预应力混凝土的原理及计算规定ppt课件

1、预应力混凝土构造预应力混凝土构造Prestressed Concrete Structure第十章第十章 预应力混凝土的原理及计算规定预应力混凝土的原理及计算规定10.1 预应力混凝土的概念(Concept of PRC)一、钢筋混凝土的缺欠qk=10kN/mL0跨度为跨度为5.2m的简支梁，截面尺寸为的简支梁，截面尺寸为200450mm2，作用均布活，作用均布活荷载规范值荷载规范值qk=10kN/m，均布恒荷载，均布恒荷载gk=5kN/m。二、预应力混凝土的定义：二、预应力混凝土的定义：定义：对在荷载作用下的受拉区混凝土预先施定义：对在荷载作用下的受拉区混凝土预先施加一定的预压力，使其在受力

2、时能部分或全部加一定的预压力，使其在受力时能部分或全部抵消由荷载产生的拉力。抵消由荷载产生的拉力。美国混凝土协会美国混凝土协会ACI定义：预应力混凝土定义：预应力混凝土是根据需求人为地引进入某一数值与分布的内是根据需求人为地引进入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土。加筋混凝土。本质：是利用混凝土较高的抗压强度来弥补其本质：是利用混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的缺乏。抗拉强度的缺乏。实现方法：经过张拉构件内部的钢筋实现。被实现方法：经过张拉构件内部的钢筋实现。被张拉的钢筋称为预应力钢筋。张拉的钢筋称为预应力钢筋。2h

3、IeNANppppc2hIMc)2(2hIeNANhIMppppccb0pcc)2(2hIeNANhIMppppccbtkpccf0tkpccf由于预加应力由于预加应力spc较大，受拉较大，受拉边缘仍处于受压形状，不会边缘仍处于受压形状，不会出现开裂；出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，普通不会出现开裂；凝土的抗拉强度，普通不会出现开裂；受拉边缘应力超越混凝土的抗拉强度，虽然会产受拉边缘应力超越混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂痕，但比钢筋混凝土构件生裂痕，但比钢筋混凝土构件Np =0的开裂明的开裂明显推迟，裂痕宽度也显著减小。显推迟，

4、裂痕宽度也显著减小。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 提高了构件的抗裂性；提高了构件的抗裂性； 预应力的大小可根据需求调整。预应力的大小可根据需求调整。 在运用荷载下，预应力混凝土构件根本处于在运用荷载下，预应力混凝土构件根本处于弹性任务阶段弹性任务阶段(未裂未裂)。 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。预应力混凝土的优、缺陷预应力混凝土的优、缺陷优点：优点：b. 增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲劳，提高抗剪承载力。劳，提高抗剪承载力。c. 充分利用高强度资料的性能。预应力筋

5、充分利用高强度资料的性能。预应力筋 Nu NPyd. 扩展了构件的运用范围：减轻自重，加大跨度，扩展了构件的运用范围：减轻自重，加大跨度，提高适用才干。提高适用才干。缺陷：本钱高，资料质量要求高，工序复杂，技术缺陷：本钱高，资料质量要求高，工序复杂，技术程度要求高。程度要求高。a. 提高构件的抗裂才干。提高构件的抗裂才干。预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类根据制造、设计和施工的特点，预应力混凝土可以根据制造、设计和施工的特点，预应力混凝土可以有不同的分类：有不同的分类：1.1.先张法和后张法先张法和后张法钢筋张拉先于混凝土浇筑钢筋张拉先于混凝土浇筑先张法先张法钢筋张拉后于混凝土浇筑钢筋张拉后

6、于混凝土浇筑后张法后张法在运用荷载作用下构件截面部分受压在运用荷载作用下构件截面部分受压部分预应力部分预应力2.2.全预应力和部分预应力全预应力和部分预应力在运用荷载作用下构件截面全截面受压在运用荷载作用下构件截面全截面受压全预应力全预应力有粘结预应力：预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一同的有粘结预应力：预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一同的预应力混凝土构造。预应力混凝土构造。钢筋和混凝土之间有粘结力。钢筋和混凝土之间有粘结力。无粘结预应力：预应力钢筋与混凝土之间滑动自在，不与周围无粘结预应力：预应力钢筋与混凝土之间滑动自在，不与周围混凝土粘结的预应力混凝土构造。混凝土粘结的预应力混凝土构

7、造。3.3.有粘结预应力和无粘结预应力有粘结预应力和无粘结预应力预应力混凝土构件的运用预应力混凝土构件的运用以下构造物宜优先采用预应力混凝土：以下构造物宜优先采用预应力混凝土：1要求裂痕控制等级较高的构造；要求裂痕控制等级较高的构造；2大跨度或受力很大的构件；大跨度或受力很大的构件；3对构件的刚度和变形控制要求较高的对构件的刚度和变形控制要求较高的构造构件，如工业厂房中的吊车梁、码头构造构件，如工业厂房中的吊车梁、码头和桥梁中的大跨度梁式构件等。和桥梁中的大跨度梁式构件等。预应力混凝土应优先用于任务中存在受拉预应力混凝土应优先用于任务中存在受拉区的构件。区的构件。预应力坝10.2 施加预应力的

8、方法先张法先张法张拉钢筋张拉钢筋 支模、浇混凝土支模、浇混凝土 混凝土到达一定强度混凝土到达一定强度75%剪钢丝剪钢丝 产生预应力。产生预应力。此方法是经过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传送预应此方法是经过预应力钢筋与混凝土之间的粘结力传送预应力的。构件上无需任何锚具。力的。构件上无需任何锚具。此方法适用于在预制厂大批制造中、小构件。此方法适用于在预制厂大批制造中、小构件。建立预应力的端部条件：建立预应力的端部条件：是经过钢筋与混凝土之间的粘结力，是经过钢筋与混凝土之间的粘结力，将钢筋弹性回缩的压力传送给混凝将钢筋弹性回缩的压力传送给混凝土。土。预应力钢筋在张拉时截面减少，切预应力钢筋在张拉时

9、截面减少，切断点处预应力钢筋应力为断点处预应力钢筋应力为0 0，钢筋恢，钢筋恢复原来截面；复原来截面；由于钢筋回缩收到周围混凝土的阻由于钢筋回缩收到周围混凝土的阻力，钢筋截面的恢复构成的径向压力，钢筋截面的恢复构成的径向压应力也使粘结力加强。经过一定长应力也使粘结力加强。经过一定长度的粘结力积累，钢筋的应力由端度的粘结力积累，钢筋的应力由端部的部的0 0逐渐增大到接近张拉应力，混逐渐增大到接近张拉应力，混凝土中也建立起预压应力。凝土中也建立起预压应力。在构件端部必要的粘结长度是先张在构件端部必要的粘结长度是先张法构件建立预应力的条件。法构件建立预应力的条件。后张法后张法(Pretension)

10、浇混凝土，预留孔道浇混凝土，预留孔道 到达强度，穿筋到达强度，穿筋 张拉钢筋，锚固张拉钢筋，锚固 产生预应力产生预应力 孔道灌浆孔道灌浆此方法是依托其两端的锚具锚住预应力钢筋并传送预应力此方法是依托其两端的锚具锚住预应力钢筋并传送预应力后张法后张法(Pretension)pcp锚具下混凝土局部承压问题后张无粘结预应力混凝土后张无粘结预应力混凝土u这是近年来开展起来的预应力混凝土新技术；u用公用油脂涂在预应力钢筋外表并用塑料包裹后制成的无粘结预应力钢筋；可像普通钢筋一样预先铺设，然后浇注混凝土，待混凝土到达强度后再进展张拉。u其优点是无需预留孔道和灌浆，预应力钢筋可多跨曲线布置，施工简单。u由于

11、混凝土的无粘结作用，整根预应力钢筋的应力根本一样，弯曲破坏时预应力钢筋的强度得不到充分发扬，且一旦锚具失效，整根预应力钢筋也将完全失效。u所以，无粘结预应力通常用于楼板构造，这样即使个别锚具失效，也不会呵斥严重构造平安问题。u此外，如仅配无粘结钢筋，构件中将产生集中且宽度较大的裂痕。故，无粘结预应力混凝土构件中，要求锚具具有更高的可靠性，并一定要配置足够的非预应力钢筋以控制裂痕宽度和保证构件的延性。后张无粘结预应力混凝土后张无粘结预应力混凝土试验单元第十章 预应力混凝土构造的原理及计算规定10.1 预应力混凝土的概念10.3 预应力混凝土的资料及锚夹具一、预应力钢筋一、预应力钢筋 预应力钢筋的

12、强度越高越好。预应力钢筋的强度越高越好。 而且在预应力混凝土制造和运用过程中，由于种种缘由，预而且在预应力混凝土制造和运用过程中，由于种种缘由，预应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力，也必需运用高强钢筋丝应力损失后仍具有较高的张拉应力，也必需运用高强钢筋丝作预应力筋。作预应力筋。 为防止在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必需具有一为防止在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必需具有一定的塑性。同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊定的塑性。同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、

13、镦粗的加工要求。接、镦粗的加工要求。 对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的对钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土良好的粘结性能，通常采用粘结性能，通常采用刻痕刻痕或或压波压波方法来提高与混凝土粘结强方法来提高与混凝土粘结强度。度。1、冷拉低合金钢筋、冷拉低合金钢筋 通常将通常将级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可级热轧钢筋经冷拉后作为预应力筋，抗拉强度可达达580MPa。 为处理粗直径钢筋的衔接问题，钢筋外表轧制成不带纵向为处理粗直径钢筋的衔接问题，钢筋外表轧制成不带纵向肋的精制螺纹，可用套筒直接衔接。肋的精制螺纹，可用套筒直接衔接。 但随着近年来高强钢丝和钢绞线

14、的大量消费，这种预应力但随着近年来高强钢丝和钢绞线的大量消费，这种预应力筋的运用已很少。筋的运用已很少。2、中高强钢丝、中高强钢丝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。为添加与混凝土粘结强度，钢丝外表可采用为添加与混凝土粘结强度，钢丝外表可采用刻痕刻痕或或压波压波，也，也可制成螺旋肋。可制成螺旋肋。刻痕钢丝螺旋肋钢丝消除应力钢丝：钢丝经冷拔后，存在有较大的内应力，普通消除应力钢丝：钢丝经冷拔后，存在

15、有较大的内应力，普通都需求采用低温回火处置来消除内应力。消除应力钢丝的比都需求采用低温回火处置来消除内应力。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，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。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高强预应力筋，股高强钢丝扭结而成的一种高强预应力筋，其中以其中以7股钢绞线运用最多。股钢绞线运用最多。7股钢绞线的公称直径为股钢绞线的公称直径为9.515.2 mm，通常用于无粘结预应力筋，强度可高达，通常用于无粘结预应力筋，强度可高达1860MPa。2股和股和

16、3股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的粘结强度。粘结强度。无粘结预应力束无粘结预应力束4、热处置钢筋、热处置钢筋 用热轧中碳低合金钢经过调质热处置后制成的高强度钢筋，用热轧中碳低合金钢经过调质热处置后制成的高强度钢筋，直径为直径为610mm，抗拉强度为，抗拉强度为1470MPa。除冷拉低合金钢筋外，其他预除冷拉低合金钢筋外，其他预应力筋的应力应力筋的应力-应变曲线均无明应变曲线均无明显屈服点，采用剩余应变为显屈服点，采用剩余应变为0.2%的条件屈服点作为抗拉强的条件屈服点作为抗拉强度设计目的。度设计目的。a0.2%0.

17、2 fu二、混凝土二、混凝土预应力混凝土要求采用强度较高的混凝土预应力混凝土要求采用强度较高的混凝土可以施加较大的预压应力，提高预应力效率；可以施加较大的预压应力，提高预应力效率；有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求；有利于减小构件截面尺寸，以适用大跨度的要求；具有较高的弹性模量，有利于提高截面抗弯刚度，减少预压具有较高的弹性模量，有利于提高截面抗弯刚度，减少预压时的弹性回缩；时的弹性回缩；徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失；徐变较小，有利于减少徐变引起的预应力损失；与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传送长与钢筋有较大粘结强度，减少先张法预应力筋的应力传送长度；度；有利

18、于提高部分承压才干，便于后张锚具的布置和减小锚具有利于提高部分承压才干，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸；垫板的尺寸；强度早期开展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提强度早期开展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、模具、夹具的周转率，降低间接费用高台座、模具、夹具的周转率，降低间接费用l 普通预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于普通预应力混凝土构件的混凝土强度等级不低于C30，当采用高强钢丝时不低于当采用高强钢丝时不低于C40。l 混凝土内不得掺加对钢筋有侵蚀作用的添加剂。混凝土内不得掺加对钢筋有侵蚀作用的添加剂。l 尽能够采用干硬混凝土并加强振捣与养护，以减小混尽能够

19、采用干硬混凝土并加强振捣与养护，以减小混凝土的收缩与徐变。凝土的收缩与徐变。三、锚具和夹具三、锚具和夹具图 螺丝端杆锚具锚夹具的作用：保证混凝土构造的平安、锚夹具的作用：保证混凝土构造的平安、可靠。可靠。锚具锚具用于永久固定钢筋、作为构件的一用于永久固定钢筋、作为构件的一部分部分夹具夹具构件制造完后，能取下反复运用。构件制造完后，能取下反复运用。对锚具的要求：对锚具的要求：保证受力可靠，使锚固的钢筋不滑移，保证受力可靠，使锚固的钢筋不滑移，预应力传送可靠，预应力损失小。预应力传送可靠，预应力损失小。使锚固和放松简易快捷。使锚固和放松简易快捷。构造简单可靠。构造简单可靠。(a) 张拉端 (b)

20、分散式固定端 (c) 集中式固定端图 镦头锚具螺纹锚螺纹锚用于锚固高强粗钢筋，用于锚固高强粗钢筋，构造简单、施工方便，预应力损失小。构造简单、施工方便，预应力损失小。 锥形锚锥形锚优点：锚固方便、截面积小、便于在梁上分分布置。优点：锚固方便、截面积小、便于在梁上分分布置。缺陷：锚固时钢筋的回缩量大，不能反复张拉或结长。缺陷：锚固时钢筋的回缩量大，不能反复张拉或结长。夹片式锚具夹片式锚具主要用于锚固钢绞线。主要用于锚固钢绞线。10.4 10.4 张拉控制应力张拉控制应力pconpconAN,张拉张拉控制应力过高产生的后果：张拉张拉控制应力过高产生的后果：构件的开裂弯矩接近构件的破坏弯矩。构件在运

21、用时，构件的开裂弯矩接近构件的破坏弯矩。构件在运用时，不会产生裂痕、变形过小，破坏时表现出明显的脆不会产生裂痕、变形过小，破坏时表现出明显的脆性。降低了构件的平安性能。性。降低了构件的平安性能。钢筋张拉应力控制的不能够非常准确，能够出现实践钢筋张拉应力控制的不能够非常准确，能够出现实践张拉力过高，导致钢材产生塑性流动，降低钢筋的张拉力过高，导致钢材产生塑性流动，降低钢筋的性质，甚至发生断裂。性质，甚至发生断裂。张拉控制应力限值con张拉方法钢筋种类先张法后张法预应力钢丝、钢绞线热处理钢筋0.75 fptk0.70 fptk0.75 fptk0.65 fptk 由于对预应力筋的张拉过程是在施工阶

22、段进展的，同时张拉由于对预应力筋的张拉过程是在施工阶段进展的，同时张拉预应力筋也是对它进展的一次检验，所以表中预应力筋也是对它进展的一次检验，所以表中scon是以预应是以预应力筋的规范强度给出的，且力筋的规范强度给出的，且scon可不受抗拉强度设计值的限可不受抗拉强度设计值的限制。制。在以下情况下，在以下情况下， scon可提高可提高0.05 fptk： 为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在运用阶段受压区内为提高构件在施工阶段的抗裂性能，而在运用阶段受压区内设置的预应力筋；设置的预应力筋；为部分抵消应力松弛、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

23、。失。为防止为防止scon的取值过低，影响预应力筋充分发扬作用，的取值过低，影响预应力筋充分发扬作用，规定规定scon不应小于不应小于0.4 fptk。 为了减少后张法构件中的某些预应力损失，有时可采取为了减少后张法构件中的某些预应力损失，有时可采取“超张超张拉工艺。拉工艺。超张拉工艺：超张拉工艺：1.051.1scon0持荷持荷2min0.85sconconcon10.5 10.5 预应力损失预应力损失 由于预应力是经过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋由于预应力是经过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋产生缩短的要素，都将引起预应力损失，主要有：产生缩短的要素，都将引起预应力损失，主要有：

24、锚固损失：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移锚固损失：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，也会使张拉应力呵斥损失。的摩擦，也会使张拉应力呵斥损失。 混凝土的收缩和徐变引起的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。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

25、起的温差损失温差损失：先张法中的热养护引起的温差损失 弹性紧缩损失：混凝土弹性紧缩，后张法中后拉束对先张弹性紧缩损失：混凝土弹性紧缩，后张法中后拉束对先张拉束呵斥的紧缩变形而产生分批张拉损失等。拉束呵斥的紧缩变形而产生分批张拉损失等。1 1、张拉端锚具变形和钢筋松动引起的预应力损失、张拉端锚具变形和钢筋松动引起的预应力损失sl1sl1 预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的挤紧以及钢筋在锚具中的内缩引起的预应力损失记为挤紧以及钢筋在锚具中的内缩引起的预应力损失记为sl1sl1。对直线预应力筋对直线预应力筋: :1lsaEl 对于

26、后张法曲线预应力筋张拉锚固时，由于锚具变形和钢筋对于后张法曲线预应力筋张拉锚固时，由于锚具变形和钢筋内缩内缩a(mm)，使预应力筋有回缩的趋势，从而产生反向摩擦力，使预应力筋有回缩的趋势，从而产生反向摩擦力以阻止其内缩。以阻止其内缩。反向摩擦力只在一定的影响长度反向摩擦力只在一定的影响长度lf(m)内发生，即在距张拉端内发生，即在距张拉端lf处，预应力筋的内缩值为零。反响摩擦影响长度范围内的预处，预应力筋的内缩值为零。反响摩擦影响长度范围内的预应力钢筋变形值等于锚具变形和预应力钢筋内缩值。应力钢筋变形值等于锚具变形和预应力钢筋内缩值。con (m)1000()sfcaElr设反向摩擦和正向摩擦

27、设反向摩擦和正向摩擦一样，当对应的圆心角一样，当对应的圆心角不大于不大于30度时，按下式计度时，按下式计算。算。1con2()(1)lfcfxlrl2 2、摩擦损失、摩擦损失sl2sl2 摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接触的混凝土或套管之间存在摩擦，引起预应力筋应力随距张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间隔的添加而逐渐减少的景象。拉端间隔的添加而逐渐减少的景象。直线预应力筋曲线预应力筋q q 为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角radrad，设该，设该夹角很小，可

28、近似取张拉端到计算截面的间隔夹角很小，可近似取张拉端到计算截面的间隔 x rq x rq ，那么，那么摩擦损失摩擦损失l2l2为，为，)(con2qxl()0.2xq假假设设2con()11lxeq 思索孔道每米长度部分偏向思索孔道每米长度部分偏向的摩擦系数，按表的摩擦系数，按表10.310.3取用。取用。 预应力筋与孔道壁之间的摩预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数。按表擦系数。按表10.310.3取用。取用。钢丝束、钢绞线摩擦系数孔道成型方式预埋金属波纹管预埋钢管抽芯成型无粘结预应力钢绞线0.00150.00100.00150.00350.250.250.550.09注：1、当有可靠的试验数据资

29、料时，表列系数值可根据实测数据确定；2、当采用钢丝束的钢质锥形锚具及类似形式锚具时，尚应考虑锚杯口处的附加摩擦损失，其值可根据实测数据确定；3、无粘结预应力钢绞线的数据适用于由公称直径 12.70mm 或15.20mm 钢绞线制成的无粘结预应力钢筋。一端张拉一端张拉两端张拉两端张拉超张拉超张拉减少摩擦损失的措施3 3、热养护损失、热养护损失sl3sl3 为缩短先张法构件的消费周期，常采用蒸汽养护加快混凝为缩短先张法构件的消费周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。土的凝结硬化。升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，但张拉预应力升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热膨胀，但张拉预应力筋的台座

30、是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失sl3sl3。降温时，混凝土到达了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘降温时，混凝土到达了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘结作用，两者共同回缩，已产生预应力损失结作用，两者共同回缩，已产生预应力损失sl3sl3无法恢复。无法恢复。设养护升温后，预应力筋与台座的温差为设养护升温后，预应力筋与台座的温差为D t D t ，取钢筋的温，取钢筋的温度膨胀系数为度膨胀系数为1 110-5/10-5/，那么有，那么有， 1015

31、3tEsltt21021015555531 101 102 102lsEttt 可以看出该项预应力损失是很大的。可以看出该项预应力损失是很大的。减小该项预应力损失的措施：减小该项预应力损失的措施：“两阶段升温养护体制两阶段升温养护体制浇注混凝土浇注混凝土 t 20 t 20fcu/=7.510.0MPa升温至规定养护温度升温至规定养护温度0.71.0 fcu原理：第一阶段钢筋与混凝土之间曾经建立了可靠的粘结力，原理：第一阶段钢筋与混凝土之间曾经建立了可靠的粘结力，再升温时，钢筋与混凝土将同时伸长，因此第二阶段预应力筋再升温时，钢筋与混凝土将同时伸长，因此第二阶段预应力筋的应力不会降低。的应力不

32、会降低。采用钢模消费的先张法构件，由于预应力筋是锚固在模板上，采用钢模消费的先张法构件，由于预应力筋是锚固在模板上，在升温时两者温度一样，所以无此项损失。在升温时两者温度一样，所以无此项损失。4 4、钢筋松弛损失、钢筋松弛损失sl4sl4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。在长度坚持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降质。在长度坚持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这种景象称为松弛。低，这种景象称为松弛。应力松弛与初始应力程度和作用时间长短有关。应力松弛与初始应力程度和作用时间长短有关。根据应力松弛的长期实验结果

33、，根据应力松弛的长期实验结果， 取取普通预应力钢丝和钢绞线：普通预应力钢丝和钢绞线：conptkconlf)5 . 0(4 . 04低松弛预应力钢丝和钢绞线：低松弛预应力钢丝和钢绞线：当当scon0.7fptk时，时，conptkconlf)5 . 0(125. 04当当0.7fptk scon0.8fptk时，时，40.2 (0.575)conlconptkf为超张拉系数，一次张拉时，取为超张拉系数，一次张拉时，取=1；超张拉时，取；超张拉时，取=0.9。当当scon0.5fptk时，可不思索应力松弛损失，即取时，可不思索应力松弛损失，即取sl4=0。对于热处置钢筋，一次张拉时取对于热处置钢

34、筋，一次张拉时取sl4 =0.05 scon ，超张拉时取超张拉时取sl4 =0.035 scon。减小该项预应力损失的措施：减小该项预应力损失的措施：“超张拉超张拉详见表详见表10.45 5、收缩徐变损失、收缩徐变损失sl5sl5混凝土的收缩和徐变，都会导致预应力混凝土构件长混凝土的收缩和徐变，都会导致预应力混凝土构件长度的缩短，预应力筋随之回缩，引起预应力损失。度的缩短，预应力筋随之回缩，引起预应力损失。由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且影响二者的由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且影响二者的要素一样时随变化规律类似，要素一样时随变化规律类似， 将二者合并思索。将二者合并思索。 对混凝土

35、收缩和徐变引起的损失，按以下公式对混凝土收缩和徐变引起的损失，按以下公式计算：计算：5452801 15pcculfr5452801 15pcculfr 先张法先张法5352801 15pcculfr5352801 15pcculfr 后张法后张法An=Ac +aEAs0AAAspr0AAAspr先张法先张法nspAAA rnspAAAr后张法后张法A0=Ac+aEAp+aEAs当构造处于年年平均相对湿度低于当构造处于年年平均相对湿度低于40%的环境下时，混凝土收的环境下时，混凝土收缩和徐变引起的预应力损失应添加缩和徐变引起的预应力损失应添加30%。减少混凝土收缩和徐变损失的主要措施：减少混凝

36、土收缩和徐变损失的主要措施：采用高等级水泥、减少水的用量、降低水灰比；采用高等级水泥、减少水的用量、降低水灰比；振捣密实，加强养护。振捣密实，加强养护。特别留意：特别留意：控制混凝土的预压应力不大于施加预应力时混凝土立方体强度控制混凝土的预压应力不大于施加预应力时混凝土立方体强度的的50%。混凝土收缩、徐变引起的预应力损失，在总损失中所占的比例混凝土收缩、徐变引起的预应力损失，在总损失中所占的比例是很大的，在曲线配筋构件中可占是很大的，在曲线配筋构件中可占30%左右，而在直线配筋中左右，而在直线配筋中可占可占60%。6 6、环形构件采用螺旋预应力筋时部分挤压引起的预、环形构件采用螺旋预应力筋时

37、部分挤压引起的预应力损失应力损失sl6sl6产生的缘由：产生的缘由：螺旋形预应力筋对构件产生一径向压力，由于混凝土螺旋形预应力筋对构件产生一径向压力，由于混凝土在部分承压下强度缺乏而使预应力筋嵌入混凝土。这在部分承压下强度缺乏而使预应力筋嵌入混凝土。这一嵌入景象还会随时间而增长，就会使预应力筋的直一嵌入景象还会随时间而增长，就会使预应力筋的直径减小，预应力筋的拉应力降低。径减小，预应力筋的拉应力降低。这项损失取决于预应力筋对构件混凝土径向压力的大这项损失取决于预应力筋对构件混凝土径向压力的大小。而径向压力的大小又与螺旋形预应力筋的张拉应小。而径向压力的大小又与螺旋形预应力筋的张拉应力成正比，而

38、与环形构件直径力成正比，而与环形构件直径d d成反比。成反比。规范规定：规范规定：当当d3md3m时，思索此项损失，取时，思索此项损失，取sl6 =30MPasl6 =30MPa。当当d d3m3m时，取时，取sl6 =0sl6 =0。三、预应力损失的组合三、预应力损失的组合预应力混凝土构件从预加应力开场即需求进展计算，而预应力预应力混凝土构件从预加应力开场即需求进展计算，而预应力损失是分零售生的。因此，应根据计算需求，思索相应阶段所损失是分零售生的。因此，应根据计算需求，思索相应阶段所产生的预应力损失。产生的预应力损失。混凝土预压前完成的损失混凝土预压前完成的损失 lI；混凝土预压后完成的损

39、失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，详细组合见表。根据上述预应力损失发生时间先后关系，详细组合见表。思索到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产思索到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影响，生不利影响，规定当总损失值规定当总损失值 l = lI + lII小于以下数小于以下数值时，按以下数值取用，值时，按以下数值取用，先张法构件先张法构件 100MPa后张法构件后张法构件 80MPa张拉控制应力张拉控制应力v进展超张拉时，对钢丝、钢铰线不能超越：进展超张拉时，对钢丝、钢铰线不能超越：0.80fpk，对于精轧螺纹钢筋不能超越，对于精轧螺

40、纹钢筋不能超越0.95fpk 。pkcon75. 0f pkcon90. 0f v对于钢丝、钢绞线对于钢丝、钢绞线:v对于精轧螺纹钢筋对于精轧螺纹钢筋:预应力损失预应力损失x从张拉端至计算截面的长度，可以近似取该从张拉端至计算截面的长度，可以近似取该 管道在构件轴线上的投影长度，管道在构件轴线上的投影长度，m。 预应力钢筋与管道壁之间的摩擦系数，预应力钢筋与管道壁之间的摩擦系数， q q张拉端曲线管道法线与计算截面曲线管道张拉端曲线管道法线与计算截面曲线管道 法线间的夹角。法线间的夹角。 管道每管道每m部分偏向对摩擦的影响系数，部分偏向对摩擦的影响系数， 1.预应力钢筋与管道壁之间的摩擦损失预

41、应力钢筋与管道壁之间的摩擦损失 l1 )(con11 kxle管道成型方式管道成型方式 钢绞线、钢丝束钢绞线、钢丝束精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋预埋波形管预埋波形管0.00150.20-0.250.50预埋铁皮管预埋铁皮管0.00300.350.40预埋钢管预埋钢管0.00100.25-预埋波形管预埋波形管0.00150.550.60 、 的取值的取值2.锚具变形、钢筋回缩和接缝紧缩产生的预应力损失锚具变形、钢筋回缩和接缝紧缩产生的预应力损失 l2直线配筋：直线配筋：p2Elll l张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝紧缩值；张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝紧缩值；Ep 预应力钢筋的弹性模量；预应力钢筋的

42、弹性模量；l从张拉端至锚固端的间隔。从张拉端至锚固端的间隔。锚具、接缝类型锚具、接缝类型l（mm）钢丝束的钢制锥形锚具钢丝束的钢制锥形锚具6夹片式锚具夹片式锚具有顶压时有顶压时4无顶压时无顶压时6带螺帽锚具的螺帽缝隙带螺帽锚具的螺帽缝隙1镦头锚具镦头锚具1每块后加垫板的缝隙每块后加垫板的缝隙1水泥砂浆接缝水泥砂浆接缝1环氧树脂砂浆接缝环氧树脂砂浆接缝13.温差损失温差损失 l3先张法构件采用升温养护时要思索此项损失。先张法构件采用升温养护时要思索此项损失。1t张拉钢筋时，场地的温度，张拉钢筋时，场地的温度，；混凝土加热养护时，钢筋的最高温度，混凝土加热养护时，钢筋的最高温度，。式中：式中：)(

43、2123ttl 2t1 1为了减少温差引起的预应力损失，可采用分阶段为了减少温差引起的预应力损失，可采用分阶段的养护措施。的养护措施。2 2当台座与构件共同受热时，不思索温差引起的预当台座与构件共同受热时，不思索温差引起的预应力损失。应力损失。v后张法构件：后张法构件：4. 混凝土弹性紧缩损失混凝土弹性紧缩损失l4pc 在计算截面重心处，由全部钢筋预加应力在计算截面重心处，由全部钢筋预加应力产生的混凝土法向应力，产生的混凝土法向应力，MPa。pcEp4al v先张法构件：先张法构件：产生预应力损失的缘由：产生预应力损失的缘由：后张法构件配置的钢筋束往往很多，需求多次张拉后张法构件配置的钢筋束往

44、往很多，需求多次张拉，所以，后张拉的钢筋的回缩会引起先张拉钢筋的，所以，后张拉的钢筋的回缩会引起先张拉钢筋的预应力减少，即先张拉的钢筋产生弹性紧缩损失。预应力减少，即先张拉的钢筋产生弹性紧缩损失。假设一切的钢筋束一次张拉完成那么不产生弹性紧假设一切的钢筋束一次张拉完成那么不产生弹性紧缩损失。缩损失。在计算截面先张拉终了的钢筋重心处，由后在计算截面先张拉终了的钢筋重心处，由后张拉的各批钢筋产生的混凝土法向应力，张拉的各批钢筋产生的混凝土法向应力，MPa。pcpcEp4 l式中：式中：预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比；Ep第一批张拉的钢筋束产生的弹性紧

45、缩最大，假设设张拉每批第一批张拉的钢筋束产生的弹性紧缩最大，假设设张拉每批钢筋束产生的混凝土正应力为钢筋束产生的混凝土正应力为pc pc ，那么第一批张拉钢，那么第一批张拉钢筋产生的弹性紧缩损失总值为：筋产生的弹性紧缩损失总值为： l4按下式计算按下式计算14Eppc(1)lma张拉最后一批钢筋束产生的弹性紧缩最小，那么计算截面上张拉最后一批钢筋束产生的弹性紧缩最小，那么计算截面上各批钢筋束产生的弹性紧缩损失平均值，即分批张拉时由混各批钢筋束产生的弹性紧缩损失平均值，即分批张拉时由混凝土弹性紧缩产生的预应力损失平均值按下式计算：凝土弹性紧缩产生的预应力损失平均值按下式计算：1/444Eppc(

46、1)22mlllma传力锚固时的钢筋应力：传力锚固时的钢筋应力： 对于后张法构件，对于后张法构件， ； 对于先张法构件，对于先张法构件， 。 pe421conpelll 2conpel x0 . 1 3 . 0 钢筋松弛系数，钢筋松弛系数，I级松弛普通松弛，级松弛普通松弛， ； II级松弛低松弛，级松弛低松弛， ；5. 预应力钢筋松驰损失预应力钢筋松驰损失l5v预应力钢丝、钢铰线：预应力钢丝、钢铰线：50.520.26pelpepkfx0 . 1 9 . 0 超张拉系数，一次张拉时超张拉系数，一次张拉时超张拉时超张拉时v精轧螺纹钢筋：精轧螺纹钢筋：con505. 0 l一次张拉：一次张拉：co

47、n5035. 0 l超张拉：超张拉：6. 混凝土的收缩和徐变损失混凝土的收缩和徐变损失l6 由混凝土收缩和徐变引起的构件受拉区和受压区由混凝土收缩和徐变引起的构件受拉区和受压区预应力钢筋的预应力损失，可按以下公式计算：预应力钢筋的预应力损失，可按以下公式计算：pcs0Eppc06ps0.9( , )( , )( )1 15lEt tat tt rrsp0pcEp0csp6151),(),( 9 . 0)(rrttattEtl22psps1ie 22psps1ie spsspppsAAeAeAe spsspppsAAeAeAe pcpc,构件受拉区和受压区全部纵向钢筋截面重心处构件受拉区和受压区

48、全部纵向钢筋截面重心处由预应力扣除相应阶段的预应力损失和构造自由预应力扣除相应阶段的预应力损失和构造自重产生的混凝土法向应力重产生的混凝土法向应力Mpa，都不得超越预，都不得超越预应力钢筋传力锚固时混凝土立方强度之半，当为拉应力钢筋传力锚固时混凝土立方强度之半，当为拉应力时，取其为零；应力时，取其为零；预应力钢筋传力锚固龄期为预应力钢筋传力锚固龄期为 ，计算思索的，计算思索的 龄期为龄期为 时的混凝土收缩应变，时的混凝土收缩应变， 其终极值其终极值 按表按表9-11采用。采用。0tt),(0cstt),(0ucstt),(0tt加载龄期为时加载龄期为时 ，计算思索的龄期为，计算思索的龄期为 时

49、的混时的混 凝土徐变系数，其终极值凝土徐变系数，其终极值 按规范取用。按规范取用。0tt),(0utt预应力损失组合预应力损失组合 先张法和后张法预应力混凝土构件的各阶段预先张法和后张法预应力混凝土构件的各阶段预应力损失值按下表进展组合。应力损失值按下表进展组合。各个阶段预应力损失值的组合各个阶段预应力损失值的组合1l54325 . 0llll421lllIIl655 . 0ll65ll预应力损失值的组合预应力损失值的组合先先 张张 法法后后 张张 法法传力锚固时的预应力损失传力锚固时的预应力损失第一批损失第一批损失传力锚固后的预应力损失传力锚固后的预应力损失第二批损失第二批损失10.6 10

50、.6 预应力轴心受拉构件受力性能分析预应力轴心受拉构件受力性能分析对于轴心受拉构件从受力到截面出现裂痕再到最终对于轴心受拉构件从受力到截面出现裂痕再到最终破坏，普通以为阅历施工阶段和运用阶段。破坏，普通以为阅历施工阶段和运用阶段。预应力混凝土在开裂前根本都是处于弹性形状，故预应力混凝土在开裂前根本都是处于弹性形状，故可以用弹性分析方法来分析预应力钢筋和混凝土的可以用弹性分析方法来分析预应力钢筋和混凝土的应力。应力。两个根本原理：两个根本原理：钢筋和混凝土两种资料共同变形时，应力增量的比钢筋和混凝土两种资料共同变形时，应力增量的比例等于弹性模量的比例。例等于弹性模量的比例。多种资料共同组成的截面

51、，可以运用资料弹性模量多种资料共同组成的截面，可以运用资料弹性模量的比例换算成等效的单一资料截面混凝土。的比例换算成等效的单一资料截面混凝土。先张法预应力混凝土轴心受拉构件各阶段应力形状先张法预应力混凝土轴心受拉构件各阶段应力形状conp钢筋应力：0c混凝土应力：2 2、施工阶段、施工阶段-完成第一批预应力损失完成第一批预应力损失锚具变形、钢筋松弛、温差等引起的预应力损锚具变形、钢筋松弛、温差等引起的预应力损失失lIconp钢筋应力：0c混凝土应力：浇注混凝土但不受力1 1、施工阶段、施工阶段-张拉钢筋张拉钢筋3 3、施工阶段、施工阶段-放松钢筋放松钢筋此时，混凝土由于预应力钢筋的回缩，混凝土

52、获得此时，混凝土由于预应力钢筋的回缩，混凝土获得预压力，而预应力钢筋产生相应的损失。预压力，而预应力钢筋产生相应的损失。pconlIEpcIa 预应力钢筋应力：0()conlIpppcIcEsEpANAAAAaa混凝土应力：pcI0cEsEpAAAAaacsEEEapppcIcsIsAAA平衡条件：sEpcIa 非预应力钢筋压应力：()pconlIpNA4 4、施工阶段、施工阶段-完成第二批损失完成第二批损失5()pconlIEpcIlEpcIIpcIpconlEpcIIa aa （）=550()()conlplsplspccEsEppconlpAANAAAAANAaapcII混凝土中的有效预

53、压应力当混凝土收缩、徐变后产生第二批损失，当混凝土收缩、徐变后产生第二批损失，混凝土应力由混凝土应力由pcpc减小到减小到pcpc非预应力钢筋压应力非预应力钢筋压应力预应力钢筋应力预应力钢筋应力5sEpcIIla pppccssAAA平衡条件：平衡条件：5 5、加载阶段、加载阶段加载至混凝土中的应力为加载至混凝土中的应力为0 0砼消压砼消压c=0N00ppEpca 预应力钢筋应力预应力钢筋应力055sEpcIIlEpcIIla a 000ppssNAA平衡条件：平衡条件：非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力pconlEpcIIa =代入代入0pconl00pcNA此时混凝土应力为此时混凝土应力为0

54、 0，相当于普通混凝土还没有接受外荷载，相当于普通混凝土还没有接受外荷载，但预应力混凝土曾经接受了但预应力混凝土曾经接受了N0N0的轴向力。的轴向力。6 6、加载阶段、加载阶段加载至混凝土开裂加载至混凝土开裂pconlEtkfa50()()crconlEtkplsEtkstkccrpctkNfAAf Af ANfAaaftNcr预应力钢筋应力预应力钢筋应力平衡条件：平衡条件：非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力5slEtkfa 7 7、加载阶段、加载阶段加载到破坏加载到破坏upypysNfAf ANu预应力钢筋应力预应力钢筋应力平衡条件：平衡条件：非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力syfppyf1

55、1、在制好的混凝土构件上张拉钢筋、在制好的混凝土构件上张拉钢筋施工阶段施工阶段混凝土受压，同时产生摩擦损失。混凝土受压，同时产生摩擦损失。后张法预应力混凝土轴心受拉构件各阶段应力形状后张法预应力混凝土轴心受拉构件各阶段应力形状2pconl22()()conlpppccEsnpconlpANAAANAa非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力预应力钢筋应力预应力钢筋应力sEpca pppccssAAA平衡条件：平衡条件：2 2、完成第一批预应力损失、完成第一批预应力损失施工阶段施工阶段张拉完成后，锚住钢筋，第一批预应力损失完成。张拉完成后，锚住钢筋，第一批预应力损失完成。pconl1()()()conl

56、pconlpppccEsnnpconlpAANAAAANAa非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力预应力钢筋应力预应力钢筋应力sEpca pppccssAAA平衡条件：平衡条件：3 3、完成第二批预应力损失、完成第二批预应力损失施工阶段施工阶段pconllconl55()()conlplsplspccEsnpconlpAANAAAANAa非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力预应力钢筋应力预应力钢筋应力5sEpcla pppccssAAA平衡条件：平衡条件：4 4、加荷致混凝土应力为、加荷致混凝土应力为00运用阶段运用阶段构件接受外荷载构件接受外荷载N0N0，使建立在混凝土上的预应力完全，使建立在混凝土上

57、的预应力完全抵消。抵消。pc=0pc=00ppEpca 000ppssNAA平衡条件：平衡条件：pconl=代入代入0pconlEpca 05()conlEpcplsNAAa 预应力钢筋应力预应力钢筋应力05sl非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力代入代入0p0s00pcNA5 5、加载至混凝土即将开裂、加载至混凝土即将开裂加载阶段加载阶段混凝土应力到达混凝土应力到达ftkftkpconlEpcEtkfa a50()()crppsstkccrconlEpcEtkplsEtkstkccrpctkNAAf ANfAAf Af ANfAa aa预应力钢筋应力预应力钢筋应力平衡条件：平衡条件：非预应力钢筋

58、应力非预应力钢筋应力5slEtkfa 6 6、加载到破坏、加载到破坏加载阶段加载阶段upypysNfAf A预应力钢筋应力预应力钢筋应力平衡条件：平衡条件：非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力syfppyf先张法构件先张法构件后张法构件10.7 10.7 预应力轴心受拉构件的计算预应力轴心受拉构件的计算预应力混凝土轴心受拉构件通常要进展的验预应力混凝土轴心受拉构件通常要进展的验算工程：算工程：运用阶段强度验算；运用阶段强度验算；运用阶段裂痕验算；运用阶段裂痕验算；施工阶段验算；施工阶段验算；端面部分承压验算。端面部分承压验算。1 1运用阶段强度验算运用阶段强度验算预应力混凝土构件在运用阶段到达破坏

59、时，预应力钢筋和非预应力混凝土构件在运用阶段到达破坏时，预应力钢筋和非预应力钢筋均能到达设计强度。预应力钢筋均能到达设计强度。upypysNfAf A2 2运用阶段裂痕验算；运用阶段裂痕验算；预应力混凝土构件根据运用要求的不同，将预应力混凝土构预应力混凝土构件根据运用要求的不同，将预应力混凝土构件的抗裂等级分为三级：件的抗裂等级分为三级：一级：严厉要求不出现裂痕的构件；一级：严厉要求不出现裂痕的构件；二级：普通要求不出现裂痕的构件；二级：普通要求不出现裂痕的构件；三级：允许在运用阶段开裂，但要求计算所得的裂痕宽度小三级：允许在运用阶段开裂，但要求计算所得的裂痕宽度小于限值。于限值。裂痕验算方法

60、：裂痕验算方法：1 1对于严厉要求不出现裂痕的构件：对于严厉要求不出现裂痕的构件：0ckpc混凝土预应力混凝土预应力在荷载规范组协作用下在荷载规范组协作用下的外荷载拉力的外荷载拉力2 2普通要求不出现裂痕的构件；普通要求不出现裂痕的构件；ckpctkf3 3允许在运用阶段开裂的构件：允许在运用阶段开裂的构件：验算在荷载规范组合下，并思索荷载长期作用影验算在荷载规范组合下，并思索荷载长期作用影响的最大裂痕宽度，应符合以下规定：响的最大裂痕宽度，应符合以下规定：0cqpc在荷载效应规范组合下应符合以下规定：在荷载效应规范组合下应符合以下规定：在荷载效应准永久组合下宜符合以下规定：在荷载效应准永久组