红岗预应力混凝土结构的设计要点，预应力混凝土结构设计关键要点解析

2025-11-214.22 K阅读0评论焦作钢结构设计公司

红岗

应力混凝土结构的设计要点包括：合理布置预应力筋，确保其位置准确以优化结构受力性能；严格控制预应力张拉力度和锚固质量，保证预应力有效传递；考虑预加应力对构件的影响，提高抗裂性和刚度，减少裂缝出现；采用高强度材料，减少钢筋用量和构件截面尺寸，降低自重；需关注结构的耐久性，确保在长期使用中保持稳定性和安全性。

预应力混凝土结构设计要点

一、基于原理的设计要点

红岗预应力混凝土结构的设计原理基于弹性力学和混凝土强度理论，在设计过程中，需要考虑以下几个关键因素：

预应力的施加方式：
- 先张法：在混凝土灌注之前，先将由钢丝、钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到某一规定应力，并用锚具锚于台座两端支墩上，接着安装模板、构造钢筋和零件，然后灌注混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后，放松两端支墩的预应力筋，通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土而产生预压应力。先张法以采用长的台座较为有利。先张法构件是通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传递预应力，适用于大批制作中小型构件，如预应力混凝土楼板、屋面板、梁等。
- 后张法：先浇筑构件，然后在构件上直接施加预应力。一般做法多是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋和零件，然后安装模板和灌注混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等混凝土达到强度后，用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并锚于梁的两端，预压应力通过两端锚具传给构件混凝土。为了保护预应力筋不受腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力，预应力筋与套管之间的空隙必须用水泥浆灌实。后张法构件是依靠其两端锚具锚住预应力钢筋并传递预应力的，适用于在施工现场制作大型构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。
预应力大小的确定：通过人为控制预压力Np的大小可使梁截面受拉边缘混凝土产生压应力、零应力或很小的拉应力，以满足不同的裂缝控制要求，从而改变普通钢筋混凝土构件原有的裂缝状态成为预应力混凝土受弯构件。

二、材料选择要点

预应力钢筋：
- 强度要高：预应力钢筋的张拉应力在构件的整个制作和使用过程中会出现各种应力损失，如果所用的钢筋强度不高，那么张力时所建立应力甚至会损失殆尽。
- 与混凝土有较好的粘结力：特别在先张法中，预应力钢筋与混凝土之间必须有较高的粘结自锚强度。对一些高强度的光面钢丝就要经过“刻痕”、“压波”或“扭结”，使其形成刻痕钢丝、波形钢丝及扭结钢丝，增加粘结力。
- 有足够的塑性和良好的加工性能：钢材强度越高，其塑性越低。钢筋塑性太低时，特别当处于低温和冲击荷载条件下，就有可能发生脆性断裂。良好的加工性能是指焊接性能好，以及采用镦头锚板时，钢筋头部镦粗后不影响原有的力学性能等。
混凝土：一般采用高强度混凝土，以更好地与高强度钢材配合，共同承受荷载，提高结构的强度和刚度等性能。

三、构造设计要点

锚具的设计与选择：
- 锚块锚塞型：由锚块和锚塞两部分组成，其中锚块形式有锚板、锚圈、锚筒等，根据所锚钢筋的根数，锚塞也可分成若干片。锚块内的孔洞以及锚塞做成楔形或锥形，预应力钢筋回缩时受到挤压而被锚住。这种锚具可用于先张法锚固单根钢丝或钢绞线（如楔形锚具及锥形锚具），也可用于锚固后张法构件中的钢丝束（双层）。
- 螺杆螺帽型：图8 - 5a用于粗钢筋，图8 - 5b用于钢丝束。后者由锥形螺杆、套筒、螺帽、垫板组成，通过套筒紧紧地将钢丝束与锥形螺杆挤压成一体。预应力钢筋或钢丝束张拉完毕时，旋紧螺帽使其锚固。常用于后张法构件的张拉端，对于先张法构件或后张法构件的固定端同样也可应用。
- 墩头型锚具：有用于预应力钢筋张拉端和固定端的不同类型，通常为后张法构件的钢丝束所采用。
预留孔道的设计：
- 定位准确牢固：预留孔道的定位应准确、牢固，浇筑混凝土时不应出现移位或变形。
- 孔道平顺通畅：要确保孔道平顺通畅，端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线。
- 密封良好：成孔用管道应密封良好，接头应严密，不得漏浆。
- 合理设置灌浆孔、排气兼泌水管和排水孔：灌浆孔的间距，对预埋金属螺旋预埋管的不宜大于30m；对抽芯成型孔道不宜大于12m。在曲线孔道的曲线波峰位置应设置排气兼泌水管，必要时在最低点设置排水孔。
- 固定管道的钢筋马凳间距合理设置：固定成孔管道的钢筋马凳间距，对钢管不宜大于1.5m；对金属螺旋管及波纹管不宜大于1.0m；对胶管不宜大于0.5m；对曲线孔道宜适当加密。

四、其他设计要点

预应力筋制作与安装：
- 下料要求：预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割，以免电弧损伤预应力筋。预应力筋的下料长度应由计算确定，加工尺寸要求严格，以确保预加应力均匀一致。
- 防止损伤：
  - 施工过程中应防止电火花损伤预应力筋，对有损伤的预应力筋应予以更换。
  - 先张法预应力施工时应选用非油脂性的模板隔离剂，在铺设预应力筋时严禁隔离剂沾污预应力筋。
  - 在后张法施工中，对于浇筑混凝土前穿入孔道的预应力筋，应有防锈措施。
  - 无粘结预应力筋的护套应完整，局部破损处采用防水塑料胶带缠绕紧密修补好。
- 定位要求：
  - 无粘结预应力筋的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形，端部的预埋垫板应垂直于预应力筋，内埋式固定端垫板不应重叠，锚具与垫块应贴紧。
  - 预应力筋束形控制点的竖向位置偏差应符合规定。
  - 预应力筋的保护层厚度应符合设计及有关规范的规定。无粘结预应力筋成束布置时，其数量及排列形状应能保证混凝土密实，并能够握裹住预应力筋。
预应力筋张拉和放张要点：
- 安装张拉设备时的要求：直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线重合。
- 混凝土强度要求：预应力筋张拉或放张时，混凝土强度应符合设计要求；当设计无具体要求时，不应低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75%。
- 遵循张拉力、张拉或放张顺序及张拉工艺要求：张拉力及设计计算伸长值、张拉顺序均由设计确定，在后张法施工中，确定张拉力应考虑后批张拉对先批张拉预应力筋所产生的结构构件弹性压缩的影响，如应力影响较大时，可将其统一增加一定值。