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第十章第十章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件 预应力混凝土的基本知识预应力混凝土的基本知识 预应力混凝土轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件的计算 预应力混凝土构件的构造要求预应力混凝土构件的构造要求一、预应力混凝土的基本知识一、预应力混凝土的基本知识（一）普通混凝土与预应力混凝土（一）普通混凝土与预应力混凝土（二）施加预应力的方法（二）施加预应力的方法（三）预应力混凝土使用的材料和机具（三）预应力混凝土使用的材料和机具（四）拉张控制应力（四）拉张控制应力（五）预应力损失及其组合（五）预应力损失及其组合（一）普通混凝土与预应力混凝土（一）普通混凝土与预应力混凝土1 1、普通混凝土的缺点、普通混凝土的缺点2 2、预应力混凝土的概念、预应力混凝土的概念3 3、预应力混凝土构件的受力特征、预应力混凝土构件的受力特征4 4、预应力混凝土的优缺点、预应力混凝土的优缺点5 5、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类（1 1）混凝土抗拉强度低，带裂缝工作。混凝土抗拉强度低，带裂缝工作。不开裂不开裂 s=2030N/mm2；达到钢筋的强度时，早已开裂，裂缝宽度已达达到钢筋的强度时，早已开裂，裂缝宽度已达0.20.3mm，影响耐久功能，刚度，疲劳性影响耐久功能，刚度，疲劳性；1 1、普通混凝土的缺点、普通混凝土的缺点（2）在防渗、抗腐蚀时易出现问题。在防渗、抗腐蚀时易出现问题。一旦裂缝出现，不能有效防渗；一旦裂缝出现，不能有效防渗；裂缝出现后使其不能充分发挥钢筋保护层的功效裂缝出现后使其不能充分发挥钢筋保护层的功效（3）为满足变形和裂缝要求，增加截面尺寸，自重过大。为满足变形和裂缝要求，增加截面尺寸，自重过大。（4）不能充分利用高强度钢筋。不能充分利用高强度钢筋。利用高强度钢筋，利用高强度钢筋，裂缝裂缝会更大会更大钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度钢筋混凝土受拉与受弯等构件，由于混凝土抗拉强度及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是及极限拉应变值都很低，所以在使用荷载作用下，通常是带带裂缝工作裂缝工作的。的。对使用上对使用上不允许开裂不允许开裂的构件，不能充分利用受拉钢筋的构件，不能充分利用受拉钢筋的强度。为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需增大构的强度。为了要满足变形和裂缝控制的要求，则需增大构件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝件的截面尺寸和用钢量，这将导致自重过大，使钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。不经济。因而，钢筋混凝土结构中采用因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋高强度钢筋是不能发挥是不能发挥其作用的其作用的。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和控制裂缝宽度的作用也不大。和控制裂缝宽度的作用也不大。2 2、预应力混凝土的概念、预应力混凝土的概念预预应应力力混混凝凝土土结结构构就就是是构构件件在在承承受受外外荷荷载载之之前前，人人为为地地预预先先通通过过张张拉拉钢钢筋筋对对结结构构使使用用阶阶段段产产生生拉拉应应力力的的混混凝凝土土区区域域施施加加压压力力，构构件件承承受受外外荷荷载载后后，此此项项预预压压应应力力将将抵抵消消一一部部分分或或全全部部由由外外荷荷载载所所引引起起的的拉拉应应力力，从从而而推推迟迟裂裂缝缝的的出出现现和和限限制制裂裂缝缝的的开展。开展。2 2、预应力混凝土的概念、预应力混凝土的概念（1）提高了构件的抗裂性；）提高了构件的抗裂性；（2）预应力的大小可根据需要调整；）预应力的大小可根据需要调整；（3）在使用荷载下，预应力砼构件基本处于弹性工作）在使用荷载下，预应力砼构件基本处于弹性工作阶段阶段(未裂未裂)；（4）施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响；）施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响；3 3、预应力混凝土构件的受力特征、预应力混凝土构件的受力特征预应力混凝土结构的预应力混凝土结构的主要优点主要优点是：是：提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适提高构件的抗裂度，改善了构件的受力性能。因此适用于对裂缝要求严格的结构；用于对裂缝要求严格的结构；充分利用高强度材料的性能，充分利用高强度材料的性能，扩大了构件的使用范围。扩大了构件的使用范围。由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材料和减轻结构自重，因此自重，因此适用于跨度适用于跨度大或承受重型荷载的构件；大或承受重型荷载的构件；提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用于对适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件构件的刚度和变形控制较高的结构构件；提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。4 4、预应力混凝土的优缺点、预应力混凝土的优缺点预应力混凝土结构的预应力混凝土结构的缺点缺点是：是：需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施需要增设施加预应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长工周期较长；成本高，材料质量要求高，工序复杂成本高，材料质量要求高，工序复杂；延性较普通钢筋混凝土结构要差些延性较普通钢筋混凝土结构要差些。4 4、预应力混凝土的优缺点、预应力混凝土的优缺点裂缝控制等级裂缝控制等级 结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。裂缝控制结构构件正截面的裂缝控制等级分为三级。裂缝控制等级的划分应符合下列规定：等级的划分应符合下列规定：一级一级严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标严格要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；准组合计算时，构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力；二级二级一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标一般要求不出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝准组合计算时，构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土轴心抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，土轴心抗拉强度标准值；按荷载效应准永久组合计算时，构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力，当有可靠经验时可构件受拉边缘混凝土不宜产生拉应力，当有可靠经验时可适当放松；适当放松；三级三级允许出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合允许出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过规定的最大裂缝宽度限值。过规定的最大裂缝宽度限值。5 5、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类5 5、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类裂缝控制等级裂缝控制等级 三级三级允许出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合允许出现裂缝的构件，按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超并考虑长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度不应超过规定的过规定的最大裂缝宽度限值。最大裂缝宽度限值。根据根据预加应力预加应力值大小对值大小对构件截面构件截面裂缝控制裂缝控制程度的不程度的不同来分类同来分类5 5、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类预应预应力混力混凝土凝土全预应力混凝土全预应力混凝土部分预应力混凝土部分预应力混凝土限值预应力混凝土限值预应力混凝土全预应力混凝土全预应力混凝土 全全预预应应力力混混全全凝凝土土是是指指在在使使用用荷荷载载作作用用下下构构件件截截面面上上均均不不允允许许出出现现拉拉应应力力的的预预应应力力混混凝凝土土构构件件。大大致致相相当当于于裂裂缝控制等级为一级的构件。缝控制等级为一级的构件。限值预应力混凝土限值预应力混凝土限值预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝限值预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混凝土承受某一规定拉应力值，但在土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土长期荷载作用下，混凝土不得受拉要求设计不得受拉要求设计的预应力混凝的预应力混凝土构件。相当于裂缝控制土构件。相当于裂缝控制等级为二级的构件。等级为二级的构件。5 5、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类部分预应力混凝土部分预应力混凝土部部分分预预应应力力混混凝凝土土是是按按在在使使用用荷荷载载作作用用下下，容容许许出出现现裂裂缝缝，但但最最大大裂裂宽宽不不超超过过允允许许值值要要求求设设计计的的预预应应力力混混凝凝土土构件。相当于裂缝控制等级为三级的构件。构件。相当于裂缝控制等级为三级的构件。全全预预应应力力混混凝凝土土构构件件具具有有抗抗裂裂性性和和抗抗疲疲劳劳性性好好、刚刚度度大大等等优优点点，但但也也存存在在构构件件反反拱拱值值过过大大，延延性性差差，预预应应力力钢钢筋筋配配筋筋量量大大，施施加加预预应应力力工工艺艺复复杂杂、费费用用高高等等主主要要缺缺点点。因因此此适适当当降降低低预预应应力力，做做成成限限值值或或部部分分预预应应力力混混凝凝土土构构件件，即即克克服服了了上上述述全全预预应应力力的的缺缺点点，同同时时又又可可以以用用预预应应力力改改善善钢筋混凝土构件的受力性能。钢筋混凝土构件的受力性能。限限值值或或部部分分预预应应力力混混凝凝土土介介于于全全预预应应力力混混凝凝土土和和钢钢筋筋混混凝凝土土之之间间，有有很很大大的的选选择择范范围围，设设计计者者可可根根据据结结构构的的功功能能要要求求和和环环境境条条件件，选选用用不不同同的的预预应应力力值值以以控控制制构构件件在在使使用用条条件件下下的的变变形形和和裂裂缝缝，并并在在破破坏坏前前具具有有必必要要的的延延性性，因因而是而是当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势当前预应力混凝土结构的一个主要发展趋势。5 5、预应力混凝土的分类、预应力混凝土的分类（二）施加预应力的方法（二）施加预应力的方法1 1、先张法、先张法2 2、后张法、后张法3 3、适用范围和各自的优缺点、适用范围和各自的优缺点张张拉拉钢钢筋筋支支模模、浇浇砼砼砼砼达达到到一一定定强强度度放松钢筋放松钢筋产生预应力产生预应力横梁台座固定端伸长张拉临时固定钢筋压缩压缩1 1、先张法、先张法先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件浇筑成型的先张法就是张拉钢筋先于混凝土构件浇筑成型的方法。方法。先张法构件中，预应力是靠钢筋和混凝土之间的先张法构件中，预应力是靠钢筋和混凝土之间的黏结力传递，但是这种力的传递过程，需要经过一段黏结力传递，但是这种力的传递过程，需要经过一段传递传递长度长度ltr才能完成。才能完成。1 1、先张法、先张法s pcpcspespc传递长度l trt1 1、先张法、先张法预应力钢筋的传递长度预应力钢筋的传递长度l tr钢筋的内钢筋的内缩受到周缩受到周围混凝土围混凝土的阻止的阻止钢筋受拉钢筋受拉混凝土受压混凝土受压通过通过粘结粘结力进力进行传行传递递粘结长度增加，钢筋预拉应粘结长度增加，钢筋预拉应力力s p p及及混凝土预压应力混凝土预压应力s c c增增加，粘结长度增加到一定的加，粘结长度增加到一定的值时，值时，粘结力和预拉力粘结力和预拉力保持保持平衡，这一长度外，钢筋达平衡，这一长度外，钢筋达到稳定的预拉应力，混凝土到稳定的预拉应力，混凝土达到有效的预压应力，这一达到有效的预压应力，这一长度称为长度称为预应力钢筋的传递预应力钢筋的传递长度长度l tr1 1、先张法、先张法 规范规定，先张法构件预应力钢筋的预应力传递长度规范规定，先张法构件预应力钢筋的预应力传递长度l ltrtr应按下列公式计算：应按下列公式计算：pepe-放张时预应力钢筋的有效预应力；放张时预应力钢筋的有效预应力；d-d-预应力钢筋的公称直径；预应力钢筋的公称直径；-预应力钢筋的外形系数；预应力钢筋的外形系数；fftktk-与放张时混凝土立方体抗压强度与放张时混凝土立方体抗压强度ffcucu相应的轴相应的轴心抗拉强度标准值。心抗拉强度标准值。2 2、后张法、后张法浇浇砼砼，预预留留孔孔道道达达到到强强度度，穿穿筋筋张张拉拉钢钢筋筋，锚锚固固拆除张拉设备，孔道灌浆拆除张拉设备，孔道灌浆后张法就是在构件浇筑成型后再张拉钢筋的施工后张法就是在构件浇筑成型后再张拉钢筋的施工方法。方法。后张法构件中，预后张法构件中，预应力主要靠钢筋端部的锚具来应力主要靠钢筋端部的锚具来传递。传递。2 2、后张法、后张法先张法先张法优优点点：工工序序少少、工工艺艺简简单单、质质量量易易保保证证。适适合合于于成成批批中中小小型预应力构件，生产不耗锚具、成本低。型预应力构件，生产不耗锚具、成本低。缺缺点点：需需成成批批钢钢模模，养养护护池池，一一次次性性投投资资大大；适适用用于于直直线型面筋，对于曲线布置较困难线型面筋，对于曲线布置较困难 3 3、适用范围和各自的优缺点、适用范围和各自的优缺点后张法后张法优优点点：后后张张法法直直接接在在构构件件上上张张拉拉，可可布布置置钢钢筋筋的的形形状状多多样样；不不需需要要台台座座，比比较较灵灵活活，适适用用于于现现场场制制作作，块块体体拼拼接。接。缺点：缺点：永久性锚具量大；工序复杂，施工周期长永久性锚具量大；工序复杂，施工周期长。（三）预应力混凝土使用的材料（三）预应力混凝土使用的材料和机具和机具1 1、预应力混凝土结构对钢筋的要求、预应力混凝土结构对钢筋的要求 2 2、预应力混凝土结构对混凝土的要求、预应力混凝土结构对混凝土的要求3 3、预应力混凝土的锚具、预应力混凝土的锚具高高强强度度预预应应力力混混凝凝土土构构件件在在制制作作和和使使用用过过程程中中，由由于于种种种种原原因因，会会出出现现各各种种预预应应力力损损失失，为为了了在在扣扣除除预预应应力力损损失失后后，仍仍然然能能使使混混凝凝土土建建立立起起较较高高的的预预应应力力值值，需需采采用用较较高高的的张张拉拉应应力力，因因此此预预应应力力钢钢筋筋必必须须采采用用高高强强钢筋（丝）；钢筋（丝）；具具有有一一定定的的塑塑性性为为防防止止发发生生脆脆性性破破坏坏，要要求求预预应应方钢筋在拉断时，具有一定的伸方钢筋在拉断时，具有一定的伸长率；长率；良好的加工性能良好的加工性能即要求钢筋有良好的可焊性即要求钢筋有良好的可焊性。与与混混凝凝土土之之间间有有较较好好的的粘粘结结强强度度先先张张法法构构件件的的预预应应力力传传递递是是靠靠钢钢筋筋和和混混凝凝土土之之间间的的粘粘结结力力完完成成的的，因因此此需要有足够的粘结强度。需要有足够的粘结强度。1 1、预应力混凝土结构对钢筋的要求、预应力混凝土结构对钢筋的要求强强度度高高预预应应力力混混凝凝土土只只有有采采用用较较高高强强度度的的混混凝凝土土，才才能能建建立立起起较较高高的的预预压压应应力力，并并可可减减少少构构件件截截面面尺尺寸寸，减减轻轻结结构构自自重重。对对先先张张法法构构件件，采采用用较较高高强强度度的的混混凝凝土土可可以以提提高高粘粘结结强强度度，对对后后张张法法构构件件，则则可可承承受受构构件件端部强大的预压力；端部强大的预压力；收收缩缩、徐徐变变小小 这这样样可可以以减减少少由由于于收收缩缩、徐徐变变引引起的预应力损失；起的预应力损失；快快硬硬、早早强强这这样样可可以以尽尽早早施施加加预预应应力力，加加快快台台座座、锚锚具具、夹夹具具的的周周转转率率，以以利利加加快快施施工工进进度度，降降低低间间接费用。接费用。2 2、预应力混凝土结构对混凝土的要求、预应力混凝土结构对混凝土的要求3 3、预应力混凝土的锚具、预应力混凝土的锚具1 1、螺丝杆端锚具、螺丝杆端锚具2 2、锥形锚具、锥形锚具3 3、墩头锚具、墩头锚具4 4、夹具式锚具、夹具式锚具4 4、夹具式锚具、夹具式锚具5 5、波纹管、波纹管 金属波纹管金属波纹管是用镀锌或不镀锌薄钢带是用镀锌或不镀锌薄钢带用卷管机经压波、螺旋折叠咬口制成，具用卷管机经压波、螺旋折叠咬口制成，具有重量轻，刚度好、弯折方便、连接简单、有重量轻，刚度好、弯折方便、连接简单、摩擦系数小与混凝土粘结性好等优点，是摩擦系数小与混凝土粘结性好等优点，是后张预应力筋孔道成型后张预应力筋孔道成型用的理想材料。用的理想材料。塑料波纹管用塑料波纹管用于后张预应力混凝土结于后张预应力混凝土结构，用作预应力筋的孔道成型。具有如下构，用作预应力筋的孔道成型。具有如下特点：（特点：（1 1）具有良好的耐腐蚀性，提高具有良好的耐腐蚀性，提高预应力筋的防腐保护；（预应力筋的防腐保护；（2 2）具有良好的具有良好的物理性能，不导电，可防止杂散电流腐蚀，物理性能，不导电，可防止杂散电流腐蚀，密封性能好，不生锈，荷载下，不渗透，密封性能好，不生锈，荷载下，不渗透，强度高，刚度大，抗冲击性好，不怕踩压；强度高，刚度大，抗冲击性好，不怕踩压；（3 3）减少张拉过程中的预应力的摩擦损减少张拉过程中的预应力的摩擦损失。失。张拉控制应力张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时所控制的最大是指张拉预应力钢筋时所控制的最大应力值，其值为张拉设备所控制的总的应力值，其值为张拉设备所控制的总的张拉力张拉力除以除以预应预应力钢筋面积力钢筋面积得到的应力值。得到的应力值。con也不能定得过低，它应有下限值。否则预应力也不能定得过低，它应有下限值。否则预应力钢筋在经历各种预应力损失后，对混凝土产生的预压应钢筋在经历各种预应力损失后，对混凝土产生的预压应力过小，达不到预期的抗裂效果。力过小，达不到预期的抗裂效果。从充分发挥预应力优点的角度考虑，张拉控制应力从充分发挥预应力优点的角度考虑，张拉控制应力宜尽可能地定得高一些，宜尽可能地定得高一些，con定得高，形成的有效预压应定得高，形成的有效预压应力高，构件的抗裂性能好，且可以节约钢材，但如果控力高，构件的抗裂性能好，且可以节约钢材，但如果控制应力过高，会出现一些问题。制应力过高，会出现一些问题。（四）拉张控制应力（四）拉张控制应力但如果控制应力过高，会出现以下问题：但如果控制应力过高，会出现以下问题：con越高，构件的开裂荷载与极限荷载越接近，越高，构件的开裂荷载与极限荷载越接近，使构件在破坏前无明显预兆，构件的延性较差。使构件在破坏前无明显预兆，构件的延性较差。在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力甚至开在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力甚至开裂，对后张法构件有可能造成端部混凝土局部受压破坏。裂，对后张法构件有可能造成端部混凝土局部受压破坏。有时为了减少预应力损失，需对钢筋进行超张拉，有时为了减少预应力损失，需对钢筋进行超张拉，由于钢材材质的不均匀，可能使个别钢筋的应力超过它由于钢材材质的不均匀，可能使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，而使钢筋产生较大塑性变形或脆断，的实际屈服强度，而使钢筋产生较大塑性变形或脆断，使施加的预应力达不到预期效果。使施加的预应力达不到预期效果。（四）拉张控制应力（四）拉张控制应力 预应力钢筋的张拉控制应力值预应力钢筋的张拉控制应力值concon不宜超过下表规不宜超过下表规定的张拉控制应力限值，且不应小于定的张拉控制应力限值，且不应小于0.40.4f fptkptk（四）拉张控制应力（四）拉张控制应力当符合下列情况之一时，表中的张拉控制应力限值当符合下列情况之一时，表中的张拉控制应力限值可可提高提高0.05fptk：1、要求提高构件在要求提高构件在施工阶段的抗裂性能施工阶段的抗裂性能而在使用阶而在使用阶段受压区内设置的预应力钢筋；段受压区内设置的预应力钢筋；2、要求部分抵消由于应力松驰、摩擦、钢筋分批张、要求部分抵消由于应力松驰、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差等因素产生的拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。预应力损失。（四）拉张控制应力（四）拉张控制应力先先张张法法构构件件的的con值值适适当当高高于于后后张张法法构构件件，原原因因在在于于先先张张法法的的张张拉拉力力是是由由台台座座承承受受，预预应应力力钢钢筋筋受受到到实实足足的的张张拉拉力力，当当放放松松钢钢筋筋时时，混混凝凝土土受受到到压压缩缩，钢钢筋筋随随之之缩缩短短，从从而而使使预预应应力力钢钢筋筋中中的的应应力力有有所所降降低低，而而后后张张法法的的在在拉拉过过程程中中，构构件件受受压压后后立立即即缩缩短短，所所以以张张拉拉设设备备所所指指示示的的控控制制应应力力是是已已扣扣除除混混凝凝土土弹弹性性压压缩缩后后的的钢钢筋筋应应力力，为为了了使使两两种种方方法法所所得得预预应应力力保保持持在在相相同同水水平平，故故后后张张法法的的con应应适适当当低低于于先张法先张法。冷拉热轧钢筋塑性较好，有明显的流幅，以屈服强度冷拉热轧钢筋塑性较好，有明显的流幅，以屈服强度作为标准值，故作为标准值，故con定得高，冷拔低碳钢丝、钢绞线、热处定得高，冷拔低碳钢丝、钢绞线、热处理钢筋属于无明显流幅的钢筋，塑性差，且以极限抗拉强理钢筋属于无明显流幅的钢筋，塑性差，且以极限抗拉强度作为标准值，故度作为标准值，故con定得低。定得低。张拉控制应力大小的确定与预应力钢筋的张拉控制应力大小的确定与预应力钢筋的品种品种和施加和施加预应力的预应力的方法方法有关。有关。（四）拉张控制应力（四）拉张控制应力（五）预应力损失及其组合（五）预应力损失及其组合1 1、预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失l22 2、锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1 3 3、受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失l3 4 4、钢筋应力松弛引起的预应力损失钢筋应力松弛引起的预应力损失l45 5、混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失l5 6 6、螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的局部螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失挤压引起的预应力损失l67 7、预应力损失值的组合预应力损失值的组合式中式中k考虑孔道局部偏差对摩擦影响的系数；考虑孔道局部偏差对摩擦影响的系数；x张张拉拉端端至至计计算算截截面面的的孔孔道道长长度度，可可近近似似取取该该孔孔道道在在纵纵轴轴上上的的投影长度；投影长度；预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数；预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数；从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线的夹角（以弧度）。从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线的夹角（以弧度）。1 1、预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 l2当预应力钢筋与孔道壁之间的法向应力引起的摩擦预应力钢筋与孔道壁之间的法向应力引起的摩擦损失损失原因原因孔道位置与设计位置不符引起的摩擦孔道位置与设计位置不符引起的摩擦计算方法计算方法1 1、预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 l2当减少该项损失的措施：减少该项损失的措施：对较长的构件可在两端对较长的构件可在两端进行张拉；进行张拉；采用超张拉，张拉程序采用超张拉，张拉程序可采用可采用。当第一次张拉至当第一次张拉至1.1con时，预应力钢筋应力沿时，预应力钢筋应力沿EHD分布，当张拉应力降至分布，当张拉应力降至0.85con，由于钢筋回缩受到孔道由于钢筋回缩受到孔道反向摩擦力的影响，预应力沿反向摩擦力的影响，预应力沿FGHD分布，当再张拉至分布，当再张拉至con时，钢筋应力沿时，钢筋应力沿CFGHD分布，可见，超张拉钢筋中分布，可见，超张拉钢筋中的应力比一次张拉至的应力比一次张拉至con的应力分布均匀，预应力损失要的应力分布均匀，预应力损失要小一些。小一些。1 1、预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 l2直线直线曲线（圆曲线（圆弧形）弧形）a回缩量回缩量l 张拉端锚固端张拉端锚固端距离距离2 2、锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1lf 反向摩擦影响长度反向摩擦影响长度(m)；rc 曲线的曲率半径曲线的曲率半径 ,k 摩擦系数；摩擦系数；x 张拉端至计算截面的距离张拉端至计算截面的距离x lf2 2、锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1 块体拼成的结构，其预应力损失尚应计算块体拼成的结构，其预应力损失尚应计算块体间填缝的块体间填缝的预压变形预压变形。当采用混凝土或砂浆为。当采用混凝土或砂浆为填缝材料填缝材料时，每条填缝的时，每条填缝的预压变形值可取为预压变形值可取为1 1mmmm。注注：台台座座超超过过100m，l1可可忽忽略略不不计计，每每条条填填缝缝预预压压变变形值为形值为1mm。2 2、锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1减少此项损失的措施有：减少此项损失的措施有：选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数；少垫板数；对先张法构件，选择长台座。对先张法构件，选择长台座。为为了了缩缩短短先先张张法法构构件件的的生生产产周周期期，混混凝凝土土常常采采用用蒸蒸汽汽养养护护办办法法。升升温温时时，新新浇浇的的混混凝凝土土尚尚未未结结硬硬，预预应应力力筋筋与与台台座座之之间间的的温温差差t使使钢钢筋筋受受热热自自由由伸伸长长，但但两两端端的的台台座座是是固固定定不不动动的的，即即距距离离保保持持不不变变，于于是是钢钢筋筋就就松松了了，钢钢筋筋的的应应力力降降低低；降降温温时时，预预应应力力钢钢筋筋与与混混凝凝土土已已粘粘结结成成整整体体，加加上上两两者者的的温温度度线线膨膨胀胀系系数数相相近近，二二者者能能够够同同步步回回缩缩，放放松松钢钢筋筋时时因因温温度度上上升升钢钢筋筋伸伸长长的的部部分分已已不不能能回缩，因而产生了温差损失。回缩，因而产生了温差损失。仅先张法构件有该项损失仅先张法构件有该项损失。l3=2t （N/mm2）3 3、受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失l3取取减少此项损失的措施有：减少此项损失的措施有：采用二次升温养护。采用二次升温养护。先在常温下养护至混凝土强先在常温下养护至混凝土强度等级达到度等级达到C7.5C10，再逐渐升温至规定的养护温度，再逐渐升温至规定的养护温度，这时可认为钢筋与混凝土已结成整体，能够一起胀缩而这时可认为钢筋与混凝土已结成整体，能够一起胀缩而不引起预应力损失不引起预应力损失;在钢模上张拉预应力钢筋。在钢模上张拉预应力钢筋。由于钢模和构件一起由于钢模和构件一起加热养护，升温时两者温度相同，可不考虑此项损失。加热养护，升温时两者温度相同，可不考虑此项损失。3 3、受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失l3钢钢筋筋的的应应力力松松弛弛是是指指钢钢筋筋在在高高应应力力作作用用下下及及钢钢筋筋长长度不变条件下，其应力随时间增长而度不变条件下，其应力随时间增长而降低的现象。降低的现象。钢筋应力松弛有以下特点：钢筋应力松弛有以下特点：应力松弛与时间有关。应力松弛与时间有关。开始快，以后慢，一小时为开始快，以后慢，一小时为50%50%，一天完成，一天完成80%80%，；，；应力松弛与钢材品种有关。应力松弛与钢材品种有关。冷拉钢筋、热处理钢筋的应冷拉钢筋、热处理钢筋的应力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线要小；碳钢丝、钢绞线要小；应力松弛与应力松弛与张拉控制应力张拉控制应力有关。有关。张拉控制应力张拉控制应力concon高，高，应力松弛大。应力松弛大。4 4、钢筋应力松弛引起的预应力损失钢筋应力松弛引起的预应力损失l4钢种钢种一次张拉一次张拉超张拉超张拉冷拉热轧钢筋冷拉热轧钢筋.热处理钢筋热处理钢筋0.05 con碳素钢丝碳素钢丝.钢铰钢铰线线冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝0.035 con =1.0 =0.90.085 con0.065 con当当4 4、钢筋应力松弛引起的预应力损失钢筋应力松弛引起的预应力损失l4 l4的的计算计算 采用超张拉采用超张拉可使应力松弛损失有所降低。超张拉程可使应力松弛损失有所降低。超张拉程序为序为:因为在较高应力下持荷两分钟所产生的因为在较高应力下持荷两分钟所产生的松弛损失与松弛损失与在较低应力下经过较长时间在较低应力下经过较长时间才能完成的松弛损失大体相才能完成的松弛损失大体相当，所以经过超张拉后再张拉至当，所以经过超张拉后再张拉至con时，一部分松弛损时，一部分松弛损失已完成。失已完成。4 4、钢筋应力松弛引起的预应力损失钢筋应力松弛引起的预应力损失l4混混凝凝土土结结硬硬时时产产生生体体积积收收缩缩，在在预预应应力力作作用用作作用用下下，沿沿压压力力方方向向混混凝凝土土会会发发生生徐徐变变，这这都都会会使使构构件件缩缩短短，构构件件中的预应力钢筋跟着回缩，造成预应力损失。中的预应力钢筋跟着回缩，造成预应力损失。5 5、混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失l5先张法先张法构件构件 后张法后张法构件构件 后张法构件收缩徐变损失比先张法构件小，后张法构件收缩徐变损失比先张法构件小，原因原因是后是后张法构件在施加预应力时，混凝土的张法构件在施加预应力时，混凝土的收缩已完成一部分。收缩已完成一部分。以上公式适用于一般相对湿度环境，高湿度环境下，以上公式适用于一般相对湿度环境，高湿度环境下，l5，l5应降低，反之则增加，当结构处于年平均相对湿应降低，反之则增加，当结构处于年平均相对湿度低于度低于40%40%的环境下，的环境下，l5l5及及l5l5值应增加值应增加30%30%。pc,pc分别为完成第一批预应力损失后受拉区、受压区预应力钢筋分别为完成第一批预应力损失后受拉区、受压区预应力钢筋合力点处混凝土法向压应力；合力点处混凝土法向压应力；fcucu施加预应力时混凝土的实际立方体抗压强度。一般施加预应力时混凝土的实际立方体抗压强度。一般fcucu不等于构不等于构件混凝土的立件混凝土的立方体强度方体强度fcucu ，但要求但要求 fcucu0.750.75 fcucu；，受拉区、受压区预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋率。受拉区、受压区预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋率。5 5、混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失l5 先张法构件先张法构件 后张法构件后张法构件 Ap,Ap分别为受拉区和受压区预应力钢筋截面面积，对称配筋的分别为受拉区和受压区预应力钢筋截面面积，对称配筋的构件，取构件，取，此时配筋率应按钢筋截面面积的一半进行计算；此时配筋率应按钢筋截面面积的一半进行计算；A A0 0,A An n分别为混凝土换算截面积、净截面面积。分别为混凝土换算截面积、净截面面积。减少此项损失的措施有：减少此项损失的措施有：采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比；采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比；采采用用级级配配良良好好的的骨骨料料，加加强强振振捣捣，提提高高混混凝凝土土的的密密实实性；性；加强养护，以减少混凝土的收缩，加强养护，以减少混凝土的收缩，控制混凝土应力控制混凝土应力pc，要求要求 ,以防止发生以防止发生非线性徐变。非线性徐变。5 5、混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失混凝土的收缩、徐变引起的预应力损失l5当当D D3m3m，l6l6=30=30MPa当当D D3 3m，l6l6=0。此处此处D D为为环形构件的直径。环形构件的直径。仅后张法有这项损失。仅后张法有这项损失。6 6、螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失局部挤压引起的预应力损失l6后张法中后张法中，用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件：，用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件：电杆、水池、压力管道等。由于预应力钢筋对砼的挤压，电杆、水池、压力管道等。由于预应力钢筋对砼的挤压，使环形构件的直径减小，钢筋松驰，引起使环形构件的直径减小，钢筋松驰，引起 l6 l6与与环形构件的直径的有关，直径越小，环形构件的直径的有关，直径越小，l6越大越大为了计算方便，为了计算方便，规范规范把预应力损失分为把预应力损失分为两批，两批，混凝土受预压前产生的预应力损失为混凝土受预压前产生的预应力损失为第第一批预应力损失一批预应力损失l，而混凝土受预压后产生的预应力损失为而混凝土受预压后产生的预应力损失为第二批预应第二批预应力损失力损失l。各阶段预应力损失值的组合各阶段预应力损失值的组合预应力损失值的组合预应力损失值的组合先张法先张法混凝土预压前（第一批）的损失混凝土预压前（第一批）的损失ll1+l2+l3+l4混凝土预压后混凝土预压后（第二批第二批）的损失的损失ll57 7、预应力损失值的组合预应力损失值的组合为了计算方便，规范把预应力损失分为为了计算方便，规范把预应力损失分为两批，两批，混凝土受预压前产生的预应力损失为混凝土受预压前产生的预应力损失为第第一批预应力损失一批预应力损失l，而混凝土受预压后产生的预应力损失为而混凝土受预压后产生的预应力损失为第二批预应第二批预应力损失力损失l。各阶段预应力损失值的组合各阶段预应力损失值的组合预应力损失值的组合预应力损失值的组合后张法构件后张法构件混凝土预压前（第一批）的损失混凝土预压前（第一批）的损失ll1+l2 混凝土预压后混凝土预压后（第二批第二批）的损失的损失ll4+l5+l67 7、预应力损失值的组合预应力损失值的组合为了计算方便，规范把预应力损失分为为了计算方便，规范把预应力损失分为两批，两批，混凝土受预压前产生的预应力损失为混凝土受预压前产生的预应力损失为第第一批预应力损失一批预应力损失l，而混凝土受预压后产生的预应力损失为而混凝土受预压后产生的预应力损失为第二批预应第二批预应力损失力损失l。7 7、预应力损失值的组合预应力损失值的组合总损失：总损失：先张法：先张法：100N/mm2后张法：后张法：80N/mm2 l=lI+lII