預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)PrestressedConcreteStructure預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件10.1概述預(yù)應(yīng)力混凝土概念：在混凝土構(gòu)件承受外荷載之前，對其受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力，成為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是改善構(gòu)件抗裂性能的有效途徑。ACI：預(yù)應(yīng)力混凝土是根據(jù)需要，人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應(yīng)力，用以全部或部分抵消外荷載應(yīng)力的一種加筋混凝土。10.1概述預(yù)應(yīng)力混凝土概念：混凝土抗拉強度太低；受拉區(qū)混凝土過早開裂，截面抗彎剛度顯著降低；鋼筋混凝土梁應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)時，如為增加剛度而加大截面尺寸，會導(dǎo)致自重進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán)。如果增加鋼筋來提高剛度，則鋼材的強度得不到充分利用，造成浪費。采用高強鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故撓度變形控制難以滿足。鋼筋混凝土的缺點（DisadvantagesofRC）混凝土抗拉強度太低；鋼筋混凝土的缺點（Disadvanta滿足裂縫控制要求普通鋼筋混凝土構(gòu)件抗裂性能較差，在正常使用情況下往往帶裂縫工作，對于裂縫控制較嚴(yán)的結(jié)構(gòu)，宜采用預(yù)應(yīng)力概念來控制裂縫寬度或不出現(xiàn)裂縫。充分利用高強鋼筋（屈服應(yīng)力超過1000MPa）對于普通混凝土構(gòu)件，當(dāng)裂縫寬度控制在0.3mm時，鋼筋應(yīng)力只達(dá)150~200MPa，高強鋼筋不能充分發(fā)揮；所以需要對高強鋼筋預(yù)先施加拉力，以達(dá)到充分利用材料的目的。提高構(gòu)件剛度、減小變形如果靠增加鋼筋來提高剛度，則鋼材強度得不到充分利用，造成浪費；采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)減小了裂縫，可使剛度不至于因裂縫原因而降低過多，有利于控制變形。一.采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的原因滿足裂縫控制要求一.采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的原因二.預(yù)應(yīng)力的基本概念二.預(yù)應(yīng)力的基本概念由于預(yù)加應(yīng)力spc較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態(tài)，不會出現(xiàn)開裂；受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉，但拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強度，一般不會出現(xiàn)開裂；受拉邊緣應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度，雖然會產(chǎn)生裂縫，但比鋼筋混凝土構(gòu)件（Np=0）的開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小。由于預(yù)加應(yīng)力spc較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態(tài)，不會出現(xiàn)開裂三.預(yù)應(yīng)力混凝土的等級Ⅰ級—全預(yù)應(yīng)力混凝土；要求在最不利荷載效應(yīng)組合作用下，混凝土中不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力；Ⅱ級—有限預(yù)應(yīng)力混凝土；在最不利荷載效應(yīng)組合作用下，混凝土中允許出現(xiàn)低于抗拉強度的拉應(yīng)力，但在長期荷載效應(yīng)組合作用下，不得出現(xiàn)拉應(yīng)力；Ⅲ級—部分預(yù)應(yīng)力混凝土；允許開裂，但應(yīng)控制裂縫寬度；Ⅳ級—普通鋼筋混凝土；

部分預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點：由于部分預(yù)應(yīng)力混凝土施加的預(yù)應(yīng)力較小，張拉鋼筋的應(yīng)力值較低，降低了對張拉設(shè)備及錨夾具的要求，從而降低了造價；同時可以避免產(chǎn)生較大的反拱，降低了施工階段混凝土開裂的風(fēng)險。三.預(yù)應(yīng)力混凝土的等級Ⅰ級—全預(yù)應(yīng)力混凝土；要求在最10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法先張法張拉鋼筋砼成型及養(yǎng)護放張鋼筋張拉鋼筋

支模、澆混凝土

混凝土達(dá)到一定強度

切斷鋼筋

產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法先張法張拉鋼筋砼成型及養(yǎng)護放張鋼筋先張法典型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件—預(yù)應(yīng)力混凝土樓板、管樁先張法典型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件—預(yù)應(yīng)力混凝土樓板、管樁后張法張拉預(yù)應(yīng)力筋錨固及灌漿預(yù)留孔道及穿筋澆混凝土，預(yù)留孔道

達(dá)到強度，穿筋

張拉鋼筋，錨固

產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力

孔道灌漿后張法張拉預(yù)應(yīng)力筋錨固及灌漿預(yù)留孔道及穿筋澆混凝土，預(yù)留孔道后張法典型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件—預(yù)應(yīng)力混凝土梁后張法典型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件—預(yù)應(yīng)力混凝土梁傳遞預(yù)應(yīng)力的途徑先張法：依靠混凝土與鋼筋的粘結(jié)力來傳遞預(yù)應(yīng)力；后張法：靠兩端的工作錨具來傳遞預(yù)應(yīng)力。

其它預(yù)應(yīng)力方法：無粘接預(yù)應(yīng)力；體外預(yù)應(yīng)力。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束傳遞預(yù)應(yīng)力的途徑其它預(yù)應(yīng)力方法：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置應(yīng)和構(gòu)件的彎矩圖形狀相似。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板體外預(yù)應(yīng)力梁體外預(yù)應(yīng)力梁10.3預(yù)應(yīng)力混凝土的材料及錨夾具一.預(yù)應(yīng)力鋼筋

預(yù)應(yīng)力鋼筋的強度越高越好因為在預(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過程中，由于種種原因，預(yù)應(yīng)力筋中預(yù)先施加的張拉應(yīng)力會產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應(yīng)力損失后仍具有較高的張拉應(yīng)力，必須使用高強鋼筋（絲）作為預(yù)應(yīng)力筋；

具有足夠的塑性和加工性能為避免發(fā)生脆性破斷，預(yù)應(yīng)力筋還必須具有一定的塑性，同時還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求；

與混凝土間有足夠的粘接強度對鋼絲類預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用‘刻痕’或‘壓波’方法來提高與混凝土粘結(jié)強度;預(yù)應(yīng)力鋼筋主要采用熱處理鋼筋、鋼絲和鋼絞線10.3預(yù)應(yīng)力混凝土的材料及錨夾具一.預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力1.熱處理鋼筋用熱軋中碳低合金鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后制成的高強度鋼筋，抗拉強度為1470MPa。其應(yīng)力-應(yīng)變曲線無明顯屈服點，采用殘余應(yīng)變?yōu)?.2%的條件屈服點作為抗拉強度設(shè)計指標(biāo)。1.熱處理鋼筋其應(yīng)力-應(yīng)變曲線無明顯屈服點，采用殘余應(yīng)變2.中高強鋼絲采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤條，經(jīng)過幾次冷拔后得到，中強度為800~1270MPa，高強鋼絲的強度為1570~1960MPa（2010新規(guī)）。鋼絲直徑為3~9mm，為增加與混凝土粘結(jié)強度，鋼絲表面采用“刻痕”或“壓波”，也可制成螺旋肋。刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲2.中高強鋼絲刻痕鋼絲螺旋肋鋼絲3.鋼絞線

鋼絞線是用2、3、7股高強鋼絲扭結(jié)而成的一種高強預(yù)應(yīng)力筋，其中以7股鋼絞線應(yīng)用最多。7股鋼絞線的公稱直徑為9.5~15.2mm，通常用于無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，強度可高達(dá)1960MPa。2股和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)強度。3.鋼絞線【2010新規(guī)】預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）【2010新規(guī)】預(yù)應(yīng)力鋼筋強度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）二.混凝土——預(yù)應(yīng)力混凝土要求盡量采用高強混凝土可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預(yù)壓時的彈性回縮；徐變較小，有利于減少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；與鋼筋有較大粘結(jié)強度，減少先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長度；有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；強度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺座、具夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費用2010新規(guī)：

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。二.混凝土——預(yù)應(yīng)力混凝土要求盡量采用高強混凝土三.錨具和夾具夾具與錨具的定義；夾具－在張拉過程中夾持鋼筋；錨具－張拉后留在構(gòu)件端部，與構(gòu)件連成整體而共同工作；錨、夾具應(yīng)具有足夠的剛度和強度，使預(yù)應(yīng)力筋不產(chǎn)生滑移，保證預(yù)應(yīng)

力的可靠傳遞、減少預(yù)應(yīng)力損失；常用的錨具有螺絲端桿錨具、夾片式錨具和墩頭錨具

構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用–––夾具用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分–––錨具三.錨具和夾具構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用–––夾具用于螺絲端桿錨具多用于單根預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉端需注意焊接質(zhì)量螺絲端桿錨具多用于單根預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉端夾片式錨具夾片式錨具夾片式錨具夾片式錨具錐塞式錨具錐塞式錨具墩頭錨具墩頭錨具張拉設(shè)備前卡式千斤頂穿心內(nèi)卡式千斤頂張拉設(shè)備前卡式穿心內(nèi)卡式千斤頂張拉是指借助油泵、千斤頂和錨具拉伸并錨固預(yù)應(yīng)力筋，對結(jié)構(gòu)構(gòu)件建立預(yù)加力的過程。張拉是指借助油泵、千斤頂和錨具拉伸并錨固預(yù)應(yīng)力筋，對結(jié)構(gòu)普通混凝土框架普通混凝土框架預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)12.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失張拉預(yù)應(yīng)力筋時達(dá)到的最大應(yīng)力，張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con

除以預(yù)應(yīng)力筋面積Ap得到的應(yīng)力稱為張拉控制應(yīng)力scon

張拉控制應(yīng)力scon取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的預(yù)壓作用越大，可以使預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用;

但scon取值過高，可能會在張拉時引起破斷事故，并產(chǎn)生過大應(yīng)力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應(yīng)力的限值[scon]。一.張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力一般應(yīng)不大于比例極限；對于冷拉鋼筋張拉控制應(yīng)力不大于屈服強度。張拉控制應(yīng)力是為保證計算張拉伸長值時按線性計算。12.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失張拉預(yù)應(yīng)力筋時達(dá)到的最大應(yīng)2002規(guī)范在下列情況下，[scon]可提高0.05fptk：⑴為提高構(gòu)件在施工階段抗裂性能而在使用階段受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋；⑵為部分抵消應(yīng)力松弛、摩擦、分批張拉和溫差產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。為避免scon的取值過低，影響預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用，《2002規(guī)范》規(guī)

定scon不應(yīng)小于0.4fptk2002規(guī)范在下列情況下，[scon]可提高0.05fp【2010新規(guī)范】消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線（回火處理后消除內(nèi)應(yīng)力）中強度預(yù)應(yīng)力鋼絲預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋先張法和后張法采用相同的張拉控制應(yīng)力。

對于鋼絲、鋼絞線scon不應(yīng)小于0.4fptk，對于螺紋鋼筋scon不宜小于0.5fpyk張拉控制應(yīng)力限值[scon]【2010新規(guī)范】消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線中強度預(yù)應(yīng)力鋼絲預(yù)應(yīng)力二.預(yù)應(yīng)力損失

預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于張拉工藝和材料特性等原因，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會從scon逐步減少，并經(jīng)過相當(dāng)長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。

由于最終穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對構(gòu)件產(chǎn)生實際的預(yù)應(yīng)力效果，因此預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工中的一個關(guān)鍵的問題。

過高或過低估計預(yù)應(yīng)力損失，都會對結(jié)構(gòu)的使用性能產(chǎn)生不利影響。

過高估計損失：實際預(yù)應(yīng)力＞計算預(yù)應(yīng)力，反拱偏大過低估計損失：實際預(yù)應(yīng)力＜計算預(yù)應(yīng)力，降低抗裂性能及剛度由于施加預(yù)應(yīng)力是通過張拉預(yù)應(yīng)力筋得到的，所以凡是能使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失。二.預(yù)應(yīng)力損失

預(yù)應(yīng)力損失主要包括：錨固損失錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失；摩擦損失在預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中，后張法預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預(yù)應(yīng)力筋與錨具之間以及臺座間的摩擦，也使張拉應(yīng)力產(chǎn)生損失；3.溫度損失混凝土加熱養(yǎng)護時，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失；4.松弛損失

在高應(yīng)力的長期作用下預(yù)應(yīng)力筋會產(chǎn)生應(yīng)力松弛；5.混凝土收縮和徐變引起的損失混凝土構(gòu)件的收縮和徐變都會使構(gòu)件變短，預(yù)應(yīng)力筋也隨之回縮而引起預(yù)應(yīng)力損失；6.環(huán)形構(gòu)件混凝土局部擠壓引起的損失

采用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋時，由于預(yù)應(yīng)力筋對混凝土擠壓使得構(gòu)件直徑減小而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失主要包括：1.錨固損失sl1（張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失）

預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時，由于錨具受力后變形、墊板縫隙的擠緊以及鋼筋在錨具內(nèi)的滑移引起的預(yù)應(yīng)力損失。對直線預(yù)應(yīng)力筋L為張拉端到錨固端距離1.錨固損失sl1（張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損2.摩擦損失sl2（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）

摩擦損失是指在張拉鋼筋時，由于預(yù)應(yīng)力筋與混凝土或套管之間存在摩擦，引起預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力隨距張拉端距離的增加而逐漸減少的現(xiàn)象。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，包括沿孔道長度上刮碰產(chǎn)生的摩阻力和曲線彎道摩擦力兩部分。直線預(yù)應(yīng)力筋曲線預(yù)應(yīng)力筋2.摩擦損失sl2（預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件取dx=rdq，Np=spApdx積分取dx=rdq，Np=spApdx積分q為張拉端與計算截面曲線部分的切線夾角（rad）設(shè)該夾角很小，可近似取張拉端到計算截面的距離x=rq，則摩擦損失sl2為，若q為張拉端與計算截面曲線部分的切線夾角（rad）若預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件sl2sl1對于后張法曲線預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固時，由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失sl1

，預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁產(chǎn)生反向摩擦力以阻止其內(nèi)縮。反向摩擦力只在一定的影響長度lf內(nèi)發(fā)生，即在距張拉端lf處，預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)縮值為零，其相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失sl1為零。sl2sl1對于后張法曲線預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固時，由于錨具變形和設(shè)反向摩擦和正向摩擦相同Ds=2sl2內(nèi)縮值設(shè)反向摩擦和正向摩擦相同內(nèi)縮值一端張拉兩端張拉超張拉減少摩擦損失的措施一端張拉兩端張拉超張拉減少摩擦損失的措施3.熱養(yǎng)護損失sl3為縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護加快混凝土的凝結(jié)硬化。升溫時：新澆混凝土尚未結(jié)硬，鋼筋受熱膨脹，但張拉預(yù)應(yīng)力筋的臺座是固定不動的，亦即鋼筋長度不變，因此預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力隨溫度的增高而降低，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失sl3。降溫時：混凝土達(dá)到了一定的強度，與預(yù)應(yīng)力筋之間已具有粘結(jié)作用，兩者共同回縮，已產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失sl3無法恢復(fù)。設(shè)養(yǎng)護升溫后，預(yù)應(yīng)力筋與臺座的溫差為D

t℃，取鋼筋的溫度膨脹系數(shù)為1×10-5/℃，則有：3.熱養(yǎng)護損失sl3減少溫差損失的措施兩次升溫養(yǎng)護：先在常溫下養(yǎng)護，待混凝土立方強度達(dá)到7.5~10N/mm2時再逐漸升溫，因為這時鋼筋與混凝土已結(jié)成整體，能夠在一起膨脹而無預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力損失。對于在鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的構(gòu)件，因鋼模和構(gòu)件一起加熱養(yǎng)護，可以不考慮此項損失。減少溫差損失的措施4.鋼筋松弛損失sl4

鋼筋在高應(yīng)力長期作用下具有隨時間增長產(chǎn)生塑性變形的性質(zhì)。在長度保持不變的條件下，應(yīng)力值隨時間增長而逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛與初始應(yīng)力水平和作用時間長短有關(guān)，根據(jù)應(yīng)力松弛的長期試驗結(jié)果，《規(guī)范》取如下表達(dá)式：【2010規(guī)范取消超張拉系數(shù)】普通預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線：低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線：當(dāng)scon≤0.7fptk時，當(dāng)0.7fptk<scon≤0.8fptk時，ψ為超張拉系數(shù)，一次張拉時，取ψ=1；超張拉時，取ψ=0.9。當(dāng)scon≤0.5fptk時，可不考慮應(yīng)力松弛損失，即取sl4=0。4.鋼筋松弛損失sl4普通預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線：低松弛預(yù)應(yīng)力5.混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失sl5

混凝土的收縮和徐變，都會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件長度的縮短，預(yù)應(yīng)力筋隨之回縮，引起預(yù)應(yīng)力損失。由于收縮和徐變是同時隨時間產(chǎn)生的，且影響二者的因素相同時隨變化規(guī)律相似，《規(guī)范》將二者合并考慮，對混凝土收縮和徐變引起的損失，按下列公式計算：【2010新規(guī)】先張法后張法5.混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失sl5先張法后張法三.預(yù)應(yīng)力損失的組合預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力開始即需要進(jìn)行計算，而預(yù)應(yīng)力損失是分批發(fā)生的。因此應(yīng)根據(jù)計算需要，考慮相應(yīng)階段所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。⑴混凝土預(yù)壓前完成的損失（第一批預(yù)應(yīng)力損失）

lI；⑵混凝土預(yù)壓后完成的損失（第二批預(yù)應(yīng)力損失）

lII；根據(jù)上述預(yù)應(yīng)力損失發(fā)生時間先后關(guān)系，具體組合見下表三.預(yù)應(yīng)力損失的組合三、預(yù)應(yīng)力損失的組合◆錨固損失：sl1◆摩擦損失：sl2◆溫差損失：sl3◆松弛損失：sl4◆收縮徐變損失：sl5◆環(huán)形構(gòu)件的擠壓損失:sl6先張法預(yù)壓前預(yù)壓后后張法預(yù)壓前預(yù)壓后√√√√√√√√√√√三、預(yù)應(yīng)力損失的組合◆錨固損失：考慮到預(yù)應(yīng)力損失計算的誤差，在總損失計算值過小時，產(chǎn)生不利影響，《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)總損失值

l

=

lI+

lII小于下列數(shù)值時，按下列數(shù)值取用：先張法構(gòu)件

100MPa后張法構(gòu)件

80MPa考慮到預(yù)應(yīng)力損失計算的誤差，在總損失計算值過小時，產(chǎn)生不利影一.先張法軸心受拉構(gòu)件（Pre-tension）1.施工階段放張前（應(yīng)力階段1）平衡條件完成第二批損失(應(yīng)力階段3)10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算放張后(應(yīng)力階段2)混凝土的應(yīng)力為零概括符號，代表相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力筋及混凝土的應(yīng)力值一.先張法軸心受拉構(gòu)件（Pre-tension）放張前平混凝土中建立的有效預(yù)壓應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力2.使用階段受軸向拉力作用(應(yīng)力階段4)NN當(dāng)

時稱為消壓狀態(tài)混凝土中建立的有效預(yù)壓應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力2.使用消壓軸力消壓狀態(tài)是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計算中的一個重要概念，它相當(dāng)于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的起始狀態(tài)。從消壓狀態(tài)開始，以后荷載增量（N-N0）產(chǎn)生的應(yīng)力增量與非預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從零開始加荷產(chǎn)生的應(yīng)力類似。先張法消壓軸力消壓狀態(tài)時消壓狀態(tài)后消壓軸力消壓狀態(tài)是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計算中的一個重要概念，它相受軸向拉力作用(應(yīng)力階段5)受軸向拉力作用(應(yīng)力階段6)當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力達(dá)到起抗拉強度時，達(dá)到軸力承載力狀態(tài)當(dāng)

時混凝土開裂因σpc>>ftk，預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件比普通鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件的抗裂能力有較大提高。受軸向拉力作用受軸向拉力作用當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力達(dá)到起抗拉強度時二.后張法軸心受拉構(gòu)件（Post-tension）1.施工階段如所有鋼筋同時張拉，則后張法構(gòu)件無彈性壓縮應(yīng)力損失。因此扣除預(yù)應(yīng)力損失后預(yù)應(yīng)力筋承受的拉力直接與混凝土承受的壓力平衡，故由平衡條件，采用概括符號可得混凝土的預(yù)壓應(yīng)力:出現(xiàn)第一批應(yīng)力損失出現(xiàn)第二批應(yīng)力損失二.后張法軸心受拉構(gòu)件（Post-tension）如所有2、張拉鋼筋（已完成第一批損失）1、混凝土構(gòu)件制作養(yǎng)護預(yù)應(yīng)力鋼筋尚未張拉，故預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的應(yīng)力為0。3、完成第二批損失砼有效預(yù)壓應(yīng)力1.施工階段（后張法）2、張拉鋼筋1、混凝土構(gòu)件制作養(yǎng)護預(yù)應(yīng)力鋼筋尚未張拉，故預(yù)應(yīng)4、加載至混凝土應(yīng)力為零2.使用階段NpoNpo5、加載至混凝土開裂NcrNcr6、加載至構(gòu)件破壞消壓狀態(tài)消壓荷載破壞荷載鋼筋應(yīng)力4、加載至混凝土應(yīng)力為零2.使用階段NpoNpo5、加載使用階段（1）消壓狀態(tài)消壓軸力（2）開裂狀態(tài)（3）極限狀態(tài)使用階段消壓軸力（2）開裂狀態(tài)（3）極限狀態(tài)先張法后張法有無彈性壓縮損失sle是先張法與后張法計算公式的差異所在假定兩張拉方法的scon和sl相同，若張拉力Np0和Np數(shù)值相等，但先張法有彈性壓縮損失，而后張法無彈性壓縮損失，故兩者得到的混凝土預(yù)壓應(yīng)力spc不等，先張法的spc小于后張法spc預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力sp也不相等，先張法的sp除需扣除sl外，還要扣除彈性壓縮損失，而后張法的sp則僅需扣除sl先張法后張法有無彈性壓縮損失sle是先張法與后張法計算公式的先張法后張法對于消壓及開裂荷載，先張法小于后張法；當(dāng)配置相同的預(yù)應(yīng)力筋時，先張法與后張法的軸拉極限承載力一致。先張法后張法對于消壓及開裂荷載，先張法小于后張法；先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力構(gòu)件與非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的比較（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋則一直處于高拉應(yīng)力狀態(tài)，鋼筋應(yīng)力隨外荷載增加緩慢?；炷羷t在軸向拉力達(dá)Np0之前處于受壓狀態(tài)，充分利用了兩種材料的特性。（3）預(yù)應(yīng)力構(gòu)件與普通混凝土構(gòu)件的破壞軸向拉力Nu是相同的，故預(yù)應(yīng)力并不改變構(gòu)件的承載力。（2）預(yù)應(yīng)力構(gòu)件產(chǎn)生裂縫時的外荷載遠(yuǎn)比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件為大。即預(yù)加應(yīng)力使構(gòu)件的抗裂度大為提高。但預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的開裂時的軸向拉力與破壞軸向拉力比較接近。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件與非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的比較（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋則一直處于高拉【例題】先張法軸心受拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，截面為b×h=120×200mm,預(yù)應(yīng)力鋼絞線截面面積Ap=804mm2，強度設(shè)計值fpyk=1670MPa，彈性模量Es=1.8×105MPa，混凝土為C40級（ftk=2.40MPa，Ec=3.25×104MPa），預(yù)應(yīng)力鋼筋的第一批預(yù)應(yīng)力損失為80MPa，第二批預(yù)應(yīng)力損失為120MPa。試求：（1）完成第一批預(yù)應(yīng)力損失放張后，混凝土及預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力；（2）完成第二批預(yù)應(yīng)力損失后，混凝土及預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力；（3）消壓軸力；（4）構(gòu)件開裂前瞬間的軸力；（5）此拉桿的極限軸力設(shè)計值?！纠}】先張法軸心受拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，截面為b×h=120×20三.配有非預(yù)應(yīng)力鋼筋軸心受拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的計算配置的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，由于混凝土的收縮和徐變而承受壓應(yīng)力，對預(yù)應(yīng)力效果會產(chǎn)生影響；近似取非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力等于混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。先張法中混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力三.配有非預(yù)應(yīng)力鋼筋軸心受拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的計算配置的非預(yù)應(yīng)后張法中混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力配有非預(yù)應(yīng)力筋時，先張法消壓狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時，后張法消壓狀態(tài)后張法中混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力配有非預(yù)應(yīng)力筋時，先張法消壓狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時，先張法及后張法的開裂狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時，先張法及后張法的承載力極限狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時，先張法及后張法的開裂狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時，一、使用階段的承載力四.軸心受拉構(gòu)件使用階段的計算式中N––––軸向拉力設(shè)計值；

fy、fpy––––非預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力鋼筋強度設(shè)計值使結(jié)構(gòu)在使用荷載下滿足不裂或裂縫寬度不超過容許值的要求；二、使用階段裂縫控制驗算應(yīng)具有不同的抗裂安全儲備，裂縫控制等級為三級；一、使用階段的承載力四.軸心受拉構(gòu)件使用階段的計算式中（1）抗裂度驗算一級嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下應(yīng)符合下列要求二級一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件

在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下：在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下：––––

分別為荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合下混凝土的法向應(yīng)力；––––

分別為荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合及準(zhǔn)永久組合計算的軸向拉力值。（1）抗裂度驗算一級嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組裂縫最大寬度計算公式與普通混凝土構(gòu)件相同：（2）裂縫寬度驗算（抗裂等級為三級），與普通鋼筋混凝土構(gòu)件相比，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件經(jīng)過消壓狀態(tài)才能達(dá)到開裂狀態(tài)；消壓狀態(tài)與開裂狀態(tài)之間的鋼筋應(yīng)力增量才是引起裂縫的主要原因。裂縫最大寬度計算公式與普通混凝土構(gòu)件相同：（2）裂縫寬度驗算1.混凝土承載力驗算式中:f’ck–––放松(張拉)預(yù)應(yīng)力鋼筋時,混凝土立方體抗壓強度f’cu相應(yīng)的軸心抗

壓強度標(biāo)準(zhǔn)值，用線性內(nèi)插法求得；

cc–––放松(張拉)鋼筋時混凝土的最大法向壓力。

cc

≤0.8fck'三、軸心受拉構(gòu)件施工階段的驗算先張法：放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時混凝土承載力驗算。后張法：張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時混凝土承載力驗算，端部錨固區(qū)局部受壓驗算。在施工階段：要求：fcu'

0.75fcu1.混凝土承載力驗算式中:f’ck–––放松(張拉)a.局部受壓承載力計算：為防止構(gòu)件端部的局壓破壞，配方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋。2.后張法錨固端局部承壓驗算

l–––

混凝土局壓強度提高系數(shù)，“套箍”作用Al

–––

混凝土局部實際受壓面積；Ab

–––

局壓時計算底面積，按同心、對稱原則確定。

式中:Fl

–––

局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計值；

Fl

=1.2

conApAln

–––

混凝土局部受壓凈面積，對后張法，應(yīng)扣除孔道部分的面積。

c–––

混凝土強度影響系數(shù)；當(dāng)fcuk≤50MPa，取

c

=1.0

當(dāng)fcuk=80MPa，取

c

=0.8a.局部受壓承載力計算：為防止構(gòu)件端部的局壓破壞，配方格預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件Fl

1.35

c

lfcAlnb.局部受壓區(qū)的截面限制條件如果配置間接鋼筋過多，當(dāng)局部受壓區(qū)承載力到達(dá)一定限度時，則承壓板會產(chǎn)生過大的局部下陷?！兑?guī)范》規(guī)定，對配置間接鋼筋的構(gòu)件，其局部受壓區(qū)尺寸應(yīng)符合以下要求ρV

–––間接鋼筋的體積配筋率;Acor

–––配置方格網(wǎng)或螺旋式間接鋼筋范圍以內(nèi)的混凝土核芯面積，但不應(yīng)大于Ab，且其重心應(yīng)與Al的重心相重合；

cor–––配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù)；

–––

間接鋼筋對混凝土約束的折減系數(shù)

；當(dāng)fcuk≤50MPa，取

=1.0

當(dāng)fcuk=80MPa，取

=0.85Fl1.35clfcAlnb.局部受壓區(qū)的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件10.6預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計算一、施工階段

1、先張法構(gòu)件

一般預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的截面配筋，還配置一定非預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)s和A's；

由于收縮徐變變形使非預(yù)應(yīng)力筋也產(chǎn)生與收縮徐變預(yù)應(yīng)力損失sl5相當(dāng)?shù)膲簯?yīng)力，因此在預(yù)壓應(yīng)力spc計算時，應(yīng)考慮非預(yù)應(yīng)力筋這部分壓力的影響。10.6預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計算一、施工階段一般預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件2、后張法構(gòu)件2、后張法構(gòu)件二、使用階段無論是先張法還是后張法，施加彎矩后預(yù)應(yīng)力筋與混凝土是共同變形的。因此在達(dá)到混凝土抗拉強度之前，可按彈性材料力學(xué)按換算截面慣性矩I0來確定由彎矩產(chǎn)生的截面應(yīng)力，即消壓彎矩M0W0b為換算截面對受拉邊緣的彈性抵抗矩二、使用階段無論是先張法還是后張法，施加彎矩后預(yù)應(yīng)力筋與混凝三、假想全截面消壓狀態(tài)

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的全截面消壓狀態(tài)，相當(dāng)于鋼筋混凝土構(gòu)件的起始受力狀態(tài)，在計算概念上很重要，且對分析使用階段和極限彎矩的截面應(yīng)力有很大幫助。因為在施加彎矩的過程中，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件不會出現(xiàn)如同軸心受拉構(gòu)件的全截面消壓狀態(tài)，故將產(chǎn)生全截面消壓狀態(tài)的受力情況稱為假想全截面消壓狀態(tài)。三、假想全截面消壓狀態(tài)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的全截面消壓狀態(tài)，10.7預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求一、先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋（絲）的凈間距預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼絲的凈間距應(yīng)根據(jù)便于澆灌混凝土、保證鋼筋（絲）與混凝土的粘結(jié)錨固、以及施加預(yù)應(yīng)力（夾具及張拉設(shè)備的尺寸）等要求來確定。采用鋼筋或七股鋼絞線時，其凈距不應(yīng)小于鋼筋直徑及25mm；采用鋼絲時，其凈距不宜小于15mm。混凝土保護層厚度為保證鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度，防止放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時出現(xiàn)縱向劈裂裂縫，必須有一定的混凝土保護層厚度。采用鋼筋時，其保護層厚度要求同鋼筋混凝土構(gòu)件；采用光面鋼絲時，其保護層厚度不應(yīng)小于15mm。10.7預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求一、先張法

鋼筋、鋼絲的錨固先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)保證鋼筋（絲）與混凝土之間有可靠的粘結(jié)力，宜采用變形鋼筋、刻痕鋼絲、螺旋肋鋼絲、鋼絞線等。

端部附加鋼筋為防止放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時構(gòu)件端部出現(xiàn)縱向裂縫，對預(yù)應(yīng)力鋼筋端部周圍的混凝土應(yīng)設(shè)置附加鋼筋：

①當(dāng)采用單根預(yù)應(yīng)力鋼筋，其端部宜設(shè)置長度不小于150mm螺旋筋。當(dāng)鋼筋直徑d≤16mm時，也可利用支座墊板上的插筋，但插筋根數(shù)不應(yīng)少于4根，其長度不宜小于120mm。②當(dāng)采用多根預(yù)應(yīng)力鋼筋時，在構(gòu)件端部10倍預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑范圍內(nèi)，應(yīng)設(shè)置3~5片與預(yù)應(yīng)力鋼筋垂直的鋼筋網(wǎng)。③采用鋼絲配筋的預(yù)應(yīng)力薄板，在端部100mm范圍內(nèi)，應(yīng)適當(dāng)加密橫向鋼筋。鋼筋、鋼絲的錨固②當(dāng)采用多根預(yù)應(yīng)力鋼筋時，在構(gòu)

二、后張法

預(yù)留孔道的構(gòu)造要求預(yù)留孔道的布置應(yīng)考慮到張拉設(shè)備的尺寸、錨具尺寸及構(gòu)件端部混凝土局部受壓承載力的要求等因素。

①孔道直徑應(yīng)比預(yù)應(yīng)力鋼筋束外徑、鋼筋對焊接頭處外徑及錐形螺桿錨具的套筒等外徑大10~15mm，以便于穿入預(yù)應(yīng)力鋼筋，并保證孔道灌漿質(zhì)量；

②孔道間的凈距不應(yīng)小于50mm；孔道至構(gòu)件邊緣的凈距不應(yīng)小于30mm，且不宜小于孔道的半徑；

③構(gòu)件兩端及跨中應(yīng)設(shè)置灌漿孔或排氣孔，孔距不宜大于

12m。孔道灌漿所用的水泥砂漿強度等級不應(yīng)低于M20，水灰比宜為0.4~0.45，為減少收縮，宜摻入0.01%水泥用量的鋁粉；

④凡需要起拱的構(gòu)件，預(yù)留孔道宜隨構(gòu)件同時起拱；

⑤外露金屬錨具應(yīng)采取防銹處理。二、后張法

曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑①鋼絲束、鋼絞線束以及鋼筋直徑d≤12mm的鋼