同济大学混凝土桥钢束预应力损失计算.pptx
内容介绍内容介绍内容介绍内容介绍钢束与管道壁之间的摩擦锚具变形、钢筋回缩分批张拉引起混凝土的弹性压缩第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算 后张法预应力构件应计算下列因素引起的损失:1)前期前期(预加应力阶段预加应力阶段)预应力损失预应力损失 预应力筋张拉控制应力 预应力损失：由于受到多种因素的影响，预应力筋的预加应力并不是常量，而是瞬时或随着时间的增长而逐渐减小，这种预加应力减小的现象称为预应力损失。第1页/共45页钢绞线的应力松驰混凝土的收缩和徐变 2)后期后期(使用阶段使用阶段)预应力损失预应力损失 以张拉控制应力扣除前期和后期预应力损失可得:钢束的锚固应力和永存应力(有效应力)第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算第2页/共45页一一一一.预应力筋张拉控制应预应力筋张拉控制应预应力筋张拉控制应预应力筋张拉控制应力力力力第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算第3页/共45页1.意义张拉控制应力：指预应力筋张拉锚固前可以量测的控制应力，为此时张拉千斤顶所指示的总拉力除以预应力筋截面积所得的应力值，以 表示。第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算第4页/共45页2.取值愈大愈好：同样截面的预应力筋，使混凝土中建立的预压应力就愈大，构件的抗裂性就愈好；或者若构件达到同样的抗裂性时，则预应力筋的截面积可以减小。不能过大：取值：第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算安全系数低，可能引起断丝甚至断束各根钢丝应力不均匀，少数应力较高，更易断；应力松弛增大，导致结构受力变化大，不利与钢筋品种有关：钢丝和钢绞线塑性较差，无明显屈服台阶，其与强度标准值的比值应定得低一些；冷拉热轧钢筋塑性较好，达屈服强度后有较长流幅，可以相应地取得高一些，但也应在比例极限值之下第5页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算最小：为了充分发挥预应力钢材的作用、克服预应力损失而留有足够的有效预应力，钢丝、钢绞线和热处理钢筋的最低张拉控制应力不应小于0.4 ；冷拉粗钢筋的最低张拉控制应力不应小于0.5 。最大：第6页/共45页二二二二.前期预应力损失计算前期预应力损失计算前期预应力损失计算前期预应力损失计算第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算第7页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算 概念：概念：后张法构件中，预应力筋一般由直线和曲线组成张拉时，由于预留孔道的位置偏差、孔壁不光滑等原因，使预应力筋与孔壁接触而引起摩擦力。从张拉端至计算截面的摩擦损失值，以 表示。直线部分：孔道不可能完全顺直，称为孔道偏差影响弯道部分：对内壁的径向挤压力引起摩擦损失，称为弯道影响的摩擦损失1.预应力钢束与管道壁间摩擦引起的预应力损失预应力钢束与管道壁间摩擦引起的预应力损失第8页/共45页式中预应力钢束锚下的张拉控制应力第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算对于钢丝或钢绞线预应力钢筋强度标准值钢束与管道壁的摩擦系数管道每米局部偏差对摩擦的影响系数计算计算公式（公预规公式（公预规6.2.2条）条）第9页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算从张拉端至计算截面曲线管道部份切线的夹角之和从张拉端至计算截面管道长度 ,可近似取其在纵轴上投影长度计算截面在斜线段时计算截面在弯曲段时计算截面在水平段时第10页/共45页计算图式计算图式支座中心线起弯点跨中弯终点张拉端计算截面计算截面水平段时弯曲段时斜线段时第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算计算截面1000第11页/共45页实例实例各控制截面摩擦引起的预应力损失 计算表9750-1444.48.3056180.0778275044.46370113.536380.8666.70212.69.9626150.0435688762.49710312.502979.38293.010.0430150.0013272540.07604614.9239590.61261.810.01187-753.96310.910.06097-754.06控制截面四分点截面束号位置水平段水平段弯曲段弯曲段弯曲段第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算第12页/共45页2.锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失 概念概念第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算后张法构件当张拉结束锚固时，锚具因受巨大压力会使锚具自身（锚板、锚垫板等）压密而变形，使锚固后的预应力筋放松引起应力损失与张拉时类似，钢筋回缩变形也会受到管道摩阻力影响，称为反摩阻对于确定的锚具，由于其对应的钢筋类型、根数、张拉控制应力等均相同或相差不大，因此锚具总变形量为固定值（对本设计采用的夹片式锚具，每个张拉端取6mm），即张拉端钢筋缩短量已知第13页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算1)精确方法计算方法计算方法试算法张拉端影响长度总回缩量(已知量)面积对称待求解量为影响长度，应通过试算法求解第14页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算2)近似方法公预规附录D简化方法张拉端影响长度锚固端(不动点)第15页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算面积当 时当 时单位长度摩擦损失第16页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算计算公式（公预规附录计算公式（公预规附录D）式中反摩阻影响长度张拉端锚下控制应力扣除沿途摩擦损失后锚固端应力当 时张拉端至锚固端距离锚具变形、钢束回缩值，查公预规表6.2.3,夹片锚第17页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算提示提示:对简支梁两端对称张拉，跨中即视为锚固端张拉端至跨中距离跨中截面扣除跨中 后的钢束应力当 时提示提示:可由图中等腰梯形面积试算法求得:第18页/共45页当 时实例实例各控制截面锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失 计算表9750-1444.48305.6218055.62119.9580.00664380213270.4265.9756.47212.69962.6319712.63109.7340.00556669214497.5750.49293.010043.0119793.01109.8890.00555191414516.8249.68261.810011.7719761.7773.4340.00371597917744.2057.47310.910060.8919810.8973.5320.00371168117754.4757.11控制截面四分点截面束号第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算判别当 时第19页/共45页3.混凝土弹性压缩引起的预应力损失混凝土弹性压缩引起的预应力损失 概念概念第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算后张法构件一般都采用分批张拉锚固预应力束，后批张拉预应力钢束时所产生的砼弹性压缩使前期已张拉且锚固的预应力钢束产生应力损失第20页/共45页预应力钢束弹性模量与砼弹性模 量之比第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算计算公式（公预规计算公式（公预规6.2.5条）条）在计算截面先张拉的钢束重心处，由后张拉各批钢束产生的砼法向应力式中,后批张拉的预应力钢束锚固时的预加力和偏心距所要计算预应力损失的钢束的偏心距第21页/共45页,张拉预应力钢束时相应 阶段的截面面积和惯性矩第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算提示提示本例在张拉预应力钢束 时，由于管道尚未灌浆，故截面几何特性应是小截面的净截面，即阶段一的截面几何特性;在张拉预应力钢束 时，由于 管道都巳灌浆，而 管道尚未灌浆，故截面几何特性应是阶段二的截面几何特性第22页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算本例采取逐束张拉锚固，预制时张拉钢束 张拉顺序设定为:吊装就位并现浇桥面板湿接缝后张拉钢束1234567第23页/共45页实例实例各控制截面因张拉 由砼弹性压缩引起的预应力损失 计算表第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算53.9657.471283.571 1078.20 1078.20 167.01225.181320.98131320.98131302.181.3463.272 26.0954.0657.111257.731 1056.50 2134.7090.01302.181375.74362696.72491225.182.6656.285 50.5653.9657.471233.011 1035.72 3170.42 167.01225.181268.94403965.55891302.183.9579.823 77.8654.0657.111205.971 1013.01 4183.4390.01302.181319.11915284.78801185.495.22211.917 96.8479.3850.49 1168.290.99905980.435 5163.87206.691185.49 1162.29296447.08091302.146.44615.969126.6490.6149.68 1128.070.99999947.5796111.44 90.031302.141233.88547680.9663四分点截面控制截面束号锚固时应力锚固时预加力束号预加弯矩+8011.5452571020.53139.2188.4第24页/共45页各控制截面因张拉 由砼弹性压缩引起的预应力损失 计算表第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算80.86 65.970 1248.170.9969671045.29380.49935.918978.301171149.41 1.2261.91517.751226.41 1.2262.04318.481149.41 1.2261.91517.751226.41 1.2262.04318.481109.72 1.2261.84917.381226.38 1.2262.04318.48四分点截面控制截面束号束号8525.3958717563.25131.6418.4第25页/共45页三三三三.后期预应力损失计算后期预应力损失计算后期预应力损失计算后期预应力损失计算第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算第26页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算1.由由预应力钢束松驰引起的预应力损失预应力钢束松驰引起的预应力损失如果把预应力筋的应力加到某一值后固定起来，则预应力筋的应力将会随时间延长而降低，这种现象称为松弛或应力松弛。松弛是预应力筋的一种塑性特征 概念概念第27页/共45页式中张拉系数,一次张拉时第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算超张拉时钢束松驰系数,普通松驰预应力钢束抗拉强度标准值计算计算公式（公预规公式（公预规6.2.6条）条）低松驰传力锚固时的钢束应力本例采用低松驰预应力钢绞线,一次张拉:第28页/共45页各控制截面因钢束松驰引起的预应力损失 计算表第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算实例实例80.8665.97001248.1733.3179.3850.4996.8417.381150.9121.3290.6149.68126.6418.481109.5916.7153.9657.4750.5617.751215.2629.0853.9657.47017.751265.8235.6554.0657.1126.0918.481239.2632.1454.0657.1177.8618.481187.4925.64四分点截面控制截面束号第29页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算收缩和徐变是混凝土材料固有的特性收缩和徐变引起构件长度变化，带动预应力筋长度变化，产生预应力损失2.混凝土收缩和徐变引起的预应力损失混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 概念概念第30页/共45页式中受拉区全部纵向钢筋重心处由预应力(扣除相应阶段的预应力损失)和结构自重产生的砼法向应力第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算计算计算公式（公预规公式（公预规6.2.7条）条）为传力锚固时砼立方体抗压强度预应力钢束的弹性模量预应力钢束弹性模量与砼弹性横量比第31页/共45页受拉区全部纵向钢筋配筋率第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算砼收缩应变值后张法构件 ,为净截面面积与惯性矩受拉区全部纵向钢筋重心至构件截面 重心轴距离截面回转半径砼徐变系数加载龄期（预应力钢束传力锚固龄期）计算考虑的龄期，一般取终极值、终极值查公预规表6.2.7第32页/共45页第33页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算提示提示加载龄期 确定 1)按砼强度达C45（90）时开始张拉预应力束,砼抗压强度标准值 而28天C50砼强度标准值天 2)一期恒载龄期可近似取21天,二期恒载龄期可近似取90天第34页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算对于简支梁,式中几何特性值一般可取跨中截面和四分点截面的平均值作为全梁各截面计算值 本例跨中截面和四分点截面相差很小,故可用四分点截面的值作为全梁各截面计算值本例计算预加力和一期恒载引起的应力时应采用阶段一的截面特性;计算二期恒载引起的应力时应采用阶段三的截面特性第35页/共45页实例实例第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算1.收缩应变终极值 和徐变系数 终极值计算本例梁所属的桥位于野外一般地区,相对湿度为75%构件理论厚度公式式中:为主梁砼截面面积为截面与大气接触的周边长度第36页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算查公预规表 6.2.7,并插值得四分点截面大截面的毛截面第37页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算2.预应力钢束重心处砼法向应力 计算式中:阶段一截面几何特性 阶段三截面几何特性 一期恒载与二期恒载弯矩 第38页/共45页锚固传力时的预加力 计算表第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算0.99696681248.171045.28311150.91966.76411109.59932.05611215.261020.81811265.821063.2890.99905041239.261039.9900.99999911187.49997.4917065.690四分点截面控制截面束号合计传力锚固时的预加力,如下列表计算第39页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算3.参数 与配筋率 计算采用阶段一的截面特性第40页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算4.砼收缩徐变引起的预应力损失计算第41页/共45页四四四四.预应力损失与有效预应力汇预应力损失与有效预应力汇预应力损失与有效预应力汇预应力损失与有效预应力汇总总总总第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算第42页/共45页第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算计算公式计算公式 1)前期前期-预加应力阶段预加应力阶段预应力损失 钢束锚固应力 2)后期后期-使用阶段使用阶段预应力损失 钢束有效预应力 第43页/共45页各控制截面预应力损失和有效预应力汇总表第三部份第三部份 钢束预应力损失计算钢束预应力损失计算实例实例80.8665.9700146.831248.1733.31148.61181.921066.2579.3850.4996.8419.98246.681148.3221.03169.64978.6890.6149.68126.6419.34286.261108.7416.62165.23943.5153.9657.4750.5621.33183.331211.6728.62177.231034.4453.9657.47017.75129.181265.8235.65184.261081.5654.0657.1126.0921.77159.041235.9631.72180.331055.6354.0657.1177.8620.91209.951185.0525.35173.961011.09四分点截面控制截面束号预加应力阶段使用阶段前期预应力损失锚固应力后期预应力损失有效预应力第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页
