预应力混凝土结构受力性能4.pptx

concon取值太大1.在施工阶段构件地反拱值过大，有时在预拉区开裂，后张法时则可能端部受压破坏；2.构件的开裂荷载和极限荷载很接近，破坏时无明显预兆，构件的延性较差；3.在超张拉过程中可能某些钢筋被拉断；4.钢筋的松弛损失和混凝土的徐变损失增大 con还与施工方法、钢筋钢丝的种类有关。规范的取值如表101所示。1第1页/共51页消除应力钢丝、钢绞线中强度预应力钢丝预应力螺纹钢筋不应小于 不宜小于 不应小于 2第2页/共51页2.2.concon的取值ApconApconApconApcon预应力钢筋屈服强度的0.50.9冷拉钢筋预应力钢筋抗拉强度标准值0.40.75预应力钢筋极限抗拉强度的0.50.70碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线冷拔低碳钢丝、热处理钢筋3第3页/共51页 concon的上限值在下列情况下可以提高5 1.为了提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在使用阶段的受压区设置的预应力钢筋；2.减小预应力损失。（应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉及钢筋与预应力台座之间的温差损失。4第4页/共51页三、预应力损失值预应力直线钢筋由于锚具变形和预应力钢筋内缩引起的损失；L1表示预应力钢筋与孔道之间的摩擦引起的预应力损失；L2表示混凝土加热养护时，张拉的预应力钢筋与承受拉力的设备之间引起的温差损失；L3表示预应力钢筋应力松弛引起的损失；L4表示混凝土的收缩和徐变引起的损失；L5表示用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于局部挤压引起的损失 L6表示5第5页/共51页1.1.预应力直线钢筋由于锚具变形和钢筋回缩损失 L1应注意的几个问题由块体拼装的结构，尚应考虑填逢间的预压变形。当采用混凝土或砂浆为填逢材料时，每条缝的预压变形值为1mm先张法构件，当台座长度超过100m时，可忽略l1后张法构件，l1只考虑张拉端，因锚固端锚具在张拉过程中已被压紧a取值见表102 P252l张拉端至锚固端之间的距离（mm）EP为预应力钢筋的弹性模量，按附录210采用 6第6页/共51页7第7页/共51页减小 L1L1的措施1）选用较好的锚具，减少垫板的数量。因为每增加一块垫板，a值就增加1mm；2）增加台座长度。台座长度大于100m时，可忽略不计。8第8页/共51页2.2.管道摩擦损失 L2L2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrN后张法中，张拉钢筋时，钢筋在孔道中滑动，就会产生摩擦力主要由两部分组成孔道偏差等因素引起的曲线型孔道法向压应力而引起的9第9页/共51页 2.2.管道摩擦损失 L2L2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxr由孔道偏差引起的损失值与预应力和孔道长度成正比负号表示dP1和Px方向相反10第10页/共51页2.2.管道摩擦损失 L2L2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrNdPxPxddP2+dP1Px-dPx11第11页/共51页2.2.管道摩擦损失 L2L2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrNdPxPxddP2+dP1Px-dPx12第12页/共51页2.2.管道摩擦损失 L2L2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxddPxPx-dP1dP1dxrdP2dPxPx-dP2dxrPdPxPxddP2+dP1Px-dPx考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，教材表10-3P255预应力钢筋与孔道壁间的摩擦系数，教材表10-313第13页/共51页14第14页/共51页2.2.管道摩擦损失 L2L2PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxd采用超张拉可以减少L2建议的张拉程序为01.1con停2分钟0.85con停2分钟con15第15页/共51页曲线钢筋张拉完，锚固以后由于锚具的变形也会引起损失 L1应注意的几个问题此式不适用于曲线配筋的后张法构件）锚固前的应力图锚固后的应力图摩擦力l1l1/2lfcon（0）16第16页/共51页曲线钢筋张拉完，锚固以后由于锚具的变形也会引起损失 L1基本假定：1）孔道摩擦损失的指数曲线简化为直线；2）抛物线预应力钢筋曲线可近似按圆弧形曲线考虑；3）假定正反方向损失斜率相等。当正反向摩擦斜率不相等时，反向摩擦损失斜率小于正向摩擦损失斜率，两者不相等。相等时，损失偏大5偏于安全。17第17页/共51页计算图形18第18页/共51页推导X处的摩擦损失i为摩擦损失斜率 设反向摩擦影响长度为 lf则（相似三角形）19第19页/共51页推导根据预应力钢筋在锚固损失影响区段的总变形与预应力钢筋的回缩值相等的原理，可得 a单位mm,lf单位m20第20页/共51页推导减小L2措施：1）较长的构件，可采用两端张拉；2）改进成孔工艺；3）采用超张拉程序。21第21页/共51页减小 L2L2措施22第22页/共51页23第23页/共51页24第24页/共51页25第25页/共51页3.3.温差应力损失 L3温度为t0时的应力为con温度升到t1时由于混凝土未结硬此处的应力为con温度回落到t0时由于混凝土已结硬和钢筋同时回缩，此处的应力为con3m时36第36页/共51页7.分批张拉引起的损失实际设计时，下列两种方法可以采用：1)将所有预应力钢筋拉到规定的应力，然后扣除其平均损失。2）将全部预应力钢筋拉至规定的初始预应力加上平均损失值。37第37页/共51页四、预应力损失的组合ApconApconApconApcon前期损失或第一批损失如锚具变形、管道摩擦、台座与钢筋的温差、钢筋松弛损失等发生在预应力传到混凝土之前后期损失或第二批损失如混凝土收缩徐变、局部挤压损失等发生在预应力传到混凝土之后根据预应力损失发生在混凝土预压前后，把预应力混凝土的损失分为两批：38第38页/共51页预应力损失的组合预应力损失的组合先张法构件后张法构件第一批损失lIl1+l2+l3+l4l1+l2第二批损失lIIl5l4+l5+l6预应力总损失的下限值先张法构件：l100N/mm2后张法构件：l80N/mm239第39页/共51页五、先张法构件的传递长度及锚固长度传递长度是指在先张法构件中建立有效预压应力的长度。先张法预应力混凝土构件的预压应力是靠构件两端一定距离内钢筋和混凝土之间的粘结力来传递，其传递并不能在构件端部集中一点完成，而必须通过一定的传递长度。40第40页/共51页计算时，把实际预应力钢筋的应力简化为线性规律变化。传递长度按下式计算：放张时预应力钢筋的有效应力值 为钢筋的公称直径 预应力钢筋的外形系数见表10-5 P263 放张时与混凝土立方体抗压强度相应的轴心抗拉强度标准值。41第41页/共51页锚固长度 锚固长度是指计算中充分利用钢筋强度时，必须满足的构造长度。作用 计算公式 存在条件 使用条件 传递长度 建立有效预压应力 先张法施工阶段 端部斜截面受剪承载力计算以及正、斜截面抗裂验算锚固长度 充分利用钢筋的强度 任何构件中使用阶段端部正截面、斜截面承载力计算以及抗裂验算 42第42页/共51页六、后张法构件端部局部承压后张法构件的预压应力是通过锚具经垫板传递给混凝土的。构件端部的应力状态是很复杂的。如图。由圣维南原理知，锚具下的局部压应力是经过一段距离才能扩散到整个截面。这个截面均匀受压。从端部局部受压过渡到全截面均匀受压的这个区段称为预应力混凝土构件的锚固区。43第43页/共51页1.端部受压截面尺寸的限制混凝土强度影响系数当不超过C50时取1.0，等于C80时取0.8两者线性插值为局部承压强度提高系数，按下式计算：为混凝土局部受压面积 为混凝土局部受压净面积，44第44页/共51页计算面积Ab45第45页/共51页局部受压的计算底面积 可由局部受压面积与计算底面积按同心、小边对称的原则确定。当截面尺寸不满足时，应加大端部锚固区的截面尺寸、调整锚具位置或提高混凝土强度等级。46第46页/共51页2.局部受压承载力计算47第47页/共51页计算间接钢筋对混凝土约束的折减系数，当混凝土强度等级小于C50时，取 1.0当混凝土等级为C80时，取 0.85为体积配筋率，当为方格网式配筋时，按下式计算：当为螺旋式配筋时，按下式计算：48第48页/共51页意义为配置间接钢筋内表面范围以内的混凝土核心面积，其重心应与重合，仍按同心、小边对称的原则进行，为螺旋式钢筋内表面范围以内的混凝土截面直径 配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数，按下式计算：当应取 49第49页/共51页注意间接钢筋应配置在预应力混凝土构件的锚固区。方格网式时，不应少于4片；螺旋式钢筋，不应少于4圈。不满足时，对于方格网式钢筋，应增加钢筋根数、加大钢筋直径以及减小钢筋间距；对螺旋式钢筋，应加大直径，减小螺距。50第50页/共51页谢谢您的观看！第51页/共51页