鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課件：第10章_預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的計(jì)算

1、第10章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的計(jì)算Copyright浙江大學(xué)結(jié)構(gòu)工程研究所鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)10.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念 混凝土極限拉應(yīng)變cu=(0.10.15) 10-3當(dāng) c = cu時(shí)，混凝土開裂，此時(shí)鋼筋應(yīng)力仍很?。?s= Es s= 2 105 （0.10.5）10-3 =（2030）MPa ltr當(dāng)采用驟然放松預(yù)應(yīng)力鋼筋的施工工藝時(shí)，ltr和la的起點(diǎn)均應(yīng)從距構(gòu)件末端0.25ltr處開始計(jì)算10.2 施加預(yù)應(yīng)力的方法 一.先張法（Pre-tension）預(yù)制10.2 施加預(yù)應(yīng)力的方法 后張法：先澆筑水泥混凝土，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上后再張拉預(yù)應(yīng)力鋼材以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法

2、。二.后張法(Post-tension)現(xiàn)場預(yù)埋波紋管澆注混凝土混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)規(guī)定強(qiáng)度時(shí)將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入孔道混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力張拉將鋼筋錨固在構(gòu)件上向孔道內(nèi)灌漿優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)各種形式大型構(gòu)件預(yù)應(yīng)力的施加、避免運(yùn)輸困難缺點(diǎn)：成本較高、施工技術(shù)和設(shè)備要求較高、易造成事故適用范圍：定型構(gòu)件的大批量工廠化生現(xiàn)澆混凝土整體結(jié)構(gòu)動(dòng)畫演示10.2 施加預(yù)應(yīng)力的方法 三.先張法與后張法的對比大型、現(xiàn)澆構(gòu)件小型、預(yù)制構(gòu)件適用范圍錨具，不可重復(fù)使用夾具，可重復(fù)使用錨具通過錨具對混凝土施加預(yù)壓應(yīng)力通過鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的建立張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)預(yù)應(yīng)力的施加后張法先張法10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 預(yù)應(yīng)

3、力構(gòu)件中，混凝土中預(yù)壓應(yīng)力的建立是通過張拉鋼筋來實(shí)現(xiàn)的，預(yù)應(yīng)力鋼筋自始至終處于高應(yīng)力狀態(tài)，因此必須對其提高較高的要求： （1）高強(qiáng)度（fptk可達(dá)1860Mpa） （2）塑性好 （3）低松弛（應(yīng)力松弛：長度保持不變而應(yīng)力隨時(shí)間降低的現(xiàn)象） （4）耐腐蝕（應(yīng)力腐蝕：高應(yīng)力鋼絲腐蝕速度增快） （5）與混凝土之間有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度（先張法） （6）良好的加工性能（后張法，鐓頭錨）目前使用的4種預(yù)應(yīng)力鋼材： （1）鋼絞線 （2）消除應(yīng)力鋼絲 （3）熱處理鋼筋 （4）冷拉熱軋鋼筋等其他鋼材一.鋼筋10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，對混凝土的要求包括：（1）高強(qiáng)度，不低于C40（2）收縮徐變?。?）

4、快硬、早強(qiáng)（4）發(fā)展混凝土骨料，減輕自重二.混凝土三.錨具(Anchorages)摩阻式錨具錐塞式錨具夾片式錨具支承式錨具鐓頭錨具螺絲端桿錨具XM式錨具QM式錨具OVM式錨具JM式錨具10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 三.錨具(Anchorages)JMl2型錨具錨具是一種利用楔塊原理錨固多根預(yù)應(yīng)力筋的錨具，它既可作為張拉端的錨具，又可作為固定端的錨具或作為重復(fù)使用的工具錨。JM12型錨具宜選用相應(yīng)的YC-60型穿心式千斤頂來張拉預(yù)應(yīng)力筋。10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 三.錨具(Anchorages)XM型錨具這種錨具由錨板與三片夾片組成。它既適用于錨固鋼絞線束，又適用于錨固鋼絲束；既可錨固單根預(yù)應(yīng)力

5、筋，又可錨固多根預(yù)應(yīng)力筋。當(dāng)用于錨固多根預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，既可單根張拉、逐根錨固，又可成組張拉，成組錨固。XM型錨具具有性能可靠、施工方便、便于高空作業(yè)的特點(diǎn)。10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 三.錨具(Anchorages)QM型錨具工作原理與XM型錨具類似。錨具由錨板與夾片組成，分單孔和多孔兩類10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 三.錨具(Anchorages)OVM型錨具與QM型錨具相似，不同的是將夾片由三塊改為兩塊，并在夾片背面上鋸有一條彈性槽。10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 三.錨具(Anchorages)DM鐓頭錨具鐓頭錨具由錨環(huán)、外螺帽、內(nèi)螺帽和墊板組成。10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土材料 三.錨具(Ancho

6、rages)螺絲端桿錨具螺絲端桿錨具由螺絲端桿和螺帽組成10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 張拉控制應(yīng)力con為張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)允許的最大張拉應(yīng)力。張拉設(shè)備的總張力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積得到的應(yīng)力值。鋼筋張拉越緊，張拉控制應(yīng)力就越高，構(gòu)件抗裂度也越高。是否張拉控制應(yīng)力越高越好？答：否，因?yàn)楫?dāng)con 過大時(shí)：（1）con /fptk值過大，構(gòu)件出現(xiàn)裂縫與極限荷載接近，破壞缺乏預(yù)兆（2）可能會使個(gè)別鋼筋應(yīng)力超過其屈服強(qiáng)度，產(chǎn)生永久性變形與脆斷（3）增加鋼筋應(yīng)力松弛損失（4）反拱可能過大，甚至開裂。（5）對施加預(yù)應(yīng)力設(shè)備和工藝要求較高，不經(jīng)濟(jì)一.張拉控制應(yīng)力0普通混凝土開裂荷載極限荷載預(yù)應(yīng)力混凝土開裂

7、荷載（隨con增大而增大）差值（差值越小，延性越?。┖奢d10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 張拉控制應(yīng)力值上限當(dāng)符合下列情況之一時(shí)，上表中的限值可提高0.05fptk:（1）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)力鋼筋（2）要求部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺座之間的溫差等因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失，對預(yù)應(yīng)力鋼筋超張拉張拉控制應(yīng)力下限：a與c：con0.4fptk b： con0.5f pyk一.張拉控制應(yīng)力鋼筋種類張拉控制應(yīng)力限制a、消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線0.75fptkb、預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋0.85fpykc、中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲0.70fptk10.

8、4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 鋼筋張拉完畢或經(jīng)歷一段時(shí)間后，鋼筋中的張拉應(yīng)力將逐漸降低，這種降低稱為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失會降低預(yù)應(yīng)力效果，若損失過大甚至起不到預(yù)應(yīng)力的作用。所以在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)盡可能地減少預(yù)應(yīng)力損失。引起預(yù)應(yīng)力損失的因素很多，目前規(guī)范規(guī)定計(jì)算的有如下7種損失： 1. 摩擦損失l2 2. 錨具損失l1 3. 溫差損失 l3 4. 應(yīng)力松弛損失 l4 5. 收縮和徐變損失 l5 6.環(huán)形結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失 l6 7.分批張拉損失l7二.預(yù)應(yīng)力損失值預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值l2包括：沿孔道長度上局部位置偏移,曲線彎道摩擦影響。 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)與孔壁的某些部位接觸

9、產(chǎn)生法向力，它與張拉力成正比，并在與張拉相反方向產(chǎn)生摩阻力，使鋼筋中的預(yù)拉應(yīng)力減小，離張拉端越遠(yuǎn)，預(yù)拉應(yīng)力值越小。10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失（l2)l2con當(dāng)采用曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋在彎道處也會產(chǎn)生垂直于孔壁的法向力，從而引起摩擦力，它與曲線孔道部分的曲率有關(guān)。在曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋摩擦損失中，預(yù)應(yīng)力鋼筋與曲線彎道之間的摩擦引起的損失是控制因素。10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失（l2)l2con x ：張拉端至計(jì)算截面的距離：從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分曲線的

10、夾角一般在后張法構(gòu)件中產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值l2可按下式計(jì)算：10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失（l2)一般在后張法構(gòu)件中產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值l2可按下式計(jì)算：10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失（l2) x ：張拉端至計(jì)算截面的距離：從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道部分曲線的夾角 ：考慮孔道每米長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系數(shù)10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 孔道成型方式預(yù)埋金屬波紋

11、管預(yù)埋鋼管橡膠管或鋼管抽芯成型0.00150.00100.00140.250.300.55一般在后張法構(gòu)件中產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值l2可按下式計(jì)算：（ x + ）con0.3時(shí)近似等于：二.預(yù)應(yīng)力損失值1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失（l2)A.兩端張拉；B.超張拉；10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 l2conl2conl2一端張拉時(shí)兩端張拉時(shí)普通張拉時(shí)超張拉時(shí)1.05conl2二.預(yù)應(yīng)力損失值1.預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的損失（l2)減小的措施預(yù)應(yīng)力筋放張時(shí)，預(yù)壓應(yīng)力作用下錨具變形和縫隙的擠緊以及鋼筋和楔塊和錨具中的滑移而引起的損失。

12、1)預(yù)應(yīng)力直線鋼筋10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值2.張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失（l1)在先張法和后張法中均有產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式： a：張拉端錨具的變形和鋼筋內(nèi)縮值錨具類別支承式錨具（鋼絲束鐓頭錨具等）錐塞式錨具螺帽縫隙每塊后加墊板的縫隙a115夾片式錨具有頂壓時(shí)無頂壓時(shí)568預(yù)應(yīng)力筋放張時(shí)，預(yù)壓應(yīng)力作用下錨具變形和縫隙的擠緊以及鋼筋和楔塊和錨具中的滑移而引起的損失。 1)預(yù)應(yīng)力直線鋼筋10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值2.張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失（l1)在先張法和后張法中均有產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式： a：張拉端錨具的變形和鋼筋內(nèi)縮值 l：張拉端至錨

13、固端之間的距離Es：預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量減小的措施：A 選擇變形小的錨具和減少錨具個(gè)數(shù) B 增加臺座長度10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值2.張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失（l1)2)預(yù)應(yīng)力曲線鋼筋10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值2.張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的損失（l1)2)預(yù)應(yīng)力曲線鋼筋在后張法中產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式： x：張拉端至計(jì)算截面的距離 lf：反向摩擦影響范圍的長度c：圓弧形曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑：預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦系數(shù)：考慮孔道每米長度局部偏差的摩擦系數(shù) a：張拉端錨具的變形和鋼筋內(nèi)縮值 Es：預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量試件溫度升高，鋼筋

14、伸長，兩端錨固不能自由伸長，其內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力放松了構(gòu)件的預(yù)拉應(yīng)力，即使得鋼筋張拉應(yīng)力降低。一般在先張法構(gòu)件中產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式 t：臺座與預(yù)應(yīng)力筋之間的溫差 a：鋼筋的溫度線膨脹系數(shù) Es：預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量減小的措施：A. 兩次升溫 (第一次T20） B. 預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺座同時(shí)升溫10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值3.混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉鋼筋與承受張拉的設(shè)備之間的溫 差所引起的損失（l3)應(yīng)力松弛：鋼筋長度保持不變的條件下，鋼筋應(yīng)力隨時(shí)間增長而降低的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力筋固定在臺座或構(gòu)件上都會引起應(yīng)力松弛。1)在先張法和后張法中均有產(chǎn)生2)計(jì)算表達(dá)式: a.對預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線 b

15、.對熱處理鋼筋 （1）普通松弛 （1）一次張拉 （2）低松弛 當(dāng)con0.7fptk時(shí) （2）超張拉 當(dāng)0.7fptk con 0.8fptk時(shí) 當(dāng)con0.5fptk時(shí)10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值4.預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的損失（l4)鋼筋應(yīng)力松弛的影響因素為：鋼筋性能：盡量采用低松弛鋼筋張拉初始應(yīng)力值和鋼筋極限強(qiáng)度的比值：初始應(yīng)力太大時(shí)，應(yīng)力松弛現(xiàn)象顯著增大，因此不宜采用過高的初始應(yīng)力與時(shí)間有關(guān)系：初期應(yīng)力發(fā)展很快，24小時(shí)完成809010.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 3)減小的措施：A.采用低松弛鋼筋 B.采用合適的初始應(yīng)力 C.采用超張拉技術(shù)二.預(yù)應(yīng)力損失值

16、4.預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的損失（l4)混凝土收縮徐變會引起其體積變小，長度縮短，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋隨之回縮，引起了收縮徐變損失。在先張法和后張法中均有產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式： a.先張法構(gòu)件 b.后張法構(gòu)件10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值5.混凝土的收縮和徐變引起的損失（l5)受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在各自合力點(diǎn)處的混凝土法向壓應(yīng)力施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，混凝土立方體抗壓強(qiáng)度混凝土收縮徐變會引起其體積變小，長度縮短，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋隨之回縮，引起了收縮徐變損失。在先張法和后張法中均有產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式： ,受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋率 其計(jì)算如下： a.先張法構(gòu)件 b.后張法構(gòu)件

17、10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值5.混凝土的收縮和徐變引起的損失（l5) A0: 換算截面面積。包括凈截面面積以及全部縱向 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積換算成混凝土的截面面積 An:凈截面面積。即扣除孔道、凹槽等削弱部分以外的混凝土全部截面面積及縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積換算成混凝土的截面面積之和混凝土收縮徐變會引起其體積變小，長度縮短，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋隨之回縮，引起了收縮徐變損失。在先張法和后張法中均有產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式： 之所以有凈截面和換算截面，是由于先張法和后張法的施工工 藝造成的。先張法是在臺座張拉預(yù)應(yīng)力后澆筑混凝土，預(yù)應(yīng)力 筋替換的混凝土面積要換算成混凝土面積，而后張法是預(yù)留孔

18、道，故用凈截面即可減小的措施：A采用高標(biāo)號水泥；B提高密實(shí)性；C加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值5.混凝土的收縮和徐變引起的損失（l5)用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形結(jié)構(gòu)，當(dāng)直徑d3m時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋對混凝土的局部擠壓引起環(huán)形結(jié)構(gòu)的直徑減少，而進(jìn)一步引起預(yù)應(yīng)力鋼筋的松弛。一般在后張法環(huán)形或圓形構(gòu)件中產(chǎn)生計(jì)算表達(dá)式:減小的措施：避免采用小直徑構(gòu)件10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值6.環(huán)形結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力損失（l6)后張法構(gòu)件當(dāng)配筋較多時(shí)，需采用分批張拉。此時(shí)，后批鋼筋張拉時(shí)所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮將對先批張拉鋼筋處的混凝土 產(chǎn)生壓縮變形，而使先批張拉鋼筋

19、中原來建立的預(yù)應(yīng)力值降低，故稱分批張拉損失。10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 二.預(yù)應(yīng)力損失值7.分批張拉損失（l7)10.4 張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失 三.預(yù)應(yīng)力損失值的組合第一批預(yù)應(yīng)力損失 l I：預(yù)壓應(yīng)力產(chǎn)生之前的損失第二批預(yù)應(yīng)力損失 l II：預(yù)壓應(yīng)力產(chǎn)生之后的損失 各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合 為了保證構(gòu)件的抗裂性能，規(guī)范對計(jì)算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值， = l I + l II不得小于下列數(shù)值：先張法構(gòu)件：100N/mm2后張法構(gòu)件：80N/mm2預(yù)應(yīng)力損失值組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件 l I l IIl1+ l2+ l3+ l4l1+ l2 l5l4+ l5+ l610.4 張拉控制應(yīng)力

20、和預(yù)應(yīng)力損失 四.有效預(yù)應(yīng)力值混凝土預(yù)壓完成后，預(yù)應(yīng)力鋼筋中所建立的預(yù)應(yīng)力值成為有效預(yù)應(yīng)力值pe1)后張法2)先張法其中： p為混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在張拉、放張、預(yù)壓、產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失、構(gòu)件運(yùn)輸、安裝、承受使用荷載等各個(gè)階段的受力和應(yīng)力情況都是不一樣的。先張法放松鋼筋和后張法張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，材料應(yīng)力達(dá)到受荷以前的最大值。隨著預(yù)應(yīng)力損失的產(chǎn)生，應(yīng)力逐漸減小。隨著荷載的增大，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力增大，而混凝土的壓應(yīng)力逐漸減小，甚至變成拉應(yīng)力。按照施工階段和使用階段，分別對先張法和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行各階段應(yīng)力分析。1)放置預(yù)應(yīng)力鋼

21、筋2)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為：混凝土中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力：pc非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法1.施工階段(Construction stage)=？AsApAc1)放置預(yù)應(yīng)力鋼筋2)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為：混凝土中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力：pc非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法1.施工階段(Construction stage)=？An：凈截面面積AsApAc3)完成第一批損失預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固，產(chǎn)生錨固損失l1，此時(shí)：預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為：混凝土中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力：pc I非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓：10.5預(yù)應(yīng)力混凝

22、土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法=？4)完成第二批損失隨著時(shí)間增長，鋼筋應(yīng)力松弛損失l4和混凝土收縮徐變損失l5相繼產(chǎn)生，完成第二批損失，此時(shí)：預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為：混凝土中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力：pc II非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法=？混凝土受縮徐變使非預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的壓應(yīng)力1)消壓狀態(tài)外荷載軸心拉力作用下，在混凝土中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，與混凝土中有效預(yù)壓應(yīng)力相抵消時(shí)，混凝土的應(yīng)力為0。此時(shí)：混凝土中拉應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為：非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓： 外荷載軸力為：Npo10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法2.使用階段(Service st

23、age)=？1)消壓狀態(tài)外荷載軸心拉力作用下，在混凝土中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，與混凝土中有效預(yù)壓應(yīng)力相抵消時(shí)，混凝土的應(yīng)力為0。此時(shí)：混凝土中拉應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為：非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓： 外荷載軸力為：Npo10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法2.使用階段(Service stage)=？A0：換算截面面積2)抗裂極限狀態(tài)荷載繼續(xù)增大，混凝土中拉應(yīng)力不斷增大，達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土將開裂。此時(shí)：混凝土中拉應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為：非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓： 外荷載軸力為：Ncr預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗裂性能之所以能提高，就是因?yàn)橄啾确穷A(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，其抗裂軸力增加了Np0（pc II

24、A0）項(xiàng)。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法2.使用階段=？3)承載力極限狀態(tài)裂縫充分開展，混凝土相繼推出工作，預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋分別達(dá)到其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。此時(shí)外荷軸向力為極限軸力不因施加預(yù)應(yīng)力而提高。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 一.后張法2.使用階段1)臺座上穿預(yù)應(yīng)力鋼筋 預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力： 2) 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力： 總的預(yù)拉力：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法1.施工階段3)完成第一批損失 l I預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生拉應(yīng)力為:混凝土中尚未產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法1.施工階

25、段4)放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)壓混凝土混凝土達(dá)強(qiáng)度規(guī)定值，放松鋼筋，鋼筋回縮，鋼筋應(yīng)力有下降混凝土中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力混凝土中的預(yù)壓應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力鋼筋中壓力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)壓應(yīng)力：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法1.施工階段5)完成第二批損失 l II混凝土收縮徐變產(chǎn)生第二批損失 l5 ，至此完成預(yù)應(yīng)力的總損失混凝土中建立了有效預(yù)壓應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法1.施工階段與后張法相比，此處多減去了后面一項(xiàng)。即當(dāng)張拉控制應(yīng)力值相同時(shí)，先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力值要比后張法低。這是由于先張法構(gòu)件在放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)混凝土才受到預(yù)壓，而

26、后張法在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)混凝土已同時(shí)受到了預(yù)壓5)完成第二批損失 l II混凝土收縮徐變產(chǎn)生第二批損失 l5 ，至此完成預(yù)應(yīng)力的總損失混凝土中建立了有效預(yù)壓應(yīng)力 預(yù)應(yīng)力鋼筋中壓力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)壓應(yīng)力：混凝土中的預(yù)壓應(yīng)力：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法1.施工階段1)加荷至混凝土中應(yīng)力為零消壓狀態(tài)隨軸心拉力增大，預(yù)應(yīng)力鋼筋中拉力增大，非預(yù)應(yīng)力鋼筋壓應(yīng)力減小混凝土中應(yīng)力為零預(yù)應(yīng)力鋼筋中應(yīng)力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)壓應(yīng)力：混凝土中的預(yù)壓應(yīng)力：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法2.使用階段2)加荷至裂縫即將出現(xiàn)抗裂極限狀態(tài)隨軸心拉力繼續(xù)增大，混凝土中出現(xiàn)拉

27、應(yīng)力，達(dá)到ftk時(shí)，混凝土開 裂，達(dá)到抗裂極限狀態(tài)預(yù)應(yīng)力鋼筋中壓力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)壓應(yīng)力：抗裂軸力： （與后張法完全一致）10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法2.使用階段3)破壞階段承載力極限狀態(tài)隨著荷載進(jìn)一步增大，鋼筋拉應(yīng)力不斷增大，裂縫不斷開展，裂縫截面的混凝土相繼退出工作。當(dāng)預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力分別達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpy和fy時(shí)，構(gòu)件即告破壞，此時(shí)截面達(dá)到承載力極限狀態(tài)，其所能承受的極限軸力為：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 二.先張法2.使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋始終處于高應(yīng)力狀態(tài)混凝土在外荷載達(dá)到消壓軸力Np0之前，一直處于受壓狀態(tài)混凝土開裂時(shí)間比非預(yù)

28、應(yīng)力混凝土構(gòu)件大大推遲，抗裂性大大提高裂縫出現(xiàn)時(shí)的荷載與極限荷載比較接近，構(gòu)件延性較差承載力與非預(yù)應(yīng)力情況基本相同10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的受力分析 三.預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)承載力計(jì)算式如下：N軸心拉力設(shè)計(jì)值Nu截面受拉承載力設(shè)計(jì)值fpy，fy預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值A(chǔ)p，As預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 一.承載能力計(jì)算10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 二.抗裂度計(jì)算一級抗裂嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫二級抗裂一般要求不出現(xiàn)裂縫 荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下： ：分別為荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久組合下邊緣混凝土的應(yīng)力 ：按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合和準(zhǔn)永久

29、組合計(jì)算的軸心拉力設(shè)計(jì)值 : 換算截面面積 ：為扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后在抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的預(yù)壓應(yīng)力值 ： 混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 三.裂縫寬度計(jì)算對于裂縫控制等級為三級，即允許出現(xiàn)裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件，應(yīng)對其進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算，其裂縫寬度不應(yīng)超過附表11的裂寬限值。裂寬計(jì)算公式與前述混凝土軸心受拉構(gòu)件基本相同（P347），有兩點(diǎn)區(qū)別：縱向受拉鋼筋等效應(yīng)力sk的計(jì)算等效應(yīng)力是指該鋼筋合力點(diǎn)處混凝土應(yīng)力為0以后鋼筋的應(yīng)力增量，所以：受拉構(gòu)件的受拉特征系數(shù)從2.7改為2.2因?yàn)閏r系數(shù)中，混凝土收縮、徐變已在損失計(jì)算中考慮10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)

30、件的計(jì)算 四.施工階段驗(yàn)算（預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特殊計(jì)算要求）預(yù)壓混凝土?xí)r構(gòu)件受壓承載力的驗(yàn)算先張法放張和后張法張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，預(yù)應(yīng)力損失尚未全部完成，混凝土將受到最大的預(yù)壓應(yīng)力，而這時(shí)候混凝土的強(qiáng)度可能僅抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的75，這樣的狀態(tài)是否安全時(shí)需要進(jìn)行驗(yàn)算的。fck 與施工階段混凝土立方體抗壓強(qiáng)度fcu相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 cc先張法放松鋼筋時(shí)或后張法張拉完畢時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)受到的預(yù)壓應(yīng)力，為安全起見，先張法只計(jì)第一批損失，后張法不計(jì)損失。先張法后張法10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 四.施工階段驗(yàn)算（預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特殊計(jì)算要求）后張法構(gòu)件張拉端部錨固區(qū)局部受壓承載力的驗(yàn)算后張法構(gòu)件的錨具下方

31、會有很大的局部壓應(yīng)力，需要經(jīng)過一定距離才能擴(kuò)散到整個(gè)截面上AlAbxyz10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 四.施工階段驗(yàn)算（預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特殊計(jì)算要求）后張法構(gòu)件張拉端部錨固區(qū)局部受壓承載力的驗(yàn)算因此，對于后張法構(gòu)件，要在局部受壓區(qū)域應(yīng)采取措施（如放置方格形網(wǎng)片、布置螺旋筋等），并進(jìn)行局部承壓驗(yàn)算。10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 四.施工階段驗(yàn)算（預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特殊計(jì)算要求）后張法構(gòu)件張拉端部錨固區(qū)局部受壓承載力的驗(yàn)算局部承壓驗(yàn)算包括以下兩方面：1.局部受壓區(qū)截面尺寸的驗(yàn)算配置間接鋼筋后可提高局部受壓承載力，但也不是無限的，當(dāng)配筋過多時(shí)，局部承壓板底面下的混凝土?xí)a(chǎn)生過大的下沉變形，因此，間接鋼筋的配筋率不能太高，亦即局部受壓區(qū)的截面尺寸不能太小。為此，配置間接鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，當(dāng)局部受壓區(qū)的截面尺寸符合下式要求時(shí)，可限制下沉變形不致過大。 式中：10.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算 四.施工階段驗(yàn)算（預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的特殊計(jì)算要求）后張法構(gòu)件張拉端部錨固區(qū)局部受壓承載力的驗(yàn)算局部承壓