預(yù)應(yīng)力指導(dǎo)書

1、部分預(yù)應(yīng)力框架設(shè)計(jì)指導(dǎo)書目 錄1 有粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土框架設(shè)計(jì) 11.1 設(shè)計(jì)原則 11.2 設(shè)計(jì)步驟 11.3總述 22 基本概念 32.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的等級(jí)與分類 32.2 預(yù)應(yīng)力度 42.3 跨高比 43 材料 53.1 非預(yù)應(yīng)力筋 53.2 灌漿材料 63.3 預(yù)應(yīng)力筋 64 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 134.1 初始張拉應(yīng)力與張拉控制應(yīng)力 134.2 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 145 超靜定結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力 215.1 主次彎矩 215.2 等效荷載法 225.3 預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的彈性分析 266 承載力計(jì)算 29 6.1 正截面承載力計(jì)算 29 6.2 斜截面承載力計(jì)算 327 正常使用階段驗(yàn)算 34

2、7.1 正截面抗裂度驗(yàn)算 34 7.2 裂縫寬度驗(yàn)算 35 7.3撓度計(jì)算 388 施工階段驗(yàn)算 42 8.1承載力計(jì)算 42 8.2 局部承壓驗(yàn)算 42 8.3 張拉伸長(zhǎng)值 459 設(shè)計(jì)實(shí)例 48 9.1 例1 48 9.2 例2 551 有粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土框架設(shè)計(jì)1.1. 設(shè)計(jì)原則在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土框架時(shí)，除了應(yīng)遵循普通鋼筋混凝土框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，尚應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1) 設(shè)計(jì)現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)，對(duì)框架大梁和預(yù)應(yīng)力柱均可采用混合配筋的部分預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；對(duì)建于地震區(qū)的預(yù)應(yīng)力框架，由于部分預(yù)應(yīng)力混凝土具有良好的抗震性能，更應(yīng)按此原則進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (2)框架結(jié)構(gòu)在外

3、荷載作用下的內(nèi)力分析，應(yīng)取主要受力方向(如橫向框架)進(jìn)行計(jì)算；對(duì)有抗震設(shè)防要求的框架，則應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的兩個(gè)主軸方向進(jìn)行內(nèi)力分析。(3預(yù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生的次彎矩建議用約束內(nèi)力法求解，使用荷載下的內(nèi)力分析可按彈性計(jì)算進(jìn)行，應(yīng)考慮由預(yù)應(yīng)力、徐變、收縮、溫度變化、軸向變形、連續(xù)結(jié)構(gòu)桿件的約束和基礎(chǔ)下沉等因素產(chǎn)生的內(nèi)力。柱的計(jì)算長(zhǎng)度按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002)，中的規(guī)定取用，框架梁的計(jì)算跨度一般取柱中心線之間的距離。(4)在進(jìn)行框架的內(nèi)力和位移計(jì)算時(shí)，現(xiàn)澆樓面可以作為框架T形梁的有效翼緣，取值可按規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土梁的規(guī)定進(jìn)行。當(dāng)有試驗(yàn)依據(jù)時(shí)，可取用比規(guī)范規(guī)定值大的有效翼緣寬度。(5)后張預(yù)

4、應(yīng)力作用于超靜定框架結(jié)構(gòu)，除產(chǎn)生主彎矩外，還產(chǎn)生次彎矩，在預(yù)應(yīng)力框架各極限狀態(tài)計(jì)算中，均應(yīng)包括次彎矩的影響。在垂直荷載的作用下，預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)可以考慮塑性內(nèi)力重分配，但調(diào)幅程度比鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的小，梁端負(fù)彎矩的調(diào)幅不大于10。設(shè)計(jì)中，將調(diào)幅后的彎矩與水平荷載下的彎矩進(jìn)行組合，并驗(yàn)算截面承載力，使其滿足設(shè)計(jì)要求。1.2設(shè)計(jì)步驟后張預(yù)應(yīng)力混凝土框架的設(shè)計(jì)內(nèi)容，主要包括梁、柱的截面形狀、尺寸和配筋設(shè)計(jì)。一般說(shuō)來(lái)，梁跨、柱高、材料、荷載、支承條件、施工方法等條件是已知的，設(shè)計(jì)的任務(wù)就是針對(duì)上述條件選擇合適的截面形狀、尺寸和配筋，進(jìn)行截面校核，如不滿足，通過(guò)試算法得到經(jīng)濟(jì)合理的截面。大致步驟如下：（

5、1）框架的幾何特征及外荷載作用下的內(nèi)力計(jì)算框架結(jié)構(gòu)桿件中的梁一般采用T形截面，截面高度可選用(118112)L，當(dāng)荷載或跨度較大，正截面裂縫控制等級(jí)要求較高時(shí)，取值可以適當(dāng)加大。梁的截面寬度 =(15l3) ，當(dāng)截面中配置一束預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，=250300mm；當(dāng)在同一截面高度處配置兩束預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，=300400mm。懸臂梁的截面高度可取至0.1L。柱一般采用矩形截面，可按軸壓比小于0.9，即確定截面尺寸。此外，柱寬尚應(yīng)滿足梁的預(yù)應(yīng)力筋與柱的縱筋的布置要求。對(duì)雙跨和多跨預(yù)應(yīng)力框架，如需對(duì)內(nèi)支座處的梁端加腋，加腋高度可取(0203) ，長(zhǎng)度取(0.10.15)/L。加腋對(duì)內(nèi)力分析的影響通?？梢院雎浴?/p>

6、計(jì)算截面幾何特征的時(shí)候，除對(duì)精確性有特殊要求外，一般可取用毛截面特征值。上文中提到的T形梁有效翼緣寬度問題，根據(jù)彈性理論分析、編者近年來(lái)的工程實(shí)測(cè)以及國(guó)內(nèi)許多資料來(lái)看，有效翼緣若按規(guī)范取值過(guò)于保守。編者建議取有效翼緣寬度為16，較能體現(xiàn)現(xiàn)階段的各方面因素，既有突破，又給施工和推廣留有足夠的安全儲(chǔ)備。（2）結(jié)構(gòu)在外荷載及地震作用下的內(nèi)力計(jì)算用彈性理論計(jì)算結(jié)構(gòu)在各種外荷載作用下的內(nèi)力，包括預(yù)應(yīng)力引起的內(nèi)力，進(jìn)行內(nèi)力組合，得出內(nèi)力的設(shè)計(jì)值。(3) 與預(yù)應(yīng)力有關(guān)的估計(jì)和計(jì)算1)預(yù)應(yīng)力筋的布置形式。包括預(yù)應(yīng)力束的張拉錨固體系及噸位；預(yù)應(yīng)力筋的線型及布置；預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力值及張拉方式等；2)預(yù)應(yīng)力筋用量

7、的估算，可以按正截面承載力、裂縫控制要求或者荷載平衡法進(jìn)行；3)預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算，短期和長(zhǎng)期的預(yù)應(yīng)力損失均應(yīng)當(dāng)考慮；4)預(yù)應(yīng)力引起的內(nèi)力，包括預(yù)應(yīng)力引起的等效荷載計(jì)算，綜合彎矩計(jì)算，以及次內(nèi)力計(jì)算。(4)承載能力極限狀態(tài)計(jì)算框架梁的受彎承載力計(jì)算應(yīng)當(dāng)符合規(guī)范的要求。分別計(jì)算梁在支座處和跨中處的受彎承載力，均應(yīng)滿足，其中是彎矩設(shè)計(jì)值，是梁在相應(yīng)位置的受彎承載力。如果所配的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量不滿足承載力要求，可以考慮配一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力筋；當(dāng)按計(jì)算得出的非預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量小于構(gòu)造要求時(shí)，按構(gòu)造配筋。柱的設(shè)計(jì)也需要考慮次內(nèi)力的影響。、各項(xiàng)設(shè)計(jì)的極限內(nèi)力應(yīng)考慮抗震要求，讓地震作用的內(nèi)力參加組合，并根據(jù)抗震要求視

8、地震烈度作適當(dāng)修正。（5）正常使用極限狀態(tài)和施工階段的驗(yàn)算1）構(gòu)件變形驗(yàn)算，包括短期和長(zhǎng)期的反拱和撓度驗(yàn)算。框架梁反拱的計(jì)算可以按結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行，截面剛度可取混凝土彈性模量與梁的毛截面慣性矩的乘積。梁的撓度計(jì)算按規(guī)范方法進(jìn)行。2）正截面抗裂驗(yàn)算和裂縫寬度驗(yàn)算。3）施工階段的驗(yàn)算。對(duì)框架梁進(jìn)行施工階段的應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮荷載的不利情況，即在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)可能的最小自重荷載，分別對(duì)在預(yù)應(yīng)力和施工荷載下控制截面上、下邊緣的法向應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。施工階段錨固區(qū)的局部承壓與配筋設(shè)計(jì)按照現(xiàn)行規(guī)范方法計(jì)算。驗(yàn)算過(guò)程中發(fā)現(xiàn)某些要求不滿足，則調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量，或者重新選擇截面幾何尺寸，或在張拉施工時(shí)

9、采取工程措施。(6)抗剪、抗扭計(jì)算和配筋設(shè)計(jì)1)抗剪與抗扭，確定箍筋的面積。預(yù)應(yīng)力框架梁斜截面承載力計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮剪力的影響。應(yīng)用相應(yīng)公式計(jì)算并配制橫向鋼筋；1.3 總述基于上述分析，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁設(shè)計(jì)的一般步驟如下：1結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置通常根據(jù)建筑物的使用功能、生產(chǎn)工藝以及結(jié)構(gòu)體系等多方面的要求，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置。2材料及構(gòu)件截面的選擇預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁宜選用較高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，通常不低于C35；預(yù)應(yīng)力鋼材應(yīng)優(yōu)先采用有粘結(jié)或無(wú)粘結(jié)鋼絞線，當(dāng)抗裂要求較高時(shí)，可選用低松弛鋼材；非預(yù)應(yīng)力受力鋼筋宜采用中等強(qiáng)度的普通鋼筋，如鋼筋；箍筋及構(gòu)造鋼筋采用鋼筋。構(gòu)件截面選擇見第1.2節(jié)。4

10、預(yù)應(yīng)力筋的布置及配筋估算：見第3.3節(jié)5結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力作用下的內(nèi)力 首先確定各控制截面的各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失，計(jì)算出預(yù)應(yīng)力作用的等效荷載，并應(yīng)用彈性計(jì)算理論計(jì)算出等效荷載下產(chǎn)生的彎矩即綜合彎矩，進(jìn)而求得次彎矩和次剪力。 6正截面承載力計(jì)算在進(jìn)行正截面承載力計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮次彎矩對(duì)截面彎矩的影響，具體可按下列規(guī)定計(jì)算：負(fù)彎矩截面(支座截面)處正彎矩截面(跨中截面)處式中 正截面受彎承載力設(shè)計(jì)值；截面上的彎矩設(shè)計(jì)值(不包括預(yù)應(yīng)力作用)。中扣除預(yù)應(yīng)力筋承載力后，即可算出，且應(yīng)大于規(guī)定的最小面積，對(duì)有粘結(jié)筋取0.15，對(duì)無(wú)粘結(jié)筋取0.3。7裂縫控制驗(yàn)算按裂縫控制設(shè)計(jì)建議，分別驗(yàn)算結(jié)構(gòu)控制截面在荷載短期效應(yīng)組合和

11、長(zhǎng)期效應(yīng)組合下的名義拉應(yīng)力值(應(yīng)考慮加腋對(duì)抗裂性能的影響)。名義拉應(yīng)力是將部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁視為不開裂的素混凝土梁，用材料力學(xué)公式計(jì)算出在設(shè)計(jì)彎矩和預(yù)加力作用下的截面最大纖維拉應(yīng)力，即名義拉應(yīng)力分別為預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力筋重心至截面重心軸的距離A、W分別為不考慮開裂及鋼筋影響的混凝土截面面積及抗彎模量（現(xiàn)代PRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）若所配預(yù)應(yīng)力筋在提高張拉力之后，仍不能滿足抗裂設(shè)計(jì)要求，則需調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋面積，重新計(jì)算。8斜截面承載力計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算時(shí)，亦應(yīng)考慮次剪力的影響。即式中 斜截面承載力設(shè)計(jì)值；截面上的剪力設(shè)計(jì)值(不包括預(yù)應(yīng)力作用)。應(yīng)用上式計(jì)算并配置橫向鋼筋。9反

12、拱與撓度驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力引起的反拱可按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計(jì)算，其截面剛度取為，為毛截面慣性矩。預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的撓度可按現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范方法進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)連續(xù)結(jié)構(gòu)的撓度是能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的。10施工階段的驗(yàn)算對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件進(jìn)行施工階段的應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)考慮荷載的不利情況，即在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)可能的最小自重荷載，分別對(duì)在預(yù)加應(yīng)力和施工荷載作用下控制截面上、下邊緣的法向應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。施工階段錨固區(qū)的局部承壓與配筋設(shè)計(jì)通常按現(xiàn)行規(guī)范方法計(jì)算。10繪制結(jié)構(gòu)施工圖預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)施工圖除包括普通混凝土結(jié)構(gòu)的配筋圖外，還應(yīng)包括預(yù)應(yīng)力筋的坐標(biāo)圖(位置圖)，局部承壓墊板與配筋圖，錨具種類以及有關(guān)施工

13、說(shuō)明等內(nèi)容。2 基本概念2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的等級(jí)與分類以鋼材為配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土實(shí)際上與普通鋼筋混凝土同屬于一個(gè)加筋混凝土系列，國(guó)際上對(duì)整個(gè)加筋混凝土系列按照受力性能及變形情況分為若干個(gè)等級(jí)。2.1.1 國(guó)外對(duì)加筋混凝土的分類 1970年國(guó)際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)(FIP)、歐洲混凝土委員會(huì)(CEB)根據(jù)預(yù)應(yīng)力程度大小的不同，建議將加筋混凝土分為四個(gè)等級(jí)： 級(jí)全預(yù)應(yīng)力在全部荷載最不利組合作用下，混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力； 級(jí)有限預(yù)應(yīng)力在全部荷載最不利組合作用下，混凝土允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但不超過(guò)其抗拉強(qiáng)度；在長(zhǎng)期持續(xù)荷載作用下，混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力； 級(jí)部分預(yù)應(yīng)力在全部荷載最不利組合作用下，構(gòu)件的混凝土允許出現(xiàn)裂縫

14、，但裂縫寬度不超過(guò)規(guī)定值； 級(jí)普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 這種分類是以全預(yù)應(yīng)力混凝土與普通鋼筋混凝土為兩個(gè)邊界，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)功能的要求和所處的環(huán)境條件，合理選用預(yù)應(yīng)力度，以求得最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。這種等級(jí)的劃分不能認(rèn)為是質(zhì)量等級(jí)的劃分。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量的優(yōu)劣主要取決于它的使用性能、強(qiáng)度和耐久性等，而不取決于預(yù)應(yīng)力度的高低。 我國(guó)對(duì)加筋混凝土的分類 中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建議(1986年， 以下稱PPC建議)按預(yù)應(yīng)力度分為全預(yù)應(yīng)力、部分預(yù)應(yīng)力和鋼筋混凝土三類。其中部分預(yù)應(yīng)力包括國(guó)際分類法的II級(jí)有限預(yù)應(yīng)力與級(jí)的部分預(yù)應(yīng)力。因此，部分預(yù)應(yīng)力是指介于全預(yù)應(yīng)力和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩個(gè)

15、邊界的中間廣闊領(lǐng)域預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。而部分預(yù)應(yīng)力混凝土又分為A類構(gòu)件和類B類構(gòu)件，A類構(gòu)件指的是在正常使用極限狀態(tài)構(gòu)件的預(yù)壓受拉區(qū)混凝土的正截面拉應(yīng)力不超過(guò)規(guī)定的限值，B類構(gòu)件則是混凝土的正截面拉應(yīng)力允許超過(guò)規(guī)定的限值，但當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，其裂縫寬度不超過(guò)允許的限值。不管對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土如何進(jìn)行分類，它都與預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件被施加的預(yù)應(yīng)力的程度有關(guān)。因此，近年來(lái)，國(guó)際上逐步統(tǒng)一用預(yù)應(yīng)力度進(jìn)行分類的方法。我國(guó)的PPC建議即認(rèn)為當(dāng)預(yù)應(yīng)力度>1.0時(shí)為全預(yù)應(yīng)力混凝土，當(dāng)預(yù)應(yīng)力度=0時(shí)為普通鋼筋混凝土，預(yù)應(yīng)力度在0<<10的為部分預(yù)應(yīng)力混凝土。2.2 預(yù)應(yīng)力度2.2.1 受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力度的表

16、達(dá)式 （2-1） 式中 消壓彎矩，即使構(gòu)件控制截面受拉邊緣應(yīng)力抵消到零時(shí)的彎矩，可取為，為換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩； 荷載(不包括預(yù)應(yīng)力)的短期效應(yīng)組合下控制截面的彎矩，通常用表示，如果截面不開裂，則。因此，當(dāng)框架大梁等受彎構(gòu)件截面不開裂時(shí)，式(2.1)可改變?yōu)橄率剑?（2-2）按預(yù)應(yīng)力度劃分：全預(yù)應(yīng)力混凝土 部分預(yù)應(yīng)力混凝土 鋼筋混凝土 這里部分預(yù)應(yīng)力采用了廣義的定義，包括限值預(yù)應(yīng)力與部分預(yù)應(yīng)力兩個(gè)部分。限值預(yù)應(yīng)力指拉應(yīng)力沒有達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值；部分預(yù)應(yīng)力指混凝土拉應(yīng)力沒有限制，但應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。按照荷載的短期效應(yīng)組合下正截面混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，又可將部分預(yù)應(yīng)力混凝土分為以下兩

17、類： A類：正截面中混凝土的拉應(yīng)力不超過(guò)規(guī)定的限值。 B類：允許正截面中拉應(yīng)力超過(guò)規(guī)定的拉應(yīng)力限值，但裂縫寬度不超過(guò)規(guī)定值。2.2.2 預(yù)應(yīng)力度按強(qiáng)度比的表達(dá)式 （2-3）式中 Ap控制截面處預(yù)應(yīng)力筋截面面積；AS控制截面處普通鋼筋截面面積；fyk普通鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；fpyk預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(殘余變形為0.2時(shí)的條件屈服強(qiáng)度0.2)。.3 跨高比由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂度和剛度相對(duì)較大，所用材料強(qiáng)度亦較高，故其截面尺寸可比相同條件下的非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件小些。構(gòu)件截面高度可以根據(jù)跨徑大小，由跨高比確定。但是，難以對(duì)跨高比的限值作一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)定，因?yàn)榍‘?dāng)?shù)南拗祽?yīng)隨活荷載的性質(zhì)與大小、邊界條件、

18、截面形式、跨度的大小、材料特性與阻尼特征等因素的改變而變化。從經(jīng)濟(jì)和美觀出發(fā)，受彎構(gòu)件(梁板)的跨高比值應(yīng)盡量大一些。由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)梁板的抗裂和變形比普通混凝土的容易控制，因而就有可能產(chǎn)生較大的跨高比。但跨高比亦不能太大，否則反拱和撓度對(duì)荷載及材料性能的變化、預(yù)加力的大小與位置以及溫度的變化等都會(huì)變得相當(dāng)敏感，對(duì)振動(dòng)的影響也將更為顯著。此外，每一種結(jié)構(gòu)形式有其經(jīng)濟(jì)跨度。目前國(guó)內(nèi)外尚未制訂一套可供預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)選用的跨高比限值。根據(jù)國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累和有關(guān)資料，表2-1列出了預(yù)應(yīng)力梁板的常用跨高比和經(jīng)濟(jì)跨度。亦可參照“全”預(yù)應(yīng)力及鋼筋混凝土兩者的限值選用一個(gè)合理的數(shù)值。表2-1 預(yù)

19、應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)梁板的跨高比結(jié)構(gòu)形式跨高比適用荷載級(jí)別經(jīng)濟(jì)跨度(m)單向梁扁 梁框架梁井式梁懸臂梁?jiǎn)蜗虬咫p向板 密肋板懸臂板16252025121820251035454050303516輕、中等、重輕、中等中等、重 中等輕、中等輕、中等輕、中等中等、重輕、中等8151018152516326971010153 材料3.1 非預(yù)應(yīng)力筋 非預(yù)應(yīng)力筋的配置原則非預(yù)應(yīng)力筋的配置一般應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，有時(shí)也可根據(jù)構(gòu)造要求選定。非預(yù)應(yīng)力筋的配置數(shù)量與預(yù)應(yīng)力度有如下關(guān)系：（1）當(dāng)>0.7時(shí)，按最小配筋率配置非預(yù)應(yīng)力筋。此外，為保證構(gòu)件的安全和延性，宜采用較小直徑的鋼筋，其間距盡可能密一些。（2）當(dāng)0.4

20、0.7時(shí)，由于非預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量相對(duì)較多，故鋼筋直徑特別是最外排的直徑應(yīng)予以加大，鋼筋直徑不應(yīng)小于14mm。（3）當(dāng)0.4時(shí)，非預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量已超過(guò)預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，構(gòu)件受力性能已接近普通鋼筋混凝土構(gòu)件，故可按普通鋼筋混凝土構(gòu)件的構(gòu)造規(guī)定配置非應(yīng)力鋼筋。 最小配筋率在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，為了避免脆性破壞，各國(guó)規(guī)范均采用了控制最小配筋率的規(guī)定。但影響最小配筋率的因素較多，且既是安全問題，又涉及經(jīng)濟(jì)問題，各國(guó)規(guī)范的規(guī)定出入很大。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定配置碳素鋼絲、鋼絞線或熱處理鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，其正截面受彎承載力應(yīng)符合下列要求：這樣設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件時(shí)，從開裂到破壞將具有一定的安全儲(chǔ)備，可避免

21、一旦開裂即發(fā)生破壞的現(xiàn)象。對(duì)于無(wú)粘結(jié)受彎構(gòu)件最小配筋率為0.3且；對(duì)于有粘結(jié)受彎構(gòu)件，最小配筋率為0.2%和中的較大者 最大配筋率為保證構(gòu)件中的高強(qiáng)鋼筋和混凝土在破壞時(shí)能充分發(fā)揮其強(qiáng)度，有利于提高預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的延性和防止脆破壞，應(yīng)對(duì)最大配筋率作出規(guī)定。在抗震設(shè)計(jì)計(jì)算中，受壓區(qū)高度應(yīng)符合下列要求：當(dāng)采取有效措施提高延性，并能證明其確定可靠時(shí)，可放寬為此外，可采用設(shè)置非預(yù)應(yīng)力受壓鋼筋或提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)的方法來(lái)減小混凝土受壓區(qū)高度。但縱向受拉鋼筋的總配筋率符合下列限制條件式中 3.2 灌漿材料及封錨（1）灌漿材料的作用主要有兩點(diǎn)：一是保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋，以免銹蝕；二是使預(yù)應(yīng)力筋與構(gòu)件有良好有效的粘結(jié)以

22、控制裂縫的間距并減輕錨具的負(fù)荷。對(duì)灌漿用的灰漿質(zhì)量的要求是：密實(shí)、勻質(zhì)；有較高的抗壓強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度(70mm×70mm×70mm立方體試塊在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下28天的強(qiáng)度不應(yīng)低于構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)的80，且不低于30MPa)；還有較好的流動(dòng)性和抗凍性，并具有快硬性質(zhì)。為了減少水泥結(jié)硬時(shí)的收縮，保證孔道內(nèi)水泥漿密實(shí)，可在灰漿中摻加適量的(約為水泥重量的00050，015)膨脹劑，但應(yīng)控制其膨脹率不大于5。水泥漿的水灰比以0.40.45為宜；3h泌水率宜控制在2，最大不得超過(guò)3?？椎拦酀{用的水泥漿應(yīng)具有較大的流動(dòng)性、較小的干縮性和泌水性；灌漿用水應(yīng)是可飲用的清潔水，不含對(duì)水泥或預(yù)應(yīng)

23、力筋有害的物質(zhì)，不得使用海水；外加劑用于孔道灌漿時(shí)，應(yīng)不含有對(duì)預(yù)應(yīng)力筋有侵蝕性的氯化物、硫化物及硝酸鹽等。（2）封錨：對(duì)于凸出于柱外的節(jié)點(diǎn)，張拉后應(yīng)及時(shí)將錨具用混凝土封端。1）對(duì)于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁，可以鑿出梁端非預(yù)應(yīng)力筋焊接6鋼筋網(wǎng)片，用C30細(xì)石混凝土封住錨具，要求封頭尺寸比錨具寬出150mm，錨具混凝土的保護(hù)層厚度為50mm。2）無(wú)粘結(jié)筋端頭保護(hù)2：無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉施工完畢后，應(yīng)及時(shí)對(duì)錨固區(qū)進(jìn)行保護(hù)。外露無(wú)粘結(jié)筋應(yīng)使用砂輪切割機(jī)或液壓切筋器切割。切割后的無(wú)粘結(jié)筋露出錨具夾片30mm以上，然后在夾片及無(wú)粘結(jié)筋端部涂專用防腐油脂，用塑料封端罩封閉。錨頭封閉后的穴孔應(yīng)用微膨脹豆石混凝土或防水砂漿

24、密封。3.3 預(yù)應(yīng)力筋的布置 布置原則預(yù)應(yīng)力筋布置時(shí)，應(yīng)遵循下列原則：(1)預(yù)應(yīng)力筋的外形和位置應(yīng)盡可能與彎矩圖一致；，合理的預(yù)應(yīng)力筋的布置形狀應(yīng)該是使張拉預(yù)應(yīng)力筋所產(chǎn)生的等效荷載與外部荷載的分布在形式上應(yīng)基本一致；(2)為了獲得較大的截面抵抗矩，控制截面處的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)盡量靠近受拉邊緣布置，以提高其抗裂及承載能力；(3)盡可能減少預(yù)應(yīng)力筋的摩擦損失和錨固損失，增大有效預(yù)應(yīng)力值,以提高施加預(yù)應(yīng)力的效益和構(gòu)件的抗裂性；(4)為便于施工及減少錨具，預(yù)應(yīng)力筋盡可能連續(xù)布置；(5)綜合考慮有關(guān)其它因素，如保護(hù)層的厚度、防火要求、次彎矩(對(duì)預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu))，以及構(gòu)造要求等。上述布置原則中，最主要的是使預(yù)

25、應(yīng)力筋的布置盡可能與外彎矩一致。其原因不難通過(guò)荷載平衡概念來(lái)理解。對(duì)于主要承受分布荷載的結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋縱向布置成下垂的拋物線形狀，而對(duì)于主要承受集中荷載的結(jié)構(gòu)，宜在集中荷載作用點(diǎn)布置成折線形狀。對(duì)于簡(jiǎn)支梁端或連續(xù)梁邊支座梁端，由于外荷載作用下截面的彎矩值為零，因此預(yù)應(yīng)力筋的中心在端截面的位置應(yīng)居于截面中心處；而對(duì)于框架梁的梁端或連續(xù)梁中支座的梁端截面，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)靠頂邊緣，以便有效控制截面負(fù)彎矩。但對(duì)頂層邊柱處梁端例外，盡管截面存在負(fù)彎矩，但由于預(yù)應(yīng)力筋靠近頂邊緣布置對(duì)邊柱頂端截面受彎不利，易造成更大偏心的彎壓受力狀態(tài)，所以在滿足梁端截面負(fù)彎矩作用下的截面應(yīng)力控制要求的情況下，宜盡可能將預(yù)應(yīng)力筋

26、中心布置在離截面中心更近一些。對(duì)于預(yù)應(yīng)力度較高的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)梁，和全預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件一樣，其配筋的布置受兩個(gè)關(guān)鍵截面控制：最大彎矩截面與端部截面。最大彎矩截面又受施加預(yù)應(yīng)力時(shí)只承受自重彎矩和使用階段的最大彎矩的控制。端截面則由受剪承載力、支承墊板、錨具間距和放置張拉設(shè)備等面積的需要來(lái)決定。介于兩者之間的中間截面則視離控制截面的距離按上述各要求來(lái)決定，一般通過(guò)觀察便可直接確定。梁的布置可以用變化混凝土截面的高度、寬度、形狀，以及構(gòu)件頂面或底面的縱向坡度或曲度來(lái)調(diào)整。也可用改變預(yù)應(yīng)力筋曲線的形狀、偏心距，甚至面積來(lái)調(diào)整。通過(guò)對(duì)各種變化因素的調(diào)整，可以得出多種可行的布置方案以滿足不同荷載條件的需要

27、。由于施工工藝上的差別，先張構(gòu)件與后張構(gòu)件的布置也是不一樣的。 線形布置及束形幾何關(guān)系以簡(jiǎn)支梁中預(yù)應(yīng)力筋的布置為例。預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支梁中的預(yù)應(yīng)力筋主要配置在使用階段或施工階段構(gòu)件上出現(xiàn)拉應(yīng)力且引起裂縫開展的區(qū)域。在受壓或拉應(yīng)力很小的區(qū)域內(nèi)，不必配置預(yù)應(yīng)力鋼筋。圖3-1預(yù)應(yīng)力筋的布置方式（···預(yù)應(yīng)力線-非預(yù)應(yīng)力筋）預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋的布置方式主要有兩種：直線布置和曲(折)線布置。 (1)直線布置當(dāng)荷載不大時(shí)，直線布置最簡(jiǎn)單(圖3-1a、b)，施工時(shí)先張法或后張法均可。 (2)曲(折)線布置當(dāng)跨度和荷載較大時(shí)，可用曲線布置(圖3-1c)，施工時(shí)一般用后張法，如預(yù)應(yīng)力混凝土屋面

28、梁、吊車梁等。折線布置可用于承受集中荷載的梁中(圖3-1d)。 外伸梁(帶懸臂簡(jiǎn)支梁)中預(yù)應(yīng)力筋布置可通過(guò)選用曲線形預(yù)應(yīng)力筋(圖3-2a)或改變混凝土截面的高度(圖3-2b)來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖3-2 外伸梁典型布置方案 （a）短懸臂；（b）長(zhǎng)懸臂單根拋物線的幾何關(guān)系特征值如圖3-3()所示。拋物線表達(dá)式，端點(diǎn)斜率，在處，曲率半徑由幾根拋物線組成的預(yù)應(yīng)力筋的線形如圖3-3()。圖3-3在最大偏心距處，拋物線1和拋物線2相切，斜率均為零，所以其連接是光滑的。為使得拋物線2和拋物線3的連接亦光滑，兩段拋物線在反彎點(diǎn)處的斜率必須相等，則有且反彎點(diǎn)須在連接兩個(gè)最大偏心距點(diǎn)的直線上，故有 拋物線2和拋物線3在反彎

29、點(diǎn)處的共同切線的斜率為拋物線3的曲率半徑為在支座處布置凸形預(yù)應(yīng)力筋是為了避免預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生扭結(jié)，也稱其為過(guò)渡曲線。過(guò)渡曲線的長(zhǎng)度根據(jù)梁的尺寸和預(yù)應(yīng)力筋的柔度確定，但應(yīng)保證其曲率半徑大于規(guī) 定的最小曲率半徑。我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范(GB500102002)中給出了根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)的最小曲率半徑的規(guī)定：后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，曲線預(yù)應(yīng)力鋼絲束、鋼絞線的曲率半徑不宜小于4m；對(duì)折線配筋的構(gòu)件，在預(yù)應(yīng)力鋼筋彎折處的曲率半徑可適當(dāng)減少。 對(duì)于單跨框架梁，其預(yù)應(yīng)力筋的線形布置主要有四種，如圖3-4所示。圖3-4圖3-4()為雙拋物線形布置，通常用于支座彎矩與跨中彎矩基本相等的單跨框架梁。預(yù)應(yīng)力筋的線形從跨中C點(diǎn)到

30、支座A點(diǎn)采用兩段曲率相反的拋物線，正反彎點(diǎn)B處相接并相切，A點(diǎn)與C點(diǎn)分別為兩拋物線的頂點(diǎn)。此時(shí)=0.5，取值一般在0.1與0.2之間。圖中拋物線方程為：式中 跨中區(qū)段 ； 圖 梁端區(qū)段 反彎點(diǎn)B的位置和斜率為：圖3-5 等雙跨框架梁預(yù)應(yīng)力筋布置式中，、分別為預(yù)應(yīng)力筋在跨中和支座處的最大偏心距。為曲線任一點(diǎn)的傾斜角，為預(yù)應(yīng)力曲線的垂度.圖3-4()為直線和拋物線相切的線形布置，是用于支座彎矩 較小的單跨框架梁或是多跨框架的邊跨梁外端，以減少框架梁跨中和內(nèi)支座處的摩擦損失。切點(diǎn)B到梁端A的距離可以取為(0203) 。圖3-4(c)為折線形布置，宜用于集中荷載作用下的框架梁或開洞梁，使預(yù)應(yīng)力筋引起的

31、等效荷載可直接抵消部分豎向荷載以及方便在梁腹中開洞。但是此種布置方式的折角較多，預(yù)應(yīng)力筋的穿筋施工困難且跨中處的摩擦預(yù)應(yīng)力損失也較大，故不宜用于三跨以上 圖3-6 不等雙跨框架梁預(yù)應(yīng)力筋布置方式的框架體系。折點(diǎn)B至梁端A點(diǎn)的距離可以是43。 圖3-4(d)為直線形與拋物線形混合布置，這種布置方式可以使次彎矩對(duì)框架柱造成有利的影響，從而減小邊柱的彎矩。在雙跨和三跨框架中，預(yù)應(yīng)力筋的線形布置可以采用上述基本的預(yù)應(yīng)力筋形狀和布置形式進(jìn)行組合。圖3-5為等雙跨框架梁預(yù)應(yīng)力筋的布置方式。圖3-5()為直線與正反拋物線相切的布置方式，B點(diǎn)為直線段AB與拋物線段BCD的切點(diǎn)，其中為直線段AB的水平投影長(zhǎng)度，

32、 其值按下式確定： （3-1）式中 、邊支座和中間支座處預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)至跨中截面預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)間的豎向距離。圖3-5()為折線形組合布置，中間支座處采用局部過(guò)渡曲線段以方便施工及減少摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，一般取(1412) ，可取(1413) 。 在雙跨和三跨框架梁中，中間支座的彎矩比其他控制截面處的彎矩大得多，因此受彎承載力和裂縫控制的控制截面都在中間支座處。為了保證所有控制截面在預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量相等的情況下，各控制截面均具有比較接近的承載能力和抗裂性能，可以在中間支座處的梁端加腋。如果建筑上不允許加腋，則可以采用附加的局部曲線預(yù)應(yīng)力筋，如圖3-5(c)；或分跨布置預(yù)應(yīng)力筋，如圖3-5(d)。

33、但是這兩種方案的預(yù)應(yīng)力施工難度相對(duì)較大，特別是圖3-4(c)所示的布筋方式下，需要在大梁下部張拉預(yù)應(yīng)力筋。同時(shí)，邊支座截面處的預(yù)應(yīng)力筋在滿足抵抗該截面負(fù)彎矩的前提下，可以將預(yù)應(yīng)力筋整體下移或?qū)⒁徊糠诸A(yù)應(yīng)力筋移至梁底，從而減少中間支座截面處的摩擦損失。預(yù)應(yīng)力筋下移還會(huì)對(duì)頂層邊柱的設(shè)計(jì)產(chǎn)生有利影響。在不等跨預(yù)應(yīng)力混凝土框架體系中，梁中預(yù)應(yīng)力筋的布置與等跨梁相比有較大的不同。當(dāng)豎向荷載以均布荷載為主時(shí)，可采用圖3-6所示的布置方式，當(dāng)豎向荷載以 圖3-7 三跨框架梁預(yù)應(yīng)力筋布置方式集中荷載為主時(shí)，可采用 （a）連續(xù)性布置；（b）連續(xù)與分跨形布置；（c）連續(xù)與局部性布置類似圖4(b)的方式。其中圖3-

34、6（a）和圖3-6（b）適用于兩跨跨度相差較小、短跨跨中彎矩為正彎矩的情況；圖3-6（c）適用于兩跨跨度相差較大、短跨跨中彎矩值為負(fù)彎矩的情況。 圖3-6中和是長(zhǎng)跨和短跨中預(yù)應(yīng)力筋直線段的水平投影長(zhǎng)度，其值按式(3-1)計(jì)算。三跨預(yù)應(yīng)力混凝土框架梁的預(yù)應(yīng)力筋的布置方式主要有三跨連續(xù)布置、連續(xù)與局部型布置和連續(xù)與分跨型布置三種，如圖3-7。前述折線形方式不宜采用，因?yàn)橥ㄟ^(guò)較多的折角布筋，施工困難，且中跨跨中處的預(yù)應(yīng)力摩擦損失也較大。表3-1和表3-2中給出了常用預(yù)應(yīng)力筋束形幾何和等效荷載的關(guān)系。表3-1 端跨預(yù)應(yīng)力束偏心距、固端彎矩及表3-2 內(nèi)跨預(yù)應(yīng)力束偏心距、固端彎矩及等效荷載 預(yù)應(yīng)力筋的用

35、量估算(1)按正截面承載力要求估算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量式中 預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；由外荷載效應(yīng)組合引起的彎矩設(shè)計(jì)值；預(yù)應(yīng)力度，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件及恒載與活載的比值確定。通常 可在0.550.75之間選用。對(duì)于室內(nèi)正常條件的屋面梁，因活載占的比例相對(duì)較小，所以選用0.75較恰當(dāng)。值按下式計(jì)算：非預(yù)應(yīng)力筋截面面積 3-2當(dāng)計(jì)算結(jié)果小于最小配筋率的要求時(shí)，按構(gòu)造要求配筋。（2）按裂縫控制要求估算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量對(duì)處于室內(nèi)正常環(huán)境內(nèi)的單跨、雙跨和三跨框架梁，通常由最大彎矩截面的裂縫控制要求來(lái)決定其預(yù)應(yīng)力筋的配筋量。分別用荷載的短期效應(yīng)組合和長(zhǎng)期效應(yīng)組合按下式估算，取較大值，其余截面的配筋量采用相同值。式中 按均布

36、荷載的短期效應(yīng)組合或長(zhǎng)期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩設(shè)計(jì)值；預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力，對(duì)單跨框架梁可取0.8；對(duì)雙跨或三跨框架梁的內(nèi)支座截面，可取0.7；邊跨跨中及邊支座截面，可取0.8，三跨內(nèi)跨中，可取0.6；混凝土的拉應(yīng)力限制系數(shù)，根據(jù)裂縫控制等級(jí)，以及短期荷載效應(yīng)組合和長(zhǎng)期荷載效應(yīng)組合的要求選用。求出后，可按式(3-2)求得。如果計(jì)算得到的為負(fù)值，則說(shuō)明設(shè)計(jì)的框架梁截面過(guò)小，應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整，重新計(jì)算。（3）用荷載平衡法估算預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量。4 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算4.1 初始張拉應(yīng)力與張拉控制應(yīng)力初始張拉應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋開始張拉時(shí)所達(dá)到的應(yīng)力。（熊學(xué)玉）張拉控制應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)需要達(dá)到的應(yīng)力。由于這個(gè)應(yīng)力是

37、由張拉設(shè)備壓力表直接度量的，因此可以作為計(jì)算基點(diǎn)，所以現(xiàn)有規(guī)范都是以其作為預(yù)應(yīng)力損失扣除的起點(diǎn)。對(duì)于非超張拉初始張拉應(yīng)力等于張拉控制應(yīng)力，超張拉時(shí)初始張拉應(yīng)力大于張拉控制應(yīng)力，而現(xiàn)有規(guī)范都是按照張拉控制力來(lái)計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失，這在精確計(jì)算時(shí)有些偏差，因此建議超張拉時(shí)以初始張拉應(yīng)力作為預(yù)應(yīng)力損失扣除的基點(diǎn)。一般而言，張拉控制應(yīng)力越高，所建立的有效預(yù)應(yīng)力值也越大，構(gòu)件抗裂性能和剛度都可以提高，但是如取太高，則：(1)易產(chǎn)生脆性破壞，即開裂荷載接近破壞荷載；(2) 反拱過(guò)大不易恢復(fù)；(3)由于鋼材不均勻性而使鋼筋拉斷；(4)后張法構(gòu)件還可能在預(yù)拉區(qū)出現(xiàn)裂縫或產(chǎn)生局壓破壞。因此規(guī)范對(duì)張拉控制力規(guī)定了上限值

38、，見表4-1。先張法的一般比后張法要高。這主要是由于后張法時(shí)，構(gòu)件在張拉鋼筋的同時(shí)混凝土已經(jīng)發(fā)生彈性壓縮，不必再考慮混凝土彈性壓縮而引起的應(yīng)力降低；先張法構(gòu)件，混凝土是在鋼筋放張后才發(fā)生彈性壓縮，故確定實(shí)際預(yù)應(yīng)力值時(shí)，要考慮混凝土壓縮引起的應(yīng)力值降低。 另一方面，預(yù)應(yīng)力值也不能定的太低。否則扣除損失后就沒什么預(yù)應(yīng)力，達(dá)不到預(yù)應(yīng)力的效果，所以規(guī)范規(guī)定了張拉控制應(yīng)力的下限值，見表4-1。表4-1 張拉控制應(yīng)力限值 鋼筋種類上限下限先張法后張法消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線07O7504 熱處理鋼筋O70O6504注：由于規(guī)范不再推薦冷加工鋼筋，對(duì)其可參考相關(guān)規(guī)程。當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，表4-1中的張拉控制應(yīng)

39、力上限值可提高0.05 ：(1)要求提高構(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)置的預(yù)應(yīng)力鋼筋；(2)要求部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺(tái)座之間的溫差等因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。4.2 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)預(yù)應(yīng)力損失采用分項(xiàng)汁算法，以下分項(xiàng)討論各種損失的計(jì)算方法。4.2.1 錨具變形和預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失l1對(duì)于后張混凝土構(gòu)件，在預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)的拉力通過(guò)錨具傳遞給構(gòu)件的瞬間，一方面錨具本身受力后要壓縮變形，另一方面在夾持錨片進(jìn)行頂錨及錨固時(shí)鋼筋均會(huì)產(chǎn)生一定的內(nèi)縮，從而使得預(yù)應(yīng)力降低；對(duì)于先張構(gòu)件，當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋的拉力在放松千斤頂時(shí)通過(guò)錨具傳給臺(tái)座過(guò)程中

40、，也發(fā)生錨具變形和鋼筋回縮，導(dǎo)致了預(yù)應(yīng)力的降低。規(guī)范對(duì)這種預(yù)應(yīng)力損失分成了三類情況進(jìn)行討論：(1)直線預(yù)應(yīng)力鋼筋 直線預(yù)應(yīng)力筋的計(jì)算公式： （4-1）式中 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值，按表4-2采用； 張拉端與錨固端之間的距離； 鋼筋的彈性模量。表4-2 錨具變形及鋼筋內(nèi)縮值錨具類別夾承式錨具螺帽縫隙1每塊后加墊板縫隙1錐塞式錨具5夾片式錨具有頂壓時(shí)5無(wú)頂壓時(shí)68這里的支承式錨具指的是錐形螺桿錨具、筒式錨具、鐓頭錨具等；夾片式錨具包括JM12錨具、QM錨具、XM錨具、OVM錨具等。表中值或其他類型的錨具的值也可根據(jù)實(shí)測(cè)確定。對(duì)于由塊體拼成的結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力損失尚應(yīng)計(jì)入塊體間填縫的預(yù)壓變形。當(dāng)采用

41、混凝土或沙漿作為填縫材料時(shí)，每條填縫的預(yù)壓變形值可取1mm。(2)圓弧形預(yù)應(yīng)力鋼筋需要說(shuō)明的是用公式(4-1)計(jì)算只適用于直線形式的預(yù)應(yīng)力鋼筋，這主要是因?yàn)闆]有考慮鋼筋內(nèi)縮時(shí)遇到的反向摩擦。當(dāng)采用弧形或折線形鋼筋時(shí)若忽略這種反向摩擦力的影響，那么所計(jì)算的將會(huì)有很大誤差。由于反向摩擦作用，在張拉端最大，隨著距張拉端的距離的增大而逐漸遞減。這種影響只有在 反向摩擦影響長(zhǎng)度范圍內(nèi)存在，見圖4-1。 這里假定反向摩擦影響長(zhǎng)度范圍內(nèi)反向摩擦與正向摩擦相等。 規(guī)范對(duì)圓弧形(或拋物線形)預(yù)應(yīng)力鋼筋，距張拉端x處的預(yù)應(yīng)力損失按下列公式計(jì)算：其中反向摩擦影響長(zhǎng)度lf(m)可按下列公式計(jì)算： 圖4-1圓弧形預(yù)應(yīng)力

42、鋼筋因錨具變形 和預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失式中 預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力；圓弧形預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半經(jīng)(m)； 考慮孔道每米長(zhǎng)度局部偏差的摩擦系數(shù)，可按表4-3采用； 預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù)，可按表4-3采用； 張拉端至計(jì)算截面的距離(m)； 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值(mm)，可按表4-2采用； 預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。(3)兩條圓弧段組成的預(yù)應(yīng)力鋼筋端部為直線段(長(zhǎng)度為)，后接兩段近似圓弧(圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角300)組成的預(yù)應(yīng)力鋼筋，可按下列公式計(jì)算(圖4-2)：當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)反向摩擦影響長(zhǎng)度（m），可按下列公式計(jì)算：式中 、第一、二段圓弧形預(yù)應(yīng)力鋼筋中應(yīng)力近似直線變化的斜率； 、第

43、一、二段圓弧形預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑； 兩圓弧段的反彎點(diǎn)離預(yù)應(yīng)力鋼筋端點(diǎn)的水平投影長(zhǎng)度； 、預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力在a、b點(diǎn)的應(yīng)力。圖4-2 兩條圓弧段組成的預(yù)應(yīng) 圖4-3 折線形的預(yù)應(yīng)力鋼筋力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失 的預(yù)應(yīng)力損失(4)折線形預(yù)應(yīng)力鋼筋當(dāng)折線形預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨固損失消失于折點(diǎn)c之外時(shí)，由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮，在反向摩擦影響長(zhǎng)度范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力損失值l1可按下列公式計(jì)算(圖4-3)：當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí) 當(dāng)時(shí) 反向摩擦影響長(zhǎng)度lf（m)可按下列公式計(jì)算：式中 預(yù)心力鋼筋在bc段中應(yīng)力近似直線變化的斜率； 預(yù)應(yīng)力鋼筋在折點(diǎn)c以外應(yīng)力近似直線變化的斜率； 張拉端起點(diǎn)至預(yù)應(yīng)力鋼筋折點(diǎn)c的水平投影長(zhǎng)度。 為了減少錨具

44、變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，可采取的措施有：(1)采用超張拉，可以部分地抵消錨固損失；（2）對(duì)直線預(yù)應(yīng)力鋼筋可采用一端張拉方法；(3)選擇錨具變形和內(nèi)縮值較小的錨具；(4)減少墊板塊數(shù)或螺帽個(gè)數(shù)；(5)先張法時(shí)選擇長(zhǎng)一點(diǎn)的臺(tái)座：4.2.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失在后張法施工張拉過(guò)程中，首先千斤頂張拉和錨固體系中存在摩擦，其次在力筋和孔道壁之間存在由長(zhǎng)度效應(yīng)和曲率效應(yīng)引起的摩擦，這些在摩擦損失的計(jì)算過(guò)程中都是必須考慮的。規(guī)范對(duì)采用如下的計(jì)算公式(圖4-4)：當(dāng)（）02時(shí)，可按下式近似計(jì)算：式中 從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，亦可近似取該段孔道在縱軸上的投影長(zhǎng)度（mm）；

45、 張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角(rad)； 考慮孔道每米長(zhǎng)度局部偏差的摩擦系數(shù)，可按表4-3采用； 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù)，可按表4-3采用。表4-3 鋼絲束、鋼絞線與孔道壁的摩擦系數(shù) 孔道成型方式預(yù)埋金屬波紋管00015025預(yù)埋鋼管00010030橡膠管或鋼管抽芯成型00014055注：1表中系數(shù)也可根據(jù)實(shí)測(cè)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的錨具時(shí)，尚應(yīng)考慮錨環(huán)口處的附加摩擦損失，其值可根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定。圖4-4 預(yù)應(yīng)力摩擦損失計(jì)算為了減少摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，可以采取的措施有：(1)采用超張拉或者兩端張拉；(2)在接觸材料表面涂水溶性潤(rùn)滑劑，以減小摩

46、擦系數(shù)；(3)提高施工質(zhì)量，減少鋼筋位置偏差。4.2.3 預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺(tái)座之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失在先張法施工過(guò)程中，為了縮短生產(chǎn)周期，通常在澆筑混凝土后用蒸汽養(yǎng)護(hù)。在升溫的過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間存在溫差，此時(shí)固定在臺(tái)座上的預(yù)應(yīng)力鋼筋受熱伸長(zhǎng)導(dǎo)致應(yīng)力降低而損失。規(guī)范給出的計(jì)算公式： 為了減少此項(xiàng)損失，可以采用兩次升溫養(yǎng)護(hù)，即首先按設(shè)計(jì)允許的溫差范圍控制升溫，待混凝土凝固并具有一定的強(qiáng)度后再進(jìn)行第二次升溫。4.2.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋在高應(yīng)力下，若保持其長(zhǎng)度不變，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)應(yīng)力逐漸降低。一般來(lái)說(shuō)張拉應(yīng)力越大、溫度越高，松弛量也越大。規(guī)范對(duì)的規(guī)定有：(1

47、)預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線普通松弛此處，一次張拉時(shí)，=1.0；采用超張拉時(shí)，=0.9低松弛當(dāng)0.5時(shí)，取=0；當(dāng)0.7時(shí)，當(dāng)0.70.8時(shí)，為了減少此項(xiàng)損失可以采用超張拉的方法。(2)熱處理鋼筋一次張拉 超張拉 熱處理鋼筋是按冷拉鋼筋的松弛損失取值的，這里指的超張拉有兩種形式：從應(yīng)力為零開始直接張拉至?；驈膽?yīng)力為零開始張拉至，持荷2min以后，再卸載至。如果需要求出隨時(shí)間變化的值，那么可以用前面計(jì)算的乘以時(shí)間影響系數(shù)。 4.2.5 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失混凝土是一種復(fù)合材料，它隨著時(shí)間的推移會(huì)發(fā)生錯(cuò)綜復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，由于混凝土的收縮或徐變導(dǎo)致受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力的損失、影

48、響的因素很多，按其來(lái)源大致可以分成五大類：結(jié)構(gòu)、材料、工藝、環(huán)境、時(shí)間。規(guī)范對(duì)此損失的計(jì)算公式如下：（1） 先張法構(gòu)件：（2） 后張法構(gòu)件：式中 、在受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處的混凝土法向壓應(yīng)力；施加預(yù)應(yīng)力時(shí)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度；、受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋率；對(duì)先張法構(gòu)件=（+）/A0，=（+）/A0；對(duì)后張法構(gòu)件，=（+）/，=（+）/；對(duì)于對(duì)稱配筋構(gòu)件，、應(yīng)按鋼筋總截面面積的一半計(jì)算。、的值不應(yīng)大于0.5；當(dāng)為拉應(yīng)力時(shí)，取零；計(jì)算混凝土的法向壓應(yīng)力、時(shí)，可根據(jù)構(gòu)件制作情況考慮自重的影響；在年平均相對(duì)濕度低于40的干燥氣候條件下使用的結(jié)構(gòu)，由于混凝土收縮較大，按上

49、述公式計(jì)算的損失應(yīng)當(dāng)增加30；當(dāng)采用泵送混凝土?xí)r，宜根據(jù)實(shí)際情況考慮混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失值的增大影響。對(duì)于重要的結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要考慮施加預(yù)應(yīng)力時(shí)混凝土齡期、結(jié)構(gòu)理論厚度等因素對(duì)混凝土收縮徐變的影響時(shí)，以及需要考慮不同時(shí)間的影響時(shí)，比較精確的、計(jì)算可按如下方法計(jì)算。(1) 由混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失終極可按下列公式計(jì)算： 式中 受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處，由預(yù)加力(扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失)和梁自重產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力，其值不大于0.5；對(duì)簡(jiǎn)支梁可取跨中截面與14跨度處截面的平均值；對(duì)連續(xù)梁和框架可取若干有代表性截面的平均值；受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處，由預(yù)加力(扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失)和梁自重產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力，其值不大于05，當(dāng)為拉應(yīng)力時(shí)，取零；混凝土徐變系數(shù)終極值；混凝土收縮應(yīng)變終極值；預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量；預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值；、受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋率；對(duì)先張法構(gòu)件=（+）/，=（+）/；對(duì)后張法構(gòu)件，=（+）/，=（+）/；對(duì)于對(duì)稱配筋構(gòu)件，、應(yīng)按鋼筋總截面面積的一半計(jì)算?；炷列熳兿禂?shù)終極值和收縮應(yīng)變終極值應(yīng)由實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)得出，當(dāng)無(wú)可靠資料時(shí)可以按表(4-4)采用。在年平均相對(duì)濕度低于40的條件下使用的結(jié)構(gòu)，表列數(shù)值應(yīng)增加30%。(2)考慮時(shí)間影響的混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失值，將計(jì)算的終極值