吨位钢绞线束
大孔径穿心式千斤顶
锥锚式千斤顶构造简图
YCD型千斤顶工作示意图
工具锚缸体顶压器工作锚
YCQ型千斤顶的操作顺序
钢丝束:
张拉端——
锥形螺杆锚具;
镦头锚具。
20、24、28根φb5钢丝束等);
非张拉端——用镦头锚具,DM5B
准备穿的预应力钢绞丝束
锥形螺杆锚具
钢质锥形锚具
2、钢丝束制作:
下料→编束→安锚具。
下料长度:
用钢质锥形锚具时,同钢筋束;
用锥形螺杆锚具时——?
下料方法:
采取应力下料,控制应力取300N/mm2。
编束:
测量直径,同束误差≧0.1mm;
锥锚式双作用千斤顶;
拉杆式千斤顶;
钢丝束的编束
锥形螺杆锚具的预紧
锥形螺杆锚具与拉杆式千斤顶的安装示意图
二、有粘结后张法施工工艺
孔道留设:
位置准确;
内壁光滑;
–端部预埋钢板垂直于孔道轴线;
–直径、长度、形状满足设计要求。
2、方法:
①钢管抽芯法——钢管应平直、光滑,用前刷油;
每根长≧15米,每端伸出500mm;
两根接长,中间用木塞及套管连接;
用钢筋井字架固定,@≧1米;
浇混凝土后每10~15分钟转动一次;
混凝土初凝后、终凝前抽管;
抽管先上后下,边转边拔。
②胶管抽芯法--用于长孔或曲线孔。
有一定刚度或充
压;
钢筋井字架@≧0.5米;
混凝土达一定强度后拔管。
③埋管法--预埋螺旋管。
可先穿筋,接头严密,有一定刚度;
井字架@≧0.8米;
灌浆孔
间距≧30米;
波峰设排气泌水管。
波纹管
金属螺旋管
螺旋管及锚座安装
后张有粘结预应力需要留孔,留孔材料通常用金属波纹管。
金属波纹管用厚度为0.3~0.35mm的钢带卷制而成。
金属波纹管有镀锌和非镀锌之分,波纹有单波和双波之分。
金属波纹管要求咬口牢固,波纹高度符合要求,弯曲的波纹管不渗水,环向刚度足够。
塑料波纹管其刚度比金属波纹管大,孔壁摩擦系数小,不易被混凝土振捣棒振瘪,价格比金属波纹管高。
在桥梁的长孔道中应用的比例在增加。
电热板
塑料波纹管的材料有高密度聚乙烯和聚丙烯。
塑料波纹管的接管可采用热接,即用电加热板加热管口至热塑状态后,加压使管口对接在一起。
有粘结螺纹管预留孔道
南京火车站站前广场高架桥的镀锌金属波纹管安装,波纹管内已穿入钢绞线。
南京奥体中心工程体育场四周大平台双向有粘结预应力梁的金属波纹管及泌水管的安装。
南京长江三桥引桥的连续梁箱梁底板及腹板塑料波纹管的安装。
钢管的连接
胶管的封端处理
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 预应力 混凝土 受压 应力
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)