鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析.ppt

技術(shù)科 讓世界更暢通讓城市更宜居讓生活更美好 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 內(nèi)容介紹 預(yù)應(yīng)力損失 由于受到多種因素的影響 預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)加應(yīng)力并不是常量 而是瞬時或隨著時間的增長而逐漸減小 這種預(yù)加應(yīng)力減小的現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 原因分析 后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件應(yīng)計算下列因素引起的損失 1 前期 預(yù)加應(yīng)力階段 預(yù)應(yīng)力損失鋼束與管道壁之間的摩擦錨具變形 鋼筋回縮分批張拉引起混凝土的彈性壓縮鋼束與錨口及喇叭口摩阻損失 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 原因分析 2 后期 使用階段 預(yù)應(yīng)力損失鋼絞線的應(yīng)力松馳混凝土的收縮和徐變以張拉控制應(yīng)力扣除前期和后期預(yù)應(yīng)力損失可得 鋼束的錨固應(yīng)力和永存應(yīng)力 有效應(yīng)力 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 意義 張拉控制應(yīng)力 指預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固前可以量測的控制應(yīng)力 為此時張拉千斤頂所指示的總拉力除以預(yù)應(yīng)力筋截面積所得的應(yīng)力值 以表示 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 控制應(yīng)力取值 愈大愈好 取值愈大 同樣截面的預(yù)應(yīng)力筋 使混凝土中建立的預(yù)壓應(yīng)力就愈大 構(gòu)件的抗裂性就愈好 或者若構(gòu)件達到同樣的抗裂性時 則預(yù)應(yīng)力筋的截面積可以減小 不能過大 安全系數(shù)低 可能引起斷絲甚至斷束 各根鋼絲應(yīng)力不均勻 少數(shù)應(yīng)力較高 更易斷 應(yīng)力松弛增大 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力變化大 不利 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 控制應(yīng)力取值 取值 與鋼筋品種有關(guān) 鋼絲和鋼絞線塑性較差 無明顯屈服臺階 其與強度標準值的比值應(yīng)定得低一些 冷拉熱軋鋼筋塑性較好 達屈服強度后有較長流幅 可以相應(yīng)地取得高一些 但也應(yīng)在比例極限值之下 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 控制應(yīng)力取值 最大 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 控制應(yīng)力取值 最小 為了充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼材的作用 克服預(yù)應(yīng)力損失而留有足夠的有效預(yù)應(yīng)力 鋼絲 鋼絞線和熱處理鋼筋的最低張拉控制應(yīng)力不應(yīng)小于0 4 冷拉粗鋼筋的最低張拉控制應(yīng)力不應(yīng)小于0 5 鋼束預(yù)應(yīng)力損失分析 一 預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 l1 后張法構(gòu)件中 預(yù)應(yīng)力筋一般由直線和曲線組成 張拉時 由于預(yù)留孔道的位置偏差 孔壁不光滑等原因 使預(yù)應(yīng)力筋與孔壁接觸而引起摩擦力 從張拉端至計算截面的摩擦損失值 以 l1表示 直線部分 孔道不可能完全順直 稱為孔道偏差影響 彎道部分 對內(nèi)壁的徑向擠壓力引起摩擦損失 稱為彎道影響的摩擦損失 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 一 預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 l1 計算公式 公預(yù)規(guī)6 2 2條 式中 con 預(yù)應(yīng)力鋼束錨下的張拉控制應(yīng)力對于鋼絲或鋼絞線fpk預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標準值 鋼束與管道壁的摩擦系數(shù)k 管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù) 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 一 預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 l1 從張拉端至計算截面曲線管道部份切線的夾角之和 rad 0 計算截面在斜線段時 計算截面在彎曲段時 計算截面在水平段時x 從張拉端至計算截面管道長度 m 可近似取其在縱軸上投影長度 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 一 預(yù)應(yīng)力鋼束與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 l1 孔道示意圖 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 l1計算圖式 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 實例計算 測試方法 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 孔道摩阻測試原理示意 實例計算 各控制截面摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 l1計算表 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 錨具變形 鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l2 后張法構(gòu)件當張拉結(jié)束錨固時 錨具因受巨大壓力會使錨具自身 錨板 錨墊板等 壓密而變形 使錨固后的預(yù)應(yīng)力筋放松引起應(yīng)力損失 與張拉時類似 鋼筋回縮變形也會受到管道摩阻力影響 稱為反摩阻 對于確定的錨具 由于其對應(yīng)的鋼筋類型 根數(shù) 張拉控制應(yīng)力等均相同或相差不大 因此錨具總變形量為固定值 對本設(shè)計采用的夾片式錨具 每個張拉端取6mm 即張拉端鋼筋縮短量已知 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 錨具變形 鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l2 計算方法 1 精確方法 試算法 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 錨具變形 鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l2 計算方法 2 近似方法 公預(yù)規(guī) 附錄D簡化方法 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 錨具變形 鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l2 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 錨具變形 鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l2 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 錨具變形 鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l2 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 實例計算 各控制截面錨具變形 鋼筋回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l2計算表 當時 當時 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 三 預(yù)應(yīng)力筋和臺座之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失 l3 預(yù)應(yīng)力筋和臺座之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失只在先張法構(gòu)件蒸養(yǎng)或者其他加熱養(yǎng)護時才考慮 后張法不予考慮 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 當采用加熱方法養(yǎng)護時 由鋼筋與臺座之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失可按下式計算 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 三 預(yù)應(yīng)力筋和臺座之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失 l3 計算公式 l3 2 t2 t1 MPa 式中 t2 混凝土加熱養(yǎng)護時 受拉鋼筋的最高溫度 t1 張拉鋼筋時 制造場地的溫度 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 三 預(yù)應(yīng)力筋和臺座之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失 l3 注意事項 1 為了減少溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失 可采用分階段的養(yǎng)護措施 2 當臺座與構(gòu)件共同受熱時 不考慮溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 四 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4 后張法構(gòu)件一般都采用分批張拉錨固預(yù)應(yīng)力束 后批張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時所產(chǎn)生的砼彈性壓縮使前期已張拉且錨固的預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生應(yīng)力損失 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 四 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 四 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4 本例在張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時 由于管道尚未灌漿 故截面幾何特性應(yīng)是小截面的凈截面 即階段一的截面幾何特性 在張拉預(yù)應(yīng)力鋼束時 由于管道都巳灌漿 而管道尚未灌漿 故截面幾何特性應(yīng)是階段二的截面幾何特性 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 四 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4 本例采取逐束張拉錨固 預(yù)制時張拉鋼束 張拉順序設(shè)定為 吊裝就位并現(xiàn)澆橋面板濕接縫后張拉鋼束N7 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 四 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4 各控制截面因張拉由砼彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4計算表 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 四 混凝土彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4 各控制截面因張拉N7由砼彈性壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l4計算表 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 五 鋼束與錨口及喇叭口摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 張拉過程中鋼絞線不可避免與喇叭口和錨圈口接觸 產(chǎn)生相對滑動 產(chǎn)生摩擦阻力 其值應(yīng)包括在張拉控制應(yīng)力中 設(shè)計規(guī)范給出參考值為張拉控制應(yīng)力的6 因沒有固定公式 實際施工往往忽略此項 現(xiàn)決定對錨圈口摩阻和喇叭口摩阻需進行現(xiàn)場實測 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 試驗要求 以20米T形連續(xù)梁橋為例 設(shè)計要求 施工控制張拉力 錨下控制張拉力 錨圈口摩阻損失 本試驗?zāi)康脑谟跍y定出錨圈口摩阻損失 確定超張拉系數(shù) 試驗在實體梁板 即曲線孔道 上進行 與 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 JTG TF50 2011 附錄測試方法不同 在直線孔道進行 其原因是 在實際施工過程中 直線孔道并不多見 往往包含曲線孔道 優(yōu)點在于更貼近施工環(huán)境 得出的數(shù)據(jù)更加準確 錨圈口摩阻損失試驗 試驗要求 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 JTG TF50 2011 附錄測試方法 此方法存在一定誤差 錨圈口摩阻損失試驗 喇叭口和錨圈口損失測試原理示意圖 試驗要求 以20米T形連續(xù)梁橋為例 設(shè)計要求 施工控制張拉力 錨下控制張拉力 錨圈口摩阻損失 本試驗?zāi)康脑谟跍y定出錨圈口摩阻損失 確定超張拉系數(shù) 試驗在實體梁板 即曲線孔道 上進行 與 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 JTG TF50 2011 附錄測試方法不同 在直線孔道進行 其原因是 在實際施工過程中 直線孔道并不多見 往往包含曲線孔道 優(yōu)點在于更貼近施工環(huán)境 得出的數(shù)據(jù)更加準確 錨圈口摩阻損失試驗 試驗原理 梁板兩端均不上工作錨 工作錨夾片 分級張拉 50 100 直至張拉控制應(yīng)力 得出孔道摩阻損失應(yīng)力 梁板主動端上工作錨 工作錨夾片 被動端不上 分級張拉 50 100 直至張拉控制應(yīng)力 得出孔道摩阻損失與錨圈口摩阻損失應(yīng)力之和 用孔道摩阻損失與錨圈口摩阻損失應(yīng)力之和扣除孔道摩阻損失應(yīng)力后即為錨圈口摩阻損失應(yīng)力 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 試驗前準備 穿好鋼絞線的實體梁板 本次為N2單孔 龍門吊 或葫蘆 標定好的張拉設(shè)備一套 本次采用智能同步張拉系統(tǒng) 配套錨具 工作錨 工作錨夾片 線位板 工作錨 工作錨夾片 配套的目的在于是鋼絞線在同一軸線上 盡可能減少鋼絞線與錨具摩擦 影響數(shù)據(jù)準確性 5 8cm鋼墊板 用于梁板與千斤頂之間 不用工作錨原因在于工作錨與鋼絞線之間存在過大摩擦 影響測定數(shù)據(jù) 錨圈口摩阻損失試驗 試驗錨具 錨圈口摩阻損失試驗 錨具配套 試驗方法 1步 孔道摩阻損失測定 1 主動端千斤頂?shù)跹b 不上工作錨 工作錨夾片 千斤頂與梁體之間墊鋼墊板 此處用四個工作錨上下左右對稱代替 有條件的話可以提前預(yù)制內(nèi)徑略大于錨墊板的5 8cm鋼板 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 1步 錨圈口摩阻損失試驗 主動端千斤頂?shù)跹b 試驗方法 1步 2 被動端千斤頂?shù)跹b 不上工作錨 工作錨夾片 千斤頂與梁體之間墊鋼墊板 油缸預(yù)先伸出10 18cm 1 防止油缸被拉損壞 2 方便回油退工具錨夾片 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 1步 錨圈口摩阻損失試驗 被動端千斤頂?shù)跹b 試驗方法 1步 3 測定 本次選擇N2孔道 5束鋼絞線 進行試驗 主動端 2 千斤頂 分級張拉 50 100 至控制張拉力 被動端 1 千斤頂 讀數(shù) 反復(fù)3次 數(shù)據(jù)整理如下 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 1步 4 說明 N2孔鋼絞線100 張拉控制力 1860 0 75 5 140 976 5KN 50 控制張拉力 976 5 0 5 488 25KN 2 千斤頂標定回歸方程y 油表讀數(shù)mpa 0 0211x 張拉力KN 0 29 帶入976 5KN 488 25KN得到100 50 所對應(yīng)的油表讀數(shù)分別為20 89mpa 10 59mpa 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 1步 5 調(diào)換主被動端 重復(fù)以上步驟3次 數(shù)據(jù)整理如下 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 1步 6 說明 N2孔鋼絞線100 張拉控制力 1860 0 75 5 140 976 5KN 50 控制張拉力 976 5 0 5 488 25KN 1 千斤頂標定回歸方程y 油表讀數(shù)mpa 0 0208x 張拉力KN 0 16 帶入976 5KN 488 25KN得到100 50 所對應(yīng)的油表讀數(shù)分別為20 47mpa 10 32mpa 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 2步 孔道摩阻損失及錨圈口摩阻損失測定 1 主動端上工作錨 工作錨夾片 被動端不上 其余步驟均和孔道摩阻損失測定相同 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 2步 錨圈口摩阻損失試驗 主動端上工作錨 工作錨夾片及限位板 試驗方法 2步 錨圈口摩阻損失試驗 主動端千斤頂及工具錨安裝 試驗方法 2步 錨圈口摩阻損失試驗 被動端千斤頂?shù)?試驗方法 2步 2 測定 主動端 1 千斤頂 分級張拉 50 100 至控制張拉力 被動端 2 千斤頂 讀數(shù) 反復(fù)3次 數(shù)據(jù)整理如下 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 2步 3 調(diào)換主被動端 重復(fù)以上步驟3次 數(shù)據(jù)整理如下 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 2步 4 計算 1 1 千斤頂 y 油表讀數(shù)mpa 0 0208x 張拉力KN 0 16孔道摩阻損失張拉力x 孔損 1 15 8 0 16 0 0208 751 923KN 孔道摩阻損失及錨圈口摩阻損失張拉力x 孔損 錨損 1 15 1 0 16 0 0208 718 269KN 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 2步 4 計算 2 2 千斤頂 y 油表讀數(shù)mpa 0 0211x 張拉力KN 0 29孔道摩阻損失張拉力x 孔損 2 15 4 0 29 0 0211 716 114KN 孔道摩阻損失及錨圈口摩阻損失張拉力x 孔損 錨損 2 14 8 0 29 0 0211 687 678KN 錨圈口摩阻損失張拉力x 錨損 2 716 114 687 678 28 436KN 錨圈口摩阻損失試驗 試驗方法 2步 5 求平均值 2 錨圈口摩阻損失張拉力x 錨損 x 錨損 1 x 錨損 2 2 31 045KN 錨圈口摩阻損失應(yīng)力 錨損 31 045 1000 5 140 44 35mpa 施工控制張拉力 錨下控制張拉力 錨圈口摩阻損失 1395 44 35 1439 35mpa 超張拉系數(shù) 1439 35 1395 1 032 即需超張拉3 2 錨圈口摩阻損失試驗 一 預(yù)應(yīng)力鋼束松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失 l5 如果把預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力加到某一值后固定起來 則預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力將會隨時間延長而降低 這種現(xiàn)象稱為松弛或應(yīng)力松弛 松弛是預(yù)應(yīng)力筋的一種塑性特征 后期預(yù)應(yīng)力損失計算 后期預(yù)應(yīng)力損失計算 l5計算圖式 各控制截面因鋼束松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失 l5計算表 前期預(yù)應(yīng)力損失計算 實例計算 二 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 l6 收縮和徐變是混凝土材料固有的特性 收縮和徐變引起構(gòu)件長度變化 帶動預(yù)應(yīng)力筋長度變化 產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失 后期預(yù)應(yīng)力損失計算 后期預(yù)應(yīng)力損失計算 l5計算圖式 后期預(yù)應(yīng)力損失計算 l5計算圖式 后期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 l6 后期預(yù)應(yīng)力損失計算 二 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損