预应力结构课件

预应力混凝土结构PrestressedConcreteStructure预应力结构课件10.1概述预应力混凝土概念：在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力，成为预应力混凝土结构。预应力混凝土结构是改善构件抗裂性能的有效途径。ACI：预应力混凝土是根据需要，人为地引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加筋混凝土。10.1概述预应力混凝土概念：混凝土抗拉强度太低；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。如果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。钢筋混凝土的缺点（DisadvantagesofRC）混凝土抗拉强度太低；钢筋混凝土的缺点（Disadvanta满足裂缝控制要求普通钢筋混凝土构件抗裂性能较差，在正常使用情况下往往带裂缝工作，对于裂缝控制较严的结构，宜采用预应力概念来控制裂缝宽度或不出现裂缝。充分利用高强钢筋（屈服应力超过1000MPa）对于普通混凝土构件，当裂缝宽度控制在0.3mm时，钢筋应力只达150~200MPa，高强钢筋不能充分发挥；所以需要对高强钢筋预先施加拉力，以达到充分利用材料的目的。提高构件刚度、减小变形如果靠增加钢筋来提高刚度，则钢材强度得不到充分利用，造成浪费；采用预应力结构减小了裂缝，可使刚度不至于因裂缝原因而降低过多，有利于控制变形。一.采用预应力结构的原因满足裂缝控制要求一.采用预应力结构的原因二.预应力的基本概念二.预应力的基本概念由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂三.预应力混凝土的等级Ⅰ级—全预应力混凝土；要求在最不利荷载效应组合作用下，混凝土中不允许出现拉应力；Ⅱ级—有限预应力混凝土；在最不利荷载效应组合作用下，混凝土中允许出现低于抗拉强度的拉应力，但在长期荷载效应组合作用下，不得出现拉应力；Ⅲ级—部分预应力混凝土；允许开裂，但应控制裂缝宽度；Ⅳ级—普通钢筋混凝土；

部分预应力混凝土的优点：由于部分预应力混凝土施加的预应力较小，张拉钢筋的应力值较低，降低了对张拉设备及锚夹具的要求，从而降低了造价；同时可以避免产生较大的反拱，降低了施工阶段混凝土开裂的风险。三.预应力混凝土的等级Ⅰ级—全预应力混凝土；要求在最10.2施加预应力的方法先张法张拉钢筋砼成型及养护放张钢筋张拉钢筋支模、浇混凝土混凝土达到一定强度切断钢筋产生预应力10.2施加预应力的方法先张法张拉钢筋砼成型及养护放张钢筋先张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土楼板、管桩先张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土楼板、管桩后张法张拉预应力筋锚固及灌浆预留孔道及穿筋浇混凝土，预留孔道达到强度，穿筋张拉钢筋，锚固产生预应力孔道灌浆后张法张拉预应力筋锚固及灌浆预留孔道及穿筋浇混凝土，预留孔道后张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土梁后张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土梁传递预应力的途径先张法：依靠混凝土与钢筋的粘结力来传递预应力；后张法：靠两端的工作锚具来传递预应力。

其它预应力方法：无粘接预应力；体外预应力。无粘结预应力束传递预应力的途径其它预应力方法：无粘结预应力束预应力钢筋的布置应和构件的弯矩图形状相似。无粘结预应力预应力钢筋的布置无粘结预应力无粘结预应力混凝土楼板无粘结预应力混凝土楼板体外预应力梁体外预应力梁10.3预应力混凝土的材料及锚夹具一.预应力钢筋

预应力钢筋的强度越高越好因为在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力，必须使用高强钢筋（丝）作为预应力筋；

具有足够的塑性和加工性能为避免发生脆性破断，预应力筋还必须具有一定的塑性，同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求；

与混凝土间有足够的粘接强度对钢丝类预应力筋，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‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度;预应力钢筋主要采用热处理钢筋、钢丝和钢绞线10.3预应力混凝土的材料及锚夹具一.预应力钢筋预应力1.热处理钢筋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，抗拉强度为1470MPa。其应力-应变曲线无明显屈服点，采用残余应变为0.2%的条件屈服点作为抗拉强度设计指标。1.热处理钢筋其应力-应变曲线无明显屈服点，采用残余应变2.中高强钢丝采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到，中强度为800~1270MPa，高强钢丝的强度为1570~1960MPa（2010新规）。钢丝直径为3~9mm，为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面采用“刻痕”或“压波”，也可制成螺旋肋。刻痕钢丝螺旋肋钢丝2.中高强钢丝刻痕钢丝螺旋肋钢丝3.钢绞线

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，其中以7股钢绞线应用最多。7股钢绞线的公称直径为9.5~15.2mm，通常用于无粘结预应力筋，强度可高达1960MPa。2股和3股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的粘结强度。3.钢绞线【2010新规】预应力钢筋强度标准值（N/mm2）【2010新规】预应力钢筋强度标准值（N/mm2）二.混凝土——预应力混凝土要求尽量采用高强混凝土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；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；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递长度；有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸；强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、具夹具的周转率，降低间接费用2010新规：

预应力混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。二.混凝土——预应力混凝土要求尽量采用高强混凝土三.锚具和夹具夹具与锚具的定义；夹具－在张拉过程中夹持钢筋；锚具－张拉后留在构件端部，与构件连成整体而共同工作；锚、夹具应具有足够的刚度和强度，使预应力筋不产生滑移，保证预应

力的可靠传递、减少预应力损失；常用的锚具有螺丝端杆锚具、夹片式锚具和墩头锚具

构件制作完后，能取下重复使用–––夹具用于永久固定钢筋、作为构件的一部分–––锚具三.锚具和夹具构件制作完后，能取下重复使用–––夹具用于螺丝端杆锚具多用于单根预应力钢筋的张拉端需注意焊接质量螺丝端杆锚具多用于单根预应力钢筋的张拉端夹片式锚具夹片式锚具夹片式锚具夹片式锚具锥塞式锚具锥塞式锚具墩头锚具墩头锚具张拉设备前卡式千斤顶穿心内卡式千斤顶张拉设备前卡式穿心内卡式千斤顶张拉是指借助油泵、千斤顶和锚具拉伸并锚固预应力筋，对结构构件建立预加力的过程。张拉是指借助油泵、千斤顶和锚具拉伸并锚固预应力筋，对结构普通混凝土框架普通混凝土框架预应力混凝土框架结构预应力混凝土框架结构12.4张拉控制应力和预应力损失张拉预应力筋时达到的最大应力，张拉设备（千斤顶油压表）所控制的总张拉力Np,con

除以预应力筋面积Ap得到的应力称为张拉控制应力scon

张拉控制应力scon取值越高，预应力筋对混凝土的预压作用越大，可以使预应力筋充分发挥作用;

但scon取值过高，可能会在张拉时引起破断事故，并产生过大应力松弛。因此，《规范》规定了张拉控制应力的限值[scon]。一.张拉控制应力张拉控制应力一般应不大于比例极限；对于冷拉钢筋张拉控制应力不大于屈服强度。张拉控制应力是为保证计算张拉伸长值时按线性计算。12.4张拉控制应力和预应力损失张拉预应力筋时达到的最大应2002规范在下列情况下，[scon]可提高0.05fptk：⑴为提高构件在施工阶段抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；⑵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。为避免scon的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《2002规范》规

定scon不应小于0.4fptk2002规范在下列情况下，[scon]可提高0.05fp【2010新规范】消除应力钢丝、钢绞线（回火处理后消除内应力）中强度预应力钢丝预应力螺纹钢筋先张法和后张法采用相同的张拉控制应力。

对于钢丝、钢绞线scon不应小于0.4fptk，对于螺纹钢筋scon不宜小于0.5fpyk张拉控制应力限值[scon]【2010新规范】消除应力钢丝、钢绞线中强度预应力钢丝预应力二.预应力损失

预应力筋张拉后，由于张拉工艺和材料特性等原因，预应力筋中应力会从scon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，都会对结构的使用性能产生不利影响。

过高估计损失：实际预应力＞计算预应力，反拱偏大过低估计损失：实际预应力＜计算预应力，降低抗裂性能及刚度由于施加预应力是通过张拉预应力筋得到的，所以凡是能使预应力筋产生缩短的因素，都将引起预应力损失。二.预应力损失

预应力损失主要包括：锚固损失锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；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台座间的摩擦，也使张拉应力产生损失；3.温度损失混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失；4.松弛损失

在高应力的长期作用下预应力筋会产生应力松弛；5.混凝土收缩和徐变引起的损失混凝土构件的收缩和徐变都会使构件变短，预应力筋也随之回缩而引起预应力损失；6.环形构件混凝土局部挤压引起的损失

采用螺旋式预应力筋时，由于预应力筋对混凝土挤压使得构件直径减小而产生的预应力损失。预应力损失主要包括：1.锚固损失sl1（张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失）

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内的滑移引起的预应力损失。对直线预应力筋L为张拉端到锚固端距离1.锚固损失sl1（张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损2.摩擦损失sl2（预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失）

摩擦损失是指在张拉钢筋时，由于预应力筋与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。预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失，包括沿孔道长度上刮碰产生的摩阻力和曲线弯道摩擦力两部分。直线预应力筋曲线预应力筋2.摩擦损失sl2（预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力预应力结构课件取dx=rdq，Np=spApdx积分取dx=rdq，Np=spApdx积分q为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角（rad）设该夹角很小，可近似取张拉端到计算截面的距离x=rq，则摩擦损失sl2为，若q为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角（rad）若预应力结构课件sl2sl1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引起的预应力损失sl1

，预应力钢筋与孔道壁产生反向摩擦力以阻止其内缩。反向摩擦力只在一定的影响长度lf内发生，即在距张拉端lf处，预应力筋的内缩值为零，其相应的预应力损失sl1为零。sl2sl1对于后张法曲线预应力筋张拉锚固时，由于锚具变形和设反向摩擦和正向摩擦相同Ds=2sl2内缩值设反向摩擦和正向摩擦相同内缩值一端张拉两端张拉超张拉减少摩擦损失的措施一端张拉两端张拉超张拉减少摩擦损失的措施3.热养护损失sl3为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。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sl3。降温时：混凝土达到了一定的强度，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sl3无法恢复。设养护升温后，预应力筋与台座的温差为D

t℃，取钢筋的温度膨胀系数为1×10-5/℃，则有：3.热养护损失sl3减少温差损失的措施两次升温养护：先在常温下养护，待混凝土立方强度达到7.5~10N/mm2时再逐渐升温，因为这时钢筋与混凝土已结成整体，能够在一起膨胀而无预应力的应力损失。对于在钢模上张拉预应力钢筋的构件，因钢模和构件一起加热养护，可以不考虑此项损失。减少温差损失的措施4.钢筋松弛损失sl4

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。在长度保持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这种现象称为应力松弛。应力松弛与初始应力水平和作用时间长短有关，根据应力松弛的长期试验结果，《规范》取如下表达式：【2010规范取消超张拉系数】普通预应力钢丝和钢绞线：低松弛预应力钢丝和钢绞线：当scon≤0.7fptk时，当0.7fptk<scon≤0.8fptk时，ψ为超张拉系数，一次张拉时，取ψ=1；超张拉时，取ψ=0.9。当scon≤0.5fptk时，可不考虑应力松弛损失，即取sl4=0。4.钢筋松弛损失sl4普通预应力钢丝和钢绞线：低松弛预应力5.混凝土收缩、徐变引起的预应力损失sl5

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。由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且影响二者的因素相同时随变化规律相似，《规范》将二者合并考虑，对混凝土收缩和徐变引起的损失，按下列公式计算：【2010新规】先张法后张法5.混凝土收缩、徐变引起的预应力损失sl5先张法后张法三.预应力损失的组合预应力混凝土构件从预加应力开始即需要进行计算，而预应力损失是分批发生的。因此应根据计算需要，考虑相应阶段所产生的预应力损失。⑴混凝土预压前完成的损失（第一批预应力损失）lI；⑵混凝土预压后完成的损失（第二批预应力损失）lII；根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见下表三.预应力损失的组合三、预应力损失的组合◆锚固损失：sl1◆摩擦损失：sl2◆温差损失：sl3◆松弛损失：sl4◆收缩徐变损失：sl5◆环形构件的挤压损失:sl6先张法预压前预压后后张法预压前预压后√√√√√√√√√√√三、预应力损失的组合◆锚固损失：考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影响，《规范》规定当总损失值l

=lI+lII小于下列数值时，按下列数值取用：先张法构件

100MPa后张法构件

80MPa考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影一.先张法轴心受拉构件（Pre-tension）1.施工阶段放张前（应力阶段1）平衡条件完成第二批损失(应力阶段3)10.5预应力混凝土轴心受拉构件的计算放张后(应力阶段2)混凝土的应力为零概括符号，代表相应阶段的预应力损失、预应力筋及混凝土的应力值一.先张法轴心受拉构件（Pre-tension）放张前平混凝土中建立的有效预压应力预应力钢筋中的应力2.使用阶段受轴向拉力作用(应力阶段4)NN当

时称为消压状态混凝土中建立的有效预压应力预应力钢筋中的应力2.使用消压轴力消压状态是预应力混凝土构件计算中的一个重要概念，它相当于非预应力构件的起始状态。从消压状态开始，以后荷载增量（N-N0）产生的应力增量与非预应力混凝土构件从零开始加荷产生的应力类似。先张法消压轴力消压状态时消压状态后消压轴力消压状态是预应力混凝土构件计算中的一个重要概念，它相受轴向拉力作用(应力阶段5)受轴向拉力作用(应力阶段6)当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到轴力承载力状态当

时混凝土开裂因σpc>>ftk，预应力混凝土轴心受拉构件比普通钢筋混凝土轴心受拉构件的抗裂能力有较大提高。受轴向拉力作用受轴向拉力作用当预应力筋的应力达到起抗拉强度时二.后张法轴心受拉构件（Post-tension）1.施工阶段如所有钢筋同时张拉，则后张法构件无弹性压缩应力损失。因此扣除预应力损失后预应力筋承受的拉力直接与混凝土承受的压力平衡，故由平衡条件，采用概括符号可得混凝土的预压应力:出现第一批应力损失出现第二批应力损失二.后张法轴心受拉构件（Post-tension）如所有2、张拉钢筋（已完成第一批损失）1、混凝土构件制作养护预应力钢筋尚未张拉，故预应力钢筋与混凝土的应力为0。3、完成第二批损失砼有效预压应力1.施工阶段（后张法）2、张拉钢筋1、混凝土构件制作养护预应力钢筋尚未张拉，故预应4、加载至混凝土应力为零2.使用阶段NpoNpo5、加载至混凝土开裂NcrNcr6、加载至构件破坏消压状态消压荷载破坏荷载钢筋应力4、加载至混凝土应力为零2.使用阶段NpoNpo5、加载使用阶段（1）消压状态消压轴力（2）开裂状态（3）极限状态使用阶段消压轴力（2）开裂状态（3）极限状态先张法后张法有无弹性压缩损失sle是先张法与后张法计算公式的差异所在假定两张拉方法的scon和sl相同，若张拉力Np0和Np数值相等，但先张法有弹性压缩损失，而后张法无弹性压缩损失，故两者得到的混凝土预压应力spc不等，先张法的spc小于后张法spc预应力筋中应力sp也不相等，先张法的sp除需扣除sl外，还要扣除弹性压缩损失，而后张法的sp则仅需扣除sl先张法后张法有无弹性压缩损失sle是先张法与后张法计算公式的先张法后张法对于消压及开裂荷载，先张法小于后张法；当配置相同的预应力筋时，先张法与后张法的轴拉极限承载力一致。先张法后张法对于消压及开裂荷载，先张法小于后张法；先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件预应力构件与非预应力构件的比较（1）预应力钢筋则一直处于高拉应力状态，钢筋应力随外荷载增加缓慢。混凝土则在轴向拉力达Np0之前处于受压状态，充分利用了两种材料的特性。（3）预应力构件与普通混凝土构件的破坏轴向拉力Nu是相同的，故预应力并不改变构件的承载力。（2）预应力构件产生裂缝时的外荷载远比非预应力构件为大。即预加应力使构件的抗裂度大为提高。但预应力构件的开裂时的轴向拉力与破坏轴向拉力比较接近。预应力构件与非预应力构件的比较（1）预应力钢筋则一直处于高拉【例题】先张法轴心受拉预应力构件，截面为b×h=120×200mm,预应力钢绞线截面面积Ap=804mm2，强度设计值fpyk=1670MPa，弹性模量Es=1.8×105MPa，混凝土为C40级（ftk=2.40MPa，Ec=3.25×104MPa），预应力钢筋的第一批预应力损失为80MPa，第二批预应力损失为120MPa。试求：（1）完成第一批预应力损失放张后，混凝土及预应力筋的应力；（2）完成第二批预应力损失后，混凝土及预应力筋的应力；（3）消压轴力；（4）构件开裂前瞬间的轴力；（5）此拉杆的极限轴力设计值。【例题】先张法轴心受拉预应力构件，截面为b×h=120×20三.配有非预应力钢筋轴心受拉预应力构件的计算配置的非预应力钢筋，由于混凝土的收缩和徐变而承受压应力，对预应力效果会产生影响；近似取非预应力钢筋的应力等于混凝土收缩和徐变引起的预应力损失。先张法中混凝土的有效预压应力三.配有非预应力钢筋轴心受拉预应力构件的计算配置的非预应后张法中混凝土的有效预压应力配有非预应力筋时，先张法消压状态配有非预应力筋时，后张法消压状态后张法中混凝土的有效预压应力配有非预应力筋时，先张法消压状态配有非预应力筋时，先张法及后张法的开裂状态配有非预应力筋时，先张法及后张法的承载力极限状态配有非预应力筋时，先张法及后张法的开裂状态配有非预应力筋时，一、使用阶段的承载力四.轴心受拉构件使用阶段的计算式中N––––轴向拉力设计值；

fy、fpy––––非预应力及预应力钢筋强度设计值使结构在使用荷载下满足不裂或裂缝宽度不超过容许值的要求；二、使用阶段裂缝控制验算应具有不同的抗裂安全储备，裂缝控制等级为三级；一、使用阶段的承载力四.轴心受拉构件使用阶段的计算式中（1）抗裂度验算一级严格要求不出现裂缝，在荷载效应标准组合下应符合下列要求二级一般要求不出现裂缝的构件

在荷载效应标准组合下：在荷载效应准永久组合下：––––

分别为荷载效应的标准组合、准永久组合下混凝土的法向应力；––––

分别为荷载效应的标准组合及准永久组合计算的轴向拉力值。（1）抗裂度验算一级严格要求不出现裂缝，在荷载效应标准组裂缝最大宽度计算公式与普通混凝土构件相同：（2）裂缝宽度验算（抗裂等级为三级），与普通钢筋混凝土构件相比，预应力构件经过消压状态才能达到开裂状态；消压状态与开裂状态之间的钢筋应力增量才是引起裂缝的主要原因。裂缝最大宽度计算公式与普通混凝土构件相同：（2）裂缝宽度验算1.混凝土承载力验算式中:f’ck–––放松(张拉)预应力钢筋时,混凝土立方体抗压强度f’cu相应的轴心抗

压强度标准值，用线性内插法求得；cc–––放松(张拉)钢筋时混凝土的最大法向压力。cc

≤0.8fck'三、轴心受拉构件施工阶段的验算先张法：放松预应力钢筋时混凝土承载力验算。后张法：张拉预应力钢筋时混凝土承载力验算，端部锚固区局部受压验算。在施工阶段：要求：fcu'

0.75fcu1.混凝土承载力验算式中:f’ck–––放松(张拉)a.局部受压承载力计算：为防止构件端部的局压破坏，配方格网式或螺旋式间接钢筋。2.后张法锚固端局部承压验算l–––

混凝土局压强度提高系数，“套箍”作用Al

–––

混凝土局部实际受压面积；Ab

–––

局压时计算底面积，按同心、对称原则确定。

式中:Fl

–––

局部受压面上作用的局部压力设计值；

Fl

=1.2conApAln

–––

混凝土局部受压净面积，对后张法，应扣除孔道部分的面积。c–––

混凝土强度影响系数；当fcuk≤50MPa，取c

=1.0

当fcuk=80MPa，取c

=0.8a.局部受压承载力计算：为防止构件端部的局压破坏，配方格预应力结构课件Fl

1.35clfcAlnb.局部受压区的截面限制条件如果配置间接钢筋过多，当局部受压区承载力到达一定限度时，则承压板会产生过大的局部下陷。《规范》规定，对配置间接钢筋的构件，其局部受压区尺寸应符合以下要求ρV

–––间接钢筋的体积配筋率;Acor

–––配置方格网或螺旋式间接钢筋范围以内的混凝土核芯面积，但不应大于Ab，且其重心应与Al的重心相重合；cor–––配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数；–––

间接钢筋对混凝土约束的折减系数

；当fcuk≤50MPa，取

=1.0

当fcuk=80MPa，取

=0.85Fl1.35clfcAlnb.局部受压区的预应力结构课件10.6预应力混凝土受弯构件的计算一、施工阶段

1、先张法构件

一般预应力混凝土受弯构件的截面配筋，还配置一定非预应力钢筋As和A's；

由于收缩徐变变形使非预应力筋也产生与收缩徐变预应力损失sl5相当的压应力，因此在预压应力spc计算时，应考虑非预应力筋这部分压力的影响。10.6预应力混凝土受弯构件的计算一、施工阶段一般预应预应力结构课件2、后张法构件2、后张法构件二、使用阶段无论是先张法还是后张法，施加弯矩后预应力筋与混凝土是共同变形的。因此在达到混凝土抗拉强度之前，可按弹性材料力学按换算截面惯性矩I0来确定由弯矩产生的截面应力，即消压弯矩M0W0b为换算截面对受拉边缘的弹性抵抗矩二、使用阶段无论是先张法还是后张法，施加弯矩后预应力筋与混凝三、假想全截面消压状态

预应力混凝土构件的全截面消压状态，相当于钢筋混凝土构件的起始受力状态，在计算概念上很重要，且对分析使用阶段和极限弯矩的截面应力有很大帮助。因为在施加弯矩的过程中，预应力混凝土受弯构件不会出现如同轴心受拉构件的全截面消压状态，故将产生全截面消压状态的受力情况称为假想全截面消压状态。三、假想全截面消压状态预应力混凝土构件的全截面消压状态，10.7预应力混凝土构件的构造要求一、先张法预应力钢筋（丝）的净间距预应力钢筋、钢丝的净间距应根据便于浇灌混凝土、保证钢筋（丝）与混凝土的粘结锚固、以及施加预应力（夹具及张拉设备的尺寸）等要求来确定。采用钢筋或七股钢绞线时，其净距不应小于钢筋直径及25mm；采用钢丝时，其净距不宜小于15mm。混凝土保护层厚度为保证钢筋与混凝土的粘结强度，防止放松预应力钢筋时出现纵向劈裂裂缝，必须有一定的混凝土保护层厚度。采用钢筋时，其保护层厚度要求同钢筋混凝土构件；采用光面钢丝时，其保护层厚度不应小于15mm。10.7预应力混凝土构件的构造要求一、先张法

钢筋、钢丝的锚固先张法预应力混凝土构件应保证钢筋（丝）与混凝土之间有可靠的粘结力，宜采用变形钢筋、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝、钢绞线等。

端部附加钢筋为防止放松预应力钢筋时构件端部出现纵向裂缝，对预应力钢筋端部周围的混凝土应设置附加钢筋：

①当采用单根预应力钢筋，其端部宜设置长度不小于150mm螺旋筋。当钢筋直径d≤16mm时，也可利用支座垫板上的插筋，但插筋根数不应少于4根，其长度不宜小于120mm。②当采用多根预应力钢筋时，在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内，应设置3~5片与预应力钢筋垂直的钢筋网。③采用钢丝配筋的预应力薄板，在端部100mm范围内，应适当加密横向钢筋。钢筋、钢丝的锚固②当采用多根预应力钢筋时，在构

二、后张法

预留孔道的构造要求预留孔道的布置应考虑到张拉设备的尺寸、锚具尺寸及构件端部混凝土局部受压承载力的要求等因素。

①孔道直径应比预应力钢筋束外径、钢筋对焊接头处外径及锥形螺杆锚具的套筒等外径大10~15mm，以便于穿入预应力钢筋，并保证孔道灌浆质量；

②孔道间的净距不应小于50mm；孔道至构件边缘的净距不应小于30mm，且不宜小于孔道的半径；

③构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于

12m。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级不应低于M20，水灰比宜为0.4~0.45，为减少收缩，宜掺入0.01%水泥用量的铝粉；

④凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱；

⑤外露金属锚具应采取防锈处理。二、后张法

曲线预应力钢筋的曲率半径①钢丝束、钢绞线束以及钢筋直径d≤12mm的钢筋束，不宜小于4m。②

12<d≤25mm的钢筋，不宜小于12mm。③

d>25mm的钢筋，不宜小于15mm。

端部构造①为防止施加预应力时，构件端部产生沿截面中部的纵向水平裂缝，宜将一部分预应力钢筋在靠近支座区段弯起，并使预应力钢筋尽可能沿构件端部均匀布置；②如预应力钢筋在构件端部不能均匀布置而需集中布置在端部截面下部时，应在构件端部0.2倍截面高度范围内设置竖向附加焊接钢筋网等构造钢筋；③预应力钢筋锚具及张拉设备的支承处，应采用预埋钢垫板，并设置上述附加钢筋网和附加钢筋。当构件端部有局部凹进时，为防止端部转折处产生裂缝，应增设折线构造钢筋。曲线预应力钢筋的曲率半径

三、非预应力钢筋对部分预应力混凝土，当通过配置一定的预应力钢筋能使构件满足抗裂或裂缝控制要求时，根据承载力计算所需的其余受拉钢筋可采用非预应力钢筋；非预应力钢筋可保证构件具有一定延性；后张法构件未施加预应力前进行吊装时，非预应力钢筋的配置很必要；为对裂缝分布和开展宽度起一定的控制作用，非预应力钢筋宜采用HRB335级和HRB400级钢筋；对于施工阶段预拉区容许出现裂缝的构件，应配置非预应力钢筋以防止裂缝开展过大，但这种裂缝在使用阶段可闭合；预拉区的非预应力纵向钢筋宜配置带肋钢筋，其直径不宜大于14mm，并应沿构件预拉区的外边缘均匀配置；对施工阶段预拉区不允许出现裂缝的构件，预拉区纵向钢筋的配筋率不应小于0.2%。三、非预应力钢筋四、截面高度及构件尺寸截面高度一般取：1／20～1／14的跨度；截面宽度可取为：1／15～1／8倍的高度；思考题（作业）什么是张拉控制应力，为什么不能取得太高，也不能取得太低？施加预应力的方法有几种？区别何在？试简述它们的优缺点。3.预应力损失值根据什么原则分为两批的？先张法和后张法是怎样组合的？4.规范规定的预应力损失有哪些？是由什么原因产生的？如何减少各项预应

力损失值？5.试述先张法、后张法预应力轴心受拉构件在施工阶段、使用阶段各自的应

力变化过程及相应应力值的计算公式？四、截面高度及构件尺寸思考题（作业）6为什么预应力轴心受拉构件在计算混凝土法向应力时，施工阶段先张法采用A0，后张法采用An？而在使用阶段均采用A0？先张法、后张法的A0和An如何计算？7预应力轴心受拉构件的裂缝宽度计算公式中，为什么钢筋应力采用8后张法预应力砼构件，为什么要控制局部受压区的截面尺寸，并需在锚具处配置间接钢筋？9预应力砼构件为什么要进行施工阶段验算？10在预应力砼结构中非预应力钢筋有哪些作用？6为什么预应力轴心受拉构件在计算混凝土法向应力时，施工阶段作业18m屋架下弦预应力混凝土拉杆如图所示，采用后张法一端张拉施工，直径52mm的预留孔洞采用抽芯成型，JM12锚具。预应力钢筋为6根7φS4的钢绞线，fptk=1570MPa，fpy=1110MPa，非预应力钢筋为4φ16的HRB335级钢筋混凝土为C40，达到100％设计强度时施加预应力，张拉控制应力为0.75fptk请计算消压轴力、开裂轴力及极限承载力。200150作业18m屋架下弦预应力混凝土拉杆如图所示，采用后张法一端张预应力混凝土结构PrestressedConcreteStructure预应力结构课件10.1概述预应力混凝土概念：在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力，成为预应力混凝土结构。预应力混凝土结构是改善构件抗裂性能的有效途径。ACI：预应力混凝土是根据需要，人为地引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加筋混凝土。10.1概述预应力混凝土概念：混凝土抗拉强度太低；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。如果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。钢筋混凝土的缺点（DisadvantagesofRC）混凝土抗拉强度太低；钢筋混凝土的缺点（Disadvanta满足裂缝控制要求普通钢筋混凝土构件抗裂性能较差，在正常使用情况下往往带裂缝工作，对于裂缝控制较严的结构，宜采用预应力概念来控制裂缝宽度或不出现裂缝。充分利用高强钢筋（屈服应力超过1000MPa）对于普通混凝土构件，当裂缝宽度控制在0.3mm时，钢筋应力只达150~200MPa，高强钢筋不能充分发挥；所以需要对高强钢筋预先施加拉力，以达到充分利用材料的目的。提高构件刚度、减小变形如果靠增加钢筋来提高刚度，则钢材强度得不到充分利用，造成浪费；采用预应力结构减小了裂缝，可使刚度不至于因裂缝原因而降低过多，有利于控制变形。一.采用预应力结构的原因满足裂缝控制要求一.采用预应力结构的原因二.预应力的基本概念二.预应力的基本概念由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂；受拉边缘应力虽然受拉，但拉应力小于混凝土的抗拉强度，一般不会出现开裂；受拉边缘应力超过混凝土的抗拉强度，虽然会产生裂缝，但比钢筋混凝土构件（Np=0）的开裂明显推迟，裂缝宽度也显著减小。由于预加应力spc较大，受拉边缘仍处于受压状态，不会出现开裂三.预应力混凝土的等级Ⅰ级—全预应力混凝土；要求在最不利荷载效应组合作用下，混凝土中不允许出现拉应力；Ⅱ级—有限预应力混凝土；在最不利荷载效应组合作用下，混凝土中允许出现低于抗拉强度的拉应力，但在长期荷载效应组合作用下，不得出现拉应力；Ⅲ级—部分预应力混凝土；允许开裂，但应控制裂缝宽度；Ⅳ级—普通钢筋混凝土；

部分预应力混凝土的优点：由于部分预应力混凝土施加的预应力较小，张拉钢筋的应力值较低，降低了对张拉设备及锚夹具的要求，从而降低了造价；同时可以避免产生较大的反拱，降低了施工阶段混凝土开裂的风险。三.预应力混凝土的等级Ⅰ级—全预应力混凝土；要求在最10.2施加预应力的方法先张法张拉钢筋砼成型及养护放张钢筋张拉钢筋支模、浇混凝土混凝土达到一定强度切断钢筋产生预应力10.2施加预应力的方法先张法张拉钢筋砼成型及养护放张钢筋先张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土楼板、管桩先张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土楼板、管桩后张法张拉预应力筋锚固及灌浆预留孔道及穿筋浇混凝土，预留孔道达到强度，穿筋张拉钢筋，锚固产生预应力孔道灌浆后张法张拉预应力筋锚固及灌浆预留孔道及穿筋浇混凝土，预留孔道后张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土梁后张法典型预应力混凝土构件—预应力混凝土梁传递预应力的途径先张法：依靠混凝土与钢筋的粘结力来传递预应力；后张法：靠两端的工作锚具来传递预应力。

其它预应力方法：无粘接预应力；体外预应力。无粘结预应力束传递预应力的途径其它预应力方法：无粘结预应力束预应力钢筋的布置应和构件的弯矩图形状相似。无粘结预应力预应力钢筋的布置无粘结预应力无粘结预应力混凝土楼板无粘结预应力混凝土楼板体外预应力梁体外预应力梁10.3预应力混凝土的材料及锚夹具一.预应力钢筋

预应力钢筋的强度越高越好因为在预应力混凝土制作和使用过程中，由于种种原因，预应力筋中预先施加的张拉应力会产生损失，因此，为使得扣除应力损失后仍具有较高的张拉应力，必须使用高强钢筋（丝）作为预应力筋；

具有足够的塑性和加工性能为避免发生脆性破断，预应力筋还必须具有一定的塑性，同时还要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦粗的加工要求；

与混凝土间有足够的粘接强度对钢丝类预应力筋，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‘刻痕’或‘压波’方法来提高与混凝土粘结强度;预应力钢筋主要采用热处理钢筋、钢丝和钢绞线10.3预应力混凝土的材料及锚夹具一.预应力钢筋预应力1.热处理钢筋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，抗拉强度为1470MPa。其应力-应变曲线无明显屈服点，采用残余应变为0.2%的条件屈服点作为抗拉强度设计指标。1.热处理钢筋其应力-应变曲线无明显屈服点，采用残余应变2.中高强钢丝采用优质碳素钢盘条，经过几次冷拔后得到，中强度为800~1270MPa，高强钢丝的强度为1570~1960MPa（2010新规）。钢丝直径为3~9mm，为增加与混凝土粘结强度，钢丝表面采用“刻痕”或“压波”，也可制成螺旋肋。刻痕钢丝螺旋肋钢丝2.中高强钢丝刻痕钢丝螺旋肋钢丝3.钢绞线

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，其中以7股钢绞线应用最多。7股钢绞线的公称直径为9.5~15.2mm，通常用于无粘结预应力筋，强度可高达1960MPa。2股和3股钢绞线用途不广，仅用于某些先张法构件，以提高与混凝土的粘结强度。3.钢绞线【2010新规】预应力钢筋强度标准值（N/mm2）【2010新规】预应力钢筋强度标准值（N/mm2）二.混凝土——预应力混凝土要求尽量采用高强混凝土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；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；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递长度；有利于提高局部承压能力，便于后张锚具的布置和减小锚具垫板的尺寸；强度早期发展较快，可较早施加预应力，加快施工速度，提高台座、具夹具的周转率，降低间接费用2010新规：

预应力混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。二.混凝土——预应力混凝土要求尽量采用高强混凝土三.锚具和夹具夹具与锚具的定义；夹具－在张拉过程中夹持钢筋；锚具－张拉后留在构件端部，与构件连成整体而共同工作；锚、夹具应具有足够的刚度和强度，使预应力筋不产生滑移，保证预应

力的可靠传递、减少预应力损失；常用的锚具有螺丝端杆锚具、夹片式锚具和墩头锚具

构件制作完后，能取下重复使用–––夹具用于永久固定钢筋、作为构件的一部分–––锚具三.锚具和夹具构件制作完后，能取下重复使用–––夹具用于螺丝端杆锚具多用于单根预应力钢筋的张拉端需注意焊接质量螺丝端杆锚具多用于单根预应力钢筋的张拉端夹片式锚具夹片式锚具夹片式锚具夹片式锚具锥塞式锚具锥塞式锚具墩头锚具墩头锚具张拉设备前卡式千斤顶穿心内卡式千斤顶张拉设备前卡式穿心内卡式千斤顶张拉是指借助油泵、千斤顶和锚具拉伸并锚固预应力筋，对结构构件建立预加力的过程。张拉是指借助油泵、千斤顶和锚具拉伸并锚固预应力筋，对结构普通混凝土框架普通混凝土框架预应力混凝土框架结构预应力混凝土框架结构12.4张拉控制应力和预应力损失张拉预应力筋时达到的最大应力，张拉设备（千斤顶油压表）所控制的总张拉力Np,con

除以预应力筋面积Ap得到的应力称为张拉控制应力scon

张拉控制应力scon取值越高，预应力筋对混凝土的预压作用越大，可以使预应力筋充分发挥作用;

但scon取值过高，可能会在张拉时引起破断事故，并产生过大应力松弛。因此，《规范》规定了张拉控制应力的限值[scon]。一.张拉控制应力张拉控制应力一般应不大于比例极限；对于冷拉钢筋张拉控制应力不大于屈服强度。张拉控制应力是为保证计算张拉伸长值时按线性计算。12.4张拉控制应力和预应力损失张拉预应力筋时达到的最大应2002规范在下列情况下，[scon]可提高0.05fptk：⑴为提高构件在施工阶段抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；⑵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。为避免scon的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《2002规范》规

定scon不应小于0.4fptk2002规范在下列情况下，[scon]可提高0.05fp【2010新规范】消除应力钢丝、钢绞线（回火处理后消除内应力）中强度预应力钢丝预应力螺纹钢筋先张法和后张法采用相同的张拉控制应力。

对于钢丝、钢绞线scon不应小于0.4fptk，对于螺纹钢筋scon不宜小于0.5fpyk张拉控制应力限值[scon]【2010新规范】消除应力钢丝、钢绞线中强度预应力钢丝预应力二.预应力损失

预应力筋张拉后，由于张拉工艺和材料特性等原因，预应力筋中应力会从scon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，都会对结构的使用性能产生不利影响。

过高估计损失：实际预应力＞计算预应力，反拱偏大过低估计损失：实际预应力＜计算预应力，降低抗裂性能及刚度由于施加预应力是通过张拉预应力筋得到的，所以凡是能使预应力筋产生缩短的因素，都将引起预应力损失。二.预应力损失

预应力损失主要包括：锚固损失锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；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台座间的摩擦，也使张拉应力产生损失；3.温度损失混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失；4.松弛损失

在高应力的长期作用下预应力筋会产生应力松弛；5.混凝土收缩和徐变引起的损失混凝土构件的收缩和徐变都会使构件变短，预应力筋也随之回缩而引起预应力损失；6.环形构件混凝土局部挤压引起的损失

采用螺旋式预应力筋时，由于预应力筋对混凝土挤压使得构件直径减小而产生的预应力损失。预应力损失主要包括：1.锚固损失sl1（张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失）

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内的滑移引起的预应力损失。对直线预应力筋L为张拉端到锚固端距离1.锚固损失sl1（张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损2.摩擦损失sl2（预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失）

摩擦损失是指在张拉钢筋时，由于预应力筋与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。预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失，包括沿孔道长度上刮碰产生的摩阻力和曲线弯道摩擦力两部分。直线预应力筋曲线预应力筋2.摩擦损失sl2（预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力预应力结构课件取dx=rdq，Np=spApdx积分取dx=rdq，Np=spApdx积分q为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角（rad）设该夹角很小，可近似取张拉端到计算截面的距离x=rq，则摩擦损失sl2为，若q为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角（rad）若预应力结构课件sl2sl1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引起的预应力损失sl1

，预应力钢筋与孔道壁产生反向摩擦力以阻止其内缩。反向摩擦力只在一定的影响长度lf内发生，即在距张拉端lf处，预应力筋的内缩值为零，其相应的预应力损失sl1为零。sl2sl1对于后张法曲线预应力筋张拉锚固时，由于锚具变形和设反向摩擦和正向摩擦相同Ds=2sl2内缩值设反向摩擦和正向摩擦相同内缩值一端张拉两端张拉超张拉减少摩擦损失的措施一端张拉两端张拉超张拉减少摩擦损失的措施3.热养护损失sl3为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。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sl3。降温时：混凝土达到了一定的强度，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sl3无法恢复。设养护升温后，预应力筋与台座的温差为D

t℃，取钢筋的温度膨胀系数为1×10-5/℃，则有：3.热养护损失sl3减少温差损失的措施两次升温养护：先在常温下养护，待混凝土立方强度达到7.5~10N/mm2时再逐渐升温，因为这时钢筋与混凝土已结成整体，能够在一起膨胀而无预应力的应力损失。对于在钢模上张拉预应力钢筋的构件，因钢模和构件一起加热养护，可以不考虑此项损失。减少温差损失的措施4.钢筋松弛损失sl4

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。在长度保持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这种现象称为应力松弛。应力松弛与初始应力水平和作用时间长短有关，根据应力松弛的长期试验结果，《规范》取如下表达式：【2010规范取消超张拉系数】普通预应力钢丝和钢绞线：低松弛预应力钢丝和钢绞线：当scon≤0.7fptk时，当0.7fptk<scon≤0.8fptk时，ψ为超张拉系数，一次张拉时，取ψ=1；超张拉时，取ψ=0.9。当scon≤0.5fptk时，可不考虑应力松弛损失，即取sl4=0。4.钢筋松弛损失sl4普通预应力钢丝和钢绞线：低松弛预应力5.混凝土收缩、徐变引起的预应力损失sl5

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。由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且影响二者的因素相同时随变化规律相似，《规范》将二者合并考虑，对混凝土收缩和徐变引起的损失，按下列公式计算：【2010新规】先张法后张法5.混凝土收缩、徐变引起的预应力损失sl5先张法后张法三.预应力损失的组合预应力混凝土构件从预加应力开始即需要进行计算，而预应力损失是分批发生的。因此应根据计算需要，考虑相应阶段所产生的预应力损失。⑴混凝土预压前完成的损失（第一批预应力损失）lI；⑵混凝土预压后完成的损失（第二批预应力损失）lII；根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见下表三.预应力损失的组合三、预应力损失的组合◆锚固损失：sl1◆摩擦损失：sl2◆温差损失：sl3◆松弛损失：sl4◆收缩徐变损失：sl5◆环形构件的挤压损失:sl6先张法预压前预压后后张法预压前预压后√√√√√√√√√√√三、预应力损失的组合◆锚固损失：考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影响，《规范》规定当总损失值l

=lI+lII小于下列数值时，按下列数值取用：先张法构件

100MPa后张法构件

80MPa考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影一.先张法轴心受拉构件（Pre-tension）1.施工阶段放张前（应力阶段1）平衡条件完成第二批损失(应力阶段3)10.5预应力混凝土轴心受拉构件的计算放张后(应力阶段2)混凝土的应力为零概括符号，代表相应阶段的预应力损失、预应力筋及混凝土的应力值一.先张法轴心受拉构件（Pre-tension）放张前平混凝土中建立的有效预压应力预应力钢筋中的应力2.使用阶段受轴向拉力作用(应力阶段4)NN当

时称为消压状态混凝土中建立的有效预压应力预应力钢筋中的应力2.使用消压轴力消压状态是预应力混凝土构件计算中的一个重要概念，它相当于非预应力构件的起始状态。从消压状态开始，以后荷载增量（N-N0）产生的应力增量与非预应力混凝土构件从零开始加荷产生的应力类似。先张法消压轴力消压状态时消压状态后消压轴力消压状态是预应力混凝土构件计算中的一个重要概念，它相受轴向拉力作用(应力阶段5)受轴向拉力作用(应力阶段6)当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，达到轴力承载力状态当

时混凝土开裂因σpc>>ftk，预应力混凝土轴心受拉构件比普通钢筋混凝土轴心受拉构件的抗裂能力有较大提高。受轴向拉力作用受轴向拉力作用当预应力筋的应力达到起抗拉强度时二.后张法轴心受拉构件（Post-tension）1.施工阶段如所有钢筋同时张拉，则后张法构件无弹性压缩应力损失。因此扣除预应力损失后预应力筋承受的拉力直接与混凝土承受的压力平衡，故由平衡条件，采用概括符号可得混凝土的预压应力:出现第一批应力损失出现第二批应力损失二.后张法轴心受拉构件（Post-tension）如所有2、张拉钢筋（已完成第一批损失）1、混凝土构件制作养护预应力钢筋尚未张拉，故预应力钢筋与混凝土的应力为0。3、完成第二批损失砼有效预压应力1.施工阶段（后张法）2、张拉钢筋1、混凝土构件制作养护预应力钢筋尚未张拉，故预应4、加载至混凝土应力为零2.使用阶段NpoNpo5、加载至混凝土开裂NcrNcr6、加载至构件破坏消压状态消压荷载破坏荷载钢筋应力4、加载至混凝土应力为零2.使用阶段NpoNpo5、加载使用阶段（1）消压状态消压轴力（2）开裂状态（3）极限状态使用阶段消压轴力（2）开裂状态（3）极限状态先张法后张法有无弹性压缩损失sle是先张法与后张法计算公式的差异所在假定两张拉方法的scon和sl相同，若张拉力Np0和Np数值相等，但先张法有弹性压缩损失，而后张法无弹性压缩损失，故两者得到的混凝土预压应力spc不等，先张法的spc小于后张法spc预应力筋中应力sp也不相等，先张法的sp除需扣除sl外，还要扣除弹性压缩损失，而后张法的sp则仅需扣除sl先张法后张法有无弹性压缩损失sle是先张法与后张法计算公式的先张法后张法对于消压及开裂荷载，先张法小于后张法；当配置相同的预应力筋时，先张法与后张法的轴拉极限承载力一致。先张法后张法对于消压及开裂荷载，先张法小于后张法；先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件预应力构件与非预应力构件的比较（1）预应力钢筋则一直处于高拉应力状态，钢筋应力随外荷载增加缓慢。混凝土则在轴向拉力达Np0之前处于受压状态，充分利用了两种材料的特性。（3）预应力构件与普通混凝土构件的破坏轴向拉力Nu是相同的，故预应力并不改变构件的承载力。（2）预应力构件产生裂缝时的外荷载远比非预应力构件为大。即预加应力使构件的抗裂度大为提高。但预应力构件的开裂时的轴向拉力与破坏轴向拉力比较接近。预应力构件与非预应力构件的比较（1）预应力钢筋则一直处于高拉【例题】先张法轴心受拉预应力构件，截面为b×h=120×200mm,预应力钢绞线截面面积Ap=804mm2，强度设计值fpyk=1670MPa，弹性模量Es=1.8×105MPa，混凝土为C40级（ftk=2.40MPa，Ec=3.25×104MPa），预应力钢筋的第一批预应力损失为80MPa，第二批预应力损失为120MPa。试求：（1）完成第一批预应力损失放张后，混凝土及预应力筋的应力；（2）完成第二批预应力损失后，混凝土及预应力筋的应力；（3）消压轴力；（4）构件开裂前瞬间的轴力；（5）此拉杆的极限轴力设计值。【例题】先张法轴心受拉预应力构件，截面为b×h=120×20三.配有非预应力钢筋轴心受拉预应力构件的计算配置的非预应力钢筋，由于混凝土的收缩和徐变而承受压应力，对预应力效果会产生影响；近似取非预应力钢筋的应力等于混凝土收缩和徐变引起的预应力损失。先张法中混凝土的有效预压应力三.配有非预应力钢筋轴心受拉预应力构件的计算配置的非预应后张法中混凝土的有效预压应力配有非预应力筋时，先张法消压状态配有非预应力筋时，后张法消压状态后张法中混凝土的有效预压应力配有非预应力筋时，先张法消压状态配有非预应力筋时，先张法及后张法的开裂状态配有非预应力筋时，先张法及后张法的承载力极限状态配有非预应力筋时，先张法及后张法的开裂状态配有非预应力筋时，一、使用阶段的承载力四.轴心受拉构件使用阶段的计算式中N––––轴向拉力设计值；

fy、fpy––––非预应力及预应力钢筋强度设计值使结构在使用荷载下满足不裂或裂缝宽度不超过容许值的要求；二、使用阶段裂缝控制验算应具有不同的抗裂安全储备，裂缝控制等级为三级；一、使用阶段的承载力四.轴心受拉构件使用阶段的计算式中（1）抗裂度验算一级严格要求不出现裂缝，在荷载效应标准组合下应符合下列要求二级一般要求不出现裂缝的构件

在荷载效应标准组合下：在荷载效应准永久组合下：––––

分别为荷载效应的标准组合、准永久组合下混凝土的法向应力；––––

分别为荷载效应的标准组合及准永久组合计算的轴向拉力值。（1）抗裂度验算一级严格要求不出现裂缝，在荷载效应标准组裂缝最大宽度计算公式与普通混凝土构件相同：（2）裂缝宽度验算（抗裂等级为三级），与普通钢筋混凝土构件相比，预应力构件经过消压状态才能达到开裂状态；消压状态与开裂状态之间的钢筋应力增量才是引起裂缝的主要原因。裂缝最大宽度计算公式与普通混凝土构件相同：（2）裂缝宽度验算1.混凝土承载力验算式中:f’ck–––放松(张拉)预应力钢筋时,混凝土立方体抗压强度f’cu相应的轴心抗

压强度标准值，用线性内插法求得；cc–––放松(张拉)钢筋时混凝土的最大法向压力。cc

≤0.8fck'三、轴心受拉构件施工阶段的验算先张法：放松预应力钢筋时混凝土承载力验算。后张法：张拉预应力钢筋时混凝土承载力验算，端部锚固区局部受压验算。在施工阶段：要求：fcu'

0.75fcu1.混凝土承载力验算式中:f’ck–––放松(张拉)a.局部受压承载力计算：为防止构件端部的局压破坏，配方格网式或螺旋式间接钢筋。2.后张法锚固端局部承压验算l–––

混凝土局压强度提高系数，“套箍”作用Al

–––

混凝土局部实际受压面积；Ab

–––

局压时计算底面积，按同心、对称原则确定。

式中:Fl

–––

局部受压面上作用的局部压力设计值；

Fl

=1.2conApAln

–––

混凝土局部受压净面积，对后张法，应扣除孔道部分的面积。c–––

混凝土强度影响系数；当fcuk≤50MPa，取c

=1.0

当fcuk=80MPa，取c

=0.8a.局部受压承载力计算：为防止构件端部的局压破坏，配方格预应力结构课件Fl

1.35clfcAlnb.局部受压区的截面限制条件如果配置间接钢筋过多，当局部受压区承载力到达一定限度时，则承压板会产生过大的局部下陷。《规范》规定，对配置间接钢筋的构件，其局部受压区尺寸应符合以下要求ρV

–––间接钢筋的体积配筋率;Acor

–––配置方格网或螺旋式间接钢筋范围以内的混凝土核芯面积，但不应大于Ab，且其重心应与Al的重心相重合；cor–––配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数；–––

间接钢筋对混凝土约束的折减系数

；当fcuk≤50MPa，取

=1.0

当fcuk=80MPa，取

=0.85Fl1.35