ch預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件實(shí)用

會(huì)計(jì)學(xué)1ch預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件實(shí)用預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能分析預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力分析預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工階段驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力混凝土局部承壓驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的基本構(gòu)造要求第1頁/共88頁示例:跨度5.2m的簡(jiǎn)支梁，截面尺寸200×450mm2，作用均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=10kN/m，均布恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=5kN/m。10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念一、鋼筋混凝土的缺點(diǎn)第2頁/共88頁10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念

原跨度2倍跨度4倍跨度

高強(qiáng)鋼筋

L0/m

5.2m10.4m20.8m

5.2m

b×h/mm22004504009008001900200450gk

/kN/m520805M/kN.m67.6513.965948.867.6fy/MPa300300300580As/mm2603210612650308Mk/kN.m50.7405.64867.250.7[f]=

L0/300

/mm16.4=L0/316

38.1=L0/27388.8=L0/234

32.2=L0/161.5ssk

/MPa232264453[wmax]=0.3

/mm0.250.400.75第3頁/共88頁10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念

上述問題原因是因?yàn)轫趴估瓘?qiáng)度太低，導(dǎo)致受拉區(qū)砼過早開裂，截面抗彎剛度顯著降低。如為增加剛度而加大截面尺寸，會(huì)導(dǎo)致自重進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán);如增加鋼筋來提高剛度，則鋼材強(qiáng)度得不到充分利用，造成浪費(fèi)。采用高強(qiáng)鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故撓度變形控制難以滿足。裂縫寬度與鋼筋應(yīng)力基本成正比，如采用VI級(jí)高強(qiáng)鋼筋，裂縫寬度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過容許限值。第4頁/共88頁10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念二、預(yù)應(yīng)力的基本概念預(yù)應(yīng)力基本原理在構(gòu)件使用前，通過預(yù)加外力，使受拉區(qū)預(yù)先產(chǎn)生壓應(yīng)力，以抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，這樣可利用砼的抗壓強(qiáng)度來彌補(bǔ)砼抗拉強(qiáng)度不足的缺陷，達(dá)到防止受拉區(qū)砼過早開裂的要求，從而提高截面抗彎剛度和減小裂縫寬度，甚至可以做到在使用荷載下不出現(xiàn)裂縫。第5頁/共88頁10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念梁底預(yù)先產(chǎn)生壓應(yīng)力荷載作用下梁底拉應(yīng)力疊加后梁底應(yīng)力第6頁/共88頁

預(yù)應(yīng)力砼的基本概念

全預(yù)應(yīng)力砼：預(yù)加應(yīng)力pc較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)開裂；

有限預(yù)應(yīng)力砼：受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉，但拉應(yīng)力小于砼的抗拉強(qiáng)度，一般不會(huì)出現(xiàn)開裂；

部分預(yù)應(yīng)力砼：受拉邊緣應(yīng)力超過砼抗拉強(qiáng)度，雖會(huì)產(chǎn)生裂縫，但比鋼筋砼構(gòu)件（Np=0）開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小。10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念第7頁/共88頁10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念

預(yù)應(yīng)力概念的應(yīng)用圖10-1生活中預(yù)應(yīng)力概念的應(yīng)用第8頁/共88頁10.1預(yù)應(yīng)力混凝土的概念三、預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)1.改善結(jié)構(gòu)的使用性能延緩裂縫的出現(xiàn)及減小撓度，可建造大跨度結(jié)構(gòu)2.受剪承載力提高3.卸載后的結(jié)構(gòu)變形或裂縫得到恢復(fù)4.提高構(gòu)件的疲勞承載力預(yù)應(yīng)力可降低鋼筋的疲勞應(yīng)力比，增加疲勞強(qiáng)度。5.使高強(qiáng)鋼材和混凝土得到應(yīng)用第9頁/共88頁10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法一、預(yù)加應(yīng)力的方法

先張法：先張拉鋼筋，后澆筑砼工序:1.在臺(tái)座上張拉鋼筋至預(yù)定控制應(yīng)力后作臨時(shí)固定2.支模綁扎非預(yù)應(yīng)力鋼筋,澆筑砼3.

砼達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后放松鋼筋,鋼筋回縮擠壓砼,產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力第10頁/共88頁10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法

后張法(Pretension)先澆筑砼構(gòu)件,然后在砼達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后張拉鋼筋工序:1.澆筑砼構(gòu)件并在構(gòu)件中預(yù)留孔道2.砼達(dá)預(yù)定強(qiáng)度后將預(yù)應(yīng)力筋穿入預(yù)留孔道,安裝固定端錨具并張拉鋼筋至預(yù)定控制應(yīng)力后用錨具錨固3.

用壓力泵將高強(qiáng)水泥漿灌入預(yù)留孔道,使預(yù)應(yīng)力鋼筋和孔道壁產(chǎn)生粘結(jié)力第11頁/共88頁10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法

后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力:新技術(shù)工序:1.預(yù)先鋪設(shè)表面涂有專用油脂并用塑料包裹后制成的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2.澆筑混凝土3.砼達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后再行張拉第12頁/共88頁

優(yōu)缺點(diǎn)1.無須預(yù)留孔道和灌漿2.預(yù)應(yīng)力鋼筋可多跨曲線布置，施工方便3.預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度不能充分發(fā)揮,錨具要求高技術(shù)要求1.一定要有非預(yù)應(yīng)力筋2.錨具的可靠性3.高強(qiáng)鋼絲的可靠度10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法第13頁/共88頁10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法二、兩種方法的適用范圍先張法1.工藝簡(jiǎn)單，但需要臺(tái)座(或鋼模)設(shè)施2.適用于預(yù)制構(gòu)件廠批量生產(chǎn)、方便運(yùn)輸?shù)闹行⌒蜆?gòu)件；3.適用于直線預(yù)應(yīng)力鋼筋4.

通過預(yù)應(yīng)力筋與砼間粘結(jié)作用施加預(yù)應(yīng)力圖10-2先張法中粘結(jié)力傳遞預(yù)壓力第14頁/共88頁

后張法1.工藝復(fù)雜，需要對(duì)構(gòu)件安裝永久性工作錨具，但不需要臺(tái)座；2.適用于現(xiàn)場(chǎng)成形或現(xiàn)場(chǎng)分階段張拉的大型構(gòu)件；3.適用于直線預(yù)應(yīng)力鋼筋及曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋；4.

通過錨具施加預(yù)應(yīng)力。10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法圖10-3后張法中錨具傳遞預(yù)壓力第15頁/共88頁一、截面應(yīng)力計(jì)算預(yù)壓力產(chǎn)生的應(yīng)力彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力：疊加后應(yīng)力：10.3開裂前預(yù)應(yīng)力混凝土截面的基本分析圖10-4開裂前截面應(yīng)力（a）截面（b）預(yù)壓應(yīng)力（c）彎矩產(chǎn)生應(yīng)力（d）疊加后應(yīng)力第16頁/共88頁二、截面受力特點(diǎn)受荷以前受荷以后10.3開裂前預(yù)應(yīng)力混凝土截面的基本分析第17頁/共88頁10.3開裂前預(yù)應(yīng)力混凝土截面的基本分析

預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件是依靠?jī)?nèi)力臂的變化來抵抗外彎矩作用，在受力過程中預(yù)應(yīng)力筋一直承受較大的拉力Np，而截面砼則一直主要承受壓力C。鋼筋砼受彎構(gòu)件開裂后，內(nèi)力臂基本保持不變，而鋼筋拉力T和壓區(qū)砼壓力C隨彎矩增長(zhǎng)不斷增大。預(yù)應(yīng)力砼的這種受力特點(diǎn)，充分利用了鋼筋抗拉強(qiáng)度和砼抗壓強(qiáng)度高特性，可以使得高強(qiáng)度材料強(qiáng)度高的性能得以發(fā)揮。第18頁/共88頁三、平衡荷載概念均布荷載gk下彎矩:偏心矩:,取則:代入預(yù)應(yīng)力砼截面應(yīng)力公式:表明:采用合適曲線預(yù)應(yīng)力筋,可使均布荷載作用下梁各截面均處軸心受壓狀態(tài),預(yù)應(yīng)力筋僅受拉力Np.10.3開裂前預(yù)應(yīng)力混凝土截面的基本分析第19頁/共88頁由微單元的徑向平衡得:wdx=Npd—

w=Npd/dx=Np—曲線微單元曲率半徑對(duì)偏心矩方程求導(dǎo)：=d2ep/dx2=8e0/l2因此：w=Np=8Npe0/l2=gk當(dāng)w=gk時(shí)，曲線預(yù)應(yīng)力筋對(duì)砼產(chǎn)生橫向分布?jí)毫η『玫窒壕己愫奢dgk。按這種方法設(shè)計(jì)的預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)稱為平衡荷載法。r10.3開裂前預(yù)應(yīng)力混凝土截面的基本分析第20頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具一、預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋的質(zhì)量要求強(qiáng)度越高越好：會(huì)有一部分應(yīng)力損失與混凝土間有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度：通常采用“刻痕”或“壓波”方法良好的加工性能：良好的焊接性、冷鐓性及熱鐓性能

具有一定的塑性：要求拉斷前有一定的伸長(zhǎng)率第21頁/共88頁

常用預(yù)應(yīng)力鋼筋1.冷拉低合金鋼筋原Ⅳ級(jí)(抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為540MPa)熱軋鋼筋經(jīng)冷拉后作為預(yù)應(yīng)力筋，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值可達(dá)700MPa。為解決粗直徑鋼筋連接問題，鋼筋表面軋制成不帶縱向肋的精制螺紋，可用套筒直接連接。隨著近年來高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線的大量生產(chǎn),這種預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)用已很少.10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具第22頁/共88頁2.中高強(qiáng)鋼絲中高強(qiáng)鋼絲是采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條，經(jīng)過幾次冷拔后得到。鋼絲強(qiáng)度中強(qiáng):800~1200MPa高強(qiáng):1470~1860MPa

鋼絲直徑為3~9mm。為增加與砼粘結(jié)強(qiáng)度，鋼絲表面可采用‘刻痕’或‘壓波’，也可制成螺旋肋。10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具第23頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具消除應(yīng)力鋼絲鋼絲經(jīng)冷拔后，存在有較大的內(nèi)應(yīng)力，一般都需要采用低溫回火處理來消除內(nèi)應(yīng)力。消除應(yīng)力鋼絲的比例極限、條件屈服強(qiáng)度和彈性模量均比消除應(yīng)力前有所提高;

塑性也有所改善。第24頁/共88頁3.

鋼絞線鋼絞線是用2、3、7股高強(qiáng)鋼絲扭結(jié)而成的一種高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋，其中以7股鋼絞線應(yīng)用最多。

7股鋼絞線公稱直徑9.5~15.2mm,常用于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋,強(qiáng)度高達(dá)1860MPa。

2、3股鋼絞線用途不廣,僅用于某些先張法構(gòu)件,以提高與砼的粘結(jié)強(qiáng)度.10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具第25頁/共88頁4.熱處理鋼筋用熱軋中碳低合金鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后制成的高強(qiáng)度鋼筋，直徑為6~10mm，抗拉強(qiáng)度為1470MPa。除冷拉低合金筋外,其余預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線均無明顯屈服點(diǎn),采用殘余應(yīng)變?yōu)?.2%條件屈服點(diǎn)作為抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo).10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具第26頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具5.

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束由j12和j15鋼絞線或7s5和7s4鋼絲束、油脂涂料層和護(hù)套包裹層組成。油脂涂料使預(yù)應(yīng)力筋與其周圍砼隔離，減少摩擦損失，防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕。包裹層作用:保護(hù)油脂涂料及隔離預(yù)應(yīng)力筋和砼目前多采用低密度聚乙烯與油脂涂料一同在預(yù)應(yīng)力筋上擠出形成無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的生產(chǎn)工藝。第27頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具種類符號(hào)fptk

fpy

fpy′鋼絞線13s186013203901720122015701110171860132039017201220消除應(yīng)力鋼絲光面螺旋肋PH177012504101670118015701110刻痕處理鋼筋40Si2MnHT1470104040048Si2Mn45Si2Cr

表10-1預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值（N/mm2）第28頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具二、混凝土對(duì)混凝土的基本要求1.高強(qiáng)度：可施加較大預(yù)壓應(yīng)力，并可減小截面尺寸。2.收縮、徐變?。河欣跍p少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；3.快硬、早強(qiáng)。強(qiáng)度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺(tái)座、模具、夾具的周轉(zhuǎn)率。第29頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

常用混凝土型號(hào)1.

一般預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C302.

采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、高強(qiáng)鋼絲和熱處理鋼筋混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C403.

先張法構(gòu)件混凝土強(qiáng)度可比后張法高些先張法比后張法的預(yù)應(yīng)力損失大第30頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具三、錨具和夾具錨具和夾具的區(qū)別夾具:先張法中可取下重復(fù)使用的工具,代號(hào)J

錨具:后張法中長(zhǎng)期固定在構(gòu)件上錨固預(yù)應(yīng)力筋,代號(hào)M

錨、夾具的一般要求:

具足夠的強(qiáng)度和剛度滑移小，構(gòu)造簡(jiǎn)單、節(jié)約鋼材第31頁/共88頁

10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

常用錨具類型：支承式、錐塞式、夾片式螺旋端桿錨具主要用于預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉端圖10-5螺絲端桿錨具第32頁/共88頁

10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

鐓頭錨具：用于錨固鋼絲束張拉端采用錨杯，固定端采用錨板圖10-6鐓頭錨具(a)張拉端(b)分散式固定端(c)集中式固定端第33頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

錐塞式錨具：用于錨固鋼絲束或鋼絞線束錨具由帶錐孔的錨環(huán)和錐形錨塞兩部分組成

圖10-7錐塞式錨具第34頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

夾片式錨具：采用鍥形夾片將預(yù)應(yīng)力鋼筋束或鋼絞線鍥緊錨固于錨環(huán)中圖10-8夾片式錨具（a）JM12型錨具（b）XM型與QM型錨具夾片第35頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具常用：JM12型、QM型和XM型錨具圖10-8夾片式錨具（c）QM型單孔錨具（d）QM型多孔錨具第36頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具第37頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

常用先張法夾具類型：錐形、鍥形夾具:用于錨固單、雙根冷軋帶肋鋼筋圖10-9錐形夾具和鍥形夾具1套筒2錐銷3預(yù)應(yīng)力筋4錨板5鍥塊第38頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

鋼模張拉用梳子板夾具圖10-10鋼模張拉用梳子板夾具1梳子板2鋼模橫梁3鋼絲4鐓頭

5千斤頂張拉時(shí)爪鉤孔及支撐位置示意6固定用螺帽第39頁/共88頁10.4預(yù)應(yīng)力混凝土的材料

及錨夾具

工具式錨桿:用于與粗鋼筋連接后固定于支承架上,與粗鋼筋連接可用焊接或套筒式連接器連接圖10-11工具式錨桿1預(yù)應(yīng)力筋2焊接接頭

3臺(tái)座固定傳力架4工具式螺桿

5千斤頂6螺帽7活動(dòng)鋼橫梁第40頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失一、張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力的概念1.張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con除以預(yù)應(yīng)力筋面積Ap得到的應(yīng)力為張拉控制應(yīng)力con。2.是預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件受荷前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。3.張拉控制應(yīng)力con取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對(duì)砼的預(yù)壓作用越大，可以使預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用。第41頁/共88頁

張拉控制應(yīng)力限值:con取值過高,可能會(huì)在張拉時(shí)引起斷筋事故,產(chǎn)生過大應(yīng)力松弛.10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失鋼筋種類張拉方法先張法后張法預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線0.75fptk0.75fptk熱處理鋼筋0.70fptk

0.65fptk表10-2張拉控制應(yīng)力限值[con]預(yù)應(yīng)力筋的張拉過程在施工階段進(jìn)行,張拉預(yù)應(yīng)力筋也是對(duì)它進(jìn)行的一次檢驗(yàn),所以表中[con]以預(yù)應(yīng)力筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度給出，不受抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值限制。第42頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失下列情況下，[scon]可提高0.05fptk：1.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)置的預(yù)應(yīng)力筋；2.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。為避免scon的取值過低，影響預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用，《規(guī)范》規(guī)定scon不應(yīng)小于0.4fptk。第43頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失二、預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失的概念由于砼和鋼材性質(zhì)及制作方法上原因,預(yù)應(yīng)力筋張拉后應(yīng)力會(huì)從scon逐步減少,并經(jīng)過相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間才會(huì)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.

穩(wěn)定后的應(yīng)力值才產(chǎn)生實(shí)際預(yù)應(yīng)力效果.因此預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中一個(gè)關(guān)鍵問題.

過高或過低估計(jì)預(yù)應(yīng)力損失，都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的使用性能產(chǎn)生不利影響。第44頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

引起預(yù)應(yīng)力損失的原因及損失值的計(jì)算由于預(yù)應(yīng)力通過張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，凡使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失，主要有：砼彈性壓縮、砼收縮和徐變以及錨固損失、高應(yīng)力長(zhǎng)期作用下的應(yīng)力松弛損失、摩擦損失、溫差損失、分批張拉損失第45頁/共88頁

張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起預(yù)應(yīng)力損失sl1預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時(shí)，由于錨具受力后變形、墊板縫隙被擠緊以及鋼筋在錨具中的內(nèi)縮滑移引起的預(yù)應(yīng)力損失。1.

直線預(yù)應(yīng)力筋:l1=aEs/l10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失錨具類型a支承式錨具(鋼絲束鐓頭、精軋螺紋鋼筋錨具):螺母縫隙每塊后加墊板的縫隙11錐塞式錨具(鋼絲束的鋼質(zhì)錐形錨具等)5夾片式錨具有頂壓時(shí)5無頂壓時(shí)6~8表10-3錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值a(單位:mm)a—張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值l—張拉端至錨固端間距離（mm）第46頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失2.

曲線預(yù)應(yīng)力筋：根據(jù)預(yù)應(yīng)力曲線筋與孔道壁之間反向摩擦影響長(zhǎng)度lf范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋變形值等于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值的條件確定圖10-12圓弧形曲線預(yù)應(yīng)力筋因錨具變形和鋼筋回縮引起的損失值示意圖（a）圓弧形曲線預(yù)應(yīng)力筋（b）l1分布圖第47頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算公式:rc—圓弧形曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑（m）;lf—反向摩擦影響長(zhǎng)度（m）;

—預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間摩擦系數(shù)；

—考慮孔道每米長(zhǎng)度局部偏差的摩擦系數(shù)；x—張拉端至計(jì)算截面的距離（mm）,不應(yīng)大于lf.

第48頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

摩擦損失sl2在后張法張拉鋼筋時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力筋與周圍接觸的混凝土或套管之間存在摩擦，引起預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力隨距張拉端距離的增加而逐漸減少的現(xiàn)象。1.計(jì)算公式:x+0.2時(shí),按近似公式:q—張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線的夾角（rad）x—張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度（m）。第49頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失2.減少摩擦損失的措施為減少摩擦損失,可采取兩端張拉或超張拉的方法,但兩端張拉時(shí),兩端均需考慮錨具損失.圖10-13減少摩擦的措施（a）一端張拉（b）兩端張拉（c）超張拉第50頁/共88頁

熱養(yǎng)護(hù)損失sl31.先張法預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)升溫時(shí),新澆砼尚未結(jié)硬,鋼筋受熱膨脹,但鋼筋長(zhǎng)度不變,因此預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力隨溫度增高而降低,產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失sl3.2.降溫時(shí)，砼達(dá)到了一定強(qiáng)度，與預(yù)應(yīng)力筋之間已具有粘結(jié)作用，兩者共同回縮，已產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失sl3無法恢復(fù)。3.養(yǎng)護(hù)升溫后,預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái)座溫差為D

t℃,取鋼筋溫度膨脹系數(shù)為1×10-5/℃，有10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失第51頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

應(yīng)力松弛損失sl41.應(yīng)力松弛的概念鋼筋在高應(yīng)力長(zhǎng)期作用下具有隨時(shí)間增長(zhǎng)產(chǎn)生塑性變形的性質(zhì)。在長(zhǎng)度保持不變的條件下，應(yīng)力值隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸降低。應(yīng)力松弛與徐變:實(shí)質(zhì)一樣應(yīng)力松弛:長(zhǎng)度不變,應(yīng)力隨隨時(shí)間而減小徐變:應(yīng)力不變,變形隨時(shí)間而增加與初始應(yīng)力水平和作用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。可采用短時(shí)間超張拉方法減少松弛損失第52頁/共88頁2.規(guī)范給出的sl4計(jì)算公式普通松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線：ψ為超張拉系數(shù),一次張拉,取ψ=1;超張拉,ψ=0.9

低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線：

scon0.7fptk時(shí)，

0.7fptk<scon0.8fptk時(shí)，

熱處理鋼筋:

一次張拉:sl4=0.05scon

超張拉:sl4=0.035scon10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失第53頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

收縮徐變損失sl5砼的收縮和徐變，都會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件長(zhǎng)度的縮短，預(yù)應(yīng)力筋隨之回縮，引起預(yù)應(yīng)力損失。由于收縮和徐變是同時(shí)隨時(shí)間產(chǎn)生的，且影響二者的因素相同和時(shí)隨變化規(guī)律相似，規(guī)范將二者合并考慮。規(guī)范規(guī)定：混凝土收縮、徐變引起受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失sl5

、sl5′（N/mm2），可按下列公式計(jì)算：第54頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失1.先張法構(gòu)件2.后張法構(gòu)件fcu—

施加預(yù)應(yīng)力時(shí)的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度第55頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

pc

、

pc—受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在各自合力點(diǎn)處混凝土法向壓應(yīng)力。計(jì)算公式：先張法：后張法：注：計(jì)算sl5

、sl5′時(shí)，預(yù)應(yīng)力損失值僅考慮砼預(yù)壓前（第一批）的損失,其非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力sl5

、sl5′值取零，pc

、

pc值不得大于0.5f

cu

，當(dāng)

pc為拉應(yīng)力時(shí)，公式中

pc=0，計(jì)算pc

、

pc時(shí)可根據(jù)構(gòu)件制作情況考慮自重影響。第56頁/共88頁、—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，計(jì)算公式為：對(duì)先張法構(gòu)件：對(duì)后張法構(gòu)件：式中：Ao——先張法用混凝土換算面積；An——后張法用混凝土凈截面面積。構(gòu)件對(duì)稱配筋時(shí),=,按鋼筋截面面積一半計(jì)算10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失第57頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失三、預(yù)應(yīng)力損失的組合預(yù)應(yīng)力損失的特點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力開始，即需要進(jìn)行各項(xiàng)有關(guān)計(jì)算，由于預(yù)應(yīng)力損失是分批發(fā)生的，因此，應(yīng)根據(jù)計(jì)算需要，考慮相應(yīng)階段所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。以砼預(yù)壓時(shí)刻為界限，將預(yù)應(yīng)力損失分為兩批：

1.混凝土預(yù)壓前完成的損失lI；

2.混凝土預(yù)壓后完成的損失lII。第58頁/共88頁10.5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

預(yù)應(yīng)力損失的組合考慮到預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算的誤差，在總損失計(jì)算值過小時(shí)，產(chǎn)生不利影響，規(guī)范規(guī)定當(dāng)總損失值l

=lI+lII小于下列數(shù)值時(shí)，按下列數(shù)值取用:先張法構(gòu)件

100MPa后張法構(gòu)件

80MPa表10-4各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合預(yù)應(yīng)力損失值的組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件砼預(yù)壓前(第一批)損失lI

l1+l2+l3+l4l1+l2砼預(yù)壓后(第二批)損失lIIl5l4+l5+l6第59頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析一、先張法預(yù)應(yīng)力砼受拉構(gòu)件施工階段放張前：1.張拉過程張拉鋼筋至con后錨固于臺(tái)座澆注砼構(gòu)件養(yǎng)護(hù)2.應(yīng)力分析:產(chǎn)生第一批預(yù)應(yīng)力損失lI預(yù)應(yīng)力鋼筋:pI=con-lI混凝土:pc=0第60頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

放張后：1.張拉過程:剪斷鋼筋鋼筋回縮砼受壓2.應(yīng)力分析:

預(yù)應(yīng)力鋼筋:peI=(con-lI)-EpcI

根據(jù)內(nèi)力平衡條件:peIAp

=pcIAn

混凝土:Ap——預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積;An——構(gòu)件混凝土凈截面面積;Ao——構(gòu)件換算截面面積,Ao=An+EAp.第61頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

砼收縮、徐變，產(chǎn)生第二批預(yù)應(yīng)力損失lII

：1.預(yù)應(yīng)力總損失:l

=lI+lII2.應(yīng)力分析:

預(yù)應(yīng)力鋼筋:peII=con-l-EpcII

混凝土:第62頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

使用階段消壓狀態(tài)：N0=pcIIA0

1.應(yīng)力分析:

混凝土:pc=0

預(yù)應(yīng)力鋼筋:pe=peII+EpcII=con-l2.消壓軸力：

N0=peAp=(con-l)Ap第63頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

開裂軸力Ncr

：1.施加的軸力:Ncr=(pcII+ftk)A0=N0+ftkA02.應(yīng)力分析:

混凝土:pc=ftk

預(yù)應(yīng)力鋼筋:pe=(con-lI)+Eftk

極限軸力Nu：

Nu=fpyAp第64頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析二、后張法預(yù)應(yīng)力砼受拉構(gòu)件施工階段第一批預(yù)應(yīng)力損失完成后應(yīng)力狀態(tài)預(yù)應(yīng)力鋼筋:peI=con-lI

混凝土:

第二批預(yù)應(yīng)力損失完成后應(yīng)力狀態(tài)預(yù)應(yīng)力鋼筋:peII=con-l

混凝土:第65頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

使用階段消壓狀態(tài)：N0=pcIIA0

1.應(yīng)力分析:

混凝土:pc=0

預(yù)應(yīng)力鋼筋:pe=peII+EpcII=con-l+EpcII

2.消壓軸力：

N0=peAp=(con-l+EpcII)Ap第66頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

開裂軸力Ncr

：1.施加的軸力:Ncr=(pcII+ftk)A0=N0+ftkA02.應(yīng)力分析:

混凝土:pc=ftk

預(yù)應(yīng)力鋼筋:pe=(con-lI

+EpcII)+Eftk

極限軸力Nu：

Nu=fpyAp第67頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析三、結(jié)論抗裂性提高1.與普通混凝土軸心受拉構(gòu)件相比，預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的開裂荷載推遲了N0；2.

在開裂荷載以前，混凝土處于受壓，預(yù)應(yīng)力鋼筋一直處于高應(yīng)力狀態(tài)，這使得鋼筋受拉和砼受壓性能高的優(yōu)點(diǎn)得到發(fā)揮。正截面承載力不提高最大承載力與普通砼軸心受拉構(gòu)件計(jì)算公式相同第68頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的

應(yīng)力分析一、施工階段先張法構(gòu)件僅截面受拉側(cè)配預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p1.張拉軸力:Np0=(con-l)Ap

2.應(yīng)力分析:

混凝土:

預(yù)應(yīng)力筋:p=con-l-Epc

圖10-14先張法受彎構(gòu)件施工階段應(yīng)力分析（a）換算截面（b）放張前（c）放張后第69頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

受壓區(qū)同時(shí)配預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p′：1.張拉軸力:Np0=(con-l)Ap+(′con-′l)Ap′

偏心距:ep0=[(con-l)Apyp+(′con-′l)Ap′yp′]/Np02.應(yīng)力分析:公式同上圖10-15（a）換算截面（b）放張前（c）放張后第70頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的

應(yīng)力分析

后張法構(gòu)件僅截面受拉側(cè)配預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p1.張拉軸力:

Np=(con-l)Ap

作用于凈換算截面（An,In

）計(jì)算截面應(yīng)力

2.應(yīng)力分析:

混凝土:

預(yù)應(yīng)力筋:p=con-l第71頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

受壓區(qū)同時(shí)配預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p′：1.張拉軸力:Np=(con-l)Ap+(′con-′l)Ap′

偏心距:epn=[(con-l)Apypn+(′con-′l)Ap′ypn′]/Np2.應(yīng)力分析:公式同上圖10-16后張法受彎構(gòu)件施工階段應(yīng)力分析第72頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的

應(yīng)力分析二、使用階段無論是先張法還是后張法，施加外彎矩M后，預(yù)應(yīng)力鋼筋與砼共同變形，因此在達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度ftk之前，可用換算截面按材料力學(xué)方法來確定彎矩產(chǎn)生的截面應(yīng)力，即相應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力增量為預(yù)應(yīng)力鋼筋位置cM處的E倍，即

p=EcM

第73頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

消壓彎矩M0當(dāng)外彎矩M引起的截面受拉邊緣的拉應(yīng)力cM恰好抵消該處砼的預(yù)壓應(yīng)力pc時(shí)，此時(shí)彎矩為消壓彎矩。1.混凝土受拉邊緣應(yīng)力:c=cM-pc=M0y0,bot

/I0-pc=02.消壓彎矩：

M0=pcI0/y0,bot=pcW0by0,bot——換算截面形心至受拉邊緣的距離；W0b——換算截面對(duì)受拉邊緣的彈性抵抗矩。第74頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

開裂彎矩Mcr當(dāng)受拉邊緣達(dá)到極限拉應(yīng)變tu=ftk/Ec時(shí)，截面達(dá)到開裂彎矩。1.混凝土受拉邊緣應(yīng)力:2.開裂彎矩：

Mcr=（pc+ftk）W0b—截面抵抗矩塑性影響系數(shù)；ftk—砼軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。圖10-17開裂彎矩（a）實(shí)際應(yīng)力分布（b）等效應(yīng)力分布第75頁/共88頁10.6預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析

極限彎矩1.預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件的全截面消壓狀態(tài)，相當(dāng)于鋼筋砼構(gòu)件的起始受力狀態(tài)，受彎構(gòu)件彎矩M在截面上引起的應(yīng)力分布是不均勻的，故將產(chǎn)生全截面消壓狀態(tài)的受力情況稱為“假想全截面消壓狀態(tài)”。2.隨彎矩增加，構(gòu)件破壞，此時(shí)的彎矩稱為極限彎矩，其截面應(yīng)力分布與普通鋼筋砼受彎構(gòu)件類似。3.達(dá)到受彎極限狀態(tài)時(shí)受壓區(qū)Ap可能受拉也可能受壓,壓應(yīng)力肯定小于fpy,強(qiáng)度未充分發(fā)揮,故對(duì)受彎承載力不利,配置Ap目的為了控制施工階段裂縫。第76頁/共88頁10.7預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算一、預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算內(nèi)容

承載力計(jì)算：正截面受彎、斜截面抗剪變形、抗裂、裂縫寬度和應(yīng)力驗(yàn)算按具體情況對(duì)制作、運(yùn)輸及吊裝等施工階段驗(yàn)算疲勞應(yīng)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力砼構(gòu)件截面應(yīng)力狀態(tài)與普通鋼筋砼相似，只是多了一項(xiàng)混凝土的預(yù)應(yīng)力pc

，并多配上受拉區(qū)、受壓區(qū)的預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)p

、Ap。第77頁/共88頁10.7預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算二、正截面受彎承載力計(jì)算

規(guī)范公式：M1fcbx(h0-x/2)+fyAs(h0-as)-(p0

-fpy)Ap(h0-ap)1fcbx=fyAs-fyAs+fpyAp