第10章 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)(2014水工)

1、第十章第十章 預(yù)預(yù) 應(yīng)應(yīng) 力力 混混 凝凝 土土 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) Prestressed Concrete Structure 10.1 10.1 概述概述 10.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的概念預(yù)應(yīng)力混凝土的概念 混凝土的抗裂性能較差，無法利用鋼筋強度?；炷恋目沽研阅茌^差，無法利用鋼筋強度。 對不允許開裂的構(gòu)件對不允許開裂的構(gòu)件，混凝土的極限拉應(yīng)變約為混凝土的極限拉應(yīng)變約為 0.10.1510-3，鋼筋彈性模量為鋼筋彈性模量為2105N/mm2，受拉鋼筋受拉鋼筋 的應(yīng)力只能到的應(yīng)力只能到2030N/mm2，為了控制開裂，不能充分利，為了控制開裂，不能充分利 用其強度；用其強度； 對允許開裂的構(gòu)件對允

2、許開裂的構(gòu)件，當(dāng)受拉鋼筋的應(yīng)力達到，當(dāng)受拉鋼筋的應(yīng)力達到 150200N/mm2（大約為屈服強度（大約為屈服強度50%60%），裂縫寬度），裂縫寬度 已達已達0.2 0.3mm，為了控制裂縫寬度，不能充分發(fā)揮強度。為了控制裂縫寬度，不能充分發(fā)揮強度。 鋼筋混凝土梁應(yīng)用于鋼筋混凝土梁應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)大跨度結(jié)構(gòu)時，時，撓度的要求較難滿足撓度的要求較難滿足。 如為增加剛度而加大截面尺寸，會導(dǎo)致自重進一步增大，如為增加剛度而加大截面尺寸，會導(dǎo)致自重進一步增大， 變形增大，變形增大，形成惡性循環(huán)形成惡性循環(huán)。如靠增加鋼筋來提高剛度，鋼材。如靠增加鋼筋來提高剛度，鋼材 的強度得不到充分利用，造成浪費。的強

3、度得不到充分利用，造成浪費。 普通鋼筋混凝土的缺點：普通鋼筋混凝土的缺點： 結(jié)論：結(jié)論：由于混凝土的開裂，對變形和裂縫寬度的限制，由于混凝土的開裂，對變形和裂縫寬度的限制， 使得普通的鋼筋混凝土使得普通的鋼筋混凝土不能用于大跨和重載結(jié)構(gòu)，也不能不能用于大跨和重載結(jié)構(gòu)，也不能 充分利用高強材料充分利用高強材料。一般來說，鋼筋混凝土梁的經(jīng)濟跨度。一般來說，鋼筋混凝土梁的經(jīng)濟跨度 為為5 8m，材料宜采用，材料宜采用C20C30級混凝土，級混凝土，HRB335和和 HRB400級鋼筋級鋼筋。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可解決上述普通混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可解決上述普通混凝土結(jié)構(gòu) 所存在的問題所存在的問題。

4、 高強鋼筋無法得到充分應(yīng)用高強鋼筋無法得到充分應(yīng)用。鋼筋應(yīng)力達。鋼筋應(yīng)力達5001000N/mm2， 按承載力要求可減少鋼筋，但會使抗彎剛度降低，變形增大，按承載力要求可減少鋼筋，但會使抗彎剛度降低，變形增大， 裂縫寬度將很大，無法滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。裂縫寬度將很大，無法滿足正常使用極限狀態(tài)的要求。 ep Nspc s ct N q sct-spc 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)：在外載：在外載 荷作用之前，荷作用之前，先對混凝先對混凝 土預(yù)加壓力，土預(yù)加壓力，人為造成人為造成 一種應(yīng)力狀態(tài)。一種應(yīng)力狀態(tài)。這樣在這樣在 外載荷作用下，外載荷作用下，施加的施加的 預(yù)壓力能部分或全部抵預(yù)

5、壓力能部分或全部抵 消外載荷作用產(chǎn)生的拉消外載荷作用產(chǎn)生的拉 應(yīng)力應(yīng)力。 目的目的：利用混凝土的抗壓強：利用混凝土的抗壓強 度彌補抗拉強度不足的度彌補抗拉強度不足的 缺陷，達到防止受拉區(qū)缺陷，達到防止受拉區(qū) 混凝土過早開裂的問題，混凝土過早開裂的問題， 從而提高截面抗彎剛度，從而提高截面抗彎剛度， 減小變形減小變形。 0 pcct ss 0 ctpct fss ctpct fss 由于預(yù)加應(yīng)力由于預(yù)加應(yīng)力s spc較大，受拉邊緣仍處于受較大，受拉邊緣仍處于受 壓狀態(tài)，壓狀態(tài)，不會出現(xiàn)開裂；不會出現(xiàn)開裂； 受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉，但拉應(yīng)力小于混受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉，但拉應(yīng)力小于混 凝土的抗拉強度，

6、凝土的抗拉強度，一般不會出現(xiàn)開裂；一般不會出現(xiàn)開裂； 受拉邊緣應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，雖然受拉邊緣應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，雖然 會產(chǎn)生裂縫，但比普通鋼筋混凝土構(gòu)件會產(chǎn)生裂縫，但比普通鋼筋混凝土構(gòu)件（Np =0）的的開裂明顯推遲開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小裂縫寬度也顯著減小。 1928年法國杰出的土木工程師年法國杰出的土木工程師E.Freyssnet發(fā)明了預(yù)應(yīng)發(fā)明了預(yù)應(yīng) 力混凝土結(jié)構(gòu)。力混凝土結(jié)構(gòu)。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點： 改善結(jié)構(gòu)的適用性（使用性能）改善結(jié)構(gòu)的適用性（使用性能） 受拉和受彎構(gòu)件中采用預(yù)應(yīng)力，可延緩裂縫的出現(xiàn)，減受拉和受彎構(gòu)件中采用預(yù)應(yīng)力，可

7、延緩裂縫的出現(xiàn)，減 小使用載荷作用下的裂縫寬度，提高剛度，減小撓度，可建小使用載荷作用下的裂縫寬度，提高剛度，減小撓度，可建 造大跨結(jié)構(gòu)。造大跨結(jié)構(gòu)。 受剪承載力提高受剪承載力提高 可延緩斜裂縫的出現(xiàn)，提高受剪承載力?？裳泳徯绷芽p的出現(xiàn)，提高受剪承載力。 卸載后的結(jié)構(gòu)變形或裂縫得到恢復(fù)卸載后的結(jié)構(gòu)變形或裂縫得到恢復(fù) 當(dāng)使用活載移去后，由于預(yù)壓力的作用，裂縫會閉合，當(dāng)使用活載移去后，由于預(yù)壓力的作用，裂縫會閉合， 結(jié)構(gòu)變形也會得到復(fù)位。結(jié)構(gòu)變形也會得到復(fù)位。 提高構(gòu)件抗疲勞性能提高構(gòu)件抗疲勞性能 可降低鋼筋疲勞應(yīng)力比，增加鋼筋的疲勞強度?？山档弯摻钇趹?yīng)力比，增加鋼筋的疲勞強度。 使高強鋼材和高

8、強混凝土得到應(yīng)用。使高強鋼材和高強混凝土得到應(yīng)用。 節(jié)約鋼筋，減輕自重，具有較好的經(jīng)濟效益。節(jié)約鋼筋，減輕自重，具有較好的經(jīng)濟效益。 優(yōu)點： 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點： 施工工序多，技術(shù)要求高；施工工序多，技術(shù)要求高； 需要專門的錨具和張拉設(shè)備，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋，費用高；需要專門的錨具和張拉設(shè)備，以及預(yù)應(yīng)力鋼筋，費用高； 開裂荷載與破壞荷載過于接近，破壞前的延性差；開裂荷載與破壞荷載過于接近，破壞前的延性差； 預(yù)壓力可能造成過大的反拱，影響正常使用。預(yù)壓力可能造成過大的反拱，影響正常使用。 優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)：優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)： n 對裂縫控制等級要求

9、較高的構(gòu)件；如海上石油平臺，對裂縫控制等級要求較高的構(gòu)件；如海上石油平臺， 核電站大型壓力容器等。核電站大型壓力容器等。 n 對剛度或變形控制要求較高的構(gòu)件；如對剛度或變形控制要求較高的構(gòu)件；如大跨度或受力很大跨度或受力很 大的構(gòu)件。大的構(gòu)件。 缺點 10.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 裂縫控制等級：裂縫控制等級： DL/T 5057-2009和和SL191-2008規(guī)范中規(guī)范中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)需根需根 據(jù)據(jù)環(huán)境類別環(huán)境類別選用選用不同的裂縫控制等級不同的裂縫控制等級進行設(shè)計進行設(shè)計。 n 一級一級: : 嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，即嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件

10、，即要求構(gòu)件受拉邊要求構(gòu)件受拉邊 緣混凝土不產(chǎn)生拉應(yīng)力緣混凝土不產(chǎn)生拉應(yīng)力。 n 二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，即要二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，即要求構(gòu)件受拉邊求構(gòu)件受拉邊 緣的混凝土拉應(yīng)力不超過混凝土的抗拉強度。緣的混凝土拉應(yīng)力不超過混凝土的抗拉強度。 n 三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，即三級：允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，即要求構(gòu)件正截面最大裂要求構(gòu)件正截面最大裂 縫寬度計算值不超過規(guī)定的限值?？p寬度計算值不超過規(guī)定的限值。 截截 面面 控控 制制 裂裂 縫縫 的的 程程 度度 不不 同同 全預(yù)應(yīng)力混凝土全預(yù)應(yīng)力混凝土當(dāng)使用荷載作用時，不允當(dāng)使用荷載作用時，不允 許出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件，許出現(xiàn)拉應(yīng)力的

11、構(gòu)件，相當(dāng)于相當(dāng)于規(guī)范規(guī)范中裂中裂 縫控制等級為一級，即嚴格要求不出現(xiàn)裂縫縫控制等級為一級，即嚴格要求不出現(xiàn)裂縫 的構(gòu)件。的構(gòu)件。 部分預(yù)應(yīng)力混凝土部分預(yù)應(yīng)力混凝土當(dāng)使用荷載作用時，當(dāng)使用荷載作用時， 允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過允許出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度不超過 允許值的構(gòu)件，允許值的構(gòu)件，相當(dāng)于相當(dāng)于規(guī)范規(guī)范中裂縫中裂縫 控制等級為三級，即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)控制等級為三級，即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu) 件。件。 限值預(yù)應(yīng)力混凝土限值預(yù)應(yīng)力混凝土當(dāng)使用荷載作用當(dāng)使用荷載作用 時，保證混凝土不開裂的構(gòu)件，時，保證混凝土不開裂的構(gòu)件，相當(dāng)相當(dāng) 于于規(guī)范規(guī)范中裂縫控制等級為二級，中裂縫控制等級為二級，

12、即一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件即一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。亦屬。亦屬 于部分預(yù)應(yīng)力混凝土。于部分預(yù)應(yīng)力混凝土。 0 pcct ss 0 ctpct fss ctpct fss 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計計算中包括的主要內(nèi)容：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計計算中包括的主要內(nèi)容： 使用階段：使用階段： 承載力計算承載力計算 抗裂、裂縫寬度驗算抗裂、裂縫寬度驗算 撓度驗算撓度驗算 施工階段：施工階段： 混凝土強度驗算混凝土強度驗算 抗裂驗算抗裂驗算 先張法先張法 10.1.3 施加預(yù)應(yīng)力的方法施加預(yù)應(yīng)力的方法 先張法在澆灌混凝土之前張拉鋼筋的方法，稱為先張法先張法在澆灌混凝土之前張拉鋼筋的方法，稱為先張法。 n 預(yù)

13、應(yīng)力是靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力來傳遞的。預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力來傳遞的。 n 優(yōu)點：用長線臺座，批量生產(chǎn)，效率高；施工簡單。優(yōu)點：用長線臺座，批量生產(chǎn)，效率高；施工簡單。 n 缺點：需要專門臺座，基建投資較大；施加的預(yù)應(yīng)力較小，缺點：需要專門臺座，基建投資較大；施加的預(yù)應(yīng)力較小， 用于中小構(gòu)件。用于中小構(gòu)件。 在構(gòu)件上施加預(yù)壓力，是通過張拉鋼筋并將張拉的鋼筋錨固在構(gòu)件上施加預(yù)壓力，是通過張拉鋼筋并將張拉的鋼筋錨固 在混凝土構(gòu)件上來實現(xiàn)。（在混凝土構(gòu)件上來實現(xiàn)。（鋼筋彈性回縮，使混凝土受壓鋼筋彈性回縮，使混凝土受壓）。）。 預(yù)應(yīng)力建立的機理預(yù)應(yīng)力建立的機理：是通過鋼筋與：是通過鋼筋

14、與 混凝土之間的粘結(jié)力，將鋼筋彈性混凝土之間的粘結(jié)力，將鋼筋彈性 回縮壓力傳遞給混凝土?；乜s壓力傳遞給混凝土。 p 在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時截面縮小，切在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時截面縮小，切 斷鋼筋時構(gòu)件端部預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為零，斷鋼筋時構(gòu)件端部預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為零， 鋼筋恢復(fù)到原來截面。鋼筋恢復(fù)到原來截面。 p 由于鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力，由于鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力， 鋼筋的回縮受到周圍混凝土的阻止，鋼鋼筋的回縮受到周圍混凝土的阻止，鋼 筋截面的恢復(fù)形成了徑向壓應(yīng)力，使得筋截面的恢復(fù)形成了徑向壓應(yīng)力，使得 粘結(jié)應(yīng)力增強。粘結(jié)應(yīng)力增強。 p 經(jīng)過一定長度經(jīng)過一定長度ltr 粘結(jié)應(yīng)力的積累，粘結(jié)應(yīng)力的積累

15、， 鋼筋應(yīng)力由端部的零應(yīng)力增大到張拉應(yīng)鋼筋應(yīng)力由端部的零應(yīng)力增大到張拉應(yīng) 力力p ,混凝土中也逐步建立了不變的有混凝土中也逐步建立了不變的有 效預(yù)壓力效預(yù)壓力 pc 。 先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力建立的條件：在構(gòu)件端部有先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力建立的條件：在構(gòu)件端部有 必要的粘結(jié)力傳遞長度必要的粘結(jié)力傳遞長度ltr。此傳遞長度與鋼筋此傳遞長度與鋼筋 的品種和混凝土強度等級相關(guān)。的品種和混凝土強度等級相關(guān)。 后張法：后張法： 在在結(jié)硬后的混凝土構(gòu)件結(jié)硬后的混凝土構(gòu)件上上張拉鋼筋張拉鋼筋的方法。的方法。 n 預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋兩端部的錨具來傳遞的。預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋兩端部的錨具來傳遞的。 n 優(yōu)點：不需要專門臺座，可現(xiàn)場制

16、作，用于大型構(gòu)件；優(yōu)點：不需要專門臺座，可現(xiàn)場制作，用于大型構(gòu)件； n 缺點：需要留孔，灌漿，施工復(fù)雜；錨具要附在構(gòu)件內(nèi)，缺點：需要留孔，灌漿，施工復(fù)雜；錨具要附在構(gòu)件內(nèi)， 耗鋼量大。耗鋼量大。 后張法 spc sp 錨具下混凝土局部承壓問題 預(yù)應(yīng)力建立的機理預(yù)應(yīng)力建立的機理：靠構(gòu)件兩端部錨具把鋼筋回縮引：靠構(gòu)件兩端部錨具把鋼筋回縮引 起的預(yù)壓力傳遞給混凝土。起的預(yù)壓力傳遞給混凝土。 后張法 10.1.4 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料 混凝土混凝土 1）強度高強度高。要求采用高強混凝土，可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，。要求采用高強混凝土，可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力， 有利于減小構(gòu)件截面尺

17、寸，減輕自重；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，減輕自重； 2）具有較高的彈性模量具有較高的彈性模量，減少預(yù)壓時的彈性回縮。，減少預(yù)壓時的彈性回縮。 3）收縮、徐變小收縮、徐變小，有利于減少收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；，有利于減少收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失； 4）與鋼筋具有較大的粘結(jié)強度，與鋼筋具有較大的粘結(jié)強度，以減少先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的以減少先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的 應(yīng)力傳遞長度。應(yīng)力傳遞長度。 3）快硬、早強快硬、早強?？奢^早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺?？奢^早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺 座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率 一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不低于一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

18、的混凝土強度等級不低于C30，當(dāng)采當(dāng)采 用高強鋼絲時不低于用高強鋼絲時不低于C40。 1）強度高；強度高； 預(yù)應(yīng)力鋼筋具有較高的抗拉強度，以抵消預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋具有較高的抗拉強度，以抵消預(yù)應(yīng)力 損失損失。 2）具有一定的塑性；具有一定的塑性；為避免在低溫、沖擊荷載下構(gòu)件發(fā)生脆為避免在低溫、沖擊荷載下構(gòu)件發(fā)生脆 性破壞，預(yù)應(yīng)力筋在拉斷前具有一定的伸長率。性破壞，預(yù)應(yīng)力筋在拉斷前具有一定的伸長率。 3）良好的加工性能；良好的加工性能；以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求。 4）與混凝土之間有良好的粘結(jié)；與混凝土之間有良好的粘結(jié)；通常采用通常采用刻痕刻痕或或壓波壓波 方

19、法來提高與混凝土粘結(jié)強度。方法來提高與混凝土粘結(jié)強度。 預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋 我國目前常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋主要有：我國目前常用的預(yù)應(yīng)力鋼筋主要有： 鋼絞線鋼絞線 鋼絲鋼絲 鋼絲束鋼絲束 鋼棒鋼棒 螺紋鋼筋螺紋鋼筋 1 1、鋼絞線鋼絞線 鋼絞線是用直徑鋼絞線是用直徑56mm的高強鋼絲按一個方向捻制而成的一的高強鋼絲按一個方向捻制而成的一 種高強預(yù)應(yīng)力筋，其中以種高強預(yù)應(yīng)力筋，其中以7 7股鋼絞線應(yīng)用最多股鋼絞線應(yīng)用最多。7 7股鋼絞線的公稱股鋼絞線的公稱 直徑為直徑為9.517.8 mm，極限抗拉強度標準值可高達極限抗拉強度標準值可高達1960MPa。 特點：與混凝土粘結(jié)較好，應(yīng)力松弛小。特點：與混

20、凝土粘結(jié)較好，應(yīng)力松弛小。 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線 2、鋼絲、鋼絲 分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩種，但用于預(yù)應(yīng)力混凝分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩種，但用于預(yù)應(yīng)力混凝 土都是消除應(yīng)力鋼絲。土都是消除應(yīng)力鋼絲。按外形分為光圓鋼絲、螺旋肋鋼絲、按外形分為光圓鋼絲、螺旋肋鋼絲、 刻痕鋼絲三種刻痕鋼絲三種。按。按應(yīng)力松弛性能分為低松弛和普通松弛應(yīng)力松弛性能分為低松弛和普通松弛兩種。兩種。 極限抗拉強度標準值可達極限抗拉強度標準值可達1860N/mm2。 3、鋼絲束鋼絲束 將一根或幾十根鋼絲按一定規(guī)律平行排列布置，用鋼絲扎在將一根或幾十根鋼絲按一定規(guī)律平行排列布置，用鋼絲扎在 一起時，稱為鋼

21、絲束。一起時，稱為鋼絲束。 10.1.5 夾具和錨具夾具和錨具 夾具夾具：當(dāng)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件制成后能夠取下重復(fù)使用的稱為夾具；：當(dāng)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件制成后能夠取下重復(fù)使用的稱為夾具； 錨具錨具：留在構(gòu)件上不再取下的稱錨具。：留在構(gòu)件上不再取下的稱錨具。 二者均是依靠摩阻、握裹和承壓錨固來二者均是依靠摩阻、握裹和承壓錨固來夾住或錨住鋼筋夾住或錨住鋼筋，且錨，且錨 具和夾具有時也能互換使用。具和夾具有時也能互換使用。 對夾具、錨具的要求：對夾具、錨具的要求： （1）安全可靠，具有足夠的強度和剛度；安全可靠，具有足夠的強度和剛度； （2）應(yīng)使預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨具內(nèi)盡可能的不產(chǎn)生滑移應(yīng)使預(yù)應(yīng)力鋼筋在錨具內(nèi)盡可能的不產(chǎn)生

22、滑移； （3）構(gòu)造簡單，便于機械加工制作；構(gòu)造簡單，便于機械加工制作； （4）使用方便，省材料，價格低。使用方便，省材料，價格低。 螺絲端桿錨具螺絲端桿錨具 后張法常用錨具類型：后張法常用錨具類型： 優(yōu)點優(yōu)點：操作簡單，預(yù)：操作簡單，預(yù) 應(yīng)力鋼筋基本不發(fā)生應(yīng)力鋼筋基本不發(fā)生 滑動；滑動； 缺點缺點：對預(yù)應(yīng)力鋼筋：對預(yù)應(yīng)力鋼筋 長度的精度要求高，長度的精度要求高， 不能太長或太短。不能太長或太短。 1 1、螺絲端桿錨具、螺絲端桿錨具 2、錐形錨具、錐形錨具 優(yōu)點優(yōu)點：錨固多根平行鋼絲束或鋼絞線束；：錨固多根平行鋼絲束或鋼絞線束； 缺點缺點：滑移大，不易保證每根應(yīng)力均勻。：滑移大，不易保證每根應(yīng)力

23、均勻。 3、鐓頭錨具、鐓頭錨具 (a) 張拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 預(yù)應(yīng)力靠鐓頭的承壓力傳到錨環(huán)，再依靠螺紋上的承壓力傳預(yù)應(yīng)力靠鐓頭的承壓力傳到錨環(huán)，再依靠螺紋上的承壓力傳 到螺帽，再經(jīng)過墊板傳到混凝土構(gòu)件上。到螺帽，再經(jīng)過墊板傳到混凝土構(gòu)件上。 優(yōu)點：錨固性能可靠，錨固力大，張拉操作方便；缺點：對優(yōu)點：錨固性能可靠，錨固力大，張拉操作方便；缺點：對 鋼筋鋼絲束的長度精度要求高。鋼筋鋼絲束的長度精度要求高。 4、夾片式錨具夾片式錨具 預(yù)應(yīng)力靠摩擦力將預(yù)拉力傳給預(yù)應(yīng)力靠摩擦力將預(yù)拉力傳給 夾片，夾片依靠其斜面上的承夾片，夾片依靠其斜面上的承 壓力傳錨環(huán)，再由錨環(huán)依靠承壓力

24、傳錨環(huán)，再由錨環(huán)依靠承 壓力傳給構(gòu)件。壓力傳給構(gòu)件。 1、梳子板夾具、梳子板夾具 先張法常用夾具類型：先張法常用夾具類型： 2、工具式錨桿、工具式錨桿 3、錐形或楔形夾具、錐形或楔形夾具 10.1.6 張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力scon 預(yù)應(yīng)力鋼筋在進行張拉時，所控制達到的最大應(yīng)力值。預(yù)應(yīng)力鋼筋在進行張拉時，所控制達到的最大應(yīng)力值。 其值為張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所指示的其值為張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所指示的總張拉力總張拉力除除 以以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積而得到的應(yīng)力值，以而得到的應(yīng)力值，以s scon表示表示。 它是預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件受荷以前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。它是預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件受荷以

25、前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。 張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力s scon取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的預(yù)壓作取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的預(yù)壓作 用越大，抗裂能力就越高。用越大，抗裂能力就越高。 s scon取值不宜過高。原因取值不宜過高。原因由于鋼筋強度的離散性、張拉由于鋼筋強度的離散性、張拉 操作中的超張拉等因素，張拉時個別鋼筋的應(yīng)力可能進入操作中的超張拉等因素，張拉時個別鋼筋的應(yīng)力可能進入 屈服階段，產(chǎn)生塑性變形，也可能會在張拉時引起破斷事屈服階段，產(chǎn)生塑性變形，也可能會在張拉時引起破斷事 故；故； 后張法中，可能端部混凝土發(fā)生局部承壓破壞；后張法中，可能端部混凝土發(fā)生局部承壓破壞； 使得開裂荷載和破壞荷

26、載更為接近，一旦開裂，很快破壞。使得開裂荷載和破壞荷載更為接近，一旦開裂，很快破壞。 因此，因此，規(guī)范規(guī)范規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值s scon。 n 張拉控制應(yīng)力的大小與施加預(yù)應(yīng)力的方法有關(guān)，先張法高張拉控制應(yīng)力的大小與施加預(yù)應(yīng)力的方法有關(guān)，先張法高 于后張法。于后張法。 先張法在臺座上張拉鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉應(yīng)力就是張先張法在臺座上張拉鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉應(yīng)力就是張 拉控制應(yīng)力拉控制應(yīng)力s scon，施加后混凝土彈性回縮造成預(yù)應(yīng)力筋拉力，施加后混凝土彈性回縮造成預(yù)應(yīng)力筋拉力 降低；后張法在混凝土構(gòu)件上張拉鋼筋，張拉的同時混凝土降低；后張法在混凝土構(gòu)件上張拉鋼筋，張拉的

27、同時混凝土 被壓縮，張拉控制應(yīng)力已經(jīng)扣除了混凝土的彈性壓縮，因此被壓縮，張拉控制應(yīng)力已經(jīng)扣除了混凝土的彈性壓縮，因此 應(yīng)力損失較先張法小。應(yīng)力損失較先張法小。 先張法先張法 后張法后張法 n 表中表中s scon是以是以預(yù)應(yīng)力筋強度的標準值預(yù)應(yīng)力筋強度的標準值給出的。給出的。 對預(yù)應(yīng)力筋的張拉過程是在施工階段進行的，與構(gòu)件設(shè)對預(yù)應(yīng)力筋的張拉過程是在施工階段進行的，與構(gòu)件設(shè) 計無關(guān)；計無關(guān)； 同時張拉預(yù)應(yīng)力筋也是對它進行的一次強度檢驗；同時張拉預(yù)應(yīng)力筋也是對它進行的一次強度檢驗； n 在下列情況下，在下列情況下， s scon可提高可提高0.05 fptk： 為提高構(gòu)件在施工階段的抗裂性能而在使

28、用階段受壓區(qū)內(nèi)為提高構(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)置預(yù)應(yīng)力筋；設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋； 為部分抵消應(yīng)力松弛、摩擦、分批張拉和溫差產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力為部分抵消應(yīng)力松弛、摩擦、分批張拉和溫差產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力 損失。損失。 n 為避免為避免s scon的取值過低，影響預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用，的取值過低，影響預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用，規(guī)規(guī) 范范規(guī)定規(guī)定s scon不應(yīng)小于不應(yīng)小于0.4 fptk。 10.1.7 預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失 預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于混凝土和鋼筋的性能、張拉工藝、配預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于混凝土和鋼筋的性能、張拉工藝、配 筋方式等原因，筋方式等原因，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會從預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會從s scon

29、逐步減少逐步減少，并經(jīng)過相，并經(jīng)過相 當(dāng)長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)當(dāng)長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng) 力損失。力損失。 由于最終穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對構(gòu)件產(chǎn)生實際的預(yù)應(yīng)力效果。由于最終穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對構(gòu)件產(chǎn)生實際的預(yù)應(yīng)力效果。 因此，預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的一個因此，預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的一個 關(guān)鍵的問題。關(guān)鍵的問題。過高或過低估計預(yù)應(yīng)力損失，都會對結(jié)構(gòu)的使過高或過低估計預(yù)應(yīng)力損失，都會對結(jié)構(gòu)的使 用性能產(chǎn)生不利影響。用性能產(chǎn)生不利影響。 u 規(guī)范規(guī)定規(guī)范規(guī)定6項預(yù)應(yīng)力損失，并項預(yù)應(yīng)力損失，并采取各種因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力

30、損采取各種因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損 失進行失進行疊加的方法疊加的方法求得總預(yù)應(yīng)力損失。求得總預(yù)應(yīng)力損失。 由于預(yù)應(yīng)力是通過張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，由于預(yù)應(yīng)力是通過張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，凡是能使預(yù)應(yīng)力凡是能使預(yù)應(yīng)力 筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失，主要有：主要有： 錨固損失：錨固損失：預(yù)應(yīng)力筋在錨具、夾具中的滑移或錨具、夾具預(yù)應(yīng)力筋在錨具、夾具中的滑移或錨具、夾具 受擠壓后的壓縮變形引起預(yù)應(yīng)力筋的回縮。受擠壓后的壓縮變形引起預(yù)應(yīng)力筋的回縮。 摩擦損失：摩擦損失：在預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中，后張法在預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中，后張法預(yù)應(yīng)力筋與孔預(yù)應(yīng)力筋與孔 道壁之間的摩擦道壁之間的摩擦

31、，先張法預(yù)應(yīng)力筋采用折線形時，在折點，先張法預(yù)應(yīng)力筋采用折線形時，在折點 處的摩擦，也會使張拉應(yīng)力造成損失。處的摩擦，也會使張拉應(yīng)力造成損失。 溫差損失：溫差損失：先張法中的先張法中的熱養(yǎng)護引起的溫差損失。熱養(yǎng)護引起的溫差損失。 松弛損失松弛損失：預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力的長期作用下會產(chǎn)生：預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力的長期作用下會產(chǎn)生松弛松弛， 會引起預(yù)應(yīng)力損失。會引起預(yù)應(yīng)力損失。 混凝土的收縮和徐變引起的損失?；炷恋氖湛s和徐變引起的損失。 螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼絲（或鋼筋）局部擠壓混凝土引起的損失螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼絲（或鋼筋）局部擠壓混凝土引起的損失。 1、張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失（簡稱錨固損張拉端錨具

32、變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失（簡稱錨固損 失）失）s sl1 sl E l a 1 s a張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi) 縮值縮值(mm)； l張拉端與錨固端之間的距張拉端與錨固端之間的距 離離(mm)； Es預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。 定義：定義：預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時，在預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時，在張拉端張拉端由于錨具、夾具的由于錨具、夾具的壓壓 縮變形縮變形，錨具、墊板與構(gòu)件之間所有縫隙被擠緊；或由于鋼筋、，錨具、墊板與構(gòu)件之間所有縫隙被擠緊；或由于鋼筋、 鋼絲、鋼絞線在錨具、夾具中的滑移引起的預(yù)應(yīng)力損失記為鋼絲、鋼絞線在錨具、夾具中的滑移引起的預(yù)應(yīng)力損失記為

33、s sl1。 計算公式：計算公式： 注意注意： 1、式中的、式中的a 值只考慮張拉端值只考慮張拉端， 因為錨固端的錨具在鋼筋張拉因為錨固端的錨具在鋼筋張拉 的過程中已被擠壓密室；的過程中已被擠壓密室； 2、對先張法構(gòu)件，當(dāng)臺座長度、對先張法構(gòu)件，當(dāng)臺座長度 超過超過100m時，該損失可忽略；時，該損失可忽略； 3、只適用于計算預(yù)應(yīng)力直線鋼、只適用于計算預(yù)應(yīng)力直線鋼 筋。筋。 減小減小s sl1的措施：的措施： 選擇錨具變形小或使預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮小的錨具、夾具；選擇錨具變形小或使預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮小的錨具、夾具； 盡量少用墊板；盡量少用墊板； 增加臺座長度。增加臺座長度。 2、預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的

34、摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失s sl2 機理：機理：摩擦阻力由下述摩擦阻力由下述兩個原因兩個原因引起：引起： 1）曲率效應(yīng)曲率效應(yīng)：張拉張拉曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋時，由于曲線孔道的曲率，時，由于曲線孔道的曲率， 預(yù)應(yīng)力鋼筋對孔道壁的法向預(yù)應(yīng)力鋼筋對孔道壁的法向( (徑向）擠壓，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋與徑向）擠壓，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋與 孔道壁之間引起摩擦力；孔道壁之間引起摩擦力； 2）長度效應(yīng)長度效應(yīng)：張拉張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時，預(yù)應(yīng)力鋼筋時，預(yù)留孔道預(yù)留孔道因施工中某些原因施工中某些原 因發(fā)生凹凸因發(fā)生凹凸，偏離設(shè)計值，使得孔道中心與預(yù)應(yīng)力鋼筋的中，偏離設(shè)計值，使得孔

35、道中心與預(yù)應(yīng)力鋼筋的中 心不一致，引起鋼筋對孔道壁產(chǎn)生擠壓而引起摩擦阻力。心不一致，引起鋼筋對孔道壁產(chǎn)生擠壓而引起摩擦阻力。 定義：定義： 摩擦損失是指在張拉鋼筋時，由于預(yù)應(yīng)力筋與周圍接摩擦損失是指在張拉鋼筋時，由于預(yù)應(yīng)力筋與周圍接 觸的觸的混凝土或套管混凝土或套管之間存在之間存在摩擦摩擦，引起，引起預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力隨距隨距張張 拉端距離拉端距離的的增加而逐漸減少增加而逐漸減少的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。 考慮孔道每米長度考慮孔道每米長度局部局部 偏差偏差的摩擦系數(shù)；的摩擦系數(shù)； x從張拉端至計算截面的從張拉端至計算截面的 孔道長度；孔道長度； m m預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之 間的

36、摩擦系數(shù)間的摩擦系數(shù)； q q從張拉端至計算截面曲從張拉端至計算截面曲 線孔道部分切線的夾角。線孔道部分切線的夾角。 2 . 0)(mqx若若 )( con2 mqssx l mq mq sss kx con x l e e 1 11 )( con2 計算公式：計算公式： 鋼絲束、鋼絞線摩擦系數(shù) 孔道成型方式m 預(yù)埋金屬波紋管 預(yù)埋鋼管 抽芯成型 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線 0.0015 0.0010 0.0015 0.0035 0.25 0.25 0.55 0.09 注：1、當(dāng)有可靠的試驗數(shù)據(jù)資料時，表列系數(shù)值可根據(jù)實測 數(shù)據(jù)確定； 2、當(dāng)采用鋼絲束的鋼質(zhì)錐形錨具及類似形式錨具時，尚 應(yīng)考率錨杯口處

37、的附加摩擦損失，其值可根據(jù)實測數(shù)據(jù) 確定。 一端張拉一端張拉兩端張拉兩端張拉超張拉超張拉 減小減小s sl2的措施：的措施： 1、對較長的構(gòu)件兩端進行張拉，計算中孔道長度可按構(gòu)件的對較長的構(gòu)件兩端進行張拉，計算中孔道長度可按構(gòu)件的 一半長度計算，如下圖一半長度計算，如下圖(b)所示。所示。 2、采用采用超張拉超張拉(c) 超張拉的程序為：超張拉的程序為： Step1: 張拉端張拉端A超張拉超張拉10%，控制控制 應(yīng)力為應(yīng)力為1.1s scon，鋼筋中的預(yù)應(yīng)力將鋼筋中的預(yù)應(yīng)力將 沿沿EHD分布；分布； Step2：張拉端的張拉應(yīng)力降低至張拉端的張拉應(yīng)力降低至 0.85s scon，由于鋼筋回縮受

38、到孔道的由于鋼筋回縮受到孔道的 反向摩擦，預(yù)應(yīng)力沿反向摩擦，預(yù)應(yīng)力沿FGHD分布分布； Step3：張拉端張拉端A再次張拉至再次張拉至s scon時，時， 鋼筋的預(yù)應(yīng)力沿鋼筋的預(yù)應(yīng)力沿CGHD分布，預(yù)應(yīng)分布，預(yù)應(yīng) 力分布均勻，預(yù)應(yīng)力損失小，應(yīng)力力分布均勻，預(yù)應(yīng)力損失小，應(yīng)力 分布比較均勻。分布比較均勻。 停停2min 1.1s scon 0.85s scon 停停2min s scon 定義：定義：混凝土加熱養(yǎng)護時，張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座之間混凝土加熱養(yǎng)護時，張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座之間 的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失。的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失。 原因：原因： 為縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護加

39、快為縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護加快 混凝土的凝結(jié)硬化?；炷恋哪Y(jié)硬化。升溫時升溫時，新澆混凝土尚未結(jié)硬新澆混凝土尚未結(jié)硬，鋼，鋼 筋受熱膨脹，但張拉預(yù)應(yīng)力筋的臺座是固定不動的，亦筋受熱膨脹，但張拉預(yù)應(yīng)力筋的臺座是固定不動的，亦 即鋼筋長度不變，即鋼筋長度不變，鋼筋的部分彈性變形將轉(zhuǎn)化為溫度變鋼筋的部分彈性變形將轉(zhuǎn)化為溫度變 形形，使得鋼筋的張拉應(yīng)力減小，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失，使得鋼筋的張拉應(yīng)力減小，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失s sl3。 降溫時降溫時，混凝土達到了一定的強度，與預(yù)應(yīng)力筋之間，混凝土達到了一定的強度，與預(yù)應(yīng)力筋之間 已具有粘結(jié)作用，已具有粘結(jié)作用，兩者共同回縮，兩者共同回縮，已產(chǎn)生

40、預(yù)應(yīng)力損失已產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失s sl3 無法恢復(fù)無法恢復(fù)。 3、預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座之間的溫差引起的損失（熱養(yǎng)護損失）預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座之間的溫差引起的損失（熱養(yǎng)護損失）s sl3 101 5 3 tEtEE l tl E l l E ssssssl s )/(2102101 255 mmNtt 減少減少s sl3的措施：的措施： 1、采用兩次升溫養(yǎng)護，采用兩次升溫養(yǎng)護，先在常溫下養(yǎng)護先在常溫下養(yǎng)護，待到混凝土強度達，待到混凝土強度達 到一定強度等級，到一定強度等級，再逐漸升溫至規(guī)定的養(yǎng)護溫度再逐漸升溫至規(guī)定的養(yǎng)護溫度； 原因：由于混凝土未結(jié)凝之前進行常溫養(yǎng)護，預(yù)應(yīng)力鋼筋原因：由于混凝土未結(jié)凝之前進行

41、常溫養(yǎng)護，預(yù)應(yīng)力鋼筋 受熱膨脹較小，此階段預(yù)應(yīng)力損失較小，而當(dāng)混凝土初凝后再受熱膨脹較小，此階段預(yù)應(yīng)力損失較小，而當(dāng)混凝土初凝后再 次升溫，此時由于預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土已結(jié)成整體，且它們的次升溫，此時由于預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土已結(jié)成整體，且它們的 熱膨脹系數(shù)也相近，即使溫度較高也不會引起應(yīng)力損失。熱膨脹系數(shù)也相近，即使溫度較高也不會引起應(yīng)力損失。 2、鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，將鋼模與構(gòu)件一同整體養(yǎng)護，則鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，將鋼模與構(gòu)件一同整體養(yǎng)護，則 不存在溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失。不存在溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失。 計算公式：計算公式：設(shè)養(yǎng)護升溫后，預(yù)應(yīng)力筋與臺座的溫差為設(shè)養(yǎng)護升溫后，預(yù)應(yīng)力筋與臺座的溫差為

42、 t ， 取鋼筋的溫度膨脹系數(shù)為取鋼筋的溫度膨脹系數(shù)為110-5/，則有，則有， 4 4、預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失（松弛損失）預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失（松弛損失）s sl4 定義定義：鋼筋在高應(yīng)力長期作用下，變形具有隨時間而增長的鋼筋在高應(yīng)力長期作用下，變形具有隨時間而增長的 特性。特性。在鋼筋長度保持不變的條件下在鋼筋長度保持不變的條件下，鋼筋應(yīng)力值隨時間增，鋼筋應(yīng)力值隨時間增 長而逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為長而逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為鋼筋的松弛鋼筋的松弛。由。由鋼筋松弛引起鋼筋松弛引起 的預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力損失為的預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力損失為l4。 影響鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失的主

43、要因素影響鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失的主要因素： p 初始應(yīng)力水平。初始應(yīng)力水平。張拉控制應(yīng)力越高，松弛損失越大張拉控制應(yīng)力越高，松弛損失越大 p 鋼筋種類。鋼筋種類。熱處理的鋼筋比鋼絞線、鋼絲損失小熱處理的鋼筋比鋼絞線、鋼絲損失小 p 作用時間長短。作用時間長短。時間越長，損失越大，且開始階段發(fā)時間越長，損失越大，且開始階段發(fā) 展較快，后期發(fā)展緩慢展較快，后期發(fā)展緩慢 p 溫度。溫度。溫度高，松弛損失越大溫度高，松弛損失越大 p 張拉方式。超張拉可比一次張拉的松弛損失小。張拉方式。超張拉可比一次張拉的松弛損失小。 級松弛級松弛：普通預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線普通預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線 con ptk con

44、 l f s s s)5 . 0(4 . 0 4 一次張拉一次張拉： 11 超張拉超張拉 ： 0.90.9 為超張拉系數(shù)為超張拉系數(shù) 級松弛級松弛：低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線 當(dāng)當(dāng)s scon0.7fptk時，時， con ptk con l f s s s)5 . 0(125. 0 4 當(dāng)當(dāng)0.7fptk 3m時時， s sl6 =0 D E D DD EE s sssl s 2 )2( 6 定義：定義：環(huán)形結(jié)構(gòu)的混凝土被螺旋式預(yù)環(huán)形結(jié)構(gòu)的混凝土被螺旋式預(yù) 應(yīng)力鋼筋箍緊，混凝土受預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力鋼筋箍緊，混凝土受預(yù)應(yīng)力鋼筋 的擠壓會發(fā)生局部壓陷，使得預(yù)應(yīng)力的擠壓會發(fā)生局部

45、壓陷，使得預(yù)應(yīng)力 鋼筋回縮，引起的損失稱為鋼筋回縮，引起的損失稱為l6 。 計算公式：計算公式： 10.1.8 預(yù)應(yīng)力損失值的組合預(yù)應(yīng)力損失值的組合 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力開始即需要進行計算，而預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力開始即需要進行計算，而預(yù)應(yīng)力 損失是分批發(fā)生的。因此，應(yīng)根據(jù)計算需要，考慮相應(yīng)階段所損失是分批發(fā)生的。因此，應(yīng)根據(jù)計算需要，考慮相應(yīng)階段所 產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。 混凝土預(yù)壓前完成的損失混凝土預(yù)壓前完成的損失s slI（先張法指放張前，后張法先張法指放張前，后張法 指卸去千斤頂前）指卸去千斤頂前）； 混凝土預(yù)壓后完成的損失混凝土預(yù)壓后完成的損失s slI

46、I。 各階段預(yù)應(yīng)力損失的組合各階段預(yù)應(yīng)力損失的組合 預(yù)應(yīng)力損失值的組合先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件 混凝土預(yù)壓前 （第一批）損失 s lI s l1 +s l2 +s l3 +s l4 s l1 +s l2 混凝土預(yù)壓后 （第二批）損失 s lII s l5 s l4 +s l5 +s l6 考慮到預(yù)應(yīng)力損失計算的誤差，在總損失計算值過小時，產(chǎn)考慮到預(yù)應(yīng)力損失計算的誤差，在總損失計算值過小時，產(chǎn) 生不利影響，生不利影響，規(guī)范規(guī)范規(guī)定當(dāng)總損失值規(guī)定當(dāng)總損失值s sl =s slI +s slII小于下列數(shù)小于下列數(shù) 值時，按下列數(shù)值取用：值時，按下列數(shù)值取用： 先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件

47、100N/mm2 后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件 80N/mm2 需注意：需注意： 混凝土彈性壓縮引起的損失混凝土彈性壓縮引起的損失s sle pcEpc c p le E E sss n 對后張法構(gòu)件，當(dāng)一次張拉對后張法構(gòu)件，當(dāng)一次張拉 所有預(yù)應(yīng)力筋時，無彈性壓縮所有預(yù)應(yīng)力筋時，無彈性壓縮 損失。損失。 n 當(dāng)分批張拉時，后張拉的當(dāng)分批張拉時，后張拉的 預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的壓縮變形會預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的壓縮變形會 使先張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)使先張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng) 力減小力減小。這樣，第一批張拉鋼。這樣，第一批張拉鋼 筋的損失最大，最后一批沒有筋的損失最大，最后一批沒有 彈性壓縮損失。為了簡化逐批彈性壓縮損

48、失。為了簡化逐批 計算的復(fù)雜，計算的復(fù)雜，取第一批預(yù)應(yīng)力取第一批預(yù)應(yīng)力 鋼筋的彈性壓縮損失的一半作鋼筋的彈性壓縮損失的一半作 為全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性壓縮為全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性壓縮 損失損失，即：，即： n 先張法構(gòu)件放張時先張法構(gòu)件放張時， 預(yù)應(yīng)力筋與混凝土一起預(yù)應(yīng)力筋與混凝土一起 受壓縮短，引起預(yù)應(yīng)力受壓縮短，引起預(yù)應(yīng)力 筋應(yīng)力降低。筋應(yīng)力降低。 設(shè)混凝土預(yù)壓應(yīng)力在設(shè)混凝土預(yù)壓應(yīng)力在 彈性范圍，則根據(jù)鋼筋彈性范圍，則根據(jù)鋼筋 與混凝土共同變形的條與混凝土共同變形的條 件，可得混凝土彈性壓件，可得混凝土彈性壓 縮引起的損失縮引起的損失s sle為：為： pcEle ss5 . 0 先張法先張法

49、 后張法后張法 10.1.9 先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞長度先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞長度（先張法預(yù)應(yīng)力（先張法預(yù)應(yīng)力 建立的條件）建立的條件） 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件預(yù)壓應(yīng)力是靠構(gòu)件兩端一定距離內(nèi)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件預(yù)壓應(yīng)力是靠構(gòu)件兩端一定距離內(nèi) 鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力來傳遞的，傳遞必須通過一定的傳鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力來傳遞的，傳遞必須通過一定的傳 遞長度才能完成。遞長度才能完成。 n 端部端部a處是自由處是自由 端，預(yù)應(yīng)力鋼筋的端，預(yù)應(yīng)力鋼筋的 預(yù)拉應(yīng)力為零，端預(yù)拉應(yīng)力為零，端 面以內(nèi)，鋼筋內(nèi)縮面以內(nèi)，鋼筋內(nèi)縮 受到周圍混凝土的受到周圍混凝土的 阻止，使得鋼筋受阻止，使得鋼筋受 力

50、，即預(yù)拉應(yīng)力力，即預(yù)拉應(yīng)力s sp， 周圍混凝土受壓周圍混凝土受壓pc。 n 隨離端部距離隨離端部距離x的增大，的增大， s sp和和pc將增大，當(dāng)將增大，當(dāng)x達到達到ltr（圖中（圖中ab的的 長度）時長度）時， ltr長度內(nèi)的粘結(jié)力與預(yù)拉力長度內(nèi)的粘結(jié)力與預(yù)拉力s sp Ap平衡。平衡。 ltr以外，即以外，即b截面截面 起，預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)建立起穩(wěn)定的預(yù)拉應(yīng)力起，預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)建立起穩(wěn)定的預(yù)拉應(yīng)力s spe，混凝土建立有效的預(yù)，混凝土建立有效的預(yù) 壓應(yīng)力壓應(yīng)力s spc。 ltr稱為先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞長度，稱為先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞長度，ab段稱為先張段稱為先張 法構(gòu)件的自錨區(qū)法構(gòu)

51、件的自錨區(qū)。 d f l tk pe tr s 放張時預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力值；放張時預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力值； 預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線的公稱直徑；預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線的公稱直徑； 預(yù)應(yīng)力鋼筋的外形系數(shù)；預(yù)應(yīng)力鋼筋的外形系數(shù)； 與放張時混凝土立方體強度與放張時混凝土立方體強度 相應(yīng)的抗拉強度標準值。相應(yīng)的抗拉強度標準值。 pe s d tk f cu f 10.1.10 后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部受壓承載力要求后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部受壓承載力要求 （后張法預(yù)應(yīng)力建立的條件）（后張法預(yù)應(yīng)力建立的條件） n 從端部局部受壓的面積從端部局部受壓的面積Al 擴大到全截面均勻受壓的區(qū)段，擴大到全截面均勻受

52、壓的區(qū)段， 稱為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的錨固區(qū)。即下圖中的稱為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的錨固區(qū)。即下圖中的ABCD。 n 后張法構(gòu)件張拉預(yù)應(yīng)力時，錨具下有較大的局部壓應(yīng)力，后張法構(gòu)件張拉預(yù)應(yīng)力時，錨具下有較大的局部壓應(yīng)力， 要經(jīng)過一段距離才能擴散的較大的混凝土受力面積上。要經(jīng)過一段距離才能擴散的較大的混凝土受力面積上。 n 在錨固區(qū)內(nèi)的混凝土處于復(fù)雜在錨固區(qū)內(nèi)的混凝土處于復(fù)雜 的三向應(yīng)力狀態(tài)，除正壓應(yīng)力的三向應(yīng)力狀態(tài)，除正壓應(yīng)力 外外s sx外，還存在橫向應(yīng)力外，還存在橫向應(yīng)力s sy和和s sz。 n 在錨具墊板附近，橫向應(yīng)力在錨具墊板附近，橫向應(yīng)力s sy 和和s sz為壓應(yīng)力，而距構(gòu)件端部為壓應(yīng)力，而

53、距構(gòu)件端部 一定距離后，橫向應(yīng)力一定距離后，橫向應(yīng)力s sy和和s sz為為 則則拉拉應(yīng)力應(yīng)力。 n 當(dāng)拉應(yīng)力超過當(dāng)拉應(yīng)力超過 ft 時，將出現(xiàn)時，將出現(xiàn) 縱向裂縫，導(dǎo)致局部受壓破壞?？v向裂縫，導(dǎo)致局部受壓破壞。 n 為提高局部抗壓承載力，需在局部受壓區(qū)內(nèi)配置橫向鋼筋為提高局部抗壓承載力，需在局部受壓區(qū)內(nèi)配置橫向鋼筋 網(wǎng)或螺旋鋼筋等間接鋼筋。網(wǎng)或螺旋鋼筋等間接鋼筋。 Fl 為局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計值為局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計值； 按按Fl =1.05conAp Al 為混凝土局部受壓面積；為混凝土局部受壓面積； Ab 為局部受壓的計算底面積，可根據(jù)局部受為局部受壓的計算底面積，可

54、根據(jù)局部受 壓面積與計算底面積同心、對稱的原則壓面積與計算底面積同心、對稱的原則按下按下 圖圖取值；取值； b bl混凝土局部受壓時的強度影響系數(shù)；混凝土局部受壓時的強度影響系數(shù)； lcll AfKFb5 . 1 l b l A A b n 若局部壓應(yīng)力過大，間接鋼筋配置過多時，會產(chǎn)生過大的局若局部壓應(yīng)力過大，間接鋼筋配置過多時，會產(chǎn)生過大的局 部下陷變形，使預(yù)應(yīng)力失效。部下陷變形，使預(yù)應(yīng)力失效。 規(guī)范規(guī)范規(guī)定局部受壓面積應(yīng)滿規(guī)定局部受壓面積應(yīng)滿 足足 計算中均計算中均 不扣除開不扣除開 孔構(gòu)件的孔構(gòu)件的 孔道面積孔道面積 需注意：需注意： 注意：若上述條件不滿足，則需要加大端部錨固區(qū)的截面尺

55、注意：若上述條件不滿足，則需要加大端部錨固區(qū)的截面尺 寸，調(diào)整錨具位置或提高混凝土強度等級。寸，調(diào)整錨具位置或提高混凝土強度等級。 Ab ：局部受壓的計算底面積，可根據(jù)局部受：局部受壓的計算底面積，可根據(jù)局部受 壓面積與計算底面積同心、對稱的原則壓面積與計算底面積同心、對稱的原則按下按下 圖圖取值；取值； 局部受壓承載力計算公式局部受壓承載力計算公式 lycorvcll AffKF)2(bb ln A Acor cor b 在錨固區(qū)段內(nèi)配置焊接鋼筋網(wǎng)或螺旋式鋼筋提高局部抗壓強在錨固區(qū)段內(nèi)配置焊接鋼筋網(wǎng)或螺旋式鋼筋提高局部抗壓強 度。度。 fc : 混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值；混凝土的軸心抗壓強

56、度設(shè)計值； fy : 鋼筋抗拉強度設(shè)計值；鋼筋抗拉強度設(shè)計值； l：混凝土局部受壓時的強度影響系數(shù)；混凝土局部受壓時的強度影響系數(shù)； b bcor為配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù)為配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù)。 n 局部受壓承載力計算局部受壓承載力計算 Aln扣除孔道面積的混凝土局部受壓凈面積，可扣除孔道面積的混凝土局部受壓凈面積，可 按沿錨具邊緣在墊板中以按沿錨具邊緣在墊板中以 45角擴散后傳到混凝土角擴散后傳到混凝土 的受壓面積計算；的受壓面積計算； v 為間接鋼筋的體積配筋率。為間接鋼筋的體積配筋率。 sA lAnlAn cor ss v 222111 當(dāng)采用方格網(wǎng)時當(dāng)采用

57、方格網(wǎng)時， sd A cor ss v 1 4 當(dāng)采用螺旋配筋時當(dāng)采用螺旋配筋時， 10.2 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算 10.2.1 軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析 施工階段施工階段 使用階段使用階段 混凝土混凝土 和鋼筋和鋼筋 應(yīng)力的應(yīng)力的 變化變化 若干特征受力過程若干特征受力過程 Ap，As，混凝土的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力 若干特征受力過程若干特征受力過程 Ap，As，混凝土的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力 一、一、先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件Pre-tension 1、施工階段施工階段 1）張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 張拉張拉 s sconAps s

58、conAp 2）混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之前，完成第一批預(yù)應(yīng)力損失混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之前，完成第一批預(yù)應(yīng)力損失放張前放張前 放張前放張前 lconp0I sss I s scon s sl I 0 pc s 0 s s 3）放松預(yù)應(yīng)力鋼筋放松預(yù)應(yīng)力鋼筋放張瞬間（混凝土彈性回縮）放張瞬間（混凝土彈性回縮） 放張后放張后 pcIc ss pcIElIconpeI ssss pcIEsI ss ppeIssIcpcI AAAsss 平衡條件平衡條件 應(yīng)變協(xié)調(diào)應(yīng)變協(xié)調(diào) 0 0 )( A N AAA A Ip sEpEc plIcon pcI ss s 4）混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力，完成第二批預(yù)應(yīng)力損失混凝土受到預(yù)

59、壓應(yīng)力，完成第二批預(yù)應(yīng)力損失 完 成 第 二完 成 第 二 批損失批損失 pcIIc ss () peconlIEpcIlEpcIIpcI conlEpc sss ss ss ss s 5lpcEs sss Ip N 0 完成第一批損失后，預(yù)應(yīng)力鋼筋的總預(yù)拉力完成第一批損失后，預(yù)應(yīng)力鋼筋的總預(yù)拉力 ppesscpc AAA sss平衡條件平衡條件 50 0 () conlplsp II pcII cEsEp AAN AAAA sss s 0p N 完成全部損失后，預(yù)應(yīng)力鋼筋與非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力完成全部損失后，預(yù)應(yīng)力鋼筋與非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力 pc s 預(yù)應(yīng)力混凝土中所建立的預(yù)應(yīng)力混凝土中所建立的

60、“有效預(yù)壓應(yīng)力有效預(yù)壓應(yīng)力” 2、使用階段使用階段 1）加載至混凝土應(yīng)力為零加載至混凝土應(yīng)力為零消壓狀態(tài)消壓狀態(tài) 由于混凝土預(yù)先受到預(yù)壓應(yīng)力由于混凝土預(yù)先受到預(yù)壓應(yīng)力s spc ， ，因此軸向拉力因此軸向拉力N產(chǎn)生產(chǎn)生 的拉應(yīng)力的拉應(yīng)力s sc，需先抵消需先抵消s spc ， ，才能使混凝土進入受拉狀態(tài)才能使混凝土進入受拉狀態(tài)。 0 pc s lconpcEpep sssss 0 混凝土應(yīng)力混凝土應(yīng)力 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力 55lpcElpcE pcEss ssss sss 由力的平衡條件由力的平衡條件 0055 0II pplsconlpls p NAA