1、p本章主要內容本章主要內容預應力的分類及應力損失預應力的分類及應力損失 預應力軸心受拉構件的計算預應力軸心受拉構件的計算 預應力受彎構件的計算預應力受彎構件的計算 第第1111章預應力混凝土構件章預應力混凝土構件p 預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類p 預應力混凝土的材料預應力混凝土的材料p 預應力混凝土的特點預應力混凝土的特點11.111.1概述概述11.1.1 一般概念n 預應力預應力的概念的概念11.1.1 一般概念n 預應力預應力的概念的概念n 預應力預應力混凝土的定義混凝土的定義p美國混凝土協(xié)會美國混凝土協(xié)會（ACI）對預應力混凝土下的定義是：對預應力混凝土下的定義是：“預應力混預

2、應力混凝土是根據需要人為地引入某一數值與分布的內應力，用以全部或凝土是根據需要人為地引入某一數值與分布的內應力，用以全部或部分抵消外荷載應力的一種加筋混凝土部分抵消外荷載應力的一種加筋混凝土”。11.1.1 一般概念n 預應力預應力混凝土的發(fā)展混凝土的發(fā)展p1888年，美國工程師杰克遜年，美國工程師杰克遜(PHJackson)首次將預應力技術應用于首次將預應力技術應用于混凝土結構；混凝土結構；p1908年，美國的斯坦納年，美國的斯坦納(CRSteiner)提出收縮徐變發(fā)生后，再張拉提出收縮徐變發(fā)生后，再張拉預應力筋；美國的狄爾預應力筋；美國的狄爾(REDill)采用帶有涂層的預應力筋來避免采用

3、帶有涂層的預應力筋來避免混凝土與預應力筋間的粘結，但沒有解決根本預應力損失問題；混凝土與預應力筋間的粘結，但沒有解決根本預應力損失問題；p1928年，法國工程師弗萊西奈年，法國工程師弗萊西奈(EFreyssinet)成功研制出預應力混凝成功研制出預應力混凝土，指出預應力混凝土必須使用高強鋼筋和高強混凝土，預應力混凝土，指出預應力混凝土必須使用高強鋼筋和高強混凝土，預應力混凝土進入實用階段；土進入實用階段；p1979年，東南大學年，東南大學呂志濤教授呂志濤教授參與設計的上海色織四廠，主體工程設參與設計的上海色織四廠，主體工程設計采用大跨度雙跨部分預應力混凝土框架結構是我國最早使用的預應計采用大跨

4、度雙跨部分預應力混凝土框架結構是我國最早使用的預應力技術。力技術。 w wmaxmax=0.3=0.3mmMMk k (kN.m)A As s (mm2)f fy y (N/mm2)M (kN.m)gk/ qk (kN/m)bh (mm2)L0 (m)設計參數設計參數11.1.1 一般概念n 普通鋼筋混凝土的不足普通鋼筋混凝土的不足C30C30L L0 00.250.2550.7050.70584.39(3584.39(3B1 16)6)HRB335 / HRB335 / 30030067.605.0 / 10.02004505.2基本條件基本條件0.330.33405.60405.60210

5、9.25(72109.25(7B2 20)0)HRB335 / 300HRB335 / 300513.76513.7620.0 / 10.020.0 / 10.040040090090010.410.4跨度增加跨度增加1 1倍倍0.540.544867.204867.2011529.2311529.23(9(9B4040) )HRB335 / 300HRB335 / 3005948.85948.80 080.0 / 10.080.0 / 10.08008001900190020.820.8跨度增加跨度增加2 2倍倍0.750.7550.7050.70584.39584.39熱處理鋼筋熱處理鋼筋

6、/ 1040/ 104067.6067.605.0 / 10.05.0 / 10.02002004504505.25.2采用高強鋼筋采用高強鋼筋p不同設計參數條件下，簡支梁的裂不同設計參數條件下，簡支梁的裂縫寬度比較縫寬度比較11.1.1 一般概念n 預應力混凝土的基本原理預應力混凝土的基本原理p受彎構件受彎構件+=n第一種概念：預加第一種概念：預加應力能使混凝土在應力能使混凝土在使用狀態(tài)下成為彈使用狀態(tài)下成為彈性材料；性材料；n第二種概念：預加第二種概念：預加應力能使高強鋼筋應力能使高強鋼筋和高強混凝土結合和高強混凝土結合并發(fā)揮各自的潛力；并發(fā)揮各自的潛力；n第三種概念：預加第三種概念：預加

7、應力實現(xiàn)荷載平衡。應力實現(xiàn)荷載平衡。1111. .1 1. .2 2 預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類n 先張法與后張法先張法與后張法n 全預應力和部分預應力全預應力和部分預應力n 有粘結預應力與無粘結預應力有粘結預應力與無粘結預應力n 線預加應力或環(huán)預加應力線預加應力或環(huán)預加應力n 體內預應力與體外預應力體內預應力與體外預應力n 電熱法電熱法n 現(xiàn)澆、預制、組合式預應力混凝土結構現(xiàn)澆、預制、組合式預應力混凝土結構1111. .1 1. .2 2 預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類n 無粘結預應力無粘結預應力無粘結預應力平板的曲線式鋪筋無粘結預應力平板的曲線式鋪筋11 11. .1 1.

8、 .2 2 預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類n 無粘結預應力無粘結預應力無粘結預應力平板的鋼筋錨固無粘結預應力平板的鋼筋錨固11 11. .1 1. .2 2 預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類n 體外預應力體外預應力無粘結預應力鋼筋無粘結預應力鋼筋11 11. .1 1. .2 2 預應力混凝土的分類預應力混凝土的分類n 電熱法電熱法大同煤礦貯煤倉大同煤礦貯煤倉11 11. .1 1. .3 3 施加預應力的方法施加預應力的方法n 先張法先張法11 11. .1 1. .3 3 施加預應力的方法施加預應力的方法n 先張法施工過程演示先張法施工過程演示n 后張法施工過程演示后張法施工過程

9、演示在臺座上張拉預應在臺座上張拉預應力鋼筋至控制應力力鋼筋至控制應力 在臺座上張拉預應在臺座上張拉預應力鋼筋至控制應力力鋼筋至控制應力 用夾具臨時固用夾具臨時固定預應力鋼筋定預應力鋼筋支模并澆灌混凝土支模并澆灌混凝土蒸汽養(yǎng)護至強度蒸汽養(yǎng)護至強度不低于不低于75%75%設計設計值值切斷預應力筋切斷預應力筋鋼筋回縮砼受壓鋼筋回縮砼受壓 先張法的基本工序先張法的基本工序澆灌混凝土制作澆灌混凝土制作構件并預留孔道構件并預留孔道養(yǎng)護混凝土到養(yǎng)護混凝土到規(guī)定的強度值規(guī)定的強度值 孔道穿筋并張拉預孔道穿筋并張拉預應力筋至控制應力應力筋至控制應力 在張拉端用錨具在張拉端用錨具錨住預應力鋼筋錨住預應力鋼筋在孔道

10、內壓力灌漿在孔道內壓力灌漿混凝土受壓混凝土受壓后張法的基本工序后張法的基本工序 11 11. .1 1. .4 4 錨具錨具n錨具的定義錨具的定義p錨具是錨具是后張法后張法中為保持預應力筋的拉力并將其傳遞到混凝中為保持預應力筋的拉力并將其傳遞到混凝土上的永久性錨固裝置。土上的永久性錨固裝置。n錨具的性能要求錨具的性能要求p定義錨具效率系數定義錨具效率系數ha等于或大于等于或大于0.95p預應力筋總應變預應力筋總應變eapu等于或大于等于或大于2.0%n夾具夾具p是是先張法先張法中為保持預應力筋的拉力并將其固定在臺座上的中為保持預應力筋的拉力并將其固定在臺座上的臨時性錨固裝置；或后張法中夾持預應

11、力筋的臨時性錨固臨時性錨固裝置；或后張法中夾持預應力筋的臨時性錨固裝置。裝置。n夾具的性能要求夾具的性能要求p自錨性、自鎖性、松錨性、重復使用性、防銹性自錨性、自鎖性、松錨性、重復使用性、防銹性。11 11. .1 1. .4 4 錨具錨具n 錨具的分類錨具的分類錨具類型錨具類型支承式支承式 錐塞式錐塞式握裹式握裹式 螺母錨具螺母錨具鐓頭錨具鐓頭錨具JMJM型型BMBM型型OVMOVM型型QMQM型型XMXM型型擠壓錨具擠壓錨具壓花錨具壓花錨具夾具類型夾具類型鋼絲夾具鋼絲夾具 鋼筋夾具鋼筋夾具鍥形鍥形圓錐齒板式圓錐齒板式 鋼筋鐓頭鋼筋鐓頭 螺母錨具螺母錨具銷片式夾具銷片式夾具 圓錐槽式圓錐槽式

12、n 夾具的分類夾具的分類11 11. .1 1. .4 4 錨具錨具n 錨具和夾具圖例錨具和夾具圖例DM型鐓頭錨具型鐓頭錨具螺螺母母錨錨具具pJM12錨具演示錨具演示pOVM錨具演示錨具演示11 11. .1 1. .4 4 錨具錨具n 錨具和夾具圖例錨具和夾具圖例QMQM型錨具型錨具 灌漿孔灌漿孔 錨墊板錨墊板 錨板錨板 預留孔道用的螺旋管預留孔道用的螺旋管螺旋筋螺旋筋11 11. .1 1. .5 5 預應力混凝土的材料預應力混凝土的材料n 鋼筋鋼筋預應力鋼筋強度設計值（預應力鋼筋強度設計值（N/mm2）預預應應力力鋼鋼絞絞線線刻刻痕痕鋼鋼絲絲光光面面螺螺旋旋肋肋11 11. .1 1.

13、.5 5 預應力混凝土的材料預應力混凝土的材料n 混凝土混凝土p預應力混凝土結構中，混凝土強度等級越高，能夠承受的預應力混凝土結構中，混凝土強度等級越高，能夠承受的預壓應力也越高；預壓應力也越高；p采用高強度等級的混凝土與高強鋼筋相配合，可以獲得較采用高強度等級的混凝土與高強鋼筋相配合，可以獲得較經濟的構件截面尺寸；經濟的構件截面尺寸；p高強度等級的混凝土與鋼筋的粘結力也高，這一點對依靠高強度等級的混凝土與鋼筋的粘結力也高，這一點對依靠粘結傳遞預應力的先張法構件尤為重要。粘結傳遞預應力的先張法構件尤為重要。p混凝土結構設計規(guī)范混凝土結構設計規(guī)范規(guī)定規(guī)定n預應力混凝土結構的混凝土強度等級預應力混

14、凝土結構的混凝土強度等級不應低于不應低于C30；n當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土強度等級凝土強度等級不宜低于不宜低于C40。11 11. .1 1. .6 6 預應力混凝土的特點預應力混凝土的特點n 預應力混凝土的特點預應力混凝土的特點n優(yōu)點優(yōu)點p提高了構件的抗裂能力提高了構件的抗裂能力p增大了構件的剛度增大了構件的剛度p充分利用高強度材料充分利用高強度材料p擴大了構件的應用范圍擴大了構件的應用范圍n局限性局限性p施工工序多施工工序多p施工技術要求高施工技術要求高p造價高造價高p 張拉控制應力張拉控制應力p 預應力損失預應力

15、損失p 預應力損失的分類預應力損失的分類11.211.2一般規(guī)定一般規(guī)定11 11. .2 2. .1 1 張拉控制應力張拉控制應力 n 張拉控制應力的定義張拉控制應力的定義p張拉控制應力是指張拉預應力鋼筋時，張拉設備的張拉控制應力是指張拉預應力鋼筋時，張拉設備的測力儀表測力儀表所指示的總所指示的總張拉力除以預應力鋼筋截面面積得出的拉應力值，以張拉力除以預應力鋼筋截面面積得出的拉應力值，以 表示。表示。p對于如鋼制錐形錨具對于如鋼制錐形錨具等一些因錨具構造影等一些因錨具構造影響而存在錨圈口摩阻響而存在錨圈口摩阻力的錨具力的錨具, , s s 是是指經指經過錨具、扣除此摩阻過錨具、扣除此摩阻力后

16、的（錨下）應力力后的（錨下）應力值。因此值。因此, , s s是指張是指張拉預應力筋時的錨下拉預應力筋時的錨下張拉控制應力。張拉控制應力。 conconconcon11 11. .2 2. .1 1 張拉控制應力張拉控制應力s sn s s過大時可能出現(xiàn)的問題過大時可能出現(xiàn)的問題p 個別鋼筋可能被拉斷個別鋼筋可能被拉斷p 施工階段可能會引起構件開裂施工階段可能會引起構件開裂p 后張法構件端部混凝土產生局部受壓破壞后張法構件端部混凝土產生局部受壓破壞p 使開裂荷載與破壞荷載相近，可能產生脆性破壞使開裂荷載與破壞荷載相近，可能產生脆性破壞p 增大預應力鋼筋的松弛損失增大預應力鋼筋的松弛損失n 張拉

17、控制應力張拉控制應力上限值上限值n 張拉控制應力張拉控制應力下限值下限值: : 0.4 fptk 0.5fpyk conconconptk0.75fconpyk0.85fconptk0.70 f11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失n 預應力損失的種類預應力損失的種類p張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失p預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失p混凝土加熱養(yǎng)護時，受張拉鋼筋與承受拉力的設備之間溫差混凝土加熱養(yǎng)護時，受張拉鋼筋與承受拉力的設備之間溫差引起的預應力損失引起的預應力損失p預

18、應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失p混凝土的收縮和徐變引起的預應力損失混凝土的收縮和徐變引起的預應力損失p用螺旋式預應力鋼筋作配筋的環(huán)形構件，由于混凝土的局部用螺旋式預應力鋼筋作配筋的環(huán)形構件，由于混凝土的局部擠壓引起的預應力損失擠壓引起的預應力損失1l2l3l4l5l6l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失n預應力筋受力示意圖預應力筋受力示意圖n受力特點受力特點N NF F預應力筋預應力筋運動方向運動方向sconAps sconcons sl2l2

19、s sconApp長度效應：長度效應：接觸摩接觸摩擦力擦力，與鋼筋的拉，與鋼筋的拉力和長度成正比；力和長度成正比；p曲率效應：曲率效應：擠壓摩擠壓摩擦力擦力，與表面壓力，與表面壓力成正比；成正比；p距離張拉端越遠，距離張拉端越遠，摩擦阻力的累積值摩擦阻力的累積值越大越大2lp s s的公式建立的公式建立n 法向平衡條件法向平衡條件11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失dqd dx xA Ap ps sx xA Ap p( (s sx x+d+ds sx x) )dPdFd dq qs sconcons sl2l2sconApx xpp2sindsin2d2ddxxPAA pd

20、dxPA n切向平衡條件切向平衡條件pdcdos2dxFA pddxAF n摩擦力由曲率效應和長度效應兩部分組成摩擦力由曲率效應和長度效應兩部分組成pdddxPFAxpppdddxxxAAAx dddxxx 2lp s s的公式建立的公式建立n 對上式積分對上式積分11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失xxxxl00ddd2concon)(ln)ln(con2conxlxle11con2n當時當時0.2x 2conlx 2!1) 1(1ennnxxnxp 摩擦系數摩擦系數的的取值取值p 減少減少 的方法的方法n一端張拉另一端補拉一端張拉另一端補拉n兩端同時張拉兩端同時張拉n超

21、張拉超張拉n超張拉的程序超張拉的程序2minconconcon01.10.85 2l2l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失s s ( (先張法先張法) )n計算公式計算公式( (直線預應力筋直線預應力筋) )1slaEl n張拉端錨具變形和鋼筋內縮值張拉端錨具變形和鋼筋內縮值 a 的取值的取值n減少損失的方法減少損失的方法盡量少用盡量少用墊板墊板 ; 增加臺座長度增加臺座長度1l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失張拉端錨具變形和

22、鋼筋內縮引起的預應力損失 ( (后張法后張法) )s sApn 正向摩擦正向摩擦p張拉過程中預應力筋與孔道之張拉過程中預應力筋與孔道之間的摩擦叫正向摩擦，產生的間的摩擦叫正向摩擦，產生的損失為正向摩擦損失。損失為正向摩擦損失。p張拉端正向摩擦損失為零，距張拉端正向摩擦損失為零，距張拉端越遠，損失越大。張拉端越遠，損失越大。n 反向摩擦反向摩擦p鋼筋回縮時與張拉時所受到的鋼筋回縮時與張拉時所受到的摩擦力反向，稱為反向摩擦。摩擦力反向，稱為反向摩擦。p張拉端的回縮量最大，越遠，張拉端的回縮量最大，越遠，回縮量越小?；乜s量越小。p在鋼筋回縮力與反向摩擦力平在鋼筋回縮力與反向摩擦力平衡點處，回縮停止，

23、相應的長衡點處，回縮停止，相應的長度為度為反向摩擦影響長度反向摩擦影響長度 lf。s sAps sconcons sconconlf1lconcon11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失s s ( (后張法后張法) )s sconconsconAplfs sl l1 1 conxx conflflxx n損失損失s s 的公式建立的公式建立 conxx conffllxx 1 /2fl xxl con(1)fxlx con()(1)cfxxrxl r rc cu u1 /211con221lll

24、fcfxxlrl x假設正向與反向摩假設正向與反向摩擦損失的大小相等擦損失的大小相等1l1l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失s s ( (后張法后張法) )n反向摩擦影響長度反向摩擦影響長度 lf 的取值的取值cfsonc1000()laEr axExlsld)(f011con2()(1)lfcfxlrl f2sfcon fc022()laExxllr x與與lf的量綱為的量綱為m，a的量綱為的量綱為mmn 減少損失的方法減少損失的方法p盡量少用墊板盡量少用墊板 p選用變形小的錨具選用變形

25、小的錨具p采用超張拉工藝采用超張拉工藝1l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p加熱養(yǎng)護時，張拉鋼筋與設備之間溫差引起的預應力損失加熱養(yǎng)護時，張拉鋼筋與設備之間溫差引起的預應力損失s sn產生原因產生原因n 減少損失的方法減少損失的方法兩階段升溫養(yǎng)護；采用鋼模生產兩階段升溫養(yǎng)護；采用鋼模生產p升溫時，混凝土未結硬，臺座固定不動，鋼筋長度不變，因此預應升溫時，混凝土未結硬，臺座固定不動，鋼筋長度不變，因此預應力筋中的應力隨溫度的增高而降低，產生預應力損失。力筋中的應力隨溫度的增高而降低，產生預應力損失。p降溫時，混凝土達到一定強度，與預應力筋之間已具有粘結作用，降溫時，混凝土

26、達到一定強度，與預應力筋之間已具有粘結作用，兩者共同回縮，已產生預應力損失無法恢復。兩者共同回縮，已產生預應力損失無法恢復。n計算方法計算方法3lsssslltEEEEtll 5532.0101.010 2lsEttt 3l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失s sn應力松弛的定義應力松弛的定義n 減少損失的方法減少損失的方法p 超張拉超張拉p 超張拉的張拉程序超張拉的張拉程序p應力松弛是指鋼筋受力后，在長度不變的條件下，鋼筋應力隨時間的應力松弛是指鋼筋受力后，在長度不變的條件下，鋼筋應力隨時間的增長

27、而降低的現(xiàn)象。增長而降低的現(xiàn)象。con01.03 2minconcon01.05 n 超張拉的工作原理超張拉的工作原理n超張拉下短時間內發(fā)生的損失在低應力下需要較長時間；超張拉下短時間內發(fā)生的損失在低應力下需要較長時間；n持荷持荷2分鐘可使相當一部分松弛損失發(fā)生在鋼筋錨固之前，則錨固后松弛分鐘可使相當一部分松弛損失發(fā)生在鋼筋錨固之前，則錨固后松弛損失減小。損失減小。4l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失s sn松弛損失的計算松弛損失的計算松弛損失的計算松弛損失的計算鋼絲、鋼絞線鋼絲、鋼絞線熱處理鋼筋

28、熱處理鋼筋普通松弛普通松弛低松弛低松弛一次張拉一次張拉超張拉超張拉40.4(0.5)conlconptkf 當當s sconcon0.7fptk時時con4conptk0.1250.5lf 當當0.7fptkscon0.8fptk時時con4conptk0.20.5lf 40.05lcon 40.035lcon 4lp預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失n時間對預應力損失的影響時間對預應力損失的影響11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p考慮時間影響的預考慮時間影響的預應力鋼筋應力松弛應力鋼筋應力松弛引起的預應力損失引起的預應力損失值，可由

29、上述的預值，可由上述的預應力損失值計算公應力損失值計算公式乘以以下表中相式乘以以下表中相應的系數應的系數( (隨時間隨時間變化的預應力損失變化的預應力損失系數系數) )確定。確定。隨時間變化的預應力損失系數隨時間變化的預應力損失系數4l4l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p混凝土收縮和徐變混凝土收縮和徐變引起的預應力損失引起的預應力損失n混凝土的收縮和徐變，都會導致預應力混凝土構件長度的混凝土的收縮和徐變，都會導致預應力混凝土構件長度的縮短，預應力筋隨之回縮，引起預應力損失?？s短，預應力筋隨之回縮，引起預應力損失。n由于收縮和徐變是同時隨時間產生的，且二者的影響因素、由

30、于收縮和徐變是同時隨時間產生的，且二者的影響因素、變化規(guī)律較為相似，變化規(guī)律較為相似，規(guī)范規(guī)范將二者合并考慮。將二者合并考慮。n影響收縮、徐變損失的主要因素影響收縮、徐變損失的主要因素p 構件配筋率構件配筋率p 張拉預應力鋼筋時混凝土的預壓應力值張拉預應力鋼筋時混凝土的預壓應力值p 混凝土的強度等級混凝土的強度等級5l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p混凝土收縮和徐變混凝土收縮和徐變引起的預應力損失引起的預應力損失s sn預應力損失的計算方法預應力損失的計算方法560340115pcculf 560340115pcculf 先張法先張法555300115pcculf 5

31、55300115pcculf 后張法后張法n 減少損失的措施減少損失的措施p 所有能夠減少混凝土的收縮和徐變的措施都可以降低預所有能夠減少混凝土的收縮和徐變的措施都可以降低預 應力損失應力損失5l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p螺旋式預應力筋環(huán)形構件砼局部擠壓引起的預應力損失螺旋式預應力筋環(huán)形構件砼局部擠壓引起的預應力損失n環(huán)形構件的施工環(huán)形構件的施工用混凝土或噴射砂漿建造池壁用混凝土或噴射砂漿建造池壁纏絲機沿圓周方向把鋼纏絲機沿圓周方向把鋼絲纏繞在池壁上并錨固絲纏繞在池壁上并錨固池壁敷設噴射砂漿作保護層池壁敷設噴射砂漿作保護層纏絲機的施工纏絲機的施工n損失的計算方法

32、損失的計算方法116lssdddddEEd 當構件直徑當構件直徑 d3m時，時， =30N/mm2;當構件直徑當構件直徑 d3m時，時， =0。6l6l6l11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p預應力預應力損失的分階段組合損失的分階段組合n先張法與后張法的預應力損失組合先張法與后張法的預應力損失組合s sl3l3s sl5l5s sl l4 4sl1先張法先張法s sl2l2s sl5l5s sl l4 4s sl l6 6s sl l1 1后張法后張法11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p預應力預應力損失的分階段組合損失的分階段組合n 在實際計算中，以

33、在實際計算中，以“預壓預壓”為界，把預應力損失分成兩批。為界，把預應力損失分成兩批。n 預壓預壓的定義的定義p對對先張法先張法，指放松預應力筋，開始給砼施加預應力的時刻；，指放松預應力筋，開始給砼施加預應力的時刻；p對對后張法后張法，指張拉預應力筋至，指張拉預應力筋至 s sconcon 并加以錨固的時刻。并加以錨固的時刻。n 各階段預應力損失值的組合各階段預應力損失值的組合n 混凝土規(guī)范混凝土規(guī)范對預應力損失值的對預應力損失值的最小規(guī)定值最小規(guī)定值p對對先張法先張法構件，構件，100N/mm2p對對后張法后張法構件，構件，80N/mm21234llll12ll456lll5lll11 11.

34、 .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p混凝土的彈性壓縮（或伸長）混凝土的彈性壓縮（或伸長）l0l1ln混凝土、混凝土、預應力鋼筋預應力鋼筋、非預非預應力筋應力筋的應變變化量相等。的應變變化量相等。scps cspspsscEEE pcscsccscpsscEsEEEE n 公式的應用：公式的應用：n先找出構件中這種鋼筋與混凝土先找出構件中這種鋼筋與混凝土“協(xié)調變形協(xié)調變形”的起點，然后，欲求其的起點，然后，欲求其后任一狀態(tài)的鋼筋應力，只需以起點應力為基礎，求出相對于起點的后任一狀態(tài)的鋼筋應力，只需以起點應力為基礎，求出相對于起點的應力變化量（含彈性伸縮及預應力損失兩部分），最后疊加即可

35、。應力變化量（含彈性伸縮及預應力損失兩部分），最后疊加即可。11 11. .2 2. .2 2 預應力損失預應力損失p后張法構件分批張拉預應力鋼筋時后張法構件分批張拉預應力鋼筋時混凝土彈性變形混凝土彈性變形的考慮的考慮n分批張拉的應力變化分批張拉的應力變化第第批預批預應力鋼筋應力鋼筋如果不計損失，第如果不計損失，第1批預應批預應力鋼筋的預應力大小為力鋼筋的預應力大小為第第2批預應力鋼筋張拉的同時，批預應力鋼筋張拉的同時，構件將縮短，第構件將縮短，第1批預應力筋批預應力筋的實際預應力將小于的實際預應力將小于第第批預批預應力鋼筋應力鋼筋n后張法構件的預應力鋼筋采用分批張拉時，應考慮后批張拉鋼筋所產

36、生的后張法構件的預應力鋼筋采用分批張拉時，應考慮后批張拉鋼筋所產生的混凝土彈性壓縮混凝土彈性壓縮( (或伸長或伸長) )對先批張拉鋼筋的影響；對先批張拉鋼筋的影響；n考慮方法：考慮方法：p將先批張拉鋼筋的張拉控制應力值將先批張拉鋼筋的張拉控制應力值 增加增加(或減小或減小) 。p 為后批張拉鋼筋在先批張拉鋼筋重心處產生的混凝土法向應力為后批張拉鋼筋在先批張拉鋼筋重心處產生的混凝土法向應力。conconEpci pciconcon11 11. .2 2. .3 3 有效預應力沿構件長度的分布有效預應力沿構件長度的分布p先張法先張法預應力傳遞長度預應力傳遞長度ltr 和錨固長度和錨固長度lan傳遞

37、長度傳遞長度 ltr 的概念：的概念：p 有效預應力的分布有效預應力的分布p指從預應力鋼筋應力指從預應力鋼筋應力為零的端部到應力為為零的端部到應力為 的這一段長度的這一段長度。p傳遞長度內粘結應力傳遞長度內粘結應力的合力應等于預應力的合力應等于預應力鋼 筋 的 有 效 預 拉鋼 筋 的 有 效 預 拉力力 。n傳遞長度傳遞長度 ltr 的計算的計算ltrltrs spe e粘結粘結應力應力混凝土混凝土預應力預應力s spepe預應力筋預應力筋的預應力的預應力petrtkldf 鋼筋的外形系數鋼筋的外形系數ppeApe11 11. .2 2. .3 3 有效預應力沿構件長度的分布有效預應力沿構件

38、長度的分布p先張法先張法預應力傳遞長度預應力傳遞長度ltr 和錨固長度和錨固長度lan預應力鋼筋錨固長度預應力鋼筋錨固長度 la 的概念的概念p當構件在外荷載作用下達到承載能力極限狀態(tài)時，預應力鋼筋的應當構件在外荷載作用下達到承載能力極限狀態(tài)時，預應力鋼筋的應力達到抗拉強度設計值力達到抗拉強度設計值 fpy，為了使預應力鋼筋不致被拔出，預應力，為了使預應力鋼筋不致被拔出，預應力鋼筋應力從端部的零到鋼筋應力從端部的零到 fpy 的這一段長度的這一段長度 la 。n計算先張法預應力混凝土受彎構件端部錨固區(qū)的正截面和斜計算先張法預應力混凝土受彎構件端部錨固區(qū)的正截面和斜截面受彎承載力時，錨固長度范圍

39、內的預應力鋼筋抗拉強度截面受彎承載力時，錨固長度范圍內的預應力鋼筋抗拉強度設計值在錨固起點處應取為零，在錨固終點處應取為設計值在錨固起點處應取為零，在錨固終點處應取為 fpy，兩點之間可按線性內插法確定。兩點之間可按線性內插法確定。n預應力鋼筋的錨固長度預應力鋼筋的錨固長度 la 的計算公式的計算公式pytafldf 11 11. .2 2. .3 3 有效預應力沿構件長度的分布有效預應力沿構件長度的分布p后張法構件有效預應力沿構件長度的分布后張法構件有效預應力沿構件長度的分布n后張法構件中，摩擦損失在張拉端為零，然后逐漸增大，至后張法構件中，摩擦損失在張拉端為零，然后逐漸增大，至錨固端達最大

40、值；錨固端達最大值；n若為直線預應力鋼筋，則沿構件長度其他各項損失值不變。若為直線預應力鋼筋，則沿構件長度其他各項損失值不變。n因此，沿構件長度預應力鋼筋的有效預應力是不同的，在混因此，沿構件長度預應力鋼筋的有效預應力是不同的，在混凝土中建立的有效預應力也是變化的凝土中建立的有效預應力也是變化的n張拉端最大，錨固端最小張拉端最大，錨固端最小n其分布規(guī)律同摩擦損失其分布規(guī)律同摩擦損失n計算后張法構件時，必須特別注意針對的是構件哪個截面。計算后張法構件時，必須特別注意針對的是構件哪個截面。若為曲線預應力鋼筋，則沿構件長度若為曲線預應力鋼筋，則沿構件長度sl5也也是變化的，應力分是變化的，應力分布較

41、復雜。布較復雜。11 11. .2 2. .4 4 無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力混凝土結構p無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力混凝土結構的施工的施工板板面面預預應應力力筋筋固固定定端端板板面面預預應應力力筋筋張張拉拉端端錨錨具具板板面面預預應應力力筋筋張張拉拉端端11 11. .2 2. .4 4 無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力混凝土結構板板面面預預應應力力筋筋張張拉拉端端模模板板p無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力混凝土結構的施工的施工11 11. .2 2. .4 4 無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力混凝土結構nJGJ 92-2004無粘結預應力混凝土結構技術規(guī)程無粘結預應力混

42、凝土結構技術規(guī)程p無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力混凝土結構的技術規(guī)程的技術規(guī)程p無粘結預應力混凝土結構無粘結預應力混凝土結構的優(yōu)點的優(yōu)點n結構自重輕結構自重輕n施工簡便、速度快施工簡便、速度快n抗腐蝕能力強抗腐蝕能力強n使用性能良好使用性能良好n防火性能滿足要求防火性能滿足要求n抗震性能好抗震性能好n應用廣泛應用廣泛p 先張法軸心受拉構件的應力分析先張法軸心受拉構件的應力分析p 后張法軸心受拉構件的應力分析后張法軸心受拉構件的應力分析p 先、后張法計算公式的比較先、后張法計算公式的比較11.311.3預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析p本節(jié)符號的規(guī)定本節(jié)符

43、號的規(guī)定n Ap預應力鋼筋的截面面積預應力鋼筋的截面面積n As非預應力鋼筋的截面面積非預應力鋼筋的截面面積n Ac混凝土截面面積混凝土截面面積n 預應力鋼筋的應力預應力鋼筋的應力n 非預應力鋼筋的應力非預應力鋼筋的應力n 混凝土的應力混凝土的應力n 以受拉為正以受拉為正n , 以受以受壓壓為正為正pepepcsspc11.3.111.3.1先張法軸心受拉構件先張法軸心受拉構件p有特殊意義的幾個特定時刻的應力狀態(tài)有特殊意義的幾個特定時刻的應力狀態(tài)特定時刻的特定時刻的應力狀態(tài)應力狀態(tài)施工階段施工階段 使用階段使用階段 放松預應力鋼筋，壓縮混凝土放松預應力鋼筋，壓縮混凝土（完成第一批預應力損失）（

44、完成第一批預應力損失） 完成第二批預應力損失完成第二批預應力損失加荷至砼預壓應力被抵消加荷至砼預壓應力被抵消 繼續(xù)加荷至砼即將開裂繼續(xù)加荷至砼即將開裂 加荷直至構件破壞加荷直至構件破壞 11.3.1 11.3.1 先張法軸心受拉構件先張法軸心受拉構件p放松預應力鋼筋，壓縮混凝土放松預應力鋼筋，壓縮混凝土( (完成第一批預應力損失完成第一批預應力損失slI) ) 134llll pcpcconEpcEspespcl pcespscpAAA spcEscpcppcEcon)(AAAlAsss Apspe n 由平衡條件得由平衡條件得 n此應力狀態(tài)為此應力狀態(tài)為施工階段承載能力計算的依據施工階段承載

45、能力計算的依據。copnpcEssEpc()lAAAA p00conP()lANAA cEs0sEpAAAA n A0為為換算截面面積換算截面面積 pc11.3.111.3.1先張法軸心受拉構件先張法軸心受拉構件p完成第完成第二二批預應力損失批預應力損失sl 5,lllll I II II II II IpcespscpAAA conEpcIIppcIIcEspcII5s()()llAAA spc Asss Apspe n 由平衡條件得由平衡條件得 n先張法構件中最終建立的混凝土先張法構件中最終建立的混凝土有效預壓應力有效預壓應力pcpcconEpcEsp5pecsll conp5sPpc00

46、()llAANAA 11.3.111.3.1先張法軸心受拉構件先張法軸心受拉構件p加荷至加荷至混凝土混凝土預壓應力被抵消預壓應力被抵消時時 p0sspeANA 0conp5s()llNAA Asss Apspe n 由平衡條件得由平衡條件得 nN0 為為“消壓拉力消壓拉力”pespccon05p0ll conp5s0pc00()llAANAA N0N0n 外荷載產生的軸向拉力為外荷載產生的軸向拉力為 N N0 0p0c0AN 11.3.111.3.1先張法軸心受拉構件先張法軸心受拉構件p繼續(xù)加荷至繼續(xù)加荷至混凝土混凝土即將即將開裂開裂 psrcsceppcANAA Asss Apspe n 由

47、平衡條件得由平衡條件得 上式可作為使用階段對構件進行上式可作為使用階段對構件進行抗裂驗算的依抗裂驗算的依據據。spctkconEtkspe5Etkllfff NcrNcrn 外荷載產生的軸向拉力為外荷載產生的軸向拉力為 N Ncrcrspc =ftkcrconEtkptkc5Estksconp5stkcEpEsspc0tk00tk0pctk0()() ()() ()llllNfAf AfAAAfAAAAf ANf AfA 11.3.111.3.1先張法軸心受拉構件先張法軸心受拉構件p加荷至加荷至構件破壞構件破壞 Asfs Apfpy NuNun由于軸心受拉構件的由于軸心受拉構件的裂縫沿正截面貫

48、通，裂縫沿正截面貫通，則開裂后裂縫截面混則開裂后裂縫截面混凝土完全退出工作。凝土完全退出工作。隨著荷載繼續(xù)增大，隨著荷載繼續(xù)增大，當裂縫截面上預應力當裂縫截面上預應力鋼筋及非預應力鋼筋鋼筋及非預應力鋼筋的拉應力先后達到各的拉應力先后達到各自的抗拉強度設計值自的抗拉強度設計值時，貫通裂縫驟然加時，貫通裂縫驟然加寬，構件破壞。相應寬，構件破壞。相應的軸向拉力極限值的軸向拉力極限值( (即即極限承載力極限承載力) )為為Nu。 n 由平衡條件得由平衡條件得 upypysNfAf A n上式可作為使用階段對構件進行上式可作為使用階段對構件進行承載承載能力極限狀態(tài)計算能力極限狀態(tài)計算的依據。的依據。 1

49、1.3.2 11.3.2 后張法軸心受拉構件后張法軸心受拉構件p有特殊意義的幾個特定時刻的應力狀態(tài)有特殊意義的幾個特定時刻的應力狀態(tài)特定時刻的特定時刻的應力狀態(tài)應力狀態(tài)施工階段施工階段 使用階段使用階段 張拉鋼筋至張拉鋼筋至 同同時壓縮砼時壓縮砼完成第一批預應力損失完成第一批預應力損失加荷至砼預壓應力被抵消加荷至砼預壓應力被抵消 繼續(xù)加荷至砼即將開裂繼續(xù)加荷至砼即將開裂 加荷直至構件破壞加荷直至構件破壞 完成第二批預應力損失完成第二批預應力損失con11.3.2 11.3.2 后張法軸心受拉構件后張法軸心受拉構件p構件上構件上應力變化的特點應力變化的特點n非預應力筋與混凝土協(xié)調變形的非預應力筋

50、與混凝土協(xié)調變形的起點起點在在張拉預應力筋前張拉預應力筋前，此時二者的起點，此時二者的起點應力均為零應力均為零；n由混凝土彈性壓縮引起的非預應力筋應力的變化量等于相應時刻混凝土應由混凝土彈性壓縮引起的非預應力筋應力的變化量等于相應時刻混凝土應力的力的 aEs 倍。倍。n張拉過程中，混凝土已產生了彈性壓縮，因而在預應力鋼筋應力達張拉過程中，混凝土已產生了彈性壓縮，因而在預應力鋼筋應力達 以前以前，這種彈性壓縮對預應力鋼筋的應力沒有影響。，這種彈性壓縮對預應力鋼筋的應力沒有影響。n后張法構件施工制作階段，一般后張法構件施工制作階段，一般不考慮混凝土彈性壓縮不考慮混凝土彈性壓縮引起的預應力鋼筋引起的

51、預應力鋼筋的應力變化，的應力變化，n近似認為，從完成第二批預應力損失的時刻開始，預應力鋼筋才和混凝土近似認為，從完成第二批預應力損失的時刻開始，預應力鋼筋才和混凝土協(xié)調變形。協(xié)調變形。con11.3.2 11.3.2 后張法軸心受拉構件后張法軸心受拉構件p在構件上張拉預應力鋼筋至在構件上張拉預應力鋼筋至s s ，同時壓縮混凝土，同時壓縮混凝土 pccccon2peEsccsl pcespscpAAA con2pcccEsccs()lAAA n 由平衡條件得由平衡條件得 n此應力狀態(tài)為此應力狀態(tài)為施工階段承載能力計算施工階段承載能力計算的依據。的依據。con2pcccEss()lAAA con2

52、p()nlAA cEssnAAA n An為構件凈為構件凈截面面積截面面積 Apscon nspc Asss Apspe conpnAA 張拉端張拉端sl2= = 0con11.3.2 11.3.2 后張法軸心受拉構件后張法軸心受拉構件p完成第一批預應力損失完成第一批預應力損失pcpcIconIEspcpIesl pcespscpAAA conIppcIcEspcIs()lAAA n 由平衡條件得由平衡條件得 n這里的這里的spcI應用于計算應用于計算sl5。conppcIcEss()lIAAA conpp()nlInANAA s spcpc A As ss ss s A Ap ps spep

53、e I12lll 11.3.2 11.3.2 后張法軸心受拉構件后張法軸心受拉構件p完成第二批預應力損失完成第二批預應力損失pcpcIIconEspcIIs5pell pcespscpAAA conppcIIcEspcI5s()()llAAA n 由平衡條件得由平衡條件得 nspcII為后張法構件中最終建立的為后張法構件中最終建立的混凝土有效預壓應力混凝土有效預壓應力。conp5spcIIcEss()llAAAA spc c Asss s Apspepe II45lll conp5spnn()llAANAA 11.3.2 11.3.2 后張法軸心受拉構件后張法軸心受拉構件p加荷至加荷至混凝土混

54、凝土預壓應力被抵消預壓應力被抵消時時pccopep0nEpcIsI50ll n 由平衡條件得由平衡條件得 n可見，可見，后張法構件的后張法構件的N0意義及計算公式的形式與先張法構件的相同；意義及計算公式的形式與先張法構件的相同；n但但 spcII中的計算公式不同；中的計算公式不同；n二者都用構件的換算截面面積計算。二者都用構件的換算截面面積計算。Asss Apspe e N0N0p0sspeANA conEpcp5spcnEpcppc0(llAAAAA ）11.3.2 11.3.2 后張法軸心受拉構件后張法軸心受拉構件p繼續(xù)加荷至繼續(xù)加荷至混凝土混凝土即將開裂即將開裂pepctkconEtkp

55、c5sEs tk()llfff n 由平衡條件得由平衡條件得 n上式可作為使用階段對構件進行上式可作為使用階段對構件進行抗裂驗算的依據抗裂驗算的依據。Asss s Apspepe NcrNcrtk0cr0pctk0()NfNf AA Asfs Apfpy NuNup加荷加荷直直至至構件破壞構件破壞pupyysf Af AN nNu是使用階段對構件進行是使用階段對構件進行承載能力極限狀承載能力極限狀態(tài)計算態(tài)計算的依據。的依據。11.3.3 11.3.3 先、后張法計算公式的比較先、后張法計算公式的比較p各種計算面積的比較各種計算面積的比較n 后張法后張法 cEssnE0cpsnAAAAAAAAA

56、A 孔孔n 先張法先張法 cEssEp0pscAAAAAAAAAbh n構件的凈截面面積構件的凈截面面積An的物理意義：混凝土截面面積的物理意義：混凝土截面面積Ac與非預與非預應力鋼筋換算成的具有同樣變形性能的混凝土面積之和。應力鋼筋換算成的具有同樣變形性能的混凝土面積之和。n而構件的換算截面面積而構件的換算截面面積A0 ，是將預應力鋼筋和非預應力鋼筋，是將預應力鋼筋和非預應力鋼筋都換算成具有同樣變形性能的混凝土面積后與混凝土截面面都換算成具有同樣變形性能的混凝土面積后與混凝土截面面積之和。積之和。11.3.3 11.3.3 先、后張法計算公式的比較先、后張法計算公式的比較p預應力鋼筋的應力變

57、化預應力鋼筋的應力變化n非預應力鋼筋任何相應時刻的應力公式非預應力鋼筋任何相應時刻的應力公式ss形式均相同；形式均相同；n這是由于兩種方法中，非預應力鋼筋與混凝土協(xié)調變形的起點均是這是由于兩種方法中，非預應力鋼筋與混凝土協(xié)調變形的起點均是混凝土應力為零時；混凝土應力為零時；n預應力筋應力預應力筋應力spe 公式中，后張法比先張法的相應時刻應力多公式中，后張法比先張法的相應時刻應力多aEspc；n這是因為后張法構件在張拉過程中，混凝土彈性壓縮所引起的預應這是因為后張法構件在張拉過程中，混凝土彈性壓縮所引起的預應力筋應力變化已被融入測力儀表讀數內，因而兩種方法中，預應力力筋應力變化已被融入測力儀表

58、讀數內，因而兩種方法中，預應力鋼筋與混凝土協(xié)調變形的起點不同。鋼筋與混凝土協(xié)調變形的起點不同。11.3.3 11.3.3 先、后張法計算公式的比較先、后張法計算公式的比較p混凝土的預壓應力混凝土的預壓應力n 后張法后張法 n 先張法先張法 n施工階段，兩種張拉方法的施工階段，兩種張拉方法的spcI與與spcII公式形式相似，差別在公式形式相似，差別在于：先張法公式中用構件的換算截面面積于：先張法公式中用構件的換算截面面積A0，而后張法用構，而后張法用構件的凈截面面積件的凈截面面積 An 。n混凝土預壓應力混凝土預壓應力spc公式可歸納為以下通式公式可歸納為以下通式conp5spc00p() l

59、lANAAA conp5spcnp() llnANAAA conp5ps()llNAA n 求求spcI時，令時，令sl = slI ， sl5 = 0n 求求spcII時，令時，令sl = slI+ slII ， 此時此時sl5 011.3.3 11.3.3 先、后張法計算公式的比較先、后張法計算公式的比較p軸向拉力軸向拉力n使用階段，構件在各特定時刻的軸向拉力使用階段，構件在各特定時刻的軸向拉力N0，Ncr及及Nu的公式的公式形式均相同。無論先、后張法，均采用構件的形式均相同。無論先、后張法，均采用構件的換算截面面積換算截面面積 計算；計算；n由由Ncr=(spcII+ftk)A0=N0+

60、ftkA0可知，預應力混凝土構件比同條可知，預應力混凝土構件比同條件的普通鋼筋混凝土構件的開裂荷載提高了件的普通鋼筋混凝土構件的開裂荷載提高了N0；n預應力混凝土軸心受拉構件的極限承載力預應力混凝土軸心受拉構件的極限承載力Nu計算計算公式與截面公式與截面尺寸及材料均相同的普通鋼筋混凝土構件的極限承載力公式尺寸及材料均相同的普通鋼筋混凝土構件的極限承載力公式相同，而與預應力的存在及大小無關，即相同，而與預應力的存在及大小無關，即施加預應力不能提施加預應力不能提高軸心受拉構件的承載力高軸心受拉構件的承載力。但后者因裂縫過大早已不滿足使。但后者因裂縫過大早已不滿足使用要求。用要求。p 使用階段正截面