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1、第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定1.使用阶段计算使用阶段计算承载力计算承载力计算正截面：轴拉构件、受弯构件正截面：轴拉构件、受弯构件斜截面：受弯构件斜截面：受弯构件裂缝控制验算裂缝控制验算一级：严格不裂一级：严格不裂二级：一般不裂二级：一般不裂三级：允许开裂三级：允许开裂裂缝宽度验算裂缝宽度验算抗裂度验算抗裂度验算10.2.1 计算内容计算内容指构件制作、运输、吊装等施工阶段承载力、指构件制作、运输、吊装等施工阶段承载力、抗裂或裂缝宽度验算。抗裂或裂缝宽度验算。2.施工阶段验算施工阶段验算10.2 10.2 设计的一般规定设计的一般规定第10章 预应力混凝土构件设计10.
2、2 设计的一般规定v con：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所指示的总张拉力除以预应力筋面积指示的总张拉力除以预应力筋面积。v con的确定原则：与预应力的确定原则：与预应力的施加方式及的施加方式及钢钢筋的强度标准值筋的强度标准值fptk有关。有关。10.2.2 张拉控制应力张拉控制应力 con第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定10.2.2 张拉控制应力张拉控制应力 conv con 过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断，所以所以，控制应力的大小必须适当。，控制应力的大小必须适当。v con 过高过高，施工阶段可
3、能引起构件某些部分施工阶段可能引起构件某些部分受拉开裂或局部受压破坏受拉开裂或局部受压破坏。确定确定 con时考虑的因素时考虑的因素v con 增加。增加。产生的预应力大，抗裂性好产生的预应力大，抗裂性好。所以所以 con 0.4 fptk第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定张拉控制应力限值张拉控制应力限值 热处理钢筋热处理钢筋消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线 0.75 fptk 后张法后张法 先张法先张法 钢筋种类钢筋种类 张拉方法张拉方法0.75fptk0.7 fptk0.65 fptk在考虑提高施工阶段的抗裂性及减少应力松在考虑提高施工阶段的抗裂性及减少应力松驰
4、、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失驰、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失时，可以提高时，可以提高0.05fptk。第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定预应力筋张拉后，由于预应力筋张拉后，由于各种原因各种原因其张拉应力会下其张拉应力会下降，这一现象称为降，这一现象称为预应力损失预应力损失。引起预应力损失的原。引起预应力损失的原因有因有六大类六大类。先分别找出这些损失出现的原因，再根。先分别找出这些损失出现的原因，再根据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力损失据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力损失的组合。的组合。pe=con l最终有效预应力最终有效预应力：
5、10.2.3 预应力损失计算预应力损失计算第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定1.张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 l1直线：直线：s1Elalfccfcon112lxkrll曲线：曲线：第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定注：l 张拉端至锚固端距离(mm)长线台座 l100m时，l1=0；一般先张法的l1后张法的l1；后张法:l为构件长度先张法:l为台座长度a张拉端锚具变形和钢筋张拉端锚具变形和钢筋回缩量回缩量；直线：直线：s1Elal第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定锚具变形和钢筋内缩值
6、 a（mm）锚 具 类 别a支承式锚具（钢丝束镦头锚具等）：螺帽缝隙每块后加垫板的缝隙11锥塞式锚具（钢丝束的钢质锥形锚具等）5有顶压时5夹片式锚具无顶压时68减小方法选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具，并尽量 少用垫板。增加台座长度第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定rc 曲线的曲率半径曲线的曲率半径；,k 预应力筋与孔道壁之间的预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数及局部摩擦系数及局部 偏差的摩擦系数偏差的摩擦系数；x 张拉端至计算截面的距离张拉端至计算截面的距离 x lf；lf 反向摩擦影响长度反向摩擦影响长度，m；kraElcconcf1000fccfcon112
7、lxkrll曲线：曲线：第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定2.预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失 l2x 从张拉端至计算截面的孔道长度，从张拉端至计算截面的孔道长度，m，可用投影长度可用投影长度；从张拉端至计算截面曲线孔道长度的从张拉端至计算截面曲线孔道长度的夹角夹角，rad。当（当（+kx）0.2时，时，l2=con(kx+)kxle11con2第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定对于较长的构件可在两端进行张拉，则计算中孔道长度可按构件的 一半长度计算。但此措
8、施将引起l1的增加，应用时须加注意。采用超张拉工艺一端张拉一端张拉两端张拉两端张拉超张拉超张拉减小此损失的方法张拉程序为：1.1 con 0.85 con con停2min停2min第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定 为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。凝土的凝结硬化。升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热自由膨胀，但升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热自由膨胀，但张拉预应力筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因张拉预应力筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中的应力随温度的增高而降
9、低，产生预应力损失此预应力筋中的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失l l3 3。降温时，混凝土达到了一定的强度，与预应力筋之间已降温时，混凝土达到了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘结作用，钢筋的自由回缩受到混凝土的限制，已产生具有粘结作用，钢筋的自由回缩受到混凝土的限制，已产生预应力损失预应力损失l l3 3无法恢复。无法恢复。3.受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失力损失 l3第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定 10153tEsltt210210155设养护升温后，预应力筋与台座的温差为设养护升温后，
10、预应力筋与台座的温差为t，取钢筋，取钢筋的温度膨胀系数为的温度膨胀系数为110-5/，则有，则有，采用钢模板一同养护，防止钢筋与模具之间出现相对采用钢模板一同养护，防止钢筋与模具之间出现相对 变形。变形。采用二次养护的方法。先在常温下将浇筑好的混凝土采用二次养护的方法。先在常温下将浇筑好的混凝土 养护到一定强度，待钢筋混凝土产生粘结作用后再进养护到一定强度，待钢筋混凝土产生粘结作用后再进 行升温养护。行升温养护。减小此损失的方法注：钢模先张法构件 自然养护先张法构件 后张法构件l3=0第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定4.预应力钢筋的应力松弛引起的损失预应力钢筋的应力松弛引
11、起的损失 l4钢筋长度不变，应力随时间增长而降低。钢筋长度不变，应力随时间增长而降低。应力松弛损失的特点：应力松弛损失的特点：v与张拉时间有关，先快后慢。第与张拉时间有关，先快后慢。第1小时为小时为50%，24小时完成小时完成80%。v与预应力钢筋种类有关。预应力钢筋种类不同，与预应力钢筋种类有关。预应力钢筋种类不同，则损失大小不同；则损失大小不同；应力松弛现象：指钢筋在高应力状态下，由于钢筋应力松弛现象：指钢筋在高应力状态下，由于钢筋的塑性变形而使应力随时间的增长的塑性变形而使应力随时间的增长而降低的现象。而降低的现象。第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定利用超张拉工序可以
12、减少利用超张拉工序可以减少 l4超张拉工序：超张拉工序：第一种：第一种：从从 01.03 con第二种：第二种：从从 01.05 con(持荷持荷2min)con原理：原理：超张拉的持荷超张拉的持荷2min，已将部分松，已将部分松 弛在弛在钢筋锚固前完成，所以可达到减少钢筋锚固前完成，所以可达到减少 l4的目的。的目的。第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定预应力钢丝、钢绞线：预应力钢丝、钢绞线：普通松驰：普通松驰：=1.0（一次）一次），=0.9（超）（超）conptkcon45.04.0fl热处理钢筋：热处理钢筋：低松驰：低松驰：conptkcon4575.02.0flco
13、nptkcon45.0125.0fl,8.07.0ptkconptk时ff,7.0ptkcon时f l4=0.05 con(一次），一次），l4=0.035 con（超）（超）当当 con 0.5 fptk,l4=0。第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定5.5.收缩徐变损失收缩徐变损失l l5 5：混凝土的收缩和徐变，都会导致预应力混凝土构件长度的缩短，预应力筋随之回缩，引起预应力损失。由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且影响二者的因素 相同随时间变化规律相似，规范将二者合并考虑，按下列公式计算：fcupcl151280455fcupcl151280455先张法fcupcl1
14、5128035515128055cupclf后张法第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定,pcpc55,ll受拉区、受压区预应力钢筋在各自合力点处砼反向压应力。此时预应力损失值仅考虑砼预压前（第一批）的损失，其非预应力钢筋的应力 值应取等于零；,pcpc值不得大于0.5 ；cuf当当 为拉应力时，取为拉应力时，取 。pc0pccuf施加预应力时施加预应力时的混凝土立方体抗压强度。第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定0AAAsp0AAAsp先张法A0=Ac+aEpAp+aEsAsnspAAA nspAAA后张法An=Ac+aEsAs换算截面面积。n净截面面积。第
15、10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定减小此损失的方法采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用干硬性采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用干硬性混凝土。混凝土。采用级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性。采用级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性。加强养护，以减少混凝土的收缩。加强养护，以减少混凝土的收缩。第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定6.混凝土的局部挤压引起的预应力损失混凝土的局部挤压引起的预应力损失 l6后张法中，用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构后张法中，用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件：电杆、水池、压力管道等，直接在混凝土
16、上进行件：电杆、水池、压力管道等，直接在混凝土上进行预应力钢筋的张拉。这时钢筋对构件产生外壁的径向预应力钢筋的张拉。这时钢筋对构件产生外壁的径向压力，使混凝土局部挤压，构件的直径局部减小，带压力，使混凝土局部挤压，构件的直径局部减小，带来一圈内钢筋周长的减小，因而钢筋松驰，引起来一圈内钢筋周长的减小，因而钢筋松驰，引起 l6。d 3m，l6=0 d 3m，取取 l6=30N/mm2 第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定7 7、预应力损失的组合、预应力损失的组合 预应力损失可根据构件处于不同的工作阶段而划分为两批：预应力损失可根据构件处于不同的工作阶段而划分为两批：混凝土预压前完成的损失混凝土预压前完成的损失 lI；混凝土预压后完成的损失混凝土预压后完成的损失 lII。根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见表。根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见表。第10章 预应力混凝土构件设计10.2 设计的一般规定预应力损失的组合预应力损失的组合先张法构件后张法构件混凝土预压前（第一批）损失lIl1+l2+l3+l4l1+l2混凝土预压后（第二批）损失lIIl5l
