预应力混凝土结构基本原理与计算原则.pptx

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1、第1页/共59页 产生上述问题原因主要是因为混凝土的抗拉强度太低，导致受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度显著降低。钢筋混凝土梁应用于大跨度结构时，如为增加刚度而加大截面尺寸，会导致自重进一步增大，形成恶性循环。如增加钢筋来提高刚度，则钢材的强度得不到充分利用，造成浪费。采用高强钢筋，按正截面承载力要求可减少配筋，截面抗弯刚度基本与配筋面积成比例降低，故挠度变形控制难以满足。裂缝宽度与钢筋应力基本成正比。第2页/共59页 因而，钢筋混凝土结构中采用高强度因而，钢筋混凝土结构中采用高强度钢筋是不能发挥其作用的钢筋是不能发挥其作用的。而提高混凝土。而提高混凝土强度等级对提高构件的抗裂性能和控制裂强度

2、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。缝宽度的作用也不大。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；从从而而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展。第3页/共59页二、预应力的基本原理第4页/共59页由于预加应力由于预加应力 pc较大，受拉边缘仍处

3、较大，受拉边缘仍处于受压状态，于受压状态，不会出现开裂；不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，土的抗拉强度，一般不会出现开裂；一般不会出现开裂；受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的）的开裂明开裂明显推迟显推迟，裂缝宽度也显著减小裂缝宽度也显著减小。第5页/共59页三、预应力混凝土的特点 预预应应力力混混凝凝土土结结构构与与普普通通混混凝凝土土结结构构相相比比,其其主主要优点要优点是：是：提高构件的抗裂度，改善了构件

4、的受力性能。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；因此适用于对裂缝要求严格的结构；由于采用了高强度混凝土和钢筋，从而节省材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，因此适用于跨度大或承受重型荷料和减轻结构自重，因此适用于跨度大或承受重型荷载的构件；载的构件；提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适提高了构件的刚度，减少构件的变形，因此适用于对构件的刚度和变形控制较高的结构构件；用于对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、耐疲劳性和抗震提高了结构或构件的耐久性、耐疲劳性和抗震能力。能力。预预应应力力混混凝凝土土结结构构的的

5、缺缺点点是是需需要要增增设设施施加加预预应应力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长。力的设备，制作技术要求较高，施工周期较长。第6页/共59页 预应力混凝土结构的发展预应力混凝土结构的发展1.力学与实践；生活中预应力；第7页/共59页2.预应力混凝土的发展应用；初期阶段：初期阶段：1886年前后，加利福尼亚旧金山工程师申请了年前后，加利福尼亚旧金山工程师申请了在混凝土拱内张紧钢拉杆作楼板的专利，在混凝土拱内张紧钢拉杆作楼板的专利，1888年，德国，在混凝土楼板受荷前用施加拉年，德国，在混凝土楼板受荷前用施加拉力的钢筋来加强混凝土的专利，力的钢筋来加强混凝土的专利，1908年，美国年，美国的学

6、者提出了二次张拉的建议的学者提出了二次张拉的建议 1925年年 内布拉斯加州试用无粘结的做法内布拉斯加州试用无粘结的做法第8页/共59页工程实用阶段工程实用阶段法国的法国的 弗莱西奈弗莱西奈 E.Freyssinet 在在 1928年考年考虑混凝土收缩和徐变产生的损失虑混凝土收缩和徐变产生的损失，提出预应力，提出预应力混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土混凝土必须采用高强钢材和高强混凝土，这是，这是预应力混凝土在理论上关键的突破预应力混凝土在理论上关键的突破 直到直到1939 年，年，E.Freyssinet 发明了短部锚发明了短部锚固用的锥形契等，在工艺上提供了切实可行的固用的锥形契等，在工艺

7、上提供了切实可行的方法，方法，使预应力结构得到工程应用的真正推广使预应力结构得到工程应用的真正推广40 年代，弗莱西奈年代，弗莱西奈 E.Freyssinet 设计跨越设计跨越法国马恩河法国马恩河，孔径为，孔径为55 m 的的 大桥，人们才接大桥，人们才接受预应力损失可以控制和计算的见解受预应力损失可以控制和计算的见解第9页/共59页世界普及阶段世界普及阶段美国美国：大规模的预应力混凝土的推广，：大规模的预应力混凝土的推广，是第二次世界大战结束后，由于西欧对工是第二次世界大战结束后，由于西欧对工业业、交通、交通、城市建设急待恢复和重建、城市建设急待恢复和重建，钢材供应十分紧张的情况下钢材供应十

8、分紧张的情况下，原先钢结构，原先钢结构的工程纷纷改为预应力混凝土结构的工程纷纷改为预应力混凝土结构，应用，应用范围范围，也从桥梁，也从桥梁、工厂扩大到土木、工厂扩大到土木、建、建筑工程的各个领域。筑工程的各个领域。第10页/共59页 我国预应力的发展我国预应力的发展50、60 年代年代：预制构件：预制构件，3-6 米的楼板，米的楼板，吊车梁吊车梁，大型屋面板，大型屋面板，12 18 米的大梁米的大梁，36米以内的屋架米以内的屋架 等等 提倡工业化施工提倡工业化施工70 年代年代，北京，北京 和江、浙和江、浙 一带建了少量的预应一带建了少量的预应力框架结构力框架结构 80 年代：由于无粘结预应力

9、混凝土的推广，多、年代：由于无粘结预应力混凝土的推广，多、高层高层 大开间的预应力平板体系大开间的预应力平板体系，大量地采用预应，大量地采用预应力混凝土结构力混凝土结构 桥梁，特种结构等大量采用预应力混凝土结构桥梁，特种结构等大量采用预应力混凝土结构90年代年代：高层房屋的楼板跨度大：高层房屋的楼板跨度大；采用预应力；采用预应力梁减少。梁减少。第11页/共59页大跨度结构（大跨度桥梁）大跨度结构（大跨度桥梁）；特种结构（防漏特种结构（防漏、防渗和压力容器、防渗和压力容器）；）；对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。对构件的刚度和变形控制要求较高的结构构件。四、预应力混凝土的应用第12页/共

10、59页10.2 10.2 预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类1、按施加预应力的方法分：先张法预应力混凝土先张法预应力混凝土后张法预应力混凝土后张法预应力混凝土2、按施加预应力的程度分：3、按预应力钢筋与混凝土的黏结状况分：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有黏结预应力混凝土有黏结预应力混凝土无黏结预应力混凝土无黏结预应力混凝土第13页/共59页1、先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土1）先张法预应力混凝土工序：工序：钢筋就位钢筋就位张拉预应力钢筋张拉预应力钢筋临时锚固钢筋，浇注混凝土临时锚固钢筋，浇注混凝土放松预应力筋，混凝土受压。放松预应力筋，混凝土受压。特点：

11、特点：依靠钢筋与混凝土间的黏结力依靠钢筋与混凝土间的黏结力第14页/共59页先张法先张法第15页/共59页第16页/共59页2）后张法预应力混凝土工序：工序：制作构件，预留孔道制作构件，预留孔道穿筋穿筋张拉预应力钢筋张拉预应力钢筋锚固钢筋，孔道灌浆锚固钢筋，孔道灌浆特点：特点：依靠构件两端的锚固装置依靠构件两端的锚固装置第17页/共59页后张法后张法(Pretension)第18页/共59页后张法后张法Post-tension第19页/共59页2、全预应力混凝土和部分预应力混凝土 国际预应力混凝土协会和欧洲混凝土委员会建议国际预应力混凝土协会和欧洲混凝土委员会建议将配筋混凝土分为将配筋混凝土分

12、为4 4个等级：即个等级：即级（全预应力混凝级（全预应力混凝土）、土）、级（有限预应力混凝土）、级（有限预应力混凝土）、级（部分预应级（部分预应力混凝土）、力混凝土）、级（普通钢筋混凝土）。级（普通钢筋混凝土）。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各各种种荷荷载载组组合合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。大大致致相当于裂缝控制等级为一级的构件。相当于裂缝控制等级为一级的构件。有限预应力混凝土有限预应力混凝土 有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许有限预应力混凝土是按在短期荷载作用下，容许混

13、凝土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土承受某一规定拉应力值，但在长期荷载作用下，混凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为混凝土不得受拉的要求设计。相当于裂缝控制等级为二级的构件。二级的构件。第20页/共59页 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的的要要求求设设计计。相相当当于于裂裂缝缝控控制制等等级级为为三三级级的构件。的构件。有有限限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

14、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，因因而而是是当当前前预预应应力力混混凝凝土土结结构构的的一一个个主主要要发发展展趋趋势势。第21页/共59页（1）预应力混凝土结构对预应力钢筋的要求）预应力混凝土结构对预应力钢筋的要求 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

15、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筋必须采用高强钢筋（丝）；钢筋必须采用高强钢筋（丝）；较较好好的的黏黏结结性性能能 在在受受力力传传递递长长度度内内钢钢筋筋与与混混凝凝土土间间的的黏黏结结力力是是先先张张法法构构件件建建立立预预应应力力的的前前提提，因因此此必必须须有有足足够够的的黏黏结结强强度度。通通常常采采用用刻刻痕痕或或压波压波方法来提高与混凝土粘结强度。方法来提高与混凝土粘结强度。良良好好的的加加工工性性能能 即即要要求求钢钢筋筋

16、有有良良好好的的可可焊焊性性，以及钢筋以及钢筋“镦粗镦粗”后并不影响原来后并不影响原来的物理性能；的物理性能；10.3 10.3 预应力混凝土的材料预应力混凝土的材料1、预应力钢筋第22页/共59页具有一定的塑性 为防止发生脆性破坏，要求预应方钢筋在拉断时，具有一定的伸长率；（2）常用预应力钢筋）常用预应力钢筋 1、冷拉低合金钢筋 通常将级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可达580MPa。为解决粗直径钢筋的连接问题，钢筋表面轧制成不带纵向肋的精制螺纹，可用套筒直接连接。但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量生产，这种预应力筋的应用已很少。第23页/共59页2、中、高强钢丝、中、高强钢丝中高强

17、钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。中高强钢丝是采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到。中强钢丝的为中强钢丝的为8001200MPa，高强钢丝的强度为高强钢丝的强度为14701860MPa。钢丝直径为钢丝直径为39mm。为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面可采用刻痕刻痕或或压压波波，也可制成螺旋肋。，也可制成螺旋肋。刻痕钢丝螺旋肋钢丝第24页/共59页消除应力钢丝：消除应力钢丝：钢丝经冷拔后，存在有较大的内应钢丝经冷拔后，存在有较大的内应力，一般都需要采用低温回火处理来消除内应力。力，一般都需要采用低温回火处理来消除内应力。消除应力钢丝的比例极限、条

18、件屈服强度和弹性模消除应力钢丝的比例极限、条件屈服强度和弹性模量均比消除应力前有所提高，塑性也有所改善。量均比消除应力前有所提高，塑性也有所改善。3、钢绞线、钢绞线 钢绞线是用钢绞线是用2、3、7股高强钢丝扭结而成的一种股高强钢丝扭结而成的一种高强预应力筋，其中以高强预应力筋，其中以7股钢绞线应用最多股钢绞线应用最多。7股钢股钢绞线的公称直径为绞线的公称直径为9.515.2 mm，通常用于无粘结预，通常用于无粘结预应力筋，强度可高达应力筋，强度可高达1860MPa。2股和股和3股钢绞线用股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的粘结强度

19、。的粘结强度。第25页/共59页无粘结预应力束无粘结预应力束4、热处理钢筋、热处理钢筋 用热轧中碳低合金钢经过调质热处理后制成用热轧中碳低合金钢经过调质热处理后制成的高强度钢筋，直径为的高强度钢筋，直径为610mm，抗拉强度为抗拉强度为1470MPa。第26页/共59页 除冷拉低合金除冷拉低合金钢筋外，其余预应钢筋外，其余预应力筋的应力力筋的应力-应变应变曲线均无明显屈服曲线均无明显屈服点，采用残余应变点，采用残余应变为为0.2%的的条件屈条件屈服点服点作为抗拉强度作为抗拉强度设计指标设计指标。第27页/共59页2、混凝土 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

20、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黏黏结结强强度度，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端部部强强大大的的预压力；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、徐变引起的预应力损失；徐变引起的预应力损失；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进度，降低间接费用。工进度

21、，降低间接费用。第28页/共59页3、孔道及灌浆材料 制孔器的类型制孔器的类型 抽抽拔拔式式制制孔孔器器：即即在在预预应应力力混混凝凝土土构构件件中中根根据据设设计计要要求求预预留留制制孔孔器器具具，待待混混凝凝土土初初凝凝后后拔拔出出制制孔器具，形成孔道。孔器具，形成孔道。埋埋入入式式制制孔孔器器：即即在在预预应应力力混混凝凝土土构构件件中中根根据设计要求永久埋置制孔器，形成预留孔道。据设计要求永久埋置制孔器，形成预留孔道。灌灌浆浆材材料料 为为了了避避免免预预应应力力筋筋腐腐蚀蚀，保保证证预预应应力力筋筋与与周周围围混混凝凝土土共共同同变变形形，应应向向孔孔道道中中灌灌入入水水泥浆。泥浆。

22、要求：要求：具有一定的黏结强度，收缩不能过大。具有一定的黏结强度，收缩不能过大。第29页/共59页10.4 10.4 预应力钢筋张锚体系预应力钢筋张锚体系 类型：类型：锚具和夹具，代号：锚具：锚具和夹具，代号：锚具：M；夹具：；夹具：J一般根据锚固方式的不同分为：一般根据锚固方式的不同分为：夹夹片片式式锚锚具具：代代号号J，如如：JM型型锚锚具具；QM型型；XM型；型；OVM型锚具；夹片式扁锚型锚具；夹片式扁锚BM体系；体系；支支承承式式锚锚具具：代代号号L和和D，如如螺螺丝丝端端杆杆锚锚具具LM；镦头锚具；镦头锚具DM；锥塞式锚具：代号锥塞式锚具：代号Z，如：钢质锥形锚具如：钢质锥形锚具GZ

23、；握裹式锚具：代号握裹式锚具：代号W，如挤压锚具；压花锚具；如挤压锚具；压花锚具；第30页/共59页1、夹片式锚具、夹片式锚具第31页/共59页第32页/共59页第33页/共59页第34页/共59页第35页/共59页10.5 10.5 预应力混凝土结构计算的基本原则预应力混凝土结构计算的基本原则1、计算要求 正常使用条件下：正常使用条件下：承载力计算；变形验算；承载力计算；变形验算；抗裂验算；裂缝宽度验算；应力验算。抗裂验算；裂缝宽度验算；应力验算。施工阶段：施工阶段：承载力计算；抗裂验算；应力验承载力计算；抗裂验算；应力验算；局部受压验算。算；局部受压验算。u裂缝控制验算：裂缝控制一般分为三

24、级：一级：裂缝控制验算：裂缝控制一般分为三级：一级：不允许出现裂缝；二级：一般要求不出现裂缝；不允许出现裂缝；二级：一般要求不出现裂缝；三级：允许出现裂缝。三级：允许出现裂缝。u变形验算：荷载作用下的变形；预应力产生的变形验算：荷载作用下的变形；预应力产生的反拱估算。反拱估算。第36页/共59页2、张拉控制应力 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应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张拉力除以预应力钢力值，其值为张拉设备所控制的总的张拉力除以预应力钢筋面积得到的应力值。筋面积得到的应力值。从充分发挥预应力优点的角度考虑，张拉控制应力宜从充分发

25、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，尽可能地定得高一些，con定得高，形成的有效预压应力定得高，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，但如果控制应高，构件的抗裂性能好，且可以节约钢材，但如果控制应力过高，会出现以下问题：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，使越高，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。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裂，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。对后张法构件

26、有可能造成端部混凝土局部受压破坏。第37页/共59页 有时为了减少预应力损失，需对钢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，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的实际屈服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，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。使预应力损失增大使预应力损失增大。con也不能定得过低，它应有下限值。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，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力过小，达

27、不到预期对混凝土产生的预压应力过小，达不到预期的抗裂效果。的抗裂效果。第38页/共59页 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.冷拉热轧钢筋塑性较好，有明显的流幅，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，故以屈服强度作为标准值，故con定得高，冷定得高，冷拔低碳钢丝、钢绞线、热处理钢筋属于无明拔低碳钢丝、钢绞线、热处理钢筋属于无明显流幅的钢筋，塑性差，且以极限抗拉强度显流幅的钢筋，塑性差，且以极限抗拉强度作为标准值，故作为标准值，故con定得低。定得低。张拉控制应力大小的确定与预应力钢张拉控制应力大小的确定与预应力钢筋的筋的品种品种和施加预应

28、力的和施加预应力的方法方法有关。有关。第39页/共59页第40页/共59页 因为对预应力筋的张拉过程是在施工阶段进行的，同时张拉因为对预应力筋的张拉过程是在施工阶段进行的，同时张拉预应力筋也是对它进行的一次检验，所以表中预应力筋也是对它进行的一次检验，所以表中 con是以预应力是以预应力筋的标准强度给出的，且筋的标准强度给出的，且 con可不受抗拉强度设计值的限制可不受抗拉强度设计值的限制。在下列情况下，在下列情况下，con可提高可提高0.05 fptk：为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在使用阶段受压区内为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；设置的预应力筋；为部

29、分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损为部分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损失。失。为避免为避免 con的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，规范规范规定规定 con不应小于不应小于0.4 fptk。第41页/共59页 预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及制作方法上原因，预应力筋中应力会从con逐步减少，并经过相当长的时间才会最终稳定下来，这种应力降低现象称为预应力损失。由于最终稳定后的应力值才对构件产生实际的预应力效果。因此，预应力损失是预应力混凝土结构设计和施工中的一个关键的问题。过高或过低估计预应力损失，都会对结构的使用

30、性能产生不利影响。3、预应力损失第42页/共59页 由于预应力是通过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋产生缩短的因素，都将引起预应力损失，主要有：锚固损失：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移 摩擦损失：在预应力筋张拉过程中，后张法预应力筋与孔道壁之间的摩擦，先张法预应力筋与锚具之间以及折点处的摩擦，也会使张拉应力造成损失。混凝土的收缩和徐变引起的损失 松弛损失：长度不变的预应力筋，在高应力的长期作用下会产生松弛，会引起预应力损失。温差损失：先张法中的热养护引起的温差损失 弹性压缩损失：混凝土弹性压缩，后张法中后拉束对先张拉束造成的压缩变形而产生分批张拉损失等。第43页/共59页1）锚具变形和钢筋

31、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 当为当为直线型预应力钢筋直线型预应力钢筋时时 式中式中 a张拉端锚具变形和预应力钢筋回缩值；张拉端锚具变形和预应力钢筋回缩值；l张拉端至锚固端之间的距离。张拉端至锚固端之间的距离。第44页/共59页减少此项损失的措施有：减少此项损失的措施有：合理选择锚具和夹具，使锚具变形小合理选择锚具和夹具，使锚具变形小或预应力回缩值小；或预应力回缩值小；尽量减少垫块的块数；尽量减少垫块的块数；增加台座长度；增加台座长度；对直线预应力钢筋可采用一端张拉的对直线预应力钢筋可采用一端张拉的方法；方法；采用超张拉，可部分抵消锚固损失。采用超张拉，可部分抵消

32、锚固损失。第45页/共59页2 2）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 摩擦损失是指在摩擦损失是指在后张法后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张拉端距离的增加而逐渐减少的现象。对于该项损力随距张拉端距离的增加而逐渐减少的现象。对于该项损失可按下式计算：失可按下式计算：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

33、似取取 该孔道在纵轴上的投影长度，该孔道在纵轴上的投影长度，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从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线当当第46页/共59页第47页/共59页 减少该项损失，可采取以减少该项损失，可采取以下措施：下措施：对较长的构件可在两端进行张拉；对较长的构件可在两端进行张拉；采用超张拉，张拉程序可采用采用超张拉，张拉程序可采用：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，分布，当张拉应力降至当张拉应力降至0.85con，由于钢筋回缩受到孔道反向摩擦力的，由于钢筋回缩受到

34、孔道反向摩擦力的影响，预应力沿影响，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，超张拉钢筋中的应力比一次张拉至分布，可见，超张拉钢筋中的应力比一次张拉至con的的应力分布均匀，预应力损失要小一些。应力分布均匀，预应力损失要小一些。在接触材料表面涂水溶性润滑剂，以减小摩擦系数；在接触材料表面涂水溶性润滑剂，以减小摩擦系数；提高施工质量，减少钢筋位置偏差。提高施工质量，减少钢筋位置偏差。第48页/共59页3）混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的损失力的设备之间温差引起的损失 l

35、3 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黏黏结结成成整整体体，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

36、升升钢钢筋筋伸伸长长的的部部分分已已不不能能回回缩缩，因因而而产产生生了了温温差差损损失失。仅仅先先张张法法构构件件有该项损失有该项损失。l3=2t （N/mm2）第49页/共59页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。先在常温下养先在常温下养护至混凝土强度等级达到护至混凝土强度等级达到C7.5C10，再，再逐渐升温至规定的养护温度，这时可认为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而不引起预应力损失;在钢模上张拉预应力钢筋。在钢模上张拉预应力钢筋。由于钢由于钢模和构

37、件一起加热养护，升温时两者温度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。相同，可不考虑此项损失。第50页/共59页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度不变条件下，其应力随时间增长而不变条件下，其应力随时间增长而降低的现象。降低的现象。原因：钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑原因：钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑性变形的性质。性变形的性质。在钢筋的应力保持不变的条件下在钢筋的应力保持不变的条件下，塑性变，塑性变形随时间增长而增长，这种现象称

38、为徐变。形随时间增长而增长，这种现象称为徐变。在长度保持不在长度保持不变的条件下变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这种现象称，应力值随时间增长而逐渐降低，这种现象称为松弛。为松弛。钢筋应力松弛有以下钢筋应力松弛有以下特点特点：应力松弛与时间有关，开始快，以后慢；应力松弛与时间有关，开始快，以后慢；应力松弛与钢材品种有关。冷拉钢筋、热处理钢筋的应应力松弛与钢材品种有关。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；张拉控制应力张拉控制应力concon高，应力松弛大。高，应力松弛大。第51页/共59页 采用超张拉可使应

39、力松弛损失有所降采用超张拉可使应力松弛损失有所降低。超张拉程序为低。超张拉程序为:因为在较高应力下持荷两分钟所产生因为在较高应力下持荷两分钟所产生的松弛损失与在较低应力下经过较长时间的松弛损失与在较低应力下经过较长时间才能完成的松弛损失大体相当，所以经过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。减少此项损失的措施有：采用短时间超张拉方法。减少此项损失的措施有：采用短时间超张拉方法。第52页/共59页5）混凝土的收缩和徐变引起的预应混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失力损失l5 混混凝凝土土结结硬硬时时产产生生体体

40、积积收收缩缩，在在预预压压力力作作用用作作用用下下，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，构构件件中中的的预预应应力力钢钢筋跟着回缩，造成预应力损失。筋跟着回缩，造成预应力损失。由由于于收收缩缩和和徐徐变变是是同同时时随随时时间间产产生生的的，且且影影响响二二者者的的因因素素相相同同时时随随变变化化规规律相似，律相似，规范规范将二者合并考虑。将二者合并考虑。第53页/共59页减少此项损失的措施有：减少此项损失的措施有：采采用用高高标标号号（高高强强度度等等级级）水水泥泥，减减少少水泥用量，降低水灰比；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及及掺

41、掺加加高高效效减减水水剂剂，减减少少水水灰灰比比，同同时时加加强强振振捣捣，提提高高混混凝凝土土的的密实性；密实性；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 ,以防止发生非线性徐变。以防止发生非线性徐变。第54页/共59页6）用螺旋式预应力钢筋作配筋的）用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，环形构件，当直径当直径d3md3m时，由于混凝土的局部挤压引时，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失起的预应力损失l6 仅仅后后张张法法有有这这项项损损失失。当当D D3m3m，l6l6=30=30MPa，当当D D3 3m，不不考考虑虑该该项项

42、损损失失。此处此处D D为为环形构件的直径。环形构件的直径。第55页/共59页4、预应力损失值的组合 上述各项预应力损失不是同时产生的，而是按不同的张拉方法分批产生的。因此，为了计算方便，规范把预应力损失分为两批：混凝土预压前完成的损失lI；混凝土预压后完成的损失lII。根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见表。第56页/共59页 考虑到预应力损失计算的误差，考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利在总损失计算值过小时，产生不利影响，影响，规范规范规定当总损失值规定当总损失值 l=lI+lII小于下列数值时，按下列数小于下列数值时，按下列数值取用：值取用：先张法构件先张法构件 100MPa 后张法构件后张法构件 80MPa第57页/共59页完完第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页