預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算課件

道路橋梁工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算CalculationofReinforcedConcreteStructures預(yù)應(yīng)力損失及組合道路橋梁工程技術(shù)專(zhuān)業(yè)預(yù)應(yīng)力損失及組合1能力目標(biāo)預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生的原因目標(biāo)１目標(biāo)２預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算目標(biāo)３預(yù)應(yīng)力損失的組合預(yù)應(yīng)力混凝土能力目標(biāo)預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生的原因目標(biāo)１目標(biāo)２預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算目標(biāo)３2任務(wù)1.預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生原因及預(yù)防措施任務(wù)2.預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算任務(wù)3.預(yù)應(yīng)力損失的組合本節(jié)任務(wù)資訊任務(wù)1.預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生原因及預(yù)防措施任務(wù)2.預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算任3預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦引起的應(yīng)力損失減小措施：對(duì)于較長(zhǎng)的構(gòu)件可在兩端進(jìn)行張拉，

則計(jì)算中孔道長(zhǎng)度可按構(gòu)件的一半

長(zhǎng)度計(jì)算。采用超張拉，一般張拉程序?yàn)椋憾?、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算2、預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦引起的應(yīng)力損失二、預(yù)加力的計(jì)算與4任務(wù)1.預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生原因及預(yù)防措施任務(wù)1.預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生原因及預(yù)防措施5錨具變形、鋼筋回縮和拼裝構(gòu)件的接縫壓縮引起的應(yīng)力損失減小措施選擇錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值較小的錨具；盡量減少墊板的數(shù)量；對(duì)先張法，可增加臺(tái)座的長(zhǎng)度。二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算2、預(yù)應(yīng)力損失錨具變形、鋼筋回縮和拼裝構(gòu)件的接縫壓縮引起的應(yīng)力損失二、預(yù)加6混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫度引起的應(yīng)力損失減小措施采用分階段升溫養(yǎng)護(hù)方法。先在常溫或略高于常溫下養(yǎng)護(hù)，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，再逐漸升溫至養(yǎng)護(hù)溫度，這時(shí)因?yàn)榛炷烈延不c鋼筋粘結(jié)成整體，能夠一起伸縮而不會(huì)引起應(yīng)力變化。采用整體式鋼模板。預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在鋼模上，因鋼模與構(gòu)件一起加熱養(yǎng)護(hù)，不會(huì)引起此項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失。二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算2、預(yù)應(yīng)力損失混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫度引起的應(yīng)力損失二7混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件當(dāng)采用分批張拉時(shí)，先張拉的鋼筋由張拉后批鋼筋所引起的預(yù)應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算：先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，放松鋼筋時(shí)由混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，可按下式計(jì)算：減小措施分批張拉時(shí)，由于每批鋼筋的應(yīng)力損失不同，則實(shí)際有效預(yù)應(yīng)力不等。補(bǔ)救方法如下：①重復(fù)張拉先張拉過(guò)的預(yù)應(yīng)力鋼筋；②超張拉先張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋。二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算2、預(yù)應(yīng)力損失混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估8鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失減小措施為減小預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力松弛損失可采用超張拉，先將預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉至1.05，持荷2分鐘，再卸荷至張拉控制應(yīng)力。因?yàn)樵诟邞?yīng)力狀態(tài)下，短時(shí)間所產(chǎn)生的應(yīng)力松弛值即可達(dá)到在低應(yīng)力狀態(tài)下較長(zhǎng)時(shí)間才能完成的松弛值。所以，經(jīng)超張拉后部分松弛已經(jīng)完成，錨固后的松弛值即可減小。二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算2、預(yù)應(yīng)力損失鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算2、預(yù)9混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算2、預(yù)應(yīng)力損失混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)10預(yù)應(yīng)力損失值的組合上述預(yù)應(yīng)力損失有的只發(fā)生在先張法中，有的則發(fā)生于后張法中，有的在先張法和后張法中均有，而且是分批出現(xiàn)的。為了便于分析和計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)可將預(yù)應(yīng)力損失分為兩批：（1）傳力錨固時(shí)的損失，稱(chēng)第一批損失

lⅠ；（2）傳力錨固后出現(xiàn)的損失，稱(chēng)第二批損失

lII。先、后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失組合見(jiàn)表二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算3、預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失值的組合二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算3、預(yù)應(yīng)力11預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力預(yù)加力階段：使用階段：二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算3、預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力二、預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失估算3、預(yù)12預(yù)應(yīng)力是保證橋梁安全、耐久、正常運(yùn)行的關(guān)鍵分項(xiàng)工程，施工人員必須按照設(shè)計(jì)要求，精心施工，把握每一道工序確保工程質(zhì)量，任何一種失誤將會(huì)重大經(jīng)濟(jì)損失和大橋的安全與耐久預(yù)應(yīng)力施工有許多隱蔽工程，要樹(shù)立強(qiáng)烈的責(zé)任意識(shí)預(yù)應(yīng)力是保證橋梁安全、耐久、正常運(yùn)行的關(guān)鍵分項(xiàng)工程，施工人員13（1）預(yù)應(yīng)力損失的組成及減少預(yù)應(yīng)力損失的措施

鋼筋的張拉控制應(yīng)力，從開(kāi)始張拉至構(gòu)件使用；由于張拉工藝和材料特性等原因?qū)⒉粩嘟档?，這種預(yù)應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失包括以下6項(xiàng)：

1）錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1

當(dāng)為直線型預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)

式中a——張拉端錨具變形和鋼筋回縮值；

l——張拉端至錨固端之間的距離。

（1）預(yù)應(yīng)力損失的組成及減少預(yù)應(yīng)力損失的措施1）錨具變形和14

當(dāng)為曲線型預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，由于鋼筋回縮受到曲線型孔道反向摩擦力的影響，σl1要降低,而且構(gòu)件各截面所產(chǎn)生的損失值不盡相同，離張拉端越遠(yuǎn)，其值越小。至離張拉端某一距離lf，預(yù)應(yīng)力損失σl1降為零，此距離為反向摩擦影響長(zhǎng)度。

減少此項(xiàng)損失的措施有：

①選擇變形小或預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮小的錨具，盡量減少墊板數(shù)；

②對(duì)先張法構(gòu)件，選擇長(zhǎng)臺(tái)座。

當(dāng)為曲線型預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，由于鋼筋回縮受到曲線型孔道反152）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失

σl2式中k——考慮孔道局部偏差對(duì)摩擦影響的系數(shù)：

x——張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度，可近似取該孔道在縱軸上的投影長(zhǎng)度，

μ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁的摩擦系數(shù)，

θ——從張拉端至計(jì)算截面曲線型孔道部分切線當(dāng)?shù)膴A角（以弧度計(jì)）。2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl2式中16

減少該項(xiàng)損失，可采取以下措施：

①對(duì)較長(zhǎng)的構(gòu)件可在兩端進(jìn)行張拉；②采用超張拉，張拉程序可采用：

當(dāng)?shù)谝淮螐埨?.1σcon時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力沿EHD分布，當(dāng)張拉應(yīng)力降至0.85σcon，由于鋼筋回縮受到孔道反向摩擦力的影響，預(yù)應(yīng)力沿FGHD分布，當(dāng)再?gòu)埨力襝on時(shí)，鋼筋應(yīng)力沿CFGHD分布，可見(jiàn)，超張拉鋼筋中的應(yīng)力比一次張拉至σcon的應(yīng)力分布均勻，預(yù)應(yīng)力損失要小一些。

減少該項(xiàng)損失，可采取以下措施：①對(duì)較長(zhǎng)的構(gòu)件可在173）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的損失

σl3

為了縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，混凝土常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)辦法。升溫時(shí)，新澆的混凝土尚未結(jié)硬，預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái)座之間的溫差△t使鋼筋受熱自由伸長(zhǎng)，但兩端的臺(tái)座是固定不動(dòng)的，即距離保持不變，于是鋼筋就松了，鋼筋的應(yīng)力降低；降溫時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土已黏結(jié)成整體，加上兩者的溫度線膨脹系數(shù)相近，二者能夠同步回縮，放松鋼筋時(shí)因溫度上升鋼筋伸長(zhǎng)的部分已不能回縮，因而產(chǎn)生了溫差損失。僅先張法構(gòu)件有該項(xiàng)損失。

σl3=2△t（N/mm2）3）混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引18減少此項(xiàng)損失的措施有：

①采用二次升溫養(yǎng)護(hù)。先在常溫下養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C7.5～C10，再逐漸升溫至規(guī)定的養(yǎng)護(hù)溫度，這時(shí)可認(rèn)為鋼筋與混凝土已結(jié)成整體，能夠一起脹縮而不引起預(yù)應(yīng)力損失;②在鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。由于鋼模和構(gòu)件一起加熱養(yǎng)護(hù)，升溫時(shí)兩者溫度相同，可不考慮此項(xiàng)損失。

減少此項(xiàng)損失的措施有：①采用二次升溫養(yǎng)護(hù)。先在常溫194）鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失σl4

鋼筋的應(yīng)力松弛是指鋼筋在高應(yīng)力作用下及鋼筋長(zhǎng)度不變條件下，其應(yīng)力隨時(shí)間增長(zhǎng)而降低的現(xiàn)象。

鋼筋應(yīng)力松弛有以下特點(diǎn)：

①應(yīng)力松弛與時(shí)間有關(guān)，開(kāi)始快，以后慢；

②應(yīng)力松弛與鋼材品種有關(guān)。冷拉鋼筋、熱處理鋼筋的應(yīng)力松弛損失比碳素鋼絲、冷拔低碳鋼絲、鋼絞線要?。虎蹚埨刂茟?yīng)力σcon高，應(yīng)力松弛大。

4）鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失σl4鋼筋的20

采用超張拉可使應(yīng)力松弛損失有所降低。超張拉程序?yàn)?因?yàn)樵谳^高應(yīng)力下持荷兩分鐘所產(chǎn)生的松弛損失與在較低應(yīng)力下經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能完成的松弛損失大體相當(dāng)，所以經(jīng)過(guò)超張拉后再?gòu)埨力襝on時(shí)，一部分松弛損失已完成。5）混凝土的收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5

混凝土結(jié)硬時(shí)產(chǎn)生體積收縮，在預(yù)壓力作用作用下，混凝土?xí)l(fā)生徐變，這都會(huì)使構(gòu)件縮短，構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋跟著回縮，造成預(yù)應(yīng)力損失。

采用超張拉可使應(yīng)力松弛損失有所降低。超張拉程序?yàn)?21先張法構(gòu)件

后張法構(gòu)件

式中

σpc,σpc′——分別為完成第一批預(yù)應(yīng)力損失后受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處混凝土法向壓應(yīng)力；fcu′——施加預(yù)應(yīng)力時(shí)混凝土的實(shí)際立方體抗壓強(qiáng)度。一般fcu′不等于構(gòu)件混凝土的立方體強(qiáng)度f(wàn)cu，但要求fcu≥0.75fcu′；

先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件式中σpc,σpc′——分22

ρ，ρ′——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。

先張法構(gòu)件

后張法構(gòu)件

式中Ap,Ap′——分別為受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積，對(duì)稱(chēng)配筋的構(gòu)件，取ρ，ρ′，此時(shí)配筋率應(yīng)按鋼筋截面面積的一半進(jìn)行計(jì)算；

A0,An′——分別為混凝土換算截面積、凈截面面積。

ρ，ρ′——受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力23

后張法構(gòu)件收縮徐變損失比先張法構(gòu)件小，原因是后張法構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，混凝土的收縮已完成一部分。以上公式適用于一般相對(duì)濕度環(huán)境，高濕度環(huán)境下，σl5，σl5′應(yīng)降低，反之則增加。

減少此項(xiàng)損失的措施有：

①采用高標(biāo)號(hào)水泥，減少水泥用量，降低水灰比；②采用級(jí)配良好的骨料，加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)性；③加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土的收縮，④控制混凝土應(yīng)力σpc，要求

,以防止發(fā)生非線性徐變。

后張法構(gòu)件收縮徐變損失比先張法構(gòu)件小，原因是后246）用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失σl6

僅后張法有這項(xiàng)損失。當(dāng)D≤3m，σl6=30MPa，當(dāng)D＞3m，不考慮該項(xiàng)損失。此處D為環(huán)形構(gòu)件的直徑。

（2）預(yù)應(yīng)力損失值的組合

為了計(jì)算方便，《規(guī)范》把預(yù)應(yīng)力損失分為兩批，混凝土受預(yù)壓前產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失為第一批預(yù)應(yīng)力損失σlⅠ，而混凝土受預(yù)壓后產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失為第二批預(yù)應(yīng)力損失σlⅡ

。

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)件混凝土預(yù)壓前（第一批）的損失σlⅠ

σl1+σl2+σl3+σl4

σl1+σl2

混凝土預(yù)壓后（第二批）的損失

σlⅡ

σl5

σl4+σl5+σl6

6）用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件由于混凝土的局部擠壓引2510.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算

10.2.1預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件各階段應(yīng)力分析

預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件從張拉鋼筋開(kāi)始直至構(gòu)件破壞，截面中鋼筋和混凝土應(yīng)力的變化分為兩個(gè)階段：施工