第10章-預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

第十章

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件

建筑結(jié)構(gòu)（上冊）-混凝土結(jié)構(gòu)部分10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中，由于混凝土的抗拉強(qiáng)度及極限拉應(yīng)變值都很低（其極限拉應(yīng)變值約為1.0×10-4~1.5×10-4），對使用上不允許開裂的構(gòu)件，受拉鋼筋的應(yīng)力只能用到20~30N/mm2，不能充分利用其強(qiáng)度。對于允許開裂的構(gòu)件，當(dāng)裂縫寬度為0.2~0.3mm時，受拉的鋼筋應(yīng)力也只能用到250N/mm2左右。若采用高強(qiáng)度鋼筋，在使用階段其應(yīng)力可達(dá)到500~1000N/mm2，即在結(jié)構(gòu)中鋼筋的強(qiáng)度得到了充分利用，但其裂縫寬度已經(jīng)很大，以致無法滿足裂縫和變形控制的要求。因此，在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)度鋼筋是不能充分發(fā)揮其作用的，這就使普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟(jì)。另外，在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，提高混凝土強(qiáng)度等級對增加其極限拉應(yīng)變的作用是極其有限的，即采用高強(qiáng)度混凝土也是不合理的。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念1.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理

在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中，由于混凝土的抗拉強(qiáng)度及極限拉應(yīng)變值都很低（其極限拉應(yīng)變值約為1.0×10-4~1.5×10-4），對使用上不允許開裂的構(gòu)件，受拉鋼筋的應(yīng)力只能用到20~30N/mm2，不能充分利用其強(qiáng)度。對于允許開裂的構(gòu)件，當(dāng)裂縫寬度為0.2~0.3mm時，受拉的鋼筋應(yīng)力也只能用到250N/mm2左右。若采用高強(qiáng)度鋼筋，在使用階段其應(yīng)力可達(dá)到500~1000N/mm2，即在結(jié)構(gòu)中鋼筋的強(qiáng)度得到了充分利用，但其裂縫寬度已經(jīng)很大，以致無法滿足裂縫和變形控制的要求。因此，在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)度鋼筋是不能充分發(fā)揮其作用的，這就使普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動力荷載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟(jì)。另外，在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，提高混凝土強(qiáng)度等級對增加其極限拉應(yīng)變的作用是極其有限的，即采用高強(qiáng)度混凝土也是不合理的。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念1.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理預(yù)應(yīng)力的原理在日常生活中也是常見的，如圖所示。一個盛水用的木桶是由一塊塊木板由竹箍或鐵箍箍成的，如圖（a）所示，當(dāng)用力套緊竹箍時，竹箍由于伸長產(chǎn)生拉應(yīng)力，使木板與木板之間產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。當(dāng)木桶盛水后，水壓使木桶產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力只能抵消木板板縫之間的一部分預(yù)壓應(yīng)力，而木板與木板之間能始終保持受壓的緊密狀態(tài)，木桶就不會開裂和漏水。又如圖（b）所示，當(dāng)從書架上取下一疊書時，由于受到雙手施加的壓力，這一疊書就如同一橫梁，可以承擔(dān)全部書的重量。這就是預(yù)應(yīng)力的簡單原理。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念1.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理下面以如圖所示混凝土簡支梁為例，說明預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念。在外荷載的作用之前，預(yù)先在梁的受拉區(qū)施加一對大小相等，方向相反的偏心預(yù)壓力N，使梁截面下邊緣混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力σc，上邊緣產(chǎn)生預(yù)拉應(yīng)力σct，使梁產(chǎn)生反拱，如圖（a）所示。在外荷載q（包括梁自重）作用下，梁截面的下邊緣將產(chǎn)生拉應(yīng)力σct，上邊緣將產(chǎn)生壓應(yīng)力σc，如圖（b）所示；這樣梁截面上的最后應(yīng)力應(yīng)是上述兩種情況下截面應(yīng)力的疊加，其截面下邊緣的拉應(yīng)力將減至σct－σc，梁上邊緣應(yīng)力一般為壓應(yīng)力，也可能為拉應(yīng)力，如（c）所示。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念1.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理由于預(yù)壓力N的大小可控制，這樣就可通過對預(yù)壓力N的控制來達(dá)到抗裂控制等級的要求。對抗裂控制等級為一級的構(gòu)件（嚴(yán)格要求不出現(xiàn)受力裂縫的構(gòu)件），可使預(yù)壓力N作用下截面下邊緣（使用荷載作用下的受拉側(cè)）的壓應(yīng)力σc大于使用荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力σct，截面受拉邊緣混凝土就不會出現(xiàn)拉應(yīng)力；對于允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，同樣可以通過施加預(yù)應(yīng)力來延緩混凝土的開裂，提高構(gòu)件的抗裂度和剛度，節(jié)約材料，減輕結(jié)構(gòu)的自重，從根本上克服了普通鋼筋混凝土抗裂性差的主要缺點，并為采用高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度混凝土創(chuàng)造了條件。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念1.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理預(yù)應(yīng)力混凝土實際上就是預(yù)先儲存了一定壓應(yīng)力的混凝土。對混凝土施加壓力的高強(qiáng)度鋼筋（稱預(yù)應(yīng)力鋼筋）既是施加預(yù)應(yīng)力的鋼筋，同時也是構(gòu)件的受力鋼筋。由于混凝土的徐變、收縮和其他一些原因會產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力損失，所以預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)采用高強(qiáng)度鋼筋，同時應(yīng)采用高強(qiáng)度混凝土。

10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點

與普通混凝土相比，預(yù)應(yīng)力混凝土具有下列優(yōu)點：（1）抗裂性好，剛度大由于對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，延緩了裂縫的出現(xiàn)和開展，提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度，增加了結(jié)構(gòu)的耐久性，因此擴(kuò)大了構(gòu)件的適用范圍，并提高了構(gòu)件抵抗外部不良環(huán)境影響的能力。（2）節(jié)約材料，減輕自重能充分發(fā)揮高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度等級混凝土的性能，減少了鋼筋用量和構(gòu)件截面尺寸，減輕構(gòu)件的自重，節(jié)約材料，降低造價。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念2.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點

與普通混凝土相比，預(yù)應(yīng)力混凝土具有下列優(yōu)點：（3）提高構(gòu)件的受剪承載力施加縱向預(yù)應(yīng)力可延緩斜裂縫的形成，使受剪承載力得到提高。（4）提高構(gòu)件的疲勞承載力預(yù)應(yīng)力鋼筋在使用階段因加載或卸載所引起的應(yīng)力變化幅度相對較小，增加鋼筋的疲勞強(qiáng)度。（5）卸載后的結(jié)構(gòu)變形或裂縫得到恢復(fù)由于預(yù)應(yīng)力的作用，使用活荷載移去后，裂縫會閉合，結(jié)構(gòu)變形也會得到復(fù)位。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念3.預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)雖然具有一系列的優(yōu)點，但預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，施工和計算很復(fù)雜，這就給其應(yīng)用帶來一定的影響。但對下列結(jié)構(gòu)，宜優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。（１）裂縫控制等級較高的結(jié)構(gòu)

某些特殊結(jié)構(gòu)物，如水池、儲油池、核反應(yīng)堆、壓力管道、混凝土船體結(jié)構(gòu)，受到侵蝕性介質(zhì)作用的工業(yè)廠房、水利、海洋工程結(jié)構(gòu)等，要求有較高的密閉性或耐久性，在裂縫控制上要求較嚴(yán)格，應(yīng)通過預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)來滿足這種要求。10.1.1預(yù)應(yīng)力混凝土基本概念3.預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用（2）大跨度結(jié)構(gòu)在工程結(jié)構(gòu)中，為了建造大跨度或承受動力荷載的構(gòu)件，要求采用輕質(zhì)高強(qiáng)材料，以減小截面、減輕自重，但又要控制變形及裂縫。采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，可提高其剛度，減少變形和對裂縫加以控制，并能充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的作用。（3）對構(gòu)件的剛度和變形控制要求較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，通過預(yù)壓力作用使構(gòu)件產(chǎn)生的反拱，可抵消或減少荷載作用下所產(chǎn)生的變形，以滿足其使用要求，如工業(yè)廠房中的屋架、吊車梁及橋梁工程中的大跨度梁式構(gòu)件等。10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法對混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法，一般通過張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，利用鋼筋被拉伸后產(chǎn)生的彈性回縮來擠壓混凝土，使混凝土受到預(yù)壓。根據(jù)張拉鋼筋與澆筑混凝土的先后次序，可分為先張法與后張法兩大類。1.先張法先張法是指首先在臺座上或者鋼模內(nèi)張拉鋼筋，并加以臨時錨固，然后澆筑混凝土的一種施工方法。臺座張拉設(shè)備如圖所示10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法先張法的施工工序為：（1）在固定臺座（或鋼模）上，穿置預(yù)應(yīng)力筋，使鋼筋就位，如圖（a）所示；（2）用張拉機(jī)械將預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉至規(guī)定控制應(yīng)力或伸長值后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋用夾具固定在臺座或鋼模上，再卸去張拉機(jī)具，如圖(b)、(c)所示；（3）支模、綁扎非預(yù)應(yīng)力鋼筋，澆筑并養(yǎng)護(hù)混凝土，如圖（c）所示；（4）待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后（約為設(shè)計強(qiáng)度的75%以上），切斷或放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮使混凝土受到擠壓，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，如圖（d）所示。10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法2.后張法是指先澆筑混凝土構(gòu)件，待混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后直接在構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的一種施工方法。后張法的施工工序為：（1）先澆筑混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留穿預(yù)應(yīng)力鋼筋的孔道和灌漿孔，如圖（a）所示；（2）待混凝土達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋穿入預(yù)留孔道，安裝固定端錨具，利用構(gòu)件自身作為加力臺座，用千斤頂張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，在張拉預(yù)應(yīng)力筋的同時使混凝土受到預(yù)壓，如圖（b）所示；（3）當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉到設(shè)計規(guī)定應(yīng)力后，用錨具將張拉端預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固（錨具留在構(gòu)件上，不再取下），使混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力，如圖（c）所示；

（4）最后用壓力泵將高強(qiáng)水泥漿灌入預(yù)留孔道，使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土形成整體，即成有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，如圖（d）所示。也可以不灌漿，形成無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。后張法是靠構(gòu)件兩端的錨具來保持和傳遞預(yù)應(yīng)力的。10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法

3.后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力上述后張施加預(yù)應(yīng)力方法的缺點是工序多，需預(yù)留孔道、穿筋、壓力灌漿，施工復(fù)雜、費時，造價高。目前預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工工藝已有了很大改進(jìn)，采用另一種后張法——后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)，可以克服這些缺點。其特點是不需要預(yù)留孔道，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋可與非預(yù)應(yīng)力鋼筋同時鋪設(shè)，并可采用曲線配筋，布置靈活。后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的施工工序為：（1）制作無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋。在預(yù)應(yīng)力鋼筋表面涂抹防腐油脂層，用油紙包裹，再套以塑料套管。涂層的作用是保證預(yù)應(yīng)力鋼筋的自由拉伸，減少摩擦損失，并能防止預(yù)應(yīng)力鋼筋腐蝕。套管包裹層的作用是保護(hù)涂層與混凝土隔離，具有一定的強(qiáng)度以防止施工中破損，一端安裝固定端錨具，另一端為張拉端；10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法（2）綁扎鋼筋。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋與非預(yù)應(yīng)力鋼筋一樣預(yù)先鋪設(shè)，可按設(shè)計要求綁扎成鋼筋骨架，如圖（a）所示；（3）澆筑混凝土，待混凝土達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度后，在張拉端以結(jié)構(gòu)為支座張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，如圖（b）所示；當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉到設(shè)計要求的拉力后，用錨具將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在結(jié)構(gòu)上，如圖（c）所示。

3.后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法這種工藝的優(yōu)點是施工時不需要預(yù)留孔道、穿筋、灌漿等繁雜費力過程，施工簡單，預(yù)應(yīng)力鋼筋易彎成多跨曲線形狀等。但也存在一些缺點。由于預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土無粘結(jié)作用，整根預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力基本相同，彎矩破壞時預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，且一旦錨具失效，整根預(yù)應(yīng)力鋼筋也將完全失去作用。因此，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力通常用于樓板結(jié)構(gòu)，這樣即使個別錨具失效，不會造成嚴(yán)重結(jié)構(gòu)安全問題。此外，如僅配無粘結(jié)鋼筋，構(gòu)件中將產(chǎn)生應(yīng)力集中且寬度較大的裂縫。因此在無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，要求錨具具有更高的可靠性，并一定要配置足夠的非預(yù)應(yīng)力鋼筋以控制裂縫寬度和保證構(gòu)件的延性。

3.后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法4.先張法與后張法的特點比較⑴

先張法的優(yōu)缺點主要優(yōu)點：①張拉工序簡單；②使用工具錨，錨具消耗成本很低；③能成批生產(chǎn)，特別適宜于量大面廣的中小型構(gòu)件，如樓板、屋面板等。主要缺點：①需要較大的臺座或成批的鋼模、養(yǎng)護(hù)池等固定設(shè)備，一次性投資較大；②預(yù)應(yīng)力筋布置呈直線型，曲線布置困難。10.1.2施加預(yù)應(yīng)力的方法⑵

后張法的優(yōu)缺點主要優(yōu)點：①張拉預(yù)應(yīng)力筋可以直接在構(gòu)件上或整個結(jié)構(gòu)上進(jìn)行，因而可根據(jù)不同荷載性質(zhì)合理布置各種形狀的預(yù)應(yīng)力筋；②適宜于運輸不便，只能在現(xiàn)場施工的大型構(gòu)件、特殊結(jié)構(gòu)或可由塊體拼接而成的特大構(gòu)件。主要缺點：①使用工作錨，耗鋼量較大；②張拉工序比先張法要復(fù)雜，施工周期長。4.先張法與后張法的特點比較10.2預(yù)應(yīng)力混凝土材料10.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中用作建立預(yù)壓應(yīng)力的鋼筋（鋼絲）稱為預(yù)應(yīng)力筋。1.對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力筋的要求（1）具有較高的強(qiáng)度?；炷令A(yù)應(yīng)力的大小，取決于預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉應(yīng)力的大小?？紤]到混凝土構(gòu)件在制作和使用過程中會產(chǎn)生各種預(yù)應(yīng)力損失。為保證扣除應(yīng)力損失后仍具有較高的有效張拉應(yīng)力，這就要求預(yù)應(yīng)力鋼筋具有較高的抗拉強(qiáng)度。（2）具有一定的塑性。為了避免預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件發(fā)生脆性破壞，要求預(yù)應(yīng)力鋼筋在拉斷時，具有一定的伸長率。當(dāng)構(gòu)件處于低溫環(huán)境或受到?jīng)_擊荷載作用時，更應(yīng)注意其鋼筋塑性和抗沖擊韌性的要求。10.2預(yù)應(yīng)力混凝土材料10.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋1.對預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力筋的要求（3）具有良好的加工性能。要求鋼筋有良好的可焊性，并且鋼筋在鐓粗后不影響原來的物理力學(xué)性能。（4）與混凝土之間有良好的粘結(jié)強(qiáng)度。先張法構(gòu)件主要是通過預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間的粘接力來傳遞預(yù)壓應(yīng)力的，為此要求其預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)具有良好的外形。10.2預(yù)應(yīng)力混凝土材料10.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋2.預(yù)應(yīng)力筋的種類（1）鋼絲鋼絲是采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條，經(jīng)過幾次冷拔后得到。預(yù)應(yīng)力混凝土所用鋼絲可分為中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲及消除應(yīng)力鋼絲兩種；按外形分有光圓鋼絲、螺旋肋鋼絲兩類。中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲的抗拉強(qiáng)度為800~1270N/mm2，鋼絲直徑為5mm、7mm、9mm三種。為增加與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，鋼絲表面可制成螺旋肋。消除應(yīng)力鋼絲的抗拉強(qiáng)度為1470~1860N/mm2，鋼絲直徑也為5mm、7mm、9mm三種。鋼絲經(jīng)冷拔后，存在較大的內(nèi)應(yīng)力，一般都需要采用低溫回火處理來消除內(nèi)應(yīng)力。經(jīng)這樣處理的鋼絲稱為消除應(yīng)力鋼絲，其比例極限、條件屈服強(qiáng)度和彈性模量均比消除應(yīng)力前有所提高，塑性也有所改善。

用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋宜采用鋼絲、鋼絞線和精軋螺紋鋼筋三大類。10.2預(yù)應(yīng)力混凝土材料10.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋2.預(yù)應(yīng)力筋的種類

用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋宜采用鋼絲、鋼絞線和精軋螺紋鋼筋三大類。（2）鋼絞線將3股或7股平行的高強(qiáng)鋼絲圍繞中間的一根芯絲通過絞盤機(jī)以螺旋形式緊緊包住芯絲，使之?dāng)Q成一股，即成為鋼絞線。通常以7股鋼絞線應(yīng)用最多。7股鋼絞線的鋼絞線公稱直經(jīng)為9.5mm、12.7mm、15.2mm、21.6mm四種，通常用于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋，抗拉強(qiáng)度高達(dá)1960N/mm2。3股鋼絞線用途不廣，僅用于某些先張法構(gòu)件，以提高與混凝土的粘結(jié)力。10.2預(yù)應(yīng)力混凝土材料10.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋2.預(yù)應(yīng)力筋的種類（3）預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋是一種特殊形狀帶有不連續(xù)的外螺紋的直條鋼筋，該鋼筋在任意截面處，均可以用帶有內(nèi)螺紋的連接器或錨具進(jìn)行連接或錨固。直徑為18mm、25mm、32mm、40mm、50mm五種，抗拉強(qiáng)度為980~1230N/mm2。

用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力筋宜采用鋼絲、鋼絞線和精軋螺紋鋼筋三大類。10.2預(yù)應(yīng)力混凝土材料10.2.2混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件是通過張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋來預(yù)壓混凝土，以提高構(gòu)件的抗裂能力，因此預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用的混凝土應(yīng)滿足下列要求：1.具有較高的強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力混凝土需要采用較高強(qiáng)度的混凝土，才能建立起較高的預(yù)壓應(yīng)力，并可減小構(gòu)件的截面尺寸和減輕自重，以適應(yīng)大跨度的要求。對于先張法構(gòu)件，采用較高強(qiáng)度的混凝土，可提高粘結(jié)強(qiáng)度，減少預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力傳遞長度。對于后張法構(gòu)件，可增大端部混凝土的承壓能力，便于錨具的布置和減少錨具墊板的尺寸。2.收縮、徐變小可減小因混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。10.2預(yù)應(yīng)力混凝土材料10.2.2混凝土3.快硬、早強(qiáng)混凝土快硬、早強(qiáng)可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺座、模板、夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費用。4.彈性模量高彈性模量高有利于提高截面的抗彎剛度，變形減小，并可減小預(yù)壓時混凝土的彈性回縮?！兑?guī)范》規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件是通過張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋來預(yù)壓混凝土，以提高構(gòu)件的抗裂能力，因此預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用的混凝土應(yīng)滿足下列要求：10.3錨具和夾具為了阻止被張拉的鋼筋發(fā)生回縮，必須將鋼筋端部進(jìn)行錨固。錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋的工具分為錨具和夾具兩類。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件制成后能夠取下重復(fù)使用為夾具，而留在構(gòu)件上不再取下的稱為錨具。夾具和錨具之所以能夾住或錨住鋼筋，主要是依靠摩阻、握裹和承壓錨固。為此，必須對夾具和錨具的要求及特點有所了解。10.3錨具和夾具10.3.１對錨具的要求性能可靠安全。要求錨具本身具有足夠的強(qiáng)度和剛度，且工作時又不能損傷鋼筋?；谱冃紊佟Ｒ箢A(yù)應(yīng)力鋼筋在錨具內(nèi)盡可能不產(chǎn)生滑移，以減少預(yù)應(yīng)力損失。構(gòu)造簡單，易加工制作，施工方便。節(jié)約鋼材，造價低廉。10.3錨具和夾具10.3.2錨具的形式錨具的形成及種類很多，具體可分為以下幾種:1.按錨具的鋼筋類型分可分為錨固粗鋼筋、錨固平行鋼筋（鋼絲）束、錨固鋼絞線的錨具幾種。對于粗鋼筋，一般是一個錨具錨住一根鋼筋；對于鋼筋束和鋼絞線，則是一個錨具須同時錨住若干根鋼筋或鋼絞線。2.按錨固和傳遞預(yù)應(yīng)力的原理分可分支承式、錐塞式和夾片式三種。3.按錨具的材料分可分為鋼制錨具和混凝土制成的錨具等。4.按錨具使用的部位不同來分可分為張拉端錨具和固定端錨具兩種。有時同一錨具可用在張拉端，亦可用在固定端。10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具1.精軋螺紋鋼筋端錨具（支承式）拉力由鋼筋端部的螺紋通過剪切作用傳給螺帽并擠壓墊板和混凝土。精軋螺紋鋼筋是不帶縱肋的直條鋼筋，這種鋼筋沿全長表面熱軋成大螺距的螺紋，任何一處都可截斷并用連接器或錨具進(jìn)行連接或錨固，如圖所示。10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具2.JM—12錨具（夾片式）

JM—12錨具用于錨固3~6根直徑d=12mm的相平行放置的鋼筋束，或5~6根74的鋼絞線。這種錨具由錨環(huán)和3~6各夾片組成，錨環(huán)可嵌入混凝土構(gòu)件中，也可凸出在構(gòu)件外。夾具的塊數(shù)與預(yù)應(yīng)力鋼筋或鋼絞線的根數(shù)相同，夾片呈楔形，其截面為扇形，每一塊夾片有兩個圓弧形槽，槽內(nèi)有齒紋，用以錨住預(yù)應(yīng)力鋼筋，依靠摩擦力將預(yù)應(yīng)力傳給夾片，夾片依靠其斜面上的承壓力將預(yù)應(yīng)力傳給錨環(huán)，后者再通過承壓力將預(yù)應(yīng)力傳給混凝土構(gòu)件。

10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具2.JM—12錨具（夾片式）這種錨具既可用于張拉端，也可用于固定端。張拉時采用特制的雙作用千斤頂。雙作用千斤頂有兩個油缸同時進(jìn)行工作，一個用于夾住鋼筋進(jìn)行張拉，另一個用于在張拉鋼筋的同時將夾片頂入錨環(huán)，將預(yù)應(yīng)力鋼筋擠緊，牢牢錨住。10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具3.錐塞式錨具如圖所示，用于錨固鋼絲束或鋼絞線束，通常同時錨固12根直徑為5mm、7mm、9mm的鋼絲，或錨固12根直徑為13mm、15mm的鋼絞線。錨具由帶錐孔的錨環(huán)和錐形錨塞兩部分組成。錨環(huán)在構(gòu)件混凝土澆筑前預(yù)先埋置在構(gòu)件端部，預(yù)應(yīng)力筋被夾在兩者中間，并在端部形成喇叭形。10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具3.錐塞式錨具這種錨具可用于張拉端，也可用于固定端。張拉時采用特制的雙作用或三作用弗氏千斤頂。三作用弗氏千斤頂（法國的弗來西奈發(fā)明）除具有在張拉的同時頂緊錨塞的兩個作用外，還設(shè)有將夾持鋼絞線或鋼絲的楔塊自動松脫的裝置。10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具4.墩頭錨具墩頭錨固用于錨固鋼絲束或鋼筋束。張拉端采用錨環(huán)，如圖（a）所示，固定端采用采用錨板，如圖（b）所示。先將鋼絲或鋼筋端頭鐓粗成球形，穿入錨環(huán)孔內(nèi)，邊張拉邊擰緊錨環(huán)的螺帽。每個錨具可同時錨固幾根到一百多根的

5mm~7mm高強(qiáng)鋼絲，也可用于單根粗鋼筋。采用這種錨具時，要求鋼絲或鋼筋的下料長度精確度較高，否則會使預(yù)應(yīng)力鋼筋受力不均勻。10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具5.QM型夾片式錨具

QM型錨具，可錨固鋼絞線或鋼絲束。錨具由錨環(huán)和夾片組成，分單孔和多孔兩類，如圖(b)、(c)所示。根據(jù)鋼絞線的根數(shù)可選用不同孔數(shù)的錨具。多孔錨具又稱群錨，其特點是每根鋼絞線均分開錨固，分別由一組三個楔形夾片夾緊，各自獨立地放置在錨環(huán)的一個錐形孔內(nèi)，任何一組夾具滑移、破裂或鋼絞線拉斷，都不會影響同束中其它鋼絞線的錨固，故其錨固可靠，互換性好，自錨性能強(qiáng)。10.3錨具和夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具6.XM型夾片式錨具

XM型錨具的工作原理與QM型錨具相似，各單元均系分開錨固，它與QM型錨具不同之處在于夾片的結(jié)構(gòu)不同，其夾片沿軸向切開的方向有偏轉(zhuǎn)角（即斜開縫），偏轉(zhuǎn)角的方向與鋼絞線的扭轉(zhuǎn)角相反，以保證鋼絞線的錨固效果，如圖（a）所示。10.3.4常用的先張法夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具(1)錐形夾具和楔形夾具，如圖所示。用于錨固單根和雙根冷軋帶肋鋼筋。10.3.4常用的先張法夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具(2)鋼模拉張用梳子板夾具，如圖所示，在鋼模上張拉多根預(yù)應(yīng)力鋼絲時，鋼絲的兩端用墩頭分別固定在兩端的梳子板夾具上，千斤頂通過梳子板夾具上的兩個螺桿施加張拉力，然后擰緊螺帽臨時固定在鋼模橫梁上，施工速度很快。10.3.4常用的先張法夾具10.3.3建筑結(jié)構(gòu)中常用的錨具(3)工具式錨桿，如圖所示，用于與精軋螺紋鋼筋連接后固定于支承架上。與精軋螺紋鋼筋連接可采用套筒式連接器連接。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.1張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力是指張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時，張拉設(shè)備的測力儀表所顯示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積所得的應(yīng)力值，以con表示。它是預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)件受荷以前所經(jīng)受的最大應(yīng)力。張拉控制應(yīng)力con取值越高，預(yù)應(yīng)力鋼筋對混凝土的預(yù)壓作用越大，可以使預(yù)應(yīng)力鋼筋充分發(fā)揮作用。但con取值過高，則會產(chǎn)生以下問題：（1）在施工階段會使構(gòu)件的某些部位受到拉力甚至開裂，還可能使后張法構(gòu)件端部混凝土產(chǎn)生局部受壓破壞；（2）使構(gòu)件開裂荷載與破壞荷載很接近，構(gòu)件破壞前無明顯的預(yù)兆，呈脆性破壞；（3）為了減少預(yù)應(yīng)力損失，往往要進(jìn)行超張拉，由于鋼材材質(zhì)的不均勻，鋼筋的強(qiáng)度有一定的離散性，有可能在超張拉過程中使個別鋼筋被拉斷。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.1張拉控制應(yīng)力10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失由于預(yù)應(yīng)力施工工藝和材料性能等原因，使得預(yù)應(yīng)力鋼筋中的初始預(yù)應(yīng)力，在制作、運輸及使用過程中不斷降低，這種現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失從張拉鋼筋開始，在整個使用期間都存在。下面分項討論引起預(yù)應(yīng)力損失的原因，損失值的計算以及減少損失的措施。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失錨具變形引起的損失只考慮張拉端。因為錨固端錨具變形已在張拉鋼筋的過程中完成，不會因卸掉千斤頂后再次變形而引起損失。對塊體拼成的結(jié)構(gòu)，其預(yù)應(yīng)力損失尚計及塊體間填縫的預(yù)壓變形。當(dāng)采用混凝土或砂漿為填縫材料時，每條填縫的預(yù)壓變形值可取為1mm。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失(2)減小預(yù)應(yīng)力損失σl1的措施減小此項預(yù)應(yīng)力損失的措施有：

1)選擇錨具變形小或使預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮小的錨具、夾具，盡量少用墊板，因為每增加一塊墊板，a值就增加1mm。2)增加臺座長度。在錨具、鋼材等相同時，構(gòu)件長度（或臺座）愈長，則預(yù)應(yīng)力損失σl1愈小，兩者之間成反比。對于先張法應(yīng)盡量采用長線臺座生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，當(dāng)臺座長度為100m以上時，σl1可以忽略不計。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失2.預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl2后張法張拉預(yù)應(yīng)力筋是在混凝土構(gòu)件上進(jìn)行的。預(yù)應(yīng)力筋放置在預(yù)留的孔道內(nèi)，由于孔道壁表面粗糙不平，孔道中心與預(yù)應(yīng)力筋中心不完全重合造成的局部偏差，以及曲線配筋時預(yù)應(yīng)力筋對孔道壁的徑向壓力等，都使預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間產(chǎn)生摩擦力，使預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力隨距張拉端距離的增大而逐漸減小，這種應(yīng)力差稱為摩擦損失σl2。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失2.預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl2

10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失2.預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl2（2）減小預(yù)應(yīng)力損失σl2的措施兩端張拉。對較長的構(gòu)件采用兩端張拉，可使摩擦損失減小一半。采用超張拉。張拉程序為：張拉應(yīng)力由零加至1.1σcon持荷2min，而后將張拉應(yīng)力降至0.85σcon，再增到σcon，預(yù)應(yīng)力損失就會減小，預(yù)應(yīng)力分布也比較均勻。

對先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，當(dāng)采用折線型預(yù)應(yīng)力筋時，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力筋在轉(zhuǎn)折處因垂直壓力引起的磨擦損失，即式中的μθ項。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失混凝土結(jié)硬時產(chǎn)生體積收縮，而在預(yù)應(yīng)力作用下，沿壓力方向混凝土發(fā)生徐變。這都使得構(gòu)件縮短，從而使預(yù)應(yīng)力筋回縮，引起預(yù)應(yīng)力損失。收縮與徐變雖然是兩種性質(zhì)完全不同的現(xiàn)象，但他們的影響因素和變化規(guī)律較為相似，為此《規(guī)范》將兩種預(yù)應(yīng)力損失合在一起考慮。5.混凝土的收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl510.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失

(1)混凝土的收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力損失的計算5.混凝土的收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5先張法構(gòu)件10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失

(1)混凝土的收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力損失的計算5.混凝土的收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5后張法構(gòu)件10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失（２）減小預(yù)應(yīng)力損失的措施采用高標(biāo)號水泥，減小水泥用量，降低水膠比，采用干硬性混凝土；采用級配較好的骨料，加強(qiáng)震搗，提高混凝土的密實性；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土的收縮。5.混凝土的收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl510.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.2預(yù)應(yīng)力損失6.環(huán)形截面構(gòu)件受張拉的螺旋式預(yù)應(yīng)力筋擠壓混凝土引起的預(yù)應(yīng)力損失σl6采用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于預(yù)應(yīng)力鋼筋對混凝土的擠壓，使環(huán)形構(gòu)件的直徑有所減小，預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉應(yīng)力就會降低，從而引起預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力損失σl6。

σl6的大小與環(huán)形構(gòu)件的直徑d成反比，直徑越小，損失越大。為此《規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)環(huán)形構(gòu)件的直徑d≤3m時，σl6=30N/mm2，當(dāng)直徑d>3m時，σl6=0。減少此項損失的措施是增大環(huán)形構(gòu)件的直徑。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.3預(yù)應(yīng)力損失值的組合上面介紹的六種預(yù)應(yīng)力損失并不同時存在，也不同時發(fā)生。有的只發(fā)生在先張法構(gòu)件中，有的只發(fā)生在后張法構(gòu)件中，有的是兩種構(gòu)件都發(fā)生，且是分批產(chǎn)生的。如先張法（除采用折線預(yù)應(yīng)力筋時）不會有摩擦損失，后張法構(gòu)件不應(yīng)有溫差引起的損失。為了分析計算方便，《規(guī)范》將預(yù)應(yīng)力損失分為兩個階段：第一階段指預(yù)應(yīng)力損失在混凝土預(yù)壓時能完成的，稱為第一批損失，用σlⅠ表示；第二階段指預(yù)應(yīng)力損失是在混凝土預(yù)壓后逐漸完成的，稱為第二批損失，用σlⅡ表示?？偟念A(yù)應(yīng)力損失為σl

=

σlⅠ+σlⅡ。對于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值可按表10-3的規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的組合。10.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失10.4.3預(yù)應(yīng)力損失值的組合當(dāng)進(jìn)行制作、運輸、吊裝等施工階段驗算時，應(yīng)按構(gòu)件的實際情況考慮預(yù)應(yīng)力損失值的組合，σl5還應(yīng)考慮時間對混凝土收縮和徐變損失的影響系數(shù)，詳見《規(guī)范》的規(guī)定?？紤]到預(yù)應(yīng)力損失計算的誤差，避免因總損失計算值過小而產(chǎn)生的不利影響，《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)計算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值小于下列數(shù)值時，應(yīng)按下列數(shù)值取用：

先張法構(gòu)件

100N/mm2；

后張法構(gòu)件

80N/mm2。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件從張拉鋼筋開始到構(gòu)件破壞，截面中混凝土和鋼筋應(yīng)力的變化可以分為兩個階段：施工階段和使用階段。各階段中又包括若干個受力過程，其中各過程中的預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土分別處于不同的應(yīng)力狀態(tài)。因此，設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件時，除了應(yīng)保證荷載作用下的承載力、抗裂度或裂縫寬度要求外，還應(yīng)對各過程的承載力和裂縫寬度進(jìn)行驗算。這樣就需分析和掌握預(yù)應(yīng)力構(gòu)件從張拉鋼筋到加荷破壞各過程中預(yù)應(yīng)力筋及混凝土的應(yīng)力狀態(tài)，以及相應(yīng)階段的外荷大小。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析1.先張法構(gòu)件（1）施工階段1）在臺座上張拉截面面積為Ap的預(yù)應(yīng)力鋼筋至張拉控制應(yīng)力σcon，此時鋼筋的總拉力為σconAp，見表10-4中的

b項。如果構(gòu)件中布置有非預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)s，則該階段中它不承受任何應(yīng)力。2）在混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之前，構(gòu)件完成第一批預(yù)應(yīng)力損失σlⅠ。張拉鋼筋完畢，將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在臺座上，由于錨具變形和鋼筋回縮產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失σl1，此時預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為σcon－σl1。澆筑混凝土、養(yǎng)護(hù)構(gòu)件，直至放松鋼筋前，又產(chǎn)生溫差損失σl3和部分鋼筋松弛損失σl4，第一批預(yù)應(yīng)力損失σlⅠ=σl1+σl3+0.5σl4完成，這時預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力降為σcon－σlⅠ，由于混凝土尚未受力，所以混凝土應(yīng)力σpc=0,非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力σs=0。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析3）當(dāng)混凝土達(dá)到75%以上的強(qiáng)度設(shè)計值后，放松預(yù)應(yīng)力鋼筋，見表10-4中的d項。依靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，使混凝土因受壓而縮短，鋼筋亦將隨著縮短，此時鋼筋回縮對混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力為σpcⅠ，由于鋼筋與混凝土之間的變形是協(xié)調(diào)的，即兩者的回縮變形相等，所以非預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)壓應(yīng)力為：

（10-20）預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為：

（10-21）式中：αE——預(yù)應(yīng)力鋼筋或非預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量與混凝土彈性模量的比值，αE=Es/Ec。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析（2）使用階段10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析（2）使用階段2）即將開裂狀態(tài)當(dāng)外荷載增加至Ncr時，混凝土的拉應(yīng)力達(dá)到，裂縫即將出現(xiàn)。此時預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為σcon－σl+αEσpc+αEftk，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為αEftk－σl5，因此，通過截面平衡條件可得開裂軸力Ncr為：同樣，開裂軸力Ncr用混凝土有效壓應(yīng)力表示為：10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析（2）使用階段3）構(gòu)件破壞狀態(tài)見表10-5中g(shù)項，和先張法相同，開裂截面處鋼筋承擔(dān)全部荷載，因此，構(gòu)件的荷載承載力Nu為：

10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析3.先張法與后張法構(gòu)件計算公式比較

（1）鋼筋應(yīng)力

先張法構(gòu)件和后張法構(gòu)件的非預(yù)應(yīng)力鋼筋各階段計算公式的形式均相同，這是由于兩種方法中非預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土協(xié)調(diào)變形的起點均是混凝土應(yīng)力為零處。預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力公式中后張法比先張法的相應(yīng)時刻應(yīng)力多一項αEσpc，這是因為后張法構(gòu)件在張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的過程中，混凝土也同時受壓。因此，在這兩種施工工藝中，預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土協(xié)調(diào)變形的起點不同。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析3.先張法與后張法構(gòu)件計算公式比較

（2）混凝土應(yīng)力

在施工階段，兩種張拉方法的σpcⅠ與σpc計算公式形式相似，差別在于先張法公式中用構(gòu)件的換算截面面積A0，而后張法用構(gòu)件的換算凈截面面積An。由于A0>An，若兩者的張拉控制應(yīng)力σcon相同，則后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力要大于先張法構(gòu)件；反之，如果要求兩種工藝生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件具有相同的有效預(yù)壓應(yīng)力，則先張法構(gòu)件的張拉控制應(yīng)力σcon應(yīng)大于后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.1軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析3.先張法與后張法構(gòu)件計算公式比較

（3）軸向拉力

在使用階段，先張法與后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的特征荷載Np0、Ncr和Nu計算公式的表達(dá)形式相同，均采用構(gòu)件的換算截面面積A0。由開裂軸力Ncr=(σpc+ftk)A0可知，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的開裂荷載要遠(yuǎn)大于普通混凝土構(gòu)件。由構(gòu)件極限荷載Nu=fpyAp+fyAs可知，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件并不能提高構(gòu)件的承載能力。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算2.使用階段裂縫控制計算我國《規(guī)范》按環(huán)境類別將結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面的受力裂縫控制等級分為三級。其中，一級為嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；二級為一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件；三級為允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。前二種構(gòu)件要求進(jìn)行抗裂驗算。預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件，應(yīng)按所處環(huán)境類別和結(jié)構(gòu)類型選用相應(yīng)的裂縫控制等級，并按下列規(guī)定進(jìn)行混凝土拉應(yīng)力或正截面裂縫寬度驗算。由于屬正常使用極限的驗算，因而須采用荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合或準(zhǔn)永久組合，且材料強(qiáng)度采用標(biāo)準(zhǔn)值。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算2.使用階段裂縫控制計算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算2.使用階段裂縫控制計算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算2.使用階段裂縫控制計算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算2.使用階段裂縫控制計算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算2.使用階段裂縫控制計算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算

后張法混凝土的預(yù)壓應(yīng)力是通過錨頭對端部混凝土的局部壓力來維持的。由于張拉端鋼筋比較集中，預(yù)留孔道對混凝土截面削弱甚多，錨頭下墊板又不能很大，造成張拉時錨頭下混凝土出現(xiàn)很大的局部壓力，且需通過一定的距離才能比較均勻地擴(kuò)散到整個截面上。據(jù)理論分析及試驗資料得知，錨固區(qū)的混凝土處于三向受力狀態(tài)，近墊板處σy為壓應(yīng)力，距離段部較遠(yuǎn)處為拉應(yīng)力。當(dāng)橫向拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時，構(gòu)件端部將發(fā)生縱向裂縫，導(dǎo)致局部受壓承載力不足而破壞。因此，需要進(jìn)行錨具下混凝土的截面尺寸和承載能力的驗算。10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件10.5.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件計算3.施工階段的驗算（2）構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力驗算10.6預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造要求10.6.1先張法1.先張法預(yù)應(yīng)力筋之間的凈間距不應(yīng)小于其公稱直徑或等效直徑的2.5倍和混凝土粗骨料最大直徑的1.25倍（當(dāng)混凝土振搗密實性具有可靠保證時，凈間距可放寬至最大粗骨料直徑的1.0倍），且應(yīng)符合下列規(guī)定：對預(yù)應(yīng)力鋼絲，不應(yīng)小于15mm；對三股鋼絞線，不應(yīng)小于20mm；對七股鋼絞線，不應(yīng)小于25mm。2.對先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件端部宜采取下列構(gòu)造措施：對單根配置的預(yù)應(yīng)力鋼筋，其端部宜設(shè)置螺旋筋；對分散布置的多根預(yù)應(yīng)力鋼筋，在構(gòu)件端部10d（d為預(yù)應(yīng)力筋的公稱直徑），且不小于100mm范圍內(nèi)宜設(shè)置3~5片與預(yù)應(yīng)力筋垂直的鋼筋網(wǎng)片；對采用預(yù)應(yīng)力鋼絲配筋的薄板，在板端100mm范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)加密橫向鋼筋；對槽形板類構(gòu)件，應(yīng)在構(gòu)件端部100mm范圍內(nèi)沿構(gòu)件板面設(shè)置附加橫向鋼筋，其數(shù)量不應(yīng)少于2根。10.6預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造要求10.6.1先張法3.對預(yù)制肋形板，宜設(shè)置加強(qiáng)其整體性和橫向剛度的橫肋。端橫肋的受力鋼筋應(yīng)彎入縱肋內(nèi)。當(dāng)采用先張長線法生產(chǎn)有端橫肋的預(yù)應(yīng)力混凝土肋形板時，應(yīng)在設(shè)計和制作上采取防止放張預(yù)應(yīng)力時端橫肋產(chǎn)生裂縫的有效措施。4.在預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、吊車梁等構(gòu)件靠近支座的斜向主拉應(yīng)力較大部位，宜將一部分預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起配置。5.對預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件端部全部彎起的受彎構(gòu)件或直線配筋的先張法構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件端部與下部支承結(jié)構(gòu)焊接時，應(yīng)考慮混凝土收縮、徐變及溫度變化所產(chǎn)生的不利影響，宜在構(gòu)件端部可能產(chǎn)生裂縫的部位設(shè)置足夠的非預(yù)應(yīng)力縱向構(gòu)造鋼筋。6.后張法預(yù)應(yīng)力筋所用錨具、夾具和連接器等的形式和質(zhì)量應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。10.6預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造要求10.6.2后張法1.后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋采用預(yù)留孔道應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）對預(yù)制構(gòu)件，孔道之間的水平凈間距不宜小于50mm，且不宜小于粗骨料直徑的1.25倍；孔道至構(gòu)件邊緣的凈間距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直徑的一半；（2）現(xiàn)澆混凝土梁中，預(yù)留孔道在豎直方向的凈間距不應(yīng)小于孔道外徑，水平方向的凈間距不宜小于1.5倍孔道外徑，且不應(yīng)小于粗骨料直徑的1.25倍；從孔道外壁至構(gòu)件邊緣的凈間距，對梁底不宜小于50mm，對梁側(cè)不宜小于40mm；對裂縫控制等級為三級的梁，上述凈間距分別不宜小于70mm和50mm；（3）預(yù)留孔道的內(nèi)徑宜比預(yù)應(yīng)力束外徑及需穿過孔道的連接器外徑大6~15mm；且孔道的截面積宜為穿入預(yù)應(yīng)力筋截面積的3.0~4.0倍，并宜盡量取小值；10.6預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造要求10.6.2后張法1.后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋采用預(yù)留孔道應(yīng)符合下列規(guī)定：（4）當(dāng)有可靠經(jīng)驗，并能保證混凝土澆筑質(zhì)量時，預(yù)應(yīng)力筋孔道可水平并列貼緊布置，但并排的數(shù)量不應(yīng)超過2束；（5）在構(gòu)件兩端及曲線孔道的高點應(yīng)設(shè)置灌漿孔或排氣兼泌水孔，其孔距不宜大于20m；（6）凡制作時需要預(yù)先起拱的構(gòu)件，預(yù)留孔道宜隨構(gòu)件同時起拱；（7）在現(xiàn)澆樓板中采用扁形錨固體系時，穿過每個預(yù)留孔道的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量宜為3~5束；在常用荷載情況下，孔道在水平方向的凈間距不應(yīng)超過8倍板厚及1.5m中的較大值。10.6預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造要求10.6.2后張法2.對后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的端部錨固區(qū)，應(yīng)按下列規(guī)定配置間接鋼筋：（1）當(dāng)采用普通墊板時，應(yīng)按局部受壓承載力計算的規(guī)定進(jìn)行局部受壓承載力計算，并配置間接鋼筋，其體積配筋率不應(yīng)小于0.5%，墊板的剛性擴(kuò)散角應(yīng)取45°；（2）當(dāng)采用整體鑄造墊板時，其局部受壓區(qū)的設(shè)計應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；（3）在局部受壓間接鋼筋配置區(qū)以外，在構(gòu)件端部長度l不小于截面重心線上部或下部預(yù)應(yīng)力筋的合力點至鄰近邊緣的距離e的3倍、但不大于構(gòu)件端部截面高度h的1.2倍，高度為2e的附加配筋區(qū)范圍內(nèi)，應(yīng)均勻配置附加防劈裂箍筋或網(wǎng)片，如圖所示10.6預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)造要求10.6.2后張法2.對后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的端部錨固區(qū)，應(yīng)按下列規(guī)定配置間接鋼筋：10.6預(yù)應(yīng)力