1、第9章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,9.1 預(yù)應(yīng)力混凝土概述 9.2 預(yù)應(yīng)力施工工藝 9.3 張拉控制應(yīng)力與預(yù)應(yīng)力損失 9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計(jì)算,2020/8/9,3,一、預(yù)應(yīng)力的概念 定義 預(yù)加應(yīng)力 人為引進(jìn)的按一定規(guī)律分布的應(yīng)力 作用 抵消工作拉應(yīng)力 或抵消工作壓應(yīng)力,9.1 預(yù)應(yīng)力混凝土概述,9.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理,2020/8/9,4,預(yù)應(yīng)力在生活中的應(yīng)用 木桶用箍套緊，預(yù)壓應(yīng)力,使縫隙處緊密,抵消工作拉應(yīng)力,防裂防漏,手工鋸，拉緊鋸條，預(yù)拉應(yīng)力,鋸條張緊拉直，產(chǎn)生預(yù)拉應(yīng)力,抵消工作中來回運(yùn)動(dòng)的壓應(yīng)力,防止鋸條受壓失穩(wěn),擰緊自行車輪鋼絲，預(yù)拉力,拉緊鋼絲，鋼絲預(yù)拉應(yīng)力,抵

2、消工作時(shí)產(chǎn)生的壓應(yīng)力,2020/8/9,5,二、預(yù)應(yīng)力混凝土 鋼筋混凝土的缺陷 帶裂縫工作構(gòu)件，應(yīng)用受限制 耐久性要求限制裂縫寬度 預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)需而生 解決鋼筋混凝土的缺陷而出現(xiàn) 1886年美國人杰克遜提出思路 1928年法國人弗雷西奈獲得成功 借助混凝土較高的抗壓強(qiáng)度來彌補(bǔ)其抗拉能力的不足,2020/8/9,6,預(yù)應(yīng)力混凝土的定義 美國混凝土協(xié)會(huì)：預(yù)應(yīng)力混凝土是根據(jù)需要人為地引入某一分布與數(shù)值的內(nèi)應(yīng)力，用以全部或部分抵消外荷載應(yīng)力的一種加筋混凝土 中國建筑材料術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T 191-2009：由配置受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋通過張拉或其他方法建立預(yù)加應(yīng)力的混凝土 預(yù)應(yīng)力的產(chǎn)生 張拉預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)

3、力筋受拉 預(yù)應(yīng)力筋回縮時(shí)受到混凝土的約束 預(yù)應(yīng)力筋和砼之間通過黏結(jié)或承壓方式傳力 預(yù)應(yīng)力筋受拉，混凝土受壓,2020/8/9,7,預(yù)應(yīng)力混凝土對(duì)材料的要求 混凝土 強(qiáng)度高：減小截面尺寸、減小自重 收縮、徐變小：減少預(yù)應(yīng)力損失 快硬、早強(qiáng)：施工進(jìn)度 強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40、且不應(yīng)低于C30 預(yù)應(yīng)力筋（鋼絲、鋼絞線、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋） 強(qiáng)度高：鋼筋受拉，抗拉強(qiáng)度要高 具有一定的塑性：避免脆性破壞 具有良好的加工性能：可焊、鐓粗 與混凝土之間良好的黏結(jié)強(qiáng)度（有黏結(jié)）,2020/8/9,8,三、受拉構(gòu)件預(yù)應(yīng)力的基本原理 工作前軸心受壓 施加軸心壓力 混凝土均勻壓應(yīng)力 使用荷載作用 外加軸向拉力 拉應(yīng)力均

4、勻分布 疊加結(jié)果 全截面受壓 不受力（零應(yīng)力） 受拉，但拉應(yīng)力很小,可以保證不開裂或裂縫寬度很小,2020/8/9,9,四、受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力的基本原理 使用前偏心受壓 截面全部受壓 或大部分受壓 使用荷載作用 混凝土彈性狀態(tài) 彎曲應(yīng)力線性分布 疊加結(jié)果 全截面受壓，壓應(yīng)力梯形分布 全截面受壓，壓應(yīng)力三角形分布 截面存在受拉區(qū)，但拉應(yīng)力減小,保證不開裂或裂縫寬度很小,偏壓時(shí)反拱，可部分抵消荷載撓度，減小變形：剛度增大。,2020/8/9,10,五、預(yù)應(yīng)力混凝土受力特點(diǎn) 抗裂性能和剛度提高 使用荷載下拉應(yīng)力下降或不出現(xiàn)拉應(yīng)力 反拱可部分抵消荷載撓度，剛度提高 預(yù)應(yīng)力大小可根據(jù)需要調(diào)整 人為施加的預(yù)應(yīng)

5、力 大小可根據(jù)抗裂性能和撓度而調(diào)整 預(yù)應(yīng)力混凝土處于彈性階段工作 構(gòu)件在工作時(shí)多處于彈性階段 應(yīng)力計(jì)算可采用換算面積法，按單一材料對(duì)待，即可利用材料力學(xué)公式,2020/8/9,11,對(duì)承載力的影響 施加預(yù)應(yīng)力對(duì)正截面承載力無明顯影響 對(duì)斜截面受剪承載力有一定的好處,截面尺寸、材料相同的條件下，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土正截面承載力相同。,因預(yù)壓應(yīng)力可使剪壓區(qū)高度增大，故預(yù)應(yīng)力混凝土斜截面承載力高于鋼筋混凝土斜截面承載力,2020/8/9,12,一、預(yù)應(yīng)力混凝土分類 裂縫控制分類 全預(yù)應(yīng)力混凝土 有限預(yù)應(yīng)力混凝土 部分預(yù)應(yīng)力混凝土,9.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的 分類、特點(diǎn)與應(yīng)用,使用過程中不出現(xiàn)拉應(yīng)

6、力,允許出現(xiàn)裂縫，最大裂縫寬度不超過限值,標(biāo)準(zhǔn)組合可出現(xiàn)拉應(yīng)力，但不超過規(guī)定值,2020/8/9,13,黏結(jié)方式分類 有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土：依靠預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度傳力或部分傳力 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土：預(yù)應(yīng)力筋和混凝土不直接接觸,預(yù)應(yīng)力筋涂上防銹涂料，置于塑料管內(nèi)，可自由伸縮，管外澆筑混凝土。,靠端部錨固區(qū)傳遞預(yù)應(yīng)力,2020/8/9,14,施工方法分類 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土：先張拉預(yù)應(yīng)力筋，后澆筑混凝土 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土：先澆筑混凝土，后張拉預(yù)應(yīng)力筋 中國土木工程學(xué)會(huì)定量方法分類,預(yù)應(yīng)力度,M0消壓彎矩,N0消壓軸力,分類結(jié)果, 1.0， 全預(yù)應(yīng)力混凝土,0 1.0，部分預(yù)應(yīng)力混凝土,

7、 =0， 鋼筋混凝土,2020/8/9,15,二、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 抗裂性能較好、剛度較大 耐久性較好 節(jié)約材料，減輕自重 抗剪承載力高 抗疲勞能力強(qiáng) 提高工程質(zhì)量 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn) 工藝復(fù)雜 需要專門設(shè)備,反拱不易控制 開工費(fèi)用較高,2020/8/9,16,三、預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用 應(yīng)用領(lǐng)域 房屋建筑 橋梁工程 基礎(chǔ)工程 應(yīng)用實(shí)例 預(yù)制構(gòu)件 現(xiàn)澆構(gòu)件,六庫怒江橋，主跨154m,2020/8/9,17,9.1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的 構(gòu)造要求,一、先張法構(gòu)件的構(gòu)造要求 預(yù)應(yīng)力筋凈間距 不小于公稱直徑的2.5倍和混凝土粗骨料最大粒徑的1.25倍 且應(yīng)符合下列規(guī)定

8、：,預(yù)應(yīng)力鋼絲不應(yīng)小于15mm；,三股鋼絞線不應(yīng)小于20mm；,七股鋼絞線不應(yīng)小于25mm。,當(dāng)混凝土振搗密實(shí)性具有可靠保證時(shí)，凈,間距可放寬為最大粗骨料粒徑的1.0倍。,2020/8/9,18,端部加強(qiáng)措施 單根配置的預(yù)應(yīng)力筋，其端部宜設(shè)螺旋筋 分散的多根預(yù)應(yīng)力筋，在端部10d且不小于100mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)，宜設(shè)35片與預(yù)應(yīng)力筋垂直的鋼筋網(wǎng)片 采用預(yù)應(yīng)力鋼絲配筋的薄板，在板端100mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)宜適當(dāng)加密橫向鋼筋,2020/8/9,19,當(dāng)構(gòu)件端部與下部支承結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，應(yīng)考慮混凝土收縮、徐變及溫度變化所產(chǎn)生的不利影響，宜在構(gòu)件端部可能產(chǎn)生裂縫的部位設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋。,槽形板類構(gòu)件，應(yīng)在構(gòu)件端部

9、100mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)沿構(gòu)件板面設(shè)置附加橫向構(gòu)造鋼筋，其數(shù)量不應(yīng)少于2根,2020/8/9,20,二、后張法構(gòu)件的構(gòu)造要求 預(yù)留孔道要求 預(yù)制構(gòu)件，孔道之間的凈間距不宜小于50mm，且不宜小于粗骨料粒徑的1.25倍；孔道至構(gòu)件邊緣的距離不宜小于30mm，且不宜小于孔道直徑的50% 現(xiàn)澆混凝土梁中預(yù)留孔道在豎直 方向的凈間距不應(yīng)小于孔道外徑， 水平方向的凈間距不宜小于1.5倍 孔道外徑，且不應(yīng)小于粗骨料粒 的1.25倍；從孔道外至構(gòu)件邊緣的凈距離，,2020/8/9,21,梁底不宜小于50mm，梁側(cè)不宜小于40mm，裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的梁，梁底、梁側(cè)分別不宜小于60mm和50mm 預(yù)留孔道外徑應(yīng)比

10、穿孔連接器外徑大6mm15mm，且孔道的截面積宜為穿入預(yù)應(yīng)力鋼絲束或鋼絞線束截面積的3.04.0倍 預(yù)留孔道可水平并列貼緊布置，但并排的數(shù)量不應(yīng)超過2束 現(xiàn)澆板中采用扁形錨固體系時(shí)，每孔預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量宜為35根；孔道在水平方向的凈間距不應(yīng)超過8倍板厚及1.5m中的較大值,2020/8/9,22,板中單根無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的間距不應(yīng)大于板厚的6倍，且不宜大于1m；帶狀束的無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)不宜多于5根，帶狀束間距不宜大于板厚的12倍，且不宜大于2.4m 梁中集束布置的無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，集束的水平凈間距不宜小于50mm，束至構(gòu)件邊緣的凈距離不宜小于40mm 端部錨固區(qū)配置間接鋼筋,錨固區(qū)兩類裂縫,局部承壓

11、區(qū)承壓墊板后面的縱向劈裂裂縫,預(yù)應(yīng)力束偏心布置且偏心距較大時(shí)，端面附近產(chǎn)生較高的豎向拉應(yīng)力，可導(dǎo)致縱向水平裂縫,配置間接鋼筋,2020/8/9,23,采用普通鋼墊板時(shí)，應(yīng)進(jìn)行局部受壓承載力計(jì)算，并配置間接鋼筋（配筋區(qū)域?yàn)樽笙聢D區(qū)1 ），其體積配筋率不應(yīng)小于0.5%，墊板的剛性擴(kuò)散角應(yīng)取45 局部壓力設(shè)計(jì)值取1.2倍張拉控制力 局部受壓間接鋼筋配置區(qū)外，配置防劈裂箍筋或網(wǎng)片（配筋區(qū)域左下圖2區(qū)）,2020/8/9,24,設(shè)置豎向防端部裂縫的構(gòu)造鋼筋（配筋區(qū)域?yàn)橄聢D3區(qū)）,2020/8/9,25,端部局部凹進(jìn)時(shí)的構(gòu)造 設(shè)置折線構(gòu)造鋼筋 防止轉(zhuǎn)折處產(chǎn)生裂縫,2020/8/9,26,預(yù)應(yīng)力筋曲線布置時(shí)

12、的半徑 當(dāng)采用曲線預(yù)應(yīng)力束時(shí)，曲率半徑由下式計(jì)算，但不宜小于4m,預(yù)應(yīng)力束合力設(shè)計(jì)值,預(yù)應(yīng)力束孔道的外徑,對(duì)于折線配筋的構(gòu)件，在預(yù)應(yīng)力束彎折處的曲率半徑可適當(dāng)減小。當(dāng)曲率半徑不能滿足要求時(shí)，可在曲線預(yù)應(yīng)力束彎折處內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼筋網(wǎng)片或螺旋筋,2020/8/9,27,一、先張法 生產(chǎn)工藝 穿鋼筋 張拉鋼筋 澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù) 切斷鋼筋（混凝土強(qiáng)度 達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上）,9.2 預(yù)應(yīng)力施工工藝,9.2.1 預(yù)應(yīng)力施加方法,2020/8/9,28,先張法的優(yōu)點(diǎn) 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單 工序少，效率高 質(zhì)量容易保證 成本低（省去錨具和預(yù)埋件） 先張法適用性 工廠化大量生產(chǎn) 長(zhǎng)線法生產(chǎn) 中、小型構(gòu)件,2020/8

13、/9,29,二、后張法 張拉設(shè)備 千斤頂 錨具和夾具 工藝過程 澆筑混凝土并養(yǎng)護(hù) 預(yù)留孔道中穿鋼筋 張拉鋼筋、錨固 孔道內(nèi)壓力灌漿,2020/8/9,30,后張法的優(yōu)點(diǎn) 鋼筋直接在構(gòu)件上張拉，無需臺(tái)座 可工廠生產(chǎn)、亦可現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn) 后張法的缺點(diǎn) 生產(chǎn)周期長(zhǎng) 需要利用工作錨錨固鋼筋，耗材多，成本高 工序多，操作復(fù)雜 應(yīng)用場(chǎng)合 大型構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn) 避免長(zhǎng)途搬運(yùn),錨具,2020/8/9,31,后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁現(xiàn)場(chǎng)施工,2020/8/9,32,后張法的特殊應(yīng)用 后張自錨法 后張法施工 構(gòu)件端部做成喇叭口 依靠預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的黏結(jié)力傳遞 預(yù)應(yīng)力，以代替錨具的擠壓 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施加法 混凝土澆筑前放入

14、預(yù)應(yīng)力筋 預(yù)應(yīng)力筋表面涂油并套塑料管 澆筑混凝土 張拉預(yù)應(yīng)力筋，錨固,2020/8/9,33,電熱張拉法利用熱脹冷縮原理,構(gòu)件制作,伸長(zhǎng)值、功率計(jì)算,電熱機(jī)具準(zhǔn)備,鋼筋除銹、鐓粗及墊板制作,穿鋼筋,伸長(zhǎng)標(biāo)志,通電,測(cè)量伸長(zhǎng)量值,斷電錨固,冷卻,校核,灌漿,2020/8/9,34,9.2.2 錨具和夾具,一、錨具和夾具的性能要求 錨具和夾具：錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋的工具 能夠取下重復(fù)使用的夾具 留在構(gòu)件內(nèi)不能取下的錨具 對(duì)錨具和夾具的要求 可靠的錨固性能 足夠的承載能力 良好的適用性能,2020/8/9,35,錨具的基本性能 由“預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件”力學(xué)試驗(yàn)測(cè)試 靜載錨固性能 錨具效率系數(shù)a0.95

15、極限拉力時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的總應(yīng)變apu 2.0 % 動(dòng)載性能,200萬次疲勞性能試驗(yàn),鋼絲鋼絞線上限應(yīng)力0.65fptk，應(yīng)力幅不小于80MP。錨具零件不應(yīng)發(fā)生疲勞破壞，預(yù)應(yīng)力筋在錨具夾持區(qū)域發(fā)生疲勞破壞的截面面積不應(yīng)大于總試件總截面面積的5%,50次周期荷載試驗(yàn),鋼絲鋼絞線上限應(yīng)力0.8fptk，下限應(yīng)力0.4fptk。預(yù)應(yīng)力筋在錨具夾持區(qū)域不應(yīng)發(fā)生斷裂。,2020/8/9,36,二、錨具和夾具的類型 夾片式錨具（夾具） 依靠預(yù)應(yīng)力筋和夾片之間的摩擦阻力錨固預(yù)應(yīng)力筋 圓形夾片式錨具YJM 圓形夾片式夾具YJJ 扁形夾片式錨具BJM 支承式錨具（夾具） 靠端部承壓錨固預(yù)應(yīng)力筋 鐓頭錨具DTM，鐓頭夾

16、具DTJ 螺母錨具LMM，螺母夾具LMJ,YJM15-12,YJM13-12,2020/8/9,37,錐塞式錨具（夾具） 靠預(yù)應(yīng)力筋與錐塞之間的摩擦阻力錨固預(yù)應(yīng)力筋 鋼質(zhì)錨具GZM 冷鑄錨具LZM 熱鑄錨具RZM 握裹式錨具（夾具） 利用擠壓套筒的握裹力或錨頭與混凝土之間的黏結(jié)力錨固預(yù)應(yīng)力筋 擠壓錨具JYM、擠壓夾具JYJ 壓花錨具YHM,2020/8/9,38,三、工程上常用錨具和夾具 螺母錨具（夾具）：支承式 單根粗鋼筋作預(yù)應(yīng)力筋，鋼筋兩端帶螺紋 鋼筋的拉力通過螺紋斜面?zhèn)鹘o螺帽 螺帽通過鋼墊板將力傳給混凝土,精軋螺紋鋼筋，沿通長(zhǎng)都有規(guī)則、但不連續(xù)的凸形螺紋，可在任意位置進(jìn)行錨固和連接。,受

17、力明確，錨固可靠；,構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便；,能重復(fù)張拉、放松或拆卸；,可用套筒接長(zhǎng),2020/8/9,39,鐓頭錨具（夾具）：支承式 工藝：將鋼絲穿過錨環(huán)孔眼，端頭鐓粗，與錨環(huán)固定，然后將預(yù)應(yīng)力筋束連同錨環(huán)一起穿過構(gòu)件預(yù)留孔道，待預(yù)應(yīng)力筋伸出孔道口，套上螺帽進(jìn)行張拉，邊張拉邊擰緊內(nèi)螺帽 傳力：預(yù)拉力通過端頭承壓力傳到錨環(huán)，錨環(huán)通過螺紋傳到螺帽，經(jīng)鋼墊板到混凝土 優(yōu)點(diǎn)：錨固可靠 錨力大 張拉方便 缺點(diǎn)：對(duì)預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度 的精度要求高,2020/8/9,40,YJM錨具：夾片式 由錨環(huán)和夾片組成 可錨固36根平行鋼筋或56根平行鋼絞線束 可用于張拉端，也可用于固定端 鋼筋內(nèi)縮量大,光圓鋼筋2mm,變形

18、鋼筋3mm,鋼絞線5mm,YJM型群錨，可錨固多根鋼絞線,2020/8/9,41,錐塞式錨具 由鋼圈和帶齒的圓錐體錨塞組成 最早的摩擦式錨具，又稱為弗氏錨具 錨固多根平行鋼絲束或鋼絞線束 鋼筋或鋼絲滑移大 預(yù)應(yīng)力損失達(dá)到張拉控制應(yīng)力的5%,2020/8/9,42,握裹式錨具 擠壓錨具 壓花錨具,只能用于固定端,壓頭機(jī)工作原理,2020/8/9,43,9.2.3 預(yù)加應(yīng)力的其他設(shè)備,一、千斤頂 施力設(shè)備 液壓千斤頂 螺旋千斤頂 齒條千斤頂 預(yù)應(yīng)力混凝土使用液壓千斤頂 支承于構(gòu)件端面 力值可達(dá)數(shù)兆牛,2020/8/9,44,二、制孔器 抽芯成型 鋼管抽芯成型 橡膠管抽芯成型 預(yù)埋管 預(yù)埋金屬波紋管

19、 預(yù)埋塑料波紋管 預(yù)埋鋼管 三、穿索機(jī) 類型：液壓式、電動(dòng)式 最大推力3kN，最大水平傳輸距離150m,2020/8/9,45,四、壓漿機(jī) 系統(tǒng)組成 灰漿攪拌筒 儲(chǔ)漿筒 灰漿泵 供水系統(tǒng) 工作參數(shù) 最大壓力1.50MPa 最大水平距離150m 最大豎直高度40m,2020/8/9,46,六、連接器 錨頭連接器 接長(zhǎng)連接器,五、張拉臺(tái)座 先張法固結(jié)于地面的設(shè)備 臨時(shí)錨固預(yù)應(yīng)力筋,2020/8/9,47,9.3 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算,一、張拉控制應(yīng)力的影響 張拉控制應(yīng)力 張拉預(yù)應(yīng)力筋達(dá)到的最大拉應(yīng)力值 = 張拉控制應(yīng)力 張拉控制應(yīng)力過低時(shí)的影響 預(yù)應(yīng)力筋在經(jīng)歷各種損失后，應(yīng)力太小 對(duì)混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力

20、過小 不能有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂度和剛度,9.3.1 張拉控制應(yīng)力,2020/8/9,48,張拉控制應(yīng)力過高時(shí)的影響 混凝土失效：構(gòu)件的某些部位受拉開裂，錨固端混凝土局部受壓破壞 構(gòu)件延性下降：開裂荷載與極限荷載接近，延性較差 預(yù)應(yīng)力筋失效：超張拉過程中，個(gè)別預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力可能超過實(shí)際屈服強(qiáng)度，產(chǎn)生塑性變形或脆斷,張拉控制應(yīng)力的確定與預(yù)應(yīng)力筋的種類有關(guān)。,2020/8/9,49,二、張拉控制應(yīng)力的取值規(guī)定 一般取值規(guī)定 消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線,中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲,預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋,2020/8/9,50,特殊情況下可以提高取值 符合下列情況之一，張拉控制應(yīng)力限值可以提高0.05fptk或0

21、.05fpyk ： 要求提高構(gòu)件在施工階段的抗裂性能而在使用階段受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋 要求部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、預(yù)應(yīng)力筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力筋與張拉臺(tái)座之間的溫差等因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失,2020/8/9,51,一、張拉端錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮引 起的預(yù)應(yīng)力損失l1 直線預(yù)應(yīng)力筋 錨具、墊板與構(gòu)件之間的縫隙被壓緊，預(yù)應(yīng)力筋在錨具之間滑動(dòng)，使預(yù)應(yīng)力筋回縮，從而引起預(yù)應(yīng)力損失 損失計(jì)算,9.3.2 各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失,先張法和后張法均發(fā)生這項(xiàng)損失,2020/8/9,52,a 錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值（mm） 支承式錨具螺帽間隙1，每塊后加墊板1 錐塞式錨具5 夾片式錨具：有頂壓5，無頂壓68 l張

22、拉端至錨固端的距離（mm） 減小損失的措施 （1）選擇自身變形小或使預(yù)應(yīng)力筋回縮小的 錨具、夾具 （2）盡量減少墊板數(shù)量 （3）對(duì)于先張工藝，選擇長(zhǎng)的臺(tái)座。,臺(tái)座長(zhǎng)度超過100m時(shí)，該項(xiàng)損失可忽略不計(jì)。,2020/8/9,53,長(zhǎng)臺(tái)座張拉,2020/8/9,54,后張法曲線預(yù)應(yīng)力筋 預(yù)應(yīng)力筋回縮時(shí)產(chǎn)生反向摩擦力，可使預(yù)應(yīng)力損失下降 反向摩擦影響長(zhǎng)度lf,（1）圓弧形曲線預(yù)應(yīng)力筋,、摩擦系數(shù)，按 表9-3采用,拋物線形預(yù)應(yīng)力筋可近似按圓弧形曲線預(yù)應(yīng)力筋考慮,2020/8/9,55,摩擦系數(shù),注：摩擦系數(shù)也可根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定。,考慮孔道每米長(zhǎng)度局部偏差的摩擦系數(shù)（1/m）,預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩

23、擦系數(shù),2020/8/9,56,（2）直線和圓弧形曲線組成的預(yù)應(yīng)力筋,當(dāng)xl0時(shí),當(dāng)l0 xl1時(shí),當(dāng)l1 xlf 時(shí),2020/8/9,57,二、預(yù)應(yīng)力筋與孔道的摩擦引起的 預(yù)應(yīng)力損失l2 損失原因 預(yù)應(yīng)力筋與預(yù)留孔壁之間的接觸引起的摩擦阻力 預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力隨距張拉端的距離的增加而減小 曲線孔道損失比直線孔道更大 損失計(jì)算,當(dāng)（x+0.3）時(shí)可用下式近似計(jì)算,后張法發(fā)生此項(xiàng)損失,2020/8/9,58,x張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度(m)，可近 似取孔道在縱軸上的投影長(zhǎng)度 從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分切線夾 角之和（rad） 考慮孔道每米長(zhǎng)度局部偏差的摩擦系數(shù) 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦

24、系數(shù),2020/8/9,59,減小l2的措施 采用兩端張拉：減小x（最大x僅為構(gòu)件長(zhǎng)度的一半） 采用“超張拉”工藝,0,1.1con,停2min,0.85con,停2min,con,0,1.05con 1.1con,停2min,con,或,但此時(shí)會(huì)使第一項(xiàng)損失增加,錨固,錨固,2020/8/9,60,三、混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái) 座之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失l3 損失原因 長(zhǎng)線生產(chǎn)先張法構(gòu)件，加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，臺(tái)座和預(yù)應(yīng)力筋之間存在溫差t 預(yù)應(yīng)力筋受熱伸長(zhǎng)，而臺(tái)座距離不變，預(yù)應(yīng)力損失 損失計(jì)算： l3= 2t 減小措施 兩次升溫養(yǎng)護(hù)：常溫養(yǎng)護(hù) + 升溫至規(guī)定溫度 構(gòu)件在鋼模上張拉，一起升溫養(yǎng)護(hù),

25、先張法有可能發(fā)生該項(xiàng)損失,2020/8/9,61,四、預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力松弛引起的 預(yù)應(yīng)力損失l4 應(yīng)力松弛和徐變 材料黏彈性、黏塑性的表現(xiàn) 高應(yīng)力下預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間而減小，稱為應(yīng)力松弛 長(zhǎng)期不變應(yīng)力作用下，應(yīng)變隨時(shí)間增大，稱為徐變 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛的特點(diǎn) 早期發(fā)展快。24h內(nèi)可達(dá)80%，1000h接近全部松弛。,松弛和徐變都會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力損失，但前者是主要的。,2020/8/9,62,鋼絲、鋼絞線比預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋松弛大 張拉控制應(yīng)力越大，松弛越大 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算 鋼絲、鋼絞線,普通松弛,低松弛,當(dāng)con0.7fptk時(shí),當(dāng)0.7fptkcon0.8fpt

26、k時(shí),先張法后張法均可發(fā)生該項(xiàng)損失,2020/8/9,63,中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲,減小損失l4的措施 采用低松弛鋼絲、鋼絞線； 采用“超張拉”工藝,預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋,當(dāng)con/fptk 0.5時(shí)，松弛損失很小，可近似地取為零。,超張拉可使預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力松弛減小大約40%60%,2020/8/9,64,五、混凝土收縮和徐變引起預(yù)應(yīng)力損失l5 損失原因 混凝土收縮、徐變 引起預(yù)應(yīng)力筋回縮，應(yīng)力減小 損失計(jì)算 先張法構(gòu)件,受拉區(qū)混凝土法向壓應(yīng)力,受壓區(qū)混凝土法向壓應(yīng)力,施加預(yù)應(yīng)力時(shí)混凝土立方抗壓強(qiáng)度,先張法后張法均可發(fā)生該項(xiàng)損失,線性徐變,2020/8/9,65,后張法構(gòu)件,先張法,配筋率,后張法,對(duì)于對(duì)

27、稱配置預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的構(gòu)件，配筋率應(yīng)按鋼筋總面積的一半計(jì)算。,計(jì)算，用受壓區(qū)鋼筋面積,2020/8/9,66,減小損失l5的措施 采用高強(qiáng)度混凝土 采用級(jí)配良好骨料，加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)性 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使水泥水化作用充分，減少混凝土的收縮,六、螺旋預(yù)應(yīng)力筋局部擠壓預(yù)應(yīng)力損失l6 損失原因 環(huán)向配筋，混凝土局部壓陷，構(gòu)件直徑縮小 該損失只發(fā)生在后張法環(huán)形配筋構(gòu)件中 損失量值：d3m時(shí)，l6=30 N/mm2 d3m時(shí)，l6=0,2020/8/9,67,一、損失值組合表,二、計(jì)算結(jié)果的取值規(guī)定 先張法構(gòu)件 l計(jì)算值100N/mm2 時(shí), 取l=100N/mm2 后張法構(gòu)件 l計(jì)算值80N/

28、mm2 時(shí), 取l=80N/mm2,9.3.3 預(yù)應(yīng)力損失的組合,先張法若鋼筋轉(zhuǎn)折，存在l2,總損失: l = lI+ lII,2020/8/9,68,9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計(jì)算,9.4.1 軸心受拉構(gòu)件各階段應(yīng)力分析,1. 先張法構(gòu)件,（1）施工階段,應(yīng)力con,張拉鋼筋僅預(yù)應(yīng)力筋受力,完成第一批損失錨具變形、溫度變化、預(yù)應(yīng)力筋松弛,混凝土壓應(yīng)力為0,普通鋼筋壓應(yīng)力為0,預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力為con- lI,2020/8/9,69,放松預(yù)應(yīng)力筋（切斷預(yù)應(yīng)力筋） 混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%以上設(shè)計(jì)強(qiáng)度放張,混凝土獲得壓應(yīng)力,普通鋼筋壓應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力減?。ɑ炷翂嚎s引起）EppcI,2020

29、/8/9,70,平衡條件：拉力 = 壓力,完成第一批損失后預(yù)應(yīng)力筋總的預(yù)拉力,換算截面面積,定義,凈截面面積,2020/8/9,71,完成第二批損失,混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力,理論上：,實(shí)際上：,混凝土收縮與徐變對(duì)普通鋼筋內(nèi)力的影響,普通鋼筋壓應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力,2020/8/9,72,（2）使用階段,消壓外力加荷N0使混凝土應(yīng)力為零,開裂外力加荷Ncr使混凝土開裂（拉應(yīng)力達(dá)到ftk）,2020/8/9,73,（3）破壞階段,開裂后，混凝土退出工作，應(yīng)力全部由鋼筋承擔(dān),破壞時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋分別達(dá)到各自的屈服強(qiáng)度,2020/8/9,74,2. 后張法構(gòu)件,（1）施工階段,在預(yù)應(yīng)力筋張拉并錨固時(shí)

30、，混凝土受預(yù)壓前的損失lI已經(jīng)完成，而且在張拉預(yù)應(yīng)力筋的同時(shí)，混凝土的彈性壓縮已經(jīng)發(fā)生。,混凝土預(yù)壓應(yīng)力,普通鋼筋壓應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力,由平衡條件可求得,2020/8/9,75,完成全部損失l后，應(yīng)有,混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力,理論上：,實(shí)際上：,混凝土收縮與徐變對(duì)普通鋼筋內(nèi)力的影響,普通鋼筋壓應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力,（2）使用階段,（3）破壞階段,計(jì)算公式同先張法構(gòu)件,施工階段與先張法的區(qū)別在于凈面積和換算面積,2020/8/9,76,9.4.2 軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算,承載力計(jì)算,抗裂度驗(yàn)算,裂縫寬度驗(yàn)算,施工階段張拉（放松）預(yù)應(yīng)力筋時(shí)構(gòu)件承載力驗(yàn)算,使 用 階 段,后張法施工端部錨固區(qū)局部受壓驗(yàn)

31、算,2020/8/9,77,一、軸心受拉構(gòu)件使用階段計(jì)算 正截面承載力計(jì)算,抗裂度驗(yàn)算 構(gòu)件不開裂的基本條件,或,c,根據(jù)構(gòu)造要求配置普通鋼筋,由正截面承載力公式配置預(yù)應(yīng)力筋,2020/8/9,78,裂縫控制等級(jí)：一級(jí) 嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下，截面上混凝土內(nèi)不出現(xiàn)拉應(yīng)力,裂縫控制等級(jí)：二級(jí) 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下，混凝土的拉應(yīng)力不大于材料的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,2020/8/9,79,裂縫寬度驗(yàn)算 裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的構(gòu)件，允許出現(xiàn)裂縫 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長(zhǎng)期作用影響計(jì)算的最大裂縫寬度應(yīng)不超過裂縫寬度限值,先張法：Ate=bh,后張法：Ate=扣除孔道后的截

32、面面積,消壓軸力,2020/8/9,80,鋼筋相對(duì)黏結(jié)特性系數(shù)i,對(duì)環(huán)氧樹脂涂層帶肋鋼筋，其相對(duì)黏結(jié)特性系數(shù)應(yīng)按表中系數(shù)的80%采用。,對(duì)二a類環(huán)境的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在荷載準(zhǔn)永久組合下，構(gòu)件截面拉應(yīng)力不應(yīng)超過材料的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,2020/8/9,81,二、軸心受拉構(gòu)件施工階段強(qiáng)度驗(yàn)算 混凝土壓應(yīng)力,先張法構(gòu)件按第一批預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)后計(jì)算混凝土壓應(yīng)力,后張法構(gòu)件按張拉端計(jì)算，不考慮預(yù)應(yīng)力損失,強(qiáng)度條件,與施工階段混凝土立方抗壓強(qiáng)度f cu相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，插值確定,2020/8/9,82,三、先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋的傳遞長(zhǎng)度 和錨固長(zhǎng)度 傳遞長(zhǎng)度 預(yù)應(yīng)力靠構(gòu)件兩端一定距離內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之

33、間的黏結(jié)力，由預(yù)應(yīng)力筋傳給混凝土 傳遞長(zhǎng)度范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力小，需要進(jìn)行正、斜截面承載力驗(yàn)算和裂縫寬度驗(yàn)算,2020/8/9,83,傳遞長(zhǎng)度計(jì)算公式,預(yù)應(yīng)力筋外形系數(shù),pe放張時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力,d預(yù)應(yīng)力筋的公稱直徑,ftk與放張時(shí)混凝土立法抗壓強(qiáng)度fcu相應(yīng)的軸 心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，可按線性內(nèi)插法確定,當(dāng)采用驟然放松預(yù)應(yīng)力筋的施工工藝時(shí)，ltr的起點(diǎn)應(yīng)從距構(gòu)件末端 ltr/4 處開始計(jì)算,2020/8/9,84,預(yù)應(yīng)力筋的錨固長(zhǎng)度 端部區(qū)域，預(yù)應(yīng)力筋必須經(jīng)過足夠的長(zhǎng)度之后，其應(yīng)力才能達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，這樣的長(zhǎng)度稱為錨固長(zhǎng)度 錨固長(zhǎng)度比傳遞長(zhǎng)度要長(zhǎng)一些 錨固長(zhǎng)度的起點(diǎn)一般從端部算起 當(dāng)采用突然放

34、松預(yù)應(yīng)力筋的施工工藝時(shí)，錨固長(zhǎng)度應(yīng)從構(gòu)件末端 ltr/4 處開始計(jì)算 基本錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式,2020/8/9,85,四、后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的 局部受壓承載力計(jì)算 局部受壓區(qū)應(yīng)力分布 局部受壓區(qū)ABCD 橫向正應(yīng)力x，存在受拉區(qū)和受壓區(qū) 縱向正應(yīng)力y ，壓應(yīng)力靠近端部最大 還存在剪應(yīng)力 xy,當(dāng)橫向拉應(yīng)力大時(shí)，可引起裂縫,縱向壓應(yīng)力過大時(shí)，可致局部承載力不足,2020/8/9,86,混凝土局部受壓強(qiáng)度提高系數(shù) 混凝土強(qiáng)度提高系數(shù)l,Al混凝土局部受壓面積,Ab混凝土局部受壓計(jì)算底面積,沿錨具墊圈邊緣按45在墊板中擴(kuò)散后傳遞到混凝土的受壓面積計(jì)算,2020/8/9,87,配有間接鋼筋的局部受壓承

35、載力提高系數(shù)cor,當(dāng)AcorAb時(shí)，取Acor=Ab ； Acor1.2Al時(shí)，取cor=1.0,方格網(wǎng)至少4片螺旋筋至少4圈,方格網(wǎng)式配筋,螺旋式配筋,取s=30mm80mm,體積配筋率不應(yīng)小于0.5%,2020/8/9,88,Fl局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計(jì)值，取1.2 倍張拉控制力,c混凝土強(qiáng)度影響系數(shù),l混凝土局部受壓承載力提高系數(shù),局部受壓區(qū)抗裂計(jì)算 防止局部受壓區(qū)出現(xiàn)沿構(gòu)件長(zhǎng)度方向的裂縫 局部受壓區(qū)截面尺寸驗(yàn)算,fc張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,Aln混凝土局部受壓凈面積（扣除孔道、凹槽面積）,2020/8/9,89,局部受壓承載力計(jì)算 局部受壓區(qū)配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋 局部受壓承載力應(yīng)符合下列規(guī)定,間接鋼筋對(duì)混凝土約束的折減系數(shù),C50時(shí)=1.0；C80時(shí)=0.85,其間按線性內(nèi)插法確定,2020/8/9,