预应力损失

当后张法预应力混凝土构件进行张拉时，预应力筋被张拉长的同 时， 混凝土则被压缩， 张拉过程中预应力筋与孔壁产生摩擦力。离张拉 一 端的距离越远， 则预应力筋中的拉应力愈小， 产生了预应力损失 !!!。 般在后张法生产预应力构件时才会发生。 预应力损失 !!! 是由两部分原因所引起："在曲线孔道部分发生 的曲线配筋而产生的摩擦力； 因孔道尺寸偏差和漏浆 #在全长范围内， 所产生的摩擦力。根据混凝土规范， 预应力损失值 !!! 由下式计算： !!! . !"#$ / & 0 * 0 + ," - ./ - 1 （每 2） 式中 . —— — 考虑孔道 局部偏差的系数 （2） — 张拉端至计算截面间的孔道长度 / —— — 预应力筋与孔道壁间摩擦系数 # —— （弧度） — 张拉端至计算截面曲线孔道部分的切线尖角 " —— # 与 . 可从规范中查得 一般采取以下措施： 以减少摩 减少预应力损失 !!!， "采用滑润剂， 擦系数；#采用刚度大的管子留孔道，以减少孔道尺寸的偏差降低 3 值； 摩擦损失减少近一半； $采用两端张拉， %采用电热法或超张拉以 及多次张拉工艺， 以减少摩擦损失。 "# $ 受张拉的预应力筋与台座之间的温差引起的损失 !!# 当混凝土采用蒸汽养护时， 张拉完毕的预应力筋因升温而伸长， 但 台座温度基本不变而不伸长。这样，张紧的预应力筋中的拉应力将降 低， 这就产生了预应力损失 !!#。待降温时预应力筋与混凝土已结成整 体， 且又具有相同的膨胀系数， 因此， 在降温后， 预应力筋仍维持在升温 时的应力状态， 即保留了预应力损失 !!#。 预应力损失 !!# 可按下式计算： ,#!!# . !& 0
概述 预应力混凝土构件是它在承受外荷载前，以人工方法使构件混凝 土产生压应力， 并能长久地存在着。 它改变了钢筋混凝土构件开裂早、 变 形大， 高强钢筋无法使用的特点。因而被广泛应用于桥梁及大型承重构 件上， 工程实践表明， 预应力混凝土的使用性能良好， 经济效果显著。 在预应力施工过程中，由于张拉工艺，钢材及混凝土性能等种种原 （先张法） 因， 使在混凝土中实际产生的预压应力值要比预应力筋切断 或 （后张法） 预应力筋张拉 完毕时小。这一差值， 称为预应力的损失值 !+。 减少预应力损失是人们所期待的，本文主要分析预应力损失和计 算以及减少损失的方法。 计算及减少损失的措施 " 预应力损失种类、 "# ! 张拉端锚具的变形和预应力筋回缩引起的损失 !!& （张拉控制应力） 在张拉端， 当预应力张拉达到 !"#$ 后， 将卸走张拉 机械， 预应力筋回缩， 使锚具产生变形， 这将使预应力筋的张紧程度降 低， 应力减小， 即引起预应力筋的应力损失 !!&。 对于预应力直线钢筋， 损失值 !!& 可按下式计算： ! & ,&’( ! 式中 & —— — 锚具变形值和预应力回缩值， 可根据实测数据测定 — 张拉端至锚固端的长度 ! —— — 锚具弹性模量 ’) —— 减少 !!& 的措施有： "选择锚具变形小或预应力筋回缩小的锚具、 夹具， 尽量减少垫板的块数。#可增加台座长度 +， 以减少先张法预应 力混凝土构件的预应力损失。 "# " 预应力筋与孔道壁间的摩擦所引起的损失 !!" !!& % 〔收稿日期 〕 !""& —&& —"$ 〔作者简介 〕 许术武 , &;%! — - ， 男 , 汉族 - ， 河北蔚县人， 助理工程师。
4 ， 则 开 挖 横 断 面 面 积 为 ： （ !5 " 6 !5 " 6 74 ） 8 4 9 ! ， 开 挖 量 为 ： （ 7 6 74 ） 8 4 8 ’"" 9 ! 。 在 实 际 计 算 中 ， 只 需 找 出 整 个 断 面的平均距离 4 。实际上平均距离 4 即为纵断面面积除以纵断长 度。现在只需求出该段地面线与管道底线之间的断面面积即可。 纵断面面积计算见表 & 。 断开 面 积 : . & 9 ! 8 （ ;’<#’5 ’ 0 ;&&$$ ） . !!##5 %’ ，则 4 . !!##5 %’ 9 ’"" . 75 77%’ （ 2 ） ，因 此 "&& 6 !"" = "&& 6 %"" 段开 挖 土方量为： ) . （7 6 7 8 75 77%’ ） 8 75 77%’ 8 ’"" 9 ! . !7!!%5 % （ 2# ） % 结语 应用行列式法计算土建工程中的断面积，具有精确、简便的 优点，在实际计算过程中，要灵活运用，力求计算过程简便，计 算结果准确。
#$$# 年第 ! 期
文章编号：’$$=37’=5 C #$$# D $!3!"3$#
河北水利水电技术
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沿海地区挡土墙的设计与稳定计算
纪宝良
（唐山市水利规划设计研究院，河北唐山 $=!$$$ ）
摘要： 根据沿海地区挡土墙破损的原因及特点， 进行了分析研究， 设计出薄壁变异式挡土墙， 并介绍了计算方法及相应措施。 关键词： 薄壁变异式； 挡土墙； 断面； 稳定计算； 沿海地区 文献标识码： 中图分类号： >?7 @ 基本情况 近年来， 沿海地区修建， 复建了较多的排水、 防潮闸及橡胶坝等挡 水建筑物。 在运用过程中， 出现质量问题较多的是建筑物两岸及上下游 有 #$% 的挡土墙出现不同程度 的挡土墙。在对 ## 座建筑物的统计中， 地震及其 的沉降、 滑坡、 断裂、 倾斜现象。 其主要原因是： !地质条件差， 余震时常出现， 地基沉降比较严重。海陆交互相地质经 #$$$ 年复测沉 安全系数偏低。#设计阶段对施工 降值达 $& ’’(。"设计断面不合理， 质量及关键环节规范不足。 因此， 选择合理的设计方案和严格的稳定计 算是保证挡土墙安全运用的关键。 " 挡土墙设计 （’） 挡土墙的形式 工程中基本采用重力式挡土墙， 它具有墙背粗糙地基牢， 稳定斜坡 直立、 前倾、 后倾。如图 ’ 中 推力小的特点。墙背倾斜又分为 ! 种形式： （)） （ （ 的 、*） 、+） 所示。 （#） 挡土墙设计特点 沿海地区地基大部分呈流塑状态，以上 ! 种结构型式很难满足设 （,） 计规范要求。 经过实践， 我们选择了薄壁变异式挡土墙， 如图 ’ 中的 所示， 即在原重力式挡土墙的基础上， 减小壁厚， 加大基础面积。 这样不 仅减小了自身重量， 还具有安全稳定减少工程投资的特点。 # 薄壁变异式挡土墙的结构及稳定计算 （’） 墙体自重 计算简图如图 # 所示。 !
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式中 $ ’—— — 混凝土蒸汽养护时， 预应力筋与混凝土台座之间的温 即先在常温下养护， 当 差减少 "+! 的措施一般采用二级升温养护措施。 混凝土的抗压强度在 6& 7 A ’$& $ B.) 时再继续逐渐升温。 预应力损失 "+! 发生在先张法预应力混凝土构件中。 "$ % 预应力筋松驰引起的损失 "+5 钢筋（丝）在高应力下，当钢筋长度保持不变时，应力会随时间 的增长而逐渐降低。另一方面，当钢筋的应力保持不变，应变会随时 间增长而逐渐增大。两方面统称为钢筋（丝）的压力松驰损失 "+5。 对 于 应 力 松 驰 损 失 "+5 ， 一 般 可 采 用 超 张 拉 工 艺 以 减 少 损 失 （’& $7 A ’& ’$ ） 值。 首先张拉预应力筋使应力达到 在此应力下持 ",-.。 荷 # A 7(;<， 然后再卸荷至零， 第二次再张拉至 ",-.。 由于第一次张拉 时间可产生一部分松驰应力损失， 所以在第二次再张拉时， 松驰应力 损失即可减小。 "+5 可根据混凝土施工技术规范查表计算。 "$ & 混凝土收缩和徐变引起的损失 "+7 由于混凝土的收缩和徐变， 使构件缩短， 预应力筋的拉应力减少， 由此产生了预应力损失 "+7。这项损失占损失总值的百分比最大， 在直
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文章编号：&""<>’&<7 , !""! - "#>#$>"!
河北水利水电技术
!""! 年第 # 期
预应力混凝土应力损失分析
许术武， 张素丽
（河北省水利工程局第一工程处，河北保定 "%&"’& ）
摘要： 分析了预应力混凝土施工中， 预应力损失的产生原因及计算方法， 以及减少损失应采取的措施。以使预应力混凝土的施工计 算更科学、 准确。 关键词： 预应力； 预应力损失； 先张法； 后张法 文献标识码： 中图分类号： ()##! *
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计算前假设地面线与开挖底高程之间距离在每个断面上均为
表! 高程 ;5 "! $5 $& $5 $& <5 !" ’5 !" $5 <’ $5 "! $5 "! &#5 $" &#5 %" &#5 &" &!5 !7 &!5 "< &&5 ;’ &&5 $$ &!5 &" &!5 ## &!5 7& &!5 7; ;5 "! 纵断面面积计算表 位置 &%<! !"" !<7# #"" !7$" 7"" #&"" ’"" 7%’%5 ’ ’’" 7$&! <"" ’!&# <’" ;<<" %"" ;’;" %"" $’&’ <’" %#77 <"" <<## ’’" ’;%’ ’"" ’#7< 7’" 7$7" 7"" 7#&’5 ’ #’" #%!# #"" #&!!5 ’ !’" &$"7 !"" !"" ’;’<#’5 ’ !%"< #’!7 77"’ #7&" #%!" ’<!!5 ’ ’<&7 ’<&7 $;%" $!!" %!"’ <&!" ’7!% 7%$" 7&’$ #<#" #"$!5 ’ !7$! !7;$ ;&&$$
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其中 -—— — 墙体自重 — 墙体自重加上墙后土的重量 -—— （#） 墙侧向土压力 水平地震作用下的总土压力 ./： （’ 1 "#$%$&’(!） （’） !/ 0 ! “3” “2” 和 号分别对应于主、 被动土压力 式中 — 综合影响系数， 取’45 $%—— — 地震动土压力系数， 查系数表得 5& 67 $&—— — 水平向地震系数， 与设计烈度有关， "#—— 68以下取 $& ’， 9、 " 度分 另取 $& # 和 $& 5 — 静力土压力 !—— （#） ! 0 ’ 4 # )*# "& — 土的容重 式中 ) —— — 挡土墙的总高度 * —— — 静土压力系数。 通过试验求得松砂土为 $& 5 密砂土为 $& 6， "&—— 也可用近似公式计算 粘土为 $& 7， （!） "& 0 ’3:;< !/ 式中 !/—— — 填土的内摩擦角 线配筋的构件中，它约占全部损失值的 7$% 左右；在曲线配筋的构件 中约占 !$% 。由于后张法预应力混凝土构件在张拉时，混凝土已完成 了部分收缩， 故后张法构件的 "+7 要比先张法小， 对于 "+7 的计算可参 照混凝土规范进行， 或根据试验测定的收缩率。 "$ ’ 预应力筋挤压混凝土引起的损失 "+= 由于预应力筋挤压混凝土，而使混凝土发生局部压陷而引起预应 力筋应力的降低， 降低值为 "+=。 这项损失， 仅产生在采用螺旋式预应力 筋的环形结构中。计算公式为： ## 12 0 式中 # —— — 沿径向的挤压变形量 — 环形结构的直径 0 —— — 预应力筋的弹性模量 12 —— # 结语 上述 = 种预应力损失产生情况比较复杂，在施工时要逐个分析逐 个计算。 为确保安全， 规范要求预应力的总损失计算值不得小于下列数 后张法构件 9$ B.)。 值： 先张法构件 ’$$ B.)； "/