无粘结预应力混凝土受弯构件计算.ppt

无粘结预应力混凝土无粘结预应力混凝土受弯构件计算受弯构件计算本章主要内容：本章主要内容：无粘结预应力混凝土受弯构件的基本概念及分类。无粘结预应力混凝土受弯构件的基本概念及分类。无粘结预应力混凝土受弯构件的受力性能及破坏特征。无粘结预应力混凝土受弯构件的受力性能及破坏特征。无粘结部分预应力混凝土受弯构件的计算。无粘结部分预应力混凝土受弯构件的计算。无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计。无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计。无粘结部分预应力混凝土受弯构件的构造。无粘结部分预应力混凝土受弯构件的构造。无粘结预应力混凝土结构技术规程介绍无粘结预应力混凝土结构技术规程介绍15.015.0无粘结预应力混凝土受弯构件概述无粘结预应力混凝土受弯构件概述主筋为无粘结预应力钢筋的主筋为无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土梁。后张法预应力混凝土梁。无粘结预应力钢筋无粘结预应力钢筋:高强钢丝、钢绞线或粗钢筋，油脂涂料高强钢丝、钢绞线或粗钢筋，油脂涂料 层和外包层，与混凝土无粘结力，可层和外包层，与混凝土无粘结力，可 发生相对滑动。发生相对滑动。施工特点：采用类似普通钢筋混凝土构件的方法进行施工，施工特点：采用类似普通钢筋混凝土构件的方法进行施工，无粘结筋像普通钢筋一样进行敷设。无粘结筋像普通钢筋一样进行敷设。混凝土达到强度后进行预应力钢筋的张拉和锚固。混凝土达到强度后进行预应力钢筋的张拉和锚固。省去了后张法的预埋管道、穿束、压浆等工艺，省去了后张法的预埋管道、穿束、压浆等工艺，节省了施工设备，简化了施工工艺，缩短了工节省了施工设备，简化了施工工艺，缩短了工 期，综合经济性较好。期，综合经济性较好。v 15.115.1无粘结预应力混凝土受弯构件的受力性能无粘结预应力混凝土受弯构件的受力性能15.1.115.1.1无粘结预应力混凝土受弯构件的基本概念及分类无粘结预应力混凝土受弯构件的基本概念及分类 分为分为纯无粘结预应力混凝土梁纯无粘结预应力混凝土梁和和无粘结部分预应力混凝土无粘结部分预应力混凝土梁。梁。前者是指受力主筋全部采用无粘结预应力钢筋；而后者前者是指受力主筋全部采用无粘结预应力钢筋；而后者是指其受力主筋采用无粘结预应力钢筋与适当数量非预应力是指其受力主筋采用无粘结预应力钢筋与适当数量非预应力有粘结钢筋的混合配筋配筋梁。有粘结钢筋的混合配筋配筋梁。15.1.215.1.2无粘结预应力混凝土受弯构件的受力性能及破坏特征无粘结预应力混凝土受弯构件的受力性能及破坏特征 1 1）纯无粘结预应力混凝土梁与有粘结预应力混凝土）纯无粘结预应力混凝土梁与有粘结预应力混凝土 梁受力性能及破坏特征的比较梁受力性能及破坏特征的比较 裂缝发展裂缝发展及破坏形态的比较及破坏形态的比较 纯无粘结预应力混凝土梁纯无粘结预应力混凝土梁 在荷载作用下随着裂缝宽度与在荷载作用下随着裂缝宽度与 高度的急剧增加，高度的急剧增加，受压混凝土受压混凝土 压碎而引起的破坏，压碎而引起的破坏，具有明显具有明显 的脆性破坏特征的脆性破坏特征。荷载荷载跨中挠度曲线的比较跨中挠度曲线的比较 有粘结预应力混凝土梁的有粘结预应力混凝土梁的 荷载挠荷载挠度曲线具有三直线度曲线具有三直线形式，而形式，而纯无粘结预应力混凝土梁纯无粘结预应力混凝土梁 的曲线不仅没有第三阶段，连第二的曲线不仅没有第三阶段，连第二 阶段也没有明显的阶段也没有明显的直线段直线段。梁最大弯矩截面上钢筋应力随荷梁最大弯矩截面上钢筋应力随荷 载变化的规律的比较载变化的规律的比较 无粘结预应力筋的应力增量，无粘结预应力筋的应力增量，总是低于有粘结预应力筋的应力增总是低于有粘结预应力筋的应力增 量，而且随着荷载的增大，这个差量，而且随着荷载的增大，这个差 距也会越来越大。距也会越来越大。在梁的最在梁的最大弯矩大弯矩 截面处，无粘结筋的应力增量比有截面处，无粘结筋的应力增量比有 粘结筋少粘结筋少。（图。（图153）v 在构件混凝土开裂之前，由荷载作用引起无粘结筋的在构件混凝土开裂之前，由荷载作用引起无粘结筋的应力增量，可以通过应力增量，可以通过纵向变形协调条件，纵向变形协调条件，即无粘结筋的总即无粘结筋的总伸长应与沿其整个长度周围混凝土的总伸长相等的条件来伸长应与沿其整个长度周围混凝土的总伸长相等的条件来求得。求得。设无粘结筋梁任一截面上的弯矩为设无粘结筋梁任一截面上的弯矩为M M，则，则M M对对该截面上任一一点引起的混凝土应变为该截面上任一一点引起的混凝土应变为 这时，沿无粘结筋全长，构件混凝土的总伸长为这时，沿无粘结筋全长，构件混凝土的总伸长为 无粘结筋长度为无粘结筋长度为 ,则无粘结筋的应变增量为则无粘结筋的应变增量为 v 无粘结筋相应的应力增量为无粘结筋相应的应力增量为 令令 ，则可得到，则可得到 15-1设梁跨中截面弯矩为设梁跨中截面弯矩为,预应力筋在跨中截面处的偏心矩为预应力筋在跨中截面处的偏心矩为 则跨中截面为处的弯矩（则跨中截面为处的弯矩（M M）为）为 由式（由式（151151）得无粘结筋的）得无粘结筋的 应力增量为应力增量为 式中式中 恰为跨中截面处有粘结筋的应力增量。恰为跨中截面处有粘结筋的应力增量。v相同弯矩下无粘结筋应力增量较有粘结筋小。相同弯矩下无粘结筋应力增量较有粘结筋小。v v直线布筋时无粘结筋的应力增量是有粘结筋的直线布筋时无粘结筋的应力增量是有粘结筋的2/32/3。v v抛物线形布筋时无粘结筋应力增量是有粘结筋的抛物线形布筋时无粘结筋应力增量是有粘结筋的8/158/15。v v 总结：总结：纯无粘结筋梁的抗弯强度较有粘结筋梁要低；纯无粘结筋梁的抗弯强度较有粘结筋梁要低；v在荷载作用下，裂缝少且发展迅速；破坏呈明显脆性。这在荷载作用下，裂缝少且发展迅速；破坏呈明显脆性。这 v些不足，可采用附加有粘结非预应力钢筋的方法改变，即些不足，可采用附加有粘结非预应力钢筋的方法改变，即 v采用混合配筋的无粘结部分预应力混凝土梁，以获得较好采用混合配筋的无粘结部分预应力混凝土梁，以获得较好 v的结构性能。的结构性能。v2 2）纯无粘结）纯无粘结部分预应力混凝土梁部分预应力混凝土梁与有粘结预应力混凝土与有粘结预应力混凝土梁受力性能及破坏特征的比较梁受力性能及破坏特征的比较 v v弯矩弯矩挠度曲线和有粘结挠度曲线和有粘结部分预应力混凝土梁一样也具部分预应力混凝土梁一样也具有三直线的形状。有三直线的形状。v裂缝裂缝开展由于受到非预应力普通钢筋的约束，其数量及开展由于受到非预应力普通钢筋的约束，其数量及裂缝间距与配有同样钢筋的普通混凝土梁非常裂缝间距与配有同样钢筋的普通混凝土梁非常接近接近（图（图151c151c）v一般情况的破坏形式为：普通钢筋先屈服，裂缝向上延一般情况的破坏形式为：普通钢筋先屈服，裂缝向上延伸直到受压区边缘混凝土达到极限压应变，伸直到受压区边缘混凝土达到极限压应变，呈现弯曲破坏。呈现弯曲破坏。v无粘结部分预应力钢筋，虽仍具有沿全长应力相等（忽无粘结部分预应力钢筋，虽仍具有沿全长应力相等（忽略摩擦的影响）和在梁破坏时极限应力不超过条件屈服强略摩擦的影响）和在梁破坏时极限应力不超过条件屈服强度的特点，但极限应力的量值较纯无粘结梁要大的多。度的特点，但极限应力的量值较纯无粘结梁要大的多。无粘结部分预应力钢筋，在梁到达破坏时的应力增量无粘结部分预应力钢筋，在梁到达破坏时的应力增量 与梁的综合配筋指标与梁的综合配筋指标 有密切的关系，其表达式为有密切的关系，其表达式为 -分别为无粘结预应力钢筋的截面面积和分别为无粘结预应力钢筋的截面面积和 有效预应力；有效预应力；-分别为有粘结非预应力钢筋的截面面积和分别为有粘结非预应力钢筋的截面面积和 抗拉强度设计值；抗拉强度设计值；-梁的宽度梁的宽度 -无粘结预应力钢筋截面重心至截面受压边无粘结预应力钢筋截面重心至截面受压边 缘的距离；缘的距离；-混凝土的抗压强度设计值。混凝土的抗压强度设计值。在三分点荷载作用下，跨高比对在三分点荷载作用下，跨高比对 无明显影响；无明显影响；在跨中一点荷载作用下，在跨中一点荷载作用下，跨高比对跨高比对 有一定的影响。有一定的影响。跨高比不同，跨高比不同，值相近时，值相近时，随跨高比的增加而降低；随跨高比的增加而降低；跨高比相同且跨高比相同且 值相近时，跨中一点集中荷载作用下的值相近时，跨中一点集中荷载作用下的 低于三低于三 分点荷载作用下的分点荷载作用下的 值。值。包括无粘结部分预应力混凝土梁的截面极限承载能力计包括无粘结部分预应力混凝土梁的截面极限承载能力计 算、施工阶段和使用阶段的应力验算，以及变形、裂缝最大算、施工阶段和使用阶段的应力验算，以及变形、裂缝最大 宽度验算（宽度验算（B B类构件）。类构件）。计算方法可参照公路桥规中有关条文或其它设计规计算方法可参照公路桥规中有关条文或其它设计规 范来采用。范来采用。无粘结预应力钢筋的无粘结预应力钢筋的极限应力极限应力 无粘结预应力钢筋的极限应力值是无粘结部分预应力混无粘结预应力钢筋的极限应力值是无粘结部分预应力混 凝土凝土梁抗弯承载能力计算的关键值梁抗弯承载能力计算的关键值，影响因素较多，如无粘，影响因素较多，如无粘 结筋的有效预应力、综合配筋指标、构件的跨比、加载条件结筋的有效预应力、综合配筋指标、构件的跨比、加载条件 等。等。受弯破坏时无粘结筋的极限应力受弯破坏时无粘结筋的极限应力必须通过试验分析得到必须通过试验分析得到。15.215.2无粘结部分预应力混凝土受弯构件的计算无粘结部分预应力混凝土受弯构件的计算15.215.2无粘结部分预应力混凝土受弯构件的计算无粘结部分预应力混凝土受弯构件的计算无粘结预应力钢筋极限应力无粘结预应力钢筋极限应力 的一般表达式为的一般表达式为 （153153）式中式中 -无粘结预应力筋的有效预应力；无粘结预应力筋的有效预应力；-无粘结预应力筋极限荷载作用下的应力增量。无粘结预应力筋极限荷载作用下的应力增量。无粘结预应力混凝土结构技术规程规定，采用碳素钢无粘结预应力混凝土结构技术规程规定，采用碳素钢 丝、钢绞线作为无粘结预应力筋的受弯构件，在承载能力极丝、钢绞线作为无粘结预应力筋的受弯构件，在承载能力极 限状态下无粘结筋的应力设计值按下列公式计算：限状态下无粘结筋的应力设计值按下列公式计算：跨高比跨高比 35 35的构件的构件 （154154）跨高比跨高比 35 35的构件的构件 （154a154a）式式中中 -综合配筋指标，综合配筋指标，0.45 0.45；-材料分项系数，取材料分项系数，取1.21.2。同时同时 不应取大于无粘结预应力钢筋的抗拉强度设计值，不应取大于无粘结预应力钢筋的抗拉强度设计值，不应小于无粘结预应力钢筋的有效应力不应小于无粘结预应力钢筋的有效应力 。部分预应力混凝土结构建议中建议受弯构件无粘结部分预应力混凝土结构建议中建议受弯构件无粘结 预应力筋的极限应力按公式（预应力筋的极限应力按公式（153153）计算，而其中无粘结）计算，而其中无粘结 预应力钢筋在极限荷载下的应力增量预应力钢筋在极限荷载下的应力增量 ，对于采用高强钢，对于采用高强钢 丝、钢绞线的无粘结预应力筋，可按照表丝、钢绞线的无粘结预应力筋，可按照表151151查用。查用。配筋指标配筋指标配筋指标配筋指标10 10 20 20 10 10 20 20 0.050.05 500500 500 500 0.20 0.20 350 350 300 300 0.100.10 500500 500 500 0.25 0.25 250 250 200 200 0.15 0.15 450450 400 400 表表151中中,为梁的总长度；为梁的总长度；为无粘结预应力筋截面重心至为无粘结预应力筋截面重心至混凝土受压边缘的距离，混凝土受压边缘的距离，按式（按式（152）计算。）计算。无粘结预应力钢筋在极限荷载下的应力增量无粘结预应力钢筋在极限荷载下的应力增量表表151当按式（当按式（153153）计算得到的）计算得到的 时，建议规定时，建议规定 ，即取抗拉强度设计值且要求式中的，即取抗拉强度设计值且要求式中的 的值不的值不 宜低于宜低于 。无粘结预应力钢筋的摩擦损失计算无粘结预应力钢筋的摩擦损失计算 要计算预应力钢筋中的有效预应力要计算预应力钢筋中的有效预应力 就必须估算其预就必须估算其预 应力损失应力损失 。无粘结预应钢筋的预应力损失值的估算，可。无粘结预应钢筋的预应力损失值的估算，可 以参照第十三章中后张法预应力混凝土构件的相应公式计算。以参照第十三章中后张法预应力混凝土构件的相应公式计算。在由摩擦引起预应力损失的估算中，合理采用无粘结预在由摩擦引起预应力损失的估算中，合理采用无粘结预 应力筋与孔壁之间摩擦系数应力筋与孔壁之间摩擦系数 、是很重要的。无粘结预应是很重要的。无粘结预应 力钢筋，与周围混凝土之间的摩擦系数，随着所用涂料和外力钢筋，与周围混凝土之间的摩擦系数，随着所用涂料和外 包材料、制作工艺不同，以及截面形式的差异，摩擦系数亦包材料、制作工艺不同，以及截面形式的差异，摩擦系数亦 变化较大。变化较大。v 表表152152为我国无粘结预应力混凝土结构技术规程建议为我国无粘结预应力混凝土结构技术规程建议 的无粘结筋的摩擦系数。的无粘结筋的摩擦系数。无粘结预应力筋的摩擦系数无粘结预应力筋的摩擦系数 表表152152 无粘结部分预应力混凝土梁正截面承载力计算无粘结部分预应力混凝土梁正截面承载力计算 无粘结部分预应力混凝土梁正截面承载力计算方法，与由粘无粘结部分预应力混凝土梁正截面承载力计算方法，与由粘 结部分预应力混凝土梁的方法相同，但是对于无粘结钢筋，结部分预应力混凝土梁的方法相同，但是对于无粘结钢筋，这时取其极限应力这时取其极限应力 而不是抗拉强度设计值而不是抗拉强度设计值 。无粘结预应力筋种类 无粘结预应力筋种类 0.0035 0.10 0.0040 0.12 以仅在受拉区布置无粘结预应力筋以仅在受拉区布置无粘结预应力筋 和非预应力筋和非预应力筋 的矩形的矩形 截面梁为例（图截面梁为例（图156156），由隔离体平衡并参照公路桥规），由隔离体平衡并参照公路桥规 的计算原则，则可以得到正截面承载力计算式为的计算原则，则可以得到正截面承载力计算式为 （155）（156）式（式（156156）中截面有效高度）中截面有效高度 而而 值可以按照下式值可以按照下式计算计算 （157157）式中式中 和和 分别为无粘结筋和非预应力钢筋截面重心至截分别为无粘结筋和非预应力钢筋截面重心至截 面受拉边缘距离。面受拉边缘距离。计算的受压区高度计算的受压区高度 仍应满足条件：仍应满足条件：式中的式中的 的取值参见表的取值参见表134134。但部分预应力混凝土结构。但部分预应力混凝土结构 建议考虑适当提高部分预应力混凝土受弯构件延性，建议：建议考虑适当提高部分预应力混凝土受弯构件延性，建议：对一般构件对一般构件 对延性较高要求的构件对延性较高要求的构件 的意义及计算见表的意义及计算见表151151的说明。的说明。为满足构件使用性能的要求，设计时须选择施加一个合适为满足构件使用性能的要求，设计时须选择施加一个合适 的预应力量值，由此可确定预应力钢筋的数量和张拉控制应的预应力量值，由此可确定预应力钢筋的数量和张拉控制应 力，或在混合配筋中确定预应力钢筋与非预应力钢筋的配置比力，或在混合配筋中确定预应力钢筋与非预应力钢筋的配置比 例，这就是在第例，这就是在第1212章和第章和第1414章中介绍的预应力度。章中介绍的预应力度。利用预应力度的概念可以进行无粘结部分预应力混凝土梁利用预应力度的概念可以进行无粘结部分预应力混凝土梁 的钢筋估算。的钢筋估算。除了预应力度法外，在无粘结部分预应力混凝土梁的钢除了预应力度法外，在无粘结部分预应力混凝土梁的钢 筋估算中还常用部分预应力比率法。筋估算中还常用部分预应力比率法。部分预应力比率部分预应力比率:以预应力钢筋提供的极限抵抗弯矩以预应力钢筋提供的极限抵抗弯矩 与全部受拉钢筋与全部受拉钢筋 （混合配筋时）提供的抵抗弯矩（混合配筋时）提供的抵抗弯矩 之比来表示之比来表示。15.315.3无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计当部分预应力比率以预应力钢筋和非预应力钢筋特征来表当部分预应力比率以预应力钢筋和非预应力钢筋特征来表 时，可写成时，可写成 （15-815-8）式中式中 -分别为预应力钢筋的截面积和极限拉力分别为预应力钢筋的截面积和极限拉力；-分别为非预应力钢筋的截面积和抗拉强分别为非预应力钢筋的截面积和抗拉强 度设计值。度设计值。下面以矩形截面来介绍无粘结部分预应力混凝土梁钢筋估下面以矩形截面来介绍无粘结部分预应力混凝土梁钢筋估 算算 的的 法。法。按正截面承载能力计算按正截面承载能力计算 由图由图156156可以看到，由于可以看到，由于 故故 （15-915-9）由式（由式（15-615-6），取），取 ，则可以得到，则可以得到 解得解得 （15-1015-10）由式（由式（15-515-5），以及式（），以及式（15-815-8）可得到）可得到 15.315.3无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计代入式（代入式（15-615-6），取），取 ，则可得到，则可得到 由式（由式（15-1115-11）可求得）可求得 以上是采用预应力比率法估算以上是采用预应力比率法估算 和和 得计算式，具体步骤得计算式，具体步骤 可概括为：可概括为：15.315.3无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计v假定假定PPRPPR。可在。可在0.70.70.950.95范围内优选。范围内优选。v v假设预应力钢筋和非预应力钢筋重心到梁截面下缘距离分假设预应力钢筋和非预应力钢筋重心到梁截面下缘距离分别为别为 和和 ，计算，计算 ，按式（，按式（15-15-9 9）求）求 。v v按式（按式（15-1015-10）求得）求得 值，检查是否满足值，检查是否满足 。若不满。若不满足，应该调整足，应该调整PPRPPR值或修改截面尺寸，重新计算。值或修改截面尺寸，重新计算。v v假设无粘结钢筋极限应力假设无粘结钢筋极限应力 。根据已设计得桥梁经验，。根据已设计得桥梁经验，可取可取 。v v由式（由式（15-1215-12）和式（）和式（15-1315-13）分别计算）分别计算 、用量。用量。15.315.3无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计无粘结部分预应力混凝土受弯构件的截面设计按施工和使用阶段的要求进行估算按施工和使用阶段的要求进行估算 主要进行无粘结预应力钢筋面积的主要进行无粘结预应力钢筋面积的 估算。估算。对于部分预应力混凝土对于部分预应力混凝土A A类构件，可参照第类构件，可参照第1313章介绍的章介绍的 方法进行；方法进行；对于部分预应力混凝土对于部分预应力混凝土B B类构件，按使用阶段要求估算类构件，按使用阶段要求估算 时，可取允许名义拉应力来估算时，可取允许名义拉应力来估算 值。值。由上述两方面考虑选择合适的由上述两方面考虑选择合适的 和和 值，同时应满足：值，同时应满足：的要求。的要求。15.415.4无粘结部分预应力混凝土受弯构件的构造无粘结部分预应力混凝土受弯构件的构造 有关无粘结部分预应力混凝土受弯构件的构造问题，有关无粘结部分预应力混凝土受弯构件的构造问题，在由粘结部分预应力混凝土的构造要求的基础上，针对无粘在由粘结部分预应力混凝土的构造要求的基础上，针对无粘 结特点，叙述如下：结特点，叙述如下：无粘结钢筋应尽量采用碳素钢丝、钢绞线和热处理钢筋，无粘结钢筋应尽量采用碳素钢丝、钢绞线和热处理钢筋，相应的，混凝土强度等级不宜低于相应的，混凝土强度等级不宜低于C40 C40。非预应力钢筋宜选。非预应力钢筋宜选 用热轧用热轧 、钢筋，钢筋直径宜选用钢筋，钢筋直径宜选用12mm12mm或或14mm14mm，不应超过不应超过20mm20mm。采用混合配筋的受弯构件，应将非预应力钢筋布置靠近截采用混合配筋的受弯构件，应将非预应力钢筋布置靠近截 面受拉边缘并且有足够的满足规范要求的混凝土保护层厚面受拉边缘并且有足够的满足规范要求的混凝土保护层厚 度，而将无粘结预应力钢筋布置在非预应力钢筋位置的上度，而将无粘结预应力钢筋布置在非预应力钢筋位置的上 方，即使得方，即使得 ，以增大无粘结预应力筋的混凝土保护层，以增大无粘结预应力筋的混凝土保护层 厚度，而且一旦裂缝出现，可由非预应力钢筋控制裂缝宽厚度，而且一旦裂缝出现，可由非预应力钢筋控制裂缝宽 度。度。非预应力钢筋的最小数量，应满足：非预应力钢筋的最小数量，应满足：。而。而 的取用值不得大于的取用值不得大于400MPa400MPa。为了保证无粘结预应力混凝土梁的耐久性，首先需要保证为了保证无粘结预应力混凝土梁的耐久性，首先需要保证 无粘结预应力钢筋在构件使用中不锈蚀。因此，必须沿预应无粘结预应力钢筋在构件使用中不锈蚀。因此，必须沿预应 力钢筋全长的表面上涂刷防腐蚀材料。防腐处理的方法可采力钢筋全长的表面上涂刷防腐蚀材料。防腐处理的方法可采 涂沥青、沥青玛蹄脂、黄油石蜡等材料。目前，涂沥青、沥青玛蹄脂、黄油石蜡等材料。目前，工厂生产的工厂生产的 无粘结预应力钢筋，多采用化学稳定性好，对周围外包层及无粘结预应力钢筋，多采用化学稳定性好，对周围外包层及 v混凝土无腐蚀作用、防水性能优良、润滑性能好的专用油脂混凝土无腐蚀作用、防水性能优良、润滑性能好的专用油脂 v来处理。在施工中，对涂刷的材料层应特别加以保护，例如来处理。在施工中，对涂刷的材料层应特别加以保护，例如 v可以采用外加塑料套管、或缠绕防水塑料纸袋等，并保证形可以采用外加塑料套管、或缠绕防水塑料纸袋等，并保证形 v成保护层与预应力钢筋间有一定的空隙，使无粘结预应力钢成保护层与预应力钢筋间有一定的空隙，使无粘结预应力钢 v筋能相对滑动。筋能相对滑动。v v无粘结预应力钢筋的锚具，必须按照无粘结预应力钢筋的锚具，必须按照“预应力筋用锚具、预应力筋用锚具、v夹具和连接器夹具和连接器”（GB/T-14370-93）的规定程序进行试验验）的规定程序进行试验验 v收，合格者方可使用。结构上的锚具应采取可靠的长期防腐收，合格者方可使用。结构上的锚具应采取可靠的长期防腐 v蚀保护措施，可采用后浇混凝土封闭等的方法。蚀保护措施，可采用后浇混凝土封闭等的方法。例例15-1 15-1 无粘结部分预应力混凝土矩形截面梁，其截面尺寸无粘结部分预应力混凝土矩形截面梁，其截面尺寸为为 （图（图15-715-7），无粘结预应力钢筋采用钢绞），无粘结预应力钢筋采用钢绞 线线 ，面积，面积 ；非预应力钢筋采用；非预应力钢筋采用HRB335 HRB335 钢筋，钢筋，的面积的面积 ；混凝土；混凝土 。无粘结预应。无粘结预应 力钢筋的有效预应力为力钢筋的有效预应力为 。梁计算跨径为。梁计算跨径为8m8m，全长为全长为8.5m8.5m。构件处于一般大气环境中，结构重要性等级。构件处于一般大气环境中，结构重要性等级 为二级。梁跨中截面作用的弯矩为：梁恒载产生的弯矩为二级。梁跨中截面作用的弯矩为：梁恒载产生的弯矩 ，二期恒载产生的弯矩，二期恒载产生的弯矩 ；汽车；汽车 荷载产生的弯矩荷载产生的弯矩 。试进行该梁的正截面承载试进行该梁的正截面承载 能力计算。能力计算。解：根据公路桥规规定，梁跨中截面按承载能力极限状解：根据公路桥规规定，梁跨中截面按承载能力极限状态设计时作用效应值基本组合值计算为态设计时作用效应值基本组合值计算为 结构重要性等级系数取结构重要性等级系数取 1.0 1.0（1 1）无粘结预应力钢筋的极限拉应力。）无粘结预应力钢筋的极限拉应力。现采用部分预应力混凝土结构建议现采用部分预应力混凝土结构建议 的方法进行计算。的方法进行计算。由图由图15-715-7所示截面布置的所示截面布置的 ，可求得，可求得 ，则，则 而综合配筋指标而综合配筋指标 按式（按式（15-215-2）计算，即）计算，即 得得 由由 及及 ，查表，查表15-115-1得到应力增量得到应力增量 由式（由式（15-315-3）可求得无粘结预应力钢筋的极限拉应力）可求得无粘结预应力钢筋的极限拉应力 （）为）为 而而 符合非预应力钢筋最小含量要求。符合非预应力钢筋最小含量要求。(2)(2)求截面受压高度求截面受压高度 由式（由式（15-515-5），可得到），可得到 （按建议的延性要求）（按建议的延性要求）（按公路桥规要求）满足要求。（按公路桥规要求）满足要求。（3 3）正截面承载力复核）正截面承载力复核 由式（由式（15-715-7）可得到）可得到 则截面有效高度则截面有效高度 。由式（由式（15-615-6）可求得梁跨中截面的抗弯承载能力为）可求得梁跨中截面的抗弯承载能力为 满足设计要求满足设计要求。第1.0.1条 为了在无粘结预应力混凝土结构的设计与施工 中，做到技术先进、安全可靠、确保质量和经济合理，制 定本规程。第1.0.2条 本规程适用于处在正常环境下的工业与民用房屋 和一般构筑物中采用的无粘结预应力混凝土结构的设计与施工。第1.0.3条 无粘结预应力混凝土结构应根据建筑功能要求和材料供应与施工条件，确定合理的设计与施工方案，编制施工组织设计，做好技术交底，并应由预应力专业施工队伍进行施工，严格执行质量检查与验收制度。15.315.3无粘结预应力混凝土结构技术规程简介无粘结预应力混凝土结构技术规程简介v第1.0.4条 无粘结预应力混凝土结构的设计与施工除应符合本规程的要求外，还应遵守混凝土结构设计规范GBJ 10、混凝土结构工程施工及验收规范GB 50204、建筑结构荷载规范GBJ 9、钢结构设计规范GBJ 17、预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ 85和预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T 14370以及其它相关规范的有关规定。v第2.1.1条 无粘结预应力混凝土结构的混凝土强度等级，对 于板不应低于C30，对于梁及其它构件不宜低于C40。v第2.1.2条 用于制作无粘结预应力筋的钢绞线或碳素钢丝，其性能应符合国家标准预应力混凝土用钢绞线GB 5224-85和预应力混凝土用钢丝GB 5223-85的规定。v第2.1.3条 无粘结预应力筋用的钢绞线和钢丝不应有死弯，当有死弯时必须切断。无粘结预应力筋中的每根钢丝应是通长的，严禁有接头。v第2.2.1条 本规程采用的无粘结预应力筋系指带有专用防腐油脂涂料层和外包层的无粘结预应力筋。质量要求应符合钢绞线、钢丝束无粘结预应力筋JG 3006-93及无粘结预应力筋专用防腐润滑脂JG 3007-93标准的规定。v第2.2.2条 无粘结预应力筋外包层材料，应采用聚乙烯或聚丙烯，严禁使用聚氯乙烯。v第2.2.3条 无粘结预应力筋涂料层应采用专用防腐油脂。v第2.3.1条 无粘结预应力筋一锚具组装件的锚固性能，应符合相关要求。v第2.3.2条 无粘结预应力筋锚具的选用，应根据无粘结预应力筋的品种、张拉吨位以及工程使用情况选定。v第2.3.3条 夹片锚具系统的张拉端可采用下列做法：v一、当锚具凸出混凝土表面时其构造由锚环、夹片、承压板、螺旋筋组成二、当锚具凹进混凝土表面时，其构造由锚环、夹片、承压板、塑料塞、螺旋筋、钩螺丝和螺母组成 第2.3.4条 夹片锚具系统的固定端必须埋设在板或梁的混凝土中，可采用下列做法：一、挤压锚具的构造由挤压锚具、承压板和螺旋筋组成。挤压锚具应将套筒等组装在钢绞线端部经专用设备挤压而成；二、焊板夹片锚具的构造由夹片锚具、锚板与螺旋筋组成。该锚具应预先用开口式双缸千斤顶以预应力筋张拉力的0.75倍预紧力将夹片锚具组装在预应力筋的端部；v三、压花锚具的构造由压花端及螺旋筋组成。压花端应由压花机直接将钢绞线的端部制作而成。v第2.3.5条 夹片锚具系统应符合下列规定：v一、本锚具主要用于锚固由钢绞线制成的无粘结预应力筋，当用于锚固75组成的钢丝束，必须采用斜开缝的夹片；v二、预应力筋在张拉端的内缩量，不应大于5mm；v三、单根无粘结预应力筋在构件端面上的水平和竖向排列最小间距可取60mm。第2.3.6条 镦头锚具系统的张拉端和固定端可采用下列做法：一、张拉端的构造由锚杯、螺母、承压板、塑料保护套和螺旋筋组成；v v二、固定端的构造由镦头锚板和螺旋筋组成。v第2.3.7条 镦头锚具系统应符合下列规定：v一、预应力筋在张拉端产生的内缩量不应大于1.0mm；v二、钢丝束的使用长度不宜大于25m；v三、单根无粘结预应力筋在构件端面上的水平和竖向排列最小间距可取80mm。第2.3.8条 锚具组装件的零件材料应按设计图纸的规定采用，并应有化学成分和机械性能证明书。无证明时，应按国家标准进行质量检验。材料不得有夹渣、裂缝等缺陷。第2.3.9条 无粘结预应力筋锚具系统的质量检验和合格验收应符合国家现行标准预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程JGJ 85和预应力筋用锚具、夹具和连接器GB/T 14370的规定。第3.1.1条 无粘结预应力混凝土构件的裂缝控制应符合下列规定：一级：严格要求不出现裂缝的无粘结预应力混凝土构件。按荷载短期效应组合进行计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；二级：一般要求不出现裂缝的受弯构件。按荷载短期效应组合进行计算时，构件受拉边缘混凝土产生的拉应力不应超过ctsftk，cts取不大于0.6；按荷载长期效应组合进行计算时，构件受拉边缘混凝土产生的拉应力不应超过ctlftk，ctl取不大于0.25。此处，cts为荷载短期效应组合下的拉应力限制系数，ctl为荷载长期效应v组合下的拉应力限制系数，为受拉区混凝土塑性影响系 v数，ftk为混凝土抗拉强度标准值。v第3.1.2条 在无粘结预应力混凝土构件中，非预应力钢筋宜优先采用带肋钢筋。当钢筋直径小于10mm时，也可采用热轧光面钢筋。v第3.1.3条 当无粘结预应力筋长度超过25m时，宜采取两端张拉；当筋长超过50m时，宜采取分段张拉和锚固。v第3.1.4条 对无粘结预应力混凝土单向多跨连续梁、板，在设计中宜将无粘结预应力筋分段锚固，或增设中间锚固点，并应满足本规程第4.2.1条关于非预应力筋配筋量的 规定。v第3.1.5条 直接承受动力荷载并需进行疲劳验算的无粘结预应力混凝土结构，其疲劳强度及构造应经过专门试验研究确定。v第3.2.1条 为满足不同耐火等级的要求，无粘结预应力筋的混凝土保护层最小厚度应符合相关规定。v第3.2.2条 锚固区的耐火极限应不低于结构本身的耐火极限。第3.2.3条 应严防氯化物对无粘结预应力筋的侵蚀。在混凝土施工中，不得使用含有氯离子的外加剂；锚固区后浇混凝土或砂浆不得含有氯化物。第3.2.4条 在预应力筋全长上及锚具与连接套管的连接部位，外包材料均应连接、封闭且能防水。第3.2.5条 无粘结预应力筋张拉完毕后，应及时对锚固区进行保护。对镦头锚具，应先用油枪通过锚杯注油孔向连接套管内注入足量防腐油脂（以油脂从另一注油孔溢出为止），然后用防腐油脂将锚杯内充填密实，并用塑料或金属帽盖严，再在锚具及承压板表面涂以防水涂料；对夹片锚具，可先切除外露无粘结顶应力筋多余长度，然后在锚具及承压板表面涂以防水涂料。v第3.2.6条 按第3.2.5条的规定进行处理后的无粘结预应力筋锚固区，应用后浇膨胀混凝土或低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封。在浇筑砂浆前，宜在槽口内壁涂以环氧树脂类粘结剂。锚固区也可用后浇的外包钢筋混凝土圈梁进行封闭。外包圈梁不宜突出在外墙面以外。v第4.1.1条 对一般民用建筑，无粘结预应力混凝土单向板的厚度宜取跨度的1/401/45；板柱体系双向平板的厚度宜取柱网长边尺寸的1/401/45；带平托板的双向平板（以柱中心向各向延伸计，平托板的延伸长度不宜小于板跨度的1/6，平托板的厚度宜大于1.5倍板厚）的厚度宜取柱网长边尺寸的1/451/50；密肋板的肋高（包括面板厚度）宜取柱网长边尺寸的1/301/35；主梁高度宜取跨长的1/151/20；次梁高度宜取跨长的1/201/25。v第4.1.2条 当采用荷载平衡法估算无粘结预应力筋时，对一般民用建筑，平衡荷载值可取恒载标准值或恒载标准值加不超过50%的活荷载标准值。柱网尺寸各向不等时，平衡荷载值各向可取不同值。第4.1.3条 无粘结预应力筋的有效预应力 应按下列公式计算：(4.1.3)第4.1.4条 无粘结预应力直线筋由于锚具变形和无粘结预应力筋内缩引起的预应力损失l1（N/mm2）可按下列公式计算：（4.1.4）第4.1.5条 无粘结预应力曲线筋或折线筋由于锚具变形和无粘结预应力筋内缩引起的预应力损失值l1，应根据无粘结预应力曲线筋或折线筋与壁之间反向摩擦影响长度lf范围内的无粘结预应力筋变形值等于锚具变形和无粘结预应力 第4.1.6条 无粘结预应力筋与壁之间的摩擦引起的预应力损失l2（N/mm2），可按下列公式计算：（4.1.6-1）当不大于 不大于0.2的时候，可按下列计算公式取值：（4.1.6-2）第4.1.7条 由于无粘结预应力筋的应力松弛引起的预应力损失l4（N/mm2）可按下列公式计算：得 （4.1.7）第4.1.8条 混凝土收缩、徐变引起的预应力损失l5（N/mm2）可按下列公式计算：（4.1.8）第4.1.9条 无粘结预应力筋采用分批张拉时，应考虑后批张拉筋所产生的混凝土弹性压缩（或伸长）对先批张拉筋的影响，将先批张拉筋的张拉应力值con增加（或减小）Epci。此处，E为无粘结预应力筋弹性模量与混凝土弹性模量之比，pci为后批张拉筋在先批张拉筋重心处产生的混凝土法向应力。对无粘结预应力平板，为考虑后批张拉筋所产生的混凝土弹性压缩对先批张拉筋的影响，可将张拉应力值con增加0.5Epc。第4.1.10条 平均预压应力指扣除全部预应力损失后，在混凝土总截面面积上建立的平均预压应力。对无粘结预应力混凝土平板，混凝土平均预压应力不宜小于1.0N/mm2，也不宜大于3.5N/mm2。第4.1.11条 采用碳素钢丝、钢绞线作无粘结预应力筋的受弯构件，在承载能力极限状态下无粘结预应力筋的应力设计值p按下列公式计算：1：对于跨高比小于等于35，且 小于等于0.45的构件：（4.1.11-1）（4.1.11-2）2：对于跨高比大于35，且 大于0.45的构件：（4.1.11-3）第4.1.12条 按弹性计算的超静定结构，在设计中应考虑无粘结预应力筋在结构截面中所产生次内力的影响。第4.1.13条 在无粘结预应力混凝土构件中的锚头局压区，应验算局部受压承载力。在锚具的局部受压计算中 纵向力应取1.2con和0.8fptk中的较大值进行计算，fptk为无粘结预应力筋的抗拉强度标准值。第4.1.14条 无粘结预应力混凝土受弯构件在荷载短期效应组合作用下的变形，可根据构件的短期刚度Bs用结构力学的方法计算。对不出现裂缝的构件，短期刚度Bs可按下式确定：（4.1.14）第4.1.15条 在荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应组合影响时，受弯构件的长期刚度Bl可按下式计算：（4.1.15）第4.1.16条 为减少柱子和墙对梁和板预加应力效果的不利影响，采取下列措施：一、将抗侧力构件布置在结构位移中心不动点附近；采用相对细长的柔性柱子，或在柱中配置附加钢筋承担约束作用产生的附加弯矩；二、板的长度超过50m时，可采用后浇带或临时施工缝将结构分段。但预应力筋和非预应力钢筋仍应连续通过；三、将梁和支承柱子之间的节点设计成在张拉过程中可产生无约束滑动的滑动支座。第4.2.1条 无粘结预应力混凝土受弯构件受拉区非预应力钢筋的配置，应符合下列规定：1：单向板非预应力钢筋的截面面积 应按下式计算：（4.2.1-1）2：梁中受拉区配置的非预应力钢筋的最小截面面积应符合下式规定：（4.2.1-2）第4.2.2条 无粘结预应力混凝土受弯构件的正截面受弯承载力设计值应符合下列要求：（4.2.2-1）（4.2.2-2）第4.2.3条 无粘结预应力混凝土受弯构件的斜截面受剪承载力可按混凝土结构设计规范GBJ 10-89第四章第二节的有关条款的公式进行计算，但无粘结