55張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失26課件講解

5-5張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失

教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.掌握張拉控制應(yīng)力的基本概念2.掌握預(yù)應(yīng)力損失的基本概念技能目標(biāo)1.能夠準(zhǔn)確掌握預(yù)應(yīng)力損失的影響因素2.能夠準(zhǔn)確掌握預(yù)應(yīng)力損失的措施計(jì)算方法素質(zhì)目標(biāo)1.養(yǎng)成良好的職業(yè)品德和崗位素養(yǎng)2.養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)好學(xué)習(xí)慣

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.預(yù)應(yīng)力損失的影響因素2.影響預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求教學(xué)難點(diǎn)1.預(yù)應(yīng)力損失的原因及措施2.影響預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求

張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失一、張拉控制應(yīng)力1.張拉控制應(yīng)力計(jì)算公式

在張拉預(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)力稱(chēng)為張拉控制應(yīng)力scon。

張拉控制應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力筋在在構(gòu)件受荷以前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。張拉控制應(yīng)力scon取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的預(yù)壓作用越大，可以使預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用。但scon取值過(guò)高，可能會(huì)在張拉時(shí)引起破斷事故，產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應(yīng)力限值[scon]。表5-5-1張拉控制應(yīng)力限值[

σcon]從理論上講：應(yīng)盡量高，使混凝土獲得較大的預(yù)壓力值，實(shí)際1）材料缺陷，鋼筋屈服產(chǎn)生塑性變形。其回彈減小，反而影響效果；2）太高，使構(gòu)件開(kāi)裂荷載與破壞荷載非常接近，延性差；

σcon→fpyk，Mcr→Mu3）局部受壓破壞；4）預(yù)拉區(qū)砼開(kāi)裂。

對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的張拉過(guò)程是在施工階段進(jìn)行的，同時(shí)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[scon]是以預(yù)應(yīng)力筋的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度給出的，且[scon]可不受抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的限制。在下列情況下，

[scon]可提高0.05fptk：⑴

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；⑵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(guò)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。

預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上原因，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會(huì)從scon逐步減少，并經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)最終穩(wěn)定下來(lái)，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱(chēng)為——預(yù)應(yīng)力損失。

由于最終穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生實(shí)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(jì)和施工中的一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。

因此，過(guò)高或過(guò)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。二、預(yù)應(yīng)力的損失1.預(yù)應(yīng)力損失的概念課堂討論：1.由于預(yù)應(yīng)力的通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力筋得到，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，同學(xué)們查閱資料，請(qǐng)回答影響預(yù)應(yīng)力損失的因素主要包括哪些？1）錨固損失：錨具變形引起預(yù)應(yīng)力筋的回縮、滑移。2）摩擦損失：在預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中，后張法預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預(yù)應(yīng)力筋與錨具之間以及折點(diǎn)處的摩擦，也會(huì)使張拉應(yīng)力造成損失。3）混凝土的收縮和徐變引起的損失。4）松弛損失：長(zhǎng)度不變的預(yù)應(yīng)力筋，在高應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下會(huì)產(chǎn)生松弛，會(huì)引起預(yù)應(yīng)力損失。5）溫差損失：先張法中的熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失。6）壓陷損失：局部擠壓產(chǎn)生。7）彈性壓縮損失：混凝土彈性壓縮，后張法中后拉束對(duì)先張拉束造成的壓縮變形而產(chǎn)生分批張拉損失等。（1）產(chǎn)生原因：

預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時(shí)，由于錨具受力后變形、墊板縫隙的擠緊以及鋼筋在錨具中的內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失，記為sl1。（2）計(jì)算方法：

對(duì)直線預(yù)應(yīng)力筋（其中a－錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值（mm））三、影響預(yù)應(yīng)力損失的原因及措施1.錨固損失sl1（張拉端錨具變形及鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失）（3）減小措施：

①.少用墊板，合理選擇錨具。②.(先張法)選擇長(zhǎng)臺(tái)座；(后張法)L不宜過(guò)小。（4）不同錨具類(lèi)別下的內(nèi)縮值：注:1.表中的錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值也可根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定。

2.其他類(lèi)型的錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定。

表5-5-2錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值a(mm)（1）產(chǎn)生原因：

摩擦損失是指在后張法張拉鋼筋時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力筋與周?chē)佑|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。2.摩擦損失sl2圖5-5-1a直線預(yù)應(yīng)力筋損失圖5-5-1b曲線預(yù)應(yīng)力筋損失（2）計(jì)算方法：

q為張拉端與計(jì)算截面曲線部分的切線夾角（rad）設(shè)該夾角很小，可近似取張拉端到計(jì)算截面的距離x=rq，摩擦損失sl2為，圖5-5-2預(yù)應(yīng)力摩擦損失計(jì)算表5-5-3鋼絲束、鋼絞線摩擦系數(shù)（3）反向摩擦力對(duì)于曲線預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固時(shí)，由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮a(mm)，使預(yù)應(yīng)力筋有回縮的趨勢(shì)，從而產(chǎn)生反向摩擦力以阻止其內(nèi)縮。

反向摩擦力只在一定的影響長(zhǎng)度lf(m)內(nèi)發(fā)生，即在距張拉端lf處，預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)縮值為零。圖5-5-3反向摩擦力損失計(jì)算（4）減少摩擦損失的措施:

(a)一端張拉;

(b)兩端張拉;

(c)超張。一端張拉兩端張拉超張拉圖5-5-4減少摩擦損失的措施3.熱養(yǎng)護(hù)損失(溫差損失)

sl3（1）產(chǎn)生原因：

為縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)加快混凝土的凝結(jié)硬化。

升溫時(shí)，新澆混凝土尚未結(jié)硬，鋼筋受熱膨脹，但張拉預(yù)應(yīng)力筋的臺(tái)座是固定不動(dòng)的，即鋼筋長(zhǎng)度不變，預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力隨溫度的增高而降低，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失sl3。

降溫時(shí)，混凝土達(dá)到了一定的強(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(wú)法恢復(fù)。

（2）計(jì)算方法：養(yǎng)護(hù)升溫后，預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái)座的溫差D

t℃，鋼筋的溫度膨脹系數(shù)1×10-5/℃，課堂討論：1.熱養(yǎng)護(hù)損失(溫差損失)，同學(xué)們查閱資料，請(qǐng)回答熱養(yǎng)護(hù)損失中的減小措施主要包括哪些？1）在鋼模上張拉養(yǎng)護(hù)。2）二次升溫。

20℃→C7.5～C10→高溫（1）產(chǎn)生原因

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，這種現(xiàn)象稱(chēng)為松弛。應(yīng)力松弛的特點(diǎn):

a.與鋼種有關(guān)：軟鋼小而硬鋼大

b.與時(shí)間有關(guān)：先快后慢，一天完成80%,一小時(shí)為50%；

c.與初始應(yīng)力水平有關(guān)：初始應(yīng)力高則大，反之則小。4.鋼筋應(yīng)力松弛損失sl4

圖5-5-5a鋼筋應(yīng)力松弛損失試驗(yàn)圖5-5-5b鋼筋應(yīng)力松弛損失試驗(yàn)（1）產(chǎn)生原因混凝土的收縮和徐變，都會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土構(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時(shí)隨變化規(guī)律相似，《規(guī)范》將二者合并考慮。（2）計(jì)算方法

《砼規(guī)范》對(duì)混凝土收縮和徐變引起的損失，按下列公式計(jì)算：5.收縮徐變損失sl5

pc、'pc–––產(chǎn)生第一批預(yù)應(yīng)力損失后的，受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在各自合力點(diǎn)處砼的法向壓應(yīng)力。先張法后張法式中∶

fcu'——施加預(yù)應(yīng)力時(shí)砼立方體強(qiáng)度.

ρ、ρ'——拉、壓區(qū)預(yù)應(yīng)力及非預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋率。a.預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件通常采用正方形、矩形截面。b.預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件常采用矩形、T形、I形及箱形截面。c.預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，其截面高度h=l/20～l/14，最小可為l/35(l為跨度)。d.翼緣寬度一般可取h/3～h/2，翼緣厚度可取h/10～h/6，腹板寬度盡可能小些，可取h/15～h/8。四、影響預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求1.截面形式和尺寸直線布置：當(dāng)荷載和跨度不大時(shí)，直線布置最為簡(jiǎn)單，施工時(shí)用先張法或后張法均可。曲線布置、折線布置：當(dāng)荷載和跨度較大時(shí)，可布置成曲線形(圖5-5-6b)或折線形(圖5-5-6c)，施工時(shí)一般用后張法，如預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、吊車(chē)梁等構(gòu)件。2.預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋的布置圖5-5-6

預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋的布置方式3.非預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋的布置

預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，除配置預(yù)應(yīng)力鋼筋外，為了防止施工階段因混凝土收縮和溫差及施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中引起預(yù)拉區(qū)裂縫以及防止構(gòu)件在制作、堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)出現(xiàn)裂縫或減小裂縫寬度，可在構(gòu)件截面(即預(yù)拉區(qū))設(shè)置足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋。課堂討論：1.同學(xué)們查閱資料，請(qǐng)回答先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼絲、鋼絞線凈間距如何確定？

先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的凈間距應(yīng)根據(jù)澆筑混凝土、施加預(yù)應(yīng)力及鋼筋錨固要求確定。

預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的凈距不應(yīng)小于其公稱(chēng)直徑或有效直徑的1.5倍，且應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)對(duì)熱處理鋼筋和鋼絲不應(yīng)小于15mm；(2)對(duì)三股鋼絞線不應(yīng)小于20mm；對(duì)七股鋼絞線不應(yīng)小于25mm。

5.預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)留孔道(1)預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件孔道之間的水平凈間距不宜小于50mm，孔道至構(gòu)件邊緣的凈距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直徑的一半；

4.鋼筋、鋼絲、鋼絞線凈間距(2)在框架梁中曲線預(yù)留孔道在豎直方向的凈間距不應(yīng)小于孔道外徑，水平方向的凈間距不應(yīng)小于1.5倍孔道外徑。從孔壁算起的混凝土保護(hù)層厚度：梁底不宜小于50mm，梁側(cè)不宜小于40mm;(3)預(yù)留孔道的內(nèi)徑應(yīng)比預(yù)應(yīng)力鋼筋束或鋼鉸線外徑及需穿過(guò)孔道的錨具外徑大10～15mm;(4)在構(gòu)件兩端及跨中應(yīng)設(shè)置灌漿孔或排氣孔，其孔距不宜大于12m。(5)凡制作時(shí)需要起拱的構(gòu)件，預(yù)留孔道宜隨構(gòu)件同時(shí)起拱。

后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋的錨固應(yīng)選用可靠的錨具，其制作方法和質(zhì)量要求應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

構(gòu)件端部尺寸，應(yīng)考慮錨具的布置、張拉設(shè)備的尺寸和局