结构设计原理8.1.1 预应力损失1
混凝土结构与砌体结构PPT课件-模块8：预应力混凝土构件
模块8
(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端 镦头锚具
锥塞式锚具
常 见 的 几 种 锚 具
(a) JM12型锚具
QM
XM
(b) XM型与QM型锚具夹片
(c) QM型单孔锚具 夹片式锚具
(d) QM型多孔锚具
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模块8
8.3 预应力混凝土材料
混凝土：一般要求不应低于C30；采用钢丝，钢铰 线，热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝 土强度等级不宜低于 C40。
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模块8
预应力混凝土构件的锚、夹具
锚、夹具：用于固定钢筋
构件制作完后，能取下重复使用–––夹具 用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 –––锚具
不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时， 固定预应力筋、锚具则不同，则钢筋的回缩量不同， 锚具的尺寸外形对构件的影响也不同。
混凝土结构与砌体结构
混凝土结构与砌体结构
模块8
模块8 预应力混凝土构件
混凝土结构与砌体结构
本章重点
模块8
预应力混凝土的概念及其优点 ； 施加预应力的方法及预应力混凝土材
料的要求；
预应力损失的原因及其计算和组合； 预应力混凝土构件的受力性能分析；
预应力混凝土构件的截面设计。
混凝土结构与砌体结构
模块8
（2）收缩、徐变小。
（3）快硬、早强。为了提高台座、模板、夹具等设备的 周转率，以便能及早施加预应力，加快施工速度，降低 费用，预应力混凝土需要掺加外加剂以使混凝土快硬、 早强。
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模块8
§8.4 张拉控制应力和预应力损失 8.4.1 张拉控制应力scon
scon：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所
《结构设计原理》复习资料
《结构设计原理》复习资料第二篇 预应力混凝土结构第十二章 预应力混凝土结构的基本概念及其材料一、学习重点预应力混凝土能够有效、合理地利用高强度材料，减小截面尺寸，减轻了结构自重，从而可大大提高结构的抗裂性、刚度、耐久性，从本质上改善了钢筋混凝土结构，使混凝土结构得到广泛的应用。
施加预应力的方法主要有先张法和后张法。
施工工艺不同，建立预应力的方法也就不同。
先张法主要是靠粘结力传递并保持预加应力的。
预应力混凝土结构中，预压应力的大小主要取决于钢筋的张拉应力。
要能有效地建立预应力，则必须采用高强度钢材和较高等级的混凝土。
二、复习题（一）填空题1、钢筋混凝土结构在使用中存在如下两个问题： 需要带裂缝工作 和 无法充分利用高强材料的强度 。
2、将配筋混凝土按预加应力的大小可划分为如下四级： 全预应力 、 有限预应力 、 部分预应力 和 普通钢筋混凝土结构 。
3、预加应力的主要方法有 先张法 和 后张法 。
4、后张法主要是靠 工作锚具 来传递和保持预加应力的；先张法则主要是靠 粘结力 来传递并保持预加应力的。
5、锚具的型式繁多，按其传力锚固的受力原理，可分为： 依靠摩阻力锚固的锚具 、 依靠承压锚固的锚具 和 依靠粘结力锚固的锚具 。
6、夹片锚具体系主要作为锚固 钢绞线筋束 之用。
7、国内桥梁构件预留孔道所用的制孔器主要有两种： 抽拔橡胶管 和 螺旋金属波纹管 。
8、预应力混凝土结构的混凝土，不仅要求高强度，而且还要求能 快硬 、 早强 ，以便能及早施加预应力，加快施工进度，提高设备、模板等利用率。
9、影响混凝土徐变值大小的主要因素有 荷载集度 、 持荷时间 、 混凝土的品质 与 加载龄期 以及 构件尺寸 和 工作环境 等。
10、国内常用的预应力筋有： 冷拉热轧钢筋 、 热处理钢筋 、 高强度钢丝 、 钢绞线 、 冷拔低碳钢丝 。
（二）名词解释1、预应力混凝土────所谓预应力混凝土，就是事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的应力抵消到一个合适程度的配筋混凝土。
《结构设计原理》教案 第十二章 预用力混凝土受弯构件的应力损失
第一节预应力混凝土梁各工作阶段的受力分析第二节预加力的计算与预应力损失的估算第一节预应力混凝土梁各工作阶段的受力分析预应力混凝土结构(prestressed concrete structure)从张拉预应力筋(prestressed reinforcement)开始，到承受外荷载，直至最后破坏，大致可分为四个受力阶段，即预加应力阶段、使用荷载作用阶段、裂缝出现阶段和破坏阶段。
以后张法(post-tensioning method)预应力混凝土梁，如图为例，说明各个阶段所承受的荷载、预加力大小和跨中截面的受力情况。
一、施工阶段（一）预加应力阶段1、时间：从预应力筋的张拉开始，至预应力筋的锚固和预应力传递。
2、荷载：主要是偏心预压力（即预加应力的合力）N p及梁的自重。
3、工作状态：弹性阶段，可按材力公式计算。
4、受力特点：预应力损失最小，预加力大，荷载小。
5、本阶段的设计计算要求是：①控制梁的上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力，及梁腹的主应力，不应超出《公桥规》的规定；②控制钢筋的最大张拉应力；③保证锚具下混凝土局部承压的容许承载能力，使其大于实际承载的压力，并有足够的安全度，以保证梁体不出现水平纵向裂缝。
6、有效预应力的概念：通常把扣除应力损失后钢筋中实际存余的应力称为有效预应力（effective Prestress）。
（二）运输、安装阶段此阶段混凝土梁所承受的荷载，仍是预加力和梁的自身恒载。
但由于引起预应力损失的因素相继增加，使要比预加应力阶段小；同时梁的自身恒载应根据《公桥规》的规定计入1.20或0.85的动力系数。
构件在运输中的支点或安装时的吊点位置常与正常支承点不同，故应按梁起吊时自身恒载作用下的计算图式进行验算，特别需注意验算构件支点或吊点处上缘混凝土的拉应力。
二、使用阶段1、时间：该阶段是指桥梁建成通车后整个使用阶段。
2、荷载：梁自重（称为Ⅰ期恒载），偏心预加力N p，车辆及人群等活载，和桥面铺装、人行道板、栏杆等后加桥梁恒载（称为Ⅱ期恒载）。
预应力及预应力损失计算
dN dN1 dN2
从而推导出：
dN ( d kdl ) N
积分并引入张拉端的边界条件可得
N N0e
( kl )
为方便计算，上式中l近似用预应力钢筋从张拉端 至计算截面在构件轴线上的投影长度x代替：
N N0e
( kx )
从张拉端至计算截面预应力钢筋预加力的减少为：
第一节 预应力钢筋张拉控制应力
• 张拉控制应力定义： 指预应力钢筋张拉锚固前的设计预加应 力，其值即为千斤顶施加的总拉力除以 预应力钢筋截面面积所得的应力。张拉 控制应力用符号 con 表示。 • 张拉控制应力大的优点： 经济性好，同样面积的钢筋能使混凝土 建立较大预压应力；构件达到同样的抗 裂性时钢筋的面积可以减小
l2
？
其思想如下：
1、先计算预应力钢筋的回缩的影响长度 和张拉端的预应力损失 张拉端回缩最大，
lf
l2
l 2 也最大。 l 2 也越小。 反之，离张拉端越远，
当距离张拉端长度为
lf
时，
l 2 为零。
2、假设预应力钢筋回缩的反摩阻力与其张拉时的 摩阻力作用机理相同。
• 控制张拉应力大可能引起的问题： （1）引起预应力钢丝断裂； （2）钢筋的应力松弛也大； （3）没有足够的安全系数防止预应力混凝土 构件脆断。
考虑以上因素，我国的预应力混凝土结构 设计规范给出的预应力钢筋张拉控制应力 的限制。
钢种 钢丝、钢绞丝 热处理钢筋 冷拉热轧钢筋 先张法
0.75 fpk
预应力混凝土结构设计原理
预应力及预应力损失计算
本章要点
1、预应力损失定义 2、张拉控制应力确定 3、预应力损失的计算 4、减少预应力损失的措施
预应力损失的计算
预应力损失的计算预应力损失的大小影响到已建立的预应力，当然也影响到结构的工作性能，因此，如何计算预应力损失值，是预应力混凝土结构设计的一个重要内容。
引起预应力损失的原因很多，而且许多因素相互制约、影响，精确计算十分困难。
我国新的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002经历四年半修订,已顺利完成。
此次修订对原规范GBJ10-89进行补充和完善，增加和改动了不少内容。
现就其中预应力损失计算部分谈谈自己的理解，供大家参考指正。
1.预应力损失基本计算在预应力损失值的计算原则方面，各国规范基本一致，均采用分项计算然后叠加以求得总损失。
全部损失由两部分组成，即瞬时损失和长期损失。
其中，瞬时损失包括摩擦损失，锚固损失（包括锚具变形和预应力筋滑移）和混凝土弹性压缩损失。
长期损失包括混凝土的收缩，徐变和预应力钢材的松弛等三项，它们需要经过较长时间才能完成。
我国新规范采用分项计算然后按时序逐项叠加的方法。
下面将分项讨论引起预应力损失的原因，损失值的计算方法。
1.1孔道摩擦损失σl2孔道摩擦损失是指预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。
包括长度效应（kx）和曲率效应（μθ）引起的损失。
宜按下列公式计算：σl2=σcon(1-1/e kx+μθ)当(kx+μθ)≤0.2时(原规范GBJ10-89为0.3)，σl2可按下列近似公式计算：σl2=(kx+μθ)σcon1．张拉端 2.计算截面式中:X--张拉端至计算截面的孔道长度(m),可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度；θ--张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角(rad);K--考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，按规范取值；μ--预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦系数，按规范取值。
对摩擦损失计算用的K，μ值取为定值，是根据当前国内有关试验值确定的，与原规范GBJ10-89不同，与国外相比，μ值较高，是由于铁皮管质量不高或预压力筋与混凝土直接接触，从而增大摩擦力的缘故。
结构设计原理总结
名词解释:1 结构的极限状态:当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该功能的极限状态。
2结构的可靠度:结构在规定的时间内;在规定的条件下，完成预定功能的概率。
包括结构的安全性，适用性和耐久性。
3混凝土的徐变:在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混疑土的应变随时间继续增长，这种现象被称为混凝土的徐变。
4混凝土的收缩:混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为混凝士的收缩。
5剪跨比m:是一个无里纲常数，用M来表示，此处M和V分别为剪压m=区段中棠价竖直截面的弯矩和剪力，ho为截面有效高度。
6抵抗弯矩图:抵抗弯矩图又称材料图;就是沿梁长各个正截面按实际配置的总受拉钢筋面积能产生的抵抗弯矩图，即表示个正截面所具有的抗弯承载力。
7弯拒包络图:沿梁长度各截面上弯矩组合设计值的分布图。
9预应力度《公路桥规》将预应力度定义为由预加应力大小确定的消压弯矩Mo与外荷载产生的弯矩Mg的比值。
10消压弯拒:由外荷载产生，使构件抗裂边缘预压应力抵消到零时的弯矩。
l1钢筋的锚固长度:受力钢筋通过混凝土与钢筋的粘结将所受的力传递给混疑士所需的长度。
12超筋梁:是指受力钢筋的配筋率大于于最大配筋率的梁。
破坏始自混凝土受压区先压;碎，纵向受拉钢筋应力尚小于屈服强度,在钢筋没有达到屈服前，压区混凝土就会压坏，表现为没有明显预兆的混疑士受压脆性破坏的特征。
13纵向弯曲系数:对于钢筋混凝土轴心受压构件，把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。
14直接作用:是指施加在结构上的集中力和分布力。
15间接作用:是指引起结构外加变形和约束变形的原因16混凝土局部承压强度提高系数:混凝士局部承压强度与混凝土棱柱体抗压强度之比。
17换算截面:是指将物理性能与混凝士明显不同的钢筋按力学等效的原则通过弹性模里比值的折换，将钢筋换算为同-混凝土材料而得到的截面。
混凝土结构设计规范--正常使用极限状态验算
正常使用极限状态验算8.1 裂缝控制验算第8.1.1条钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应根据本规范第3.3.4条的规定，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值，并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：1一级--严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤0(8.1.1-1)2二级--一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤f tk(8.1.1-2) 在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：σcq-σpc≤0(8.1.1-3)3三级--允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定；ωmax≤ω1im(8.1.1-4) 式中σck、σcq——荷载效应的标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力，按本规范公式(6.1.5-1)或公式(6.1.5-4)计算；f tk--混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3采用；ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第8.1.2条计算；ω1im--最大裂缝宽度限值，按本规范第3.3.4条采用。
注：对受弯和大偏心受压的预应力混凝土构件，其预拉区在施工阶段出现裂缝的区段，公式(8.1.1-1)至公式(8.1.1-3)中的σpc应乘以系数0.9。
第8.1.2条在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算：(8.1.2-1)(8.1.2-2)d eq=Σn i d2i/Σn i v i d i(8.1.2-3)(8.1.2-4)式中αcr--构件受力特征系数，按表8.1.2-1采用；ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；σsk--按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，按本规范第8.1.3条计算；E s--钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用；c--最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当c<20时，取c=20;当c>65时，取c=65;ρte--按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；A te--有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取A te=0.5bh+(b f-b)h f,此处，b f、h f为受拉翼缘的宽度、高度；A s--受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；A p--受拉区纵向预应力钢筋截面面积；d eq--受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);d i--受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);n i--受拉区第i种纵向钢筋的根数；v i--受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，按表8.1.2-2采用。
第四版混凝土结构设计原理试题库及其参考答案
第四版混凝土结构设计原理试题库及其参考答案一、判断题（请在你认为正确陈述的各题干后的括号内打“√”，否则打“×”。
每小题1分。
）第1章 钢筋和混凝土的力学性能1．混凝土立方体试块的尺寸越大，强度越高。
（ ）2．混凝土在三向压力作用下的强度可以提高。
（ ）3．普通热轧钢筋受压时的屈服强度与受拉时基本相同。
（ ）4．钢筋经冷拉后，强度和塑性均可提高。
（ ）5．冷拉钢筋不宜用作受压钢筋。
（ ）6．C20表示f cu =20N/mm 。
（ ）7．混凝土受压破坏是由于内部微裂缝扩展的结果。
（ ）8．混凝土抗拉强度随着混凝土强度等级提高而增大。
（ ）9．混凝土在剪应力和法向应力双向作用下，抗剪强度随拉应力的增大而增大。
（ ）10．混凝土受拉时的弹性模量与受压时相同。
（ ）11．线性徐变是指压应力较小时，徐变与应力成正比，而非线性徐变是指混凝土应力较大时，徐变增长与应力不成正比。
（ ）12．混凝土强度等级愈高，胶结力也愈大（ ）13．混凝土收缩、徐变与时间有关，且互相影响。
（ ）第1章 钢筋和混凝土的力学性能判断题答案1. 错；对；对；错；对；2. 错；对；对；错；对；对;对；对；第3章 轴心受力构件承载力1．轴心受压构件纵向受压钢筋配置越多越好。
（ ）2．轴心受压构件中的箍筋应作成封闭式的。
（ ）3．实际工程中没有真正的轴心受压构件。
（ ）4．轴心受压构件的长细比越大，稳定系数值越高。
（ ）5．轴心受压构件计算中，考虑受压时纵筋容易压曲，所以钢筋的抗压强度设计值最大取为2/400mm N 。
（ ）6．螺旋箍筋柱既能提高轴心受压构件的承载力，又能提高柱的稳定性。
（ ）第3章 轴心受力构件承载力判断题答案1． 错；对；对；错；错；错；第4章 受弯构件正截面承载力1．混凝土保护层厚度越大越好。
（ ）2．对于'f h x 的T 形截面梁，因为其正截面受弯承载力相当于宽度为'f b 的矩形截面梁，所以其配筋率应按0'h b A f s =ρ来计算。
预应力的计算及预应力损失σl的估算
6）混凝土的收缩和徐变引起的损失σl6
• (1)由于混凝土的收缩变形与徐变变形，使构件缩
短，预应力钢筋回缩，因而引起预应力损失
• (2)计算方法
受拉区预应力钢筋的预应力损失为：
式中
l6t0.9Epcs1 t, t01 5 E pP spct,t0
• σl6(t)—构件受拉区全部纵向钢筋截面重心由混
§13.3 预应力的计算及预应力损失σl的估算 • 设计计算需确定σpe，不同阶段σpe不同σcon，σl
有关，σpe=σcon-σl，必确定σcon和σl、
钢筋的张拉控制应力σcon
1)概念：σcon是张拉钢筋进行锚固前，张拉千斤顶
所指示的总拉力除以预筋面积所求得的钢筋应力值 2)σcon取值原则
式中
'x'l2 ' 2 x' d
'x—'离l2张拉端x’处由锚具变形引起的考虑反摩 阻后的预拉力损失 △σ’— 当lf＞l时,预应力钢筋考虑反摩阻后张拉端锚 下的预应力损失值 (3)减少锚具变形等引起的应力损失的措施 ①超张拉
②选用变形值∑Δl较小的锚具
3）钢筋与台座间的温差引起的应力损失σl3
可假定与张拉时的 摩擦作用相同，计 算公式如下：
从张拉端a至c 的范围为回缩影响 区，总回缩量
∑△l应等于其影响区内各微分段dx回缩应变的累
计，即：
l cdx 1
a
Ep
c
a l2(x)dx
所以
c
a l2(x)dx Ep l
c
式中 a l2(为x)dx图形ABCB’A’,即图形ABca面积的两倍。
(2)计算方法
lt t2t1l
l3llt Ep(t2t1)Ep
《结构设计原理》复习资料副本
第六章 轴心受压构件的正截面承载力计算二、复习题（一）填空题1、钢筋混凝土轴心受压构件按照箍筋的功能和配置方式的不同可分为两种： 普通箍筋柱 和 螺旋箍筋柱 。
2、普通箍筋的作用是： 防止纵向钢筋局部压屈、并与纵向钢筋形成钢筋骨架，便于施工 。
3、螺旋筋的作用是使截面中间部分（核心）混凝土成为约束混凝土，从而提高构件的 强度 和 延性 。
4、按照构件的长细比不同，轴心受压构件可分为 短柱 和 长柱 两种。
5、在长柱破坏前，横向挠度增加得很快，使长柱的破坏来得比较突然，导致 失稳破坏 。
6、纵向弯曲系数主要与构件的 长细比 有关。
（二）判断题1、长柱的承载能力要大于相同截面、配筋、材料的短柱的承载能力。
………………【×】2、在轴心受压构件配筋设计中，纵向受压钢筋的配筋率越大越好。
…………………【×】3、相同截面的螺旋箍筋柱比普通箍筋柱的承载力高。
…………………………………【√】（三）名词解释1、纵向弯曲系数────对于钢筋混凝土轴心受压构件，把长柱失稳破坏时的临界压力与短柱压坏时的轴心压力的比值称为纵向弯曲系数。
（四）简答题1、轴心受压构件的承载力主要由混凝土负担，设置纵向钢筋的目的是什么？答：协助混凝土承受压力，减小构件截面尺寸；承受可能存在的不大的弯矩；防止构件的突然脆性破坏。
第七章 偏心受压构件的正截面承载力计算二、复习题（一）填空题1、钢筋混凝土偏心受压构件随着偏心距的大小及纵向钢筋配筋情况不同，有以下两种主要破坏形态： 大偏心受压破坏（受拉破坏） 和 小偏心受压破坏（受压破坏） 。
2、可用 受压区界限高度 或 受压区高度界限系数 来判别两种不同偏心受压破坏形态，当b ξξ≤时，截面为 大偏心受压 破坏；当ξ>b ξ时，截面为 小偏心受压 破坏。
3、钢筋混凝土偏心受压构件按长细比可分为 短柱 、 长柱 和 细长柱 。
4、实际工程中最常遇到的是长柱，由于最终破坏是材料破坏，因此，在设计计算中需考虑由于构件侧向挠度而引起的 二阶弯矩 的影响。
预应力损失计算
简介：对比了新旧混凝土结构规范中关于预应力计算方法的不同,总结了各国学者对总预应力损失近似估算值的研究成果，提出了预应力损失的简化计算方法，为快速合理地进行预应力混凝土结构设计提供了依据。
关键字：预应力损失简化计算预应力损失的大小影响到已建立的预应力，当然也影响到结构的工作性能，因此，如何计算预应力损失值，是预应力混凝土结构设计的一个重要内容。
引起预应力损失的原因很多，而且许多因素相互制约、影响，精确计算十分困难。
我国新的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002经历四年半修订,已顺利完成。
此次修订对原规范GBJ10-89进行补充和完善，增加和改动了不少内容。
现就其中预应力损失计算部分谈谈自己的理解，供大家参考指正。
1.预应力损失基本计算在预应力损失值的计算原则方面，各国规范基本一致，均采用分项计算然后叠加以求得总损失。
全部损失由两部分组成，即瞬时损失和长期损失。
其中，瞬时损失包括摩擦损失，锚固损失（包括锚具变形和预应力筋滑移）和混凝土弹性压缩损失。
长期损失包括混凝土的收缩，徐变和预应力钢材的松弛等三项，它们需要经过较长时间才能完成。
我国新规范采用分项计算然后按时序逐项叠加的方法。
下面将分项讨论引起预应力损失的原因，损失值的计算方法。
1.1孔道摩擦损失σl2孔道摩擦损失是指预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失。
包括长度效应（kx）和曲率效应（μθ）引起的损失。
宜按下列公式计算：σl2=σcon(1-1/e kx+μθ)当(kx+μθ)≤0.2时(原规范GBJ10-89为0.3)，σl2可按下列近似公式计算：σl2=(kx+μθ)σcon1．张拉端 2.计算截面式中:X--张拉端至计算截面的孔道长度(m),可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度；θ--张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角(rad);K--考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，按规范取值；μ--预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦系数，按规范取值。
结构设计原理：预应力损失
预应力损失 二、 预应力损失和减小措施
– 减小损失l5的措施
• 设计时使混凝土压应力不要过高 • 用高标号水泥，减小水泥用量，控制水灰比 • 采用级配良好骨料，加强振捣，提高密实性 • 加强养护，使水泥水化作用充分，减小混小措施
▪ 6、螺旋预应力筋局部挤压预应力损失l6
（2）要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及 预应力钢筋与台座之间的温差因素产生的预应力损失
预应力损失 二、 预应力损失和减小措施
▪ 1、张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1
– 损失原因
• 锚具、垫板与构件之间的缝隙被压紧，钢筋在锚具 之间滑动
• 使预应力钢筋回缩
– 发生工艺
• 先张法 • 后张法
– 损失原因
• 长线生产先张法构件，加热养护时，台座和钢筋之间 存在温差 t
• 钢筋受热伸长，台座距离不变，预应力损失
– 减小措施
• 两次升温养护：常温养护 + 升温至规定温度
• 构件在钢模上张拉，一起升温养护
预应力损失 二、 预应力损失和减小措施
▪ 4、预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失l4
– 应力松弛和徐变
• 施加预应力的方法：先张法与后张法取值不同
先张法取值高于后张法
– 规范取值：con
钢筋种类
张拉方法 先张法 后张法
消除应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋
下列情况下可以提高0.05fptk
0.75fpt
k
0.70fpt
k
0.75fptk 0.65fptk
（1）要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受 压区内设置的预应力筋
《结构设计原理》课件
082、预应力损失
预应力损失 一、 张拉控制应力
结构设计原理解答题答案
1、 界限破坏的特征？应变图？推ξ b定义：当钢筋混凝土梁的受拉区钢筋达到屈服应变而开始屈服时，受压区混凝土边缘也同时达到其极限就变而破坏，此时被称为界限破坏。
特征：受压高度为x b =ξb h 0,界限破坏是适筋截面和超稻截面的鲜明界线；当截面实际受压区高度x c >ξb h 0, 时，为超筋梁截面；当x c ，<ξb h 0时，为适筋梁截面。
因此，一般用ξb=x b / h 0，x b 为按平截面假定得到的界限破坏时受城郭区混凝土高度。
由图可得：又： 00h x h x b b βξ==y cu cu b h x εεε+=02、混凝土受弯构件斜截面底部受弯位置？（1）、距支座中心h/2（梁高一半）处的截面；（2）受拉区弯起钢筋弯起处的截面，以及锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面；（3）箍筋数量或间距有改变处的截面；（4）梁的肋板宽度改变处的截面；3、正截面受力全过程可分为几个阶段？各个阶段的特征？分三个阶段：Ⅰ-整体工作阶段特征：混凝土全截面工作,混凝土压应力和拉应力基本上都呈三角形分布。
Ⅰa-混凝土即将开裂特征：混凝土受压区的应力基本上仍是三角形分布，拉区混凝土的应力图形为曲线形。
受拉边缘混凝土的拉应变临近极限拉应变。
Ⅱ-带裂缝工作阶段特征：梁出现第一批裂缝，在裂缝截面上，拉区混凝土推出工作，拉应力转给钢筋承担，发生了应力重分布，钢筋的拉应力随荷载的增加而增大，混凝土的压应力呈微曲的曲线形，中和轴位置向上移动。
Ⅱa-受拉钢筋屈服特征：钢筋的拉应变达到屈服时的应变值，应力达到屈服强度。
Ⅲ-裂缝急剧扩展阶段特征：钢筋的拉应变增长很快，钢筋的拉应力一般维持在屈服强度不变，裂缝急剧开展，中和轴继续上升，混凝土受压区面积不断缩小，压应力也不断增加，压应力图成为丰满的曲线形。
Ⅲa-梁即将破坏特征：截面上边缘的混凝土压应变达到极限压应变值，压应力呈明显的曲线形，最大应力以不在上边缘而在稍下处，在临界裂缝两侧一定的区段内，出现纵向水平裂缝，随即混凝土被压碎，梁破坏。
结构设计原理预应力损失
结构设计原理预应力损失预应力损失是指在混凝土结构中预应力钢束或钢筋受到外界因素（如开裂、徐变、收缩等）的影响而减小其预先施加的应力。
预应力损失是一个重要的设计考虑因素，它直接影响到结构的安全性和可靠性。
本文将介绍结构设计中预应力损失的原理以及常见的损失机制。
一、预应力损失的原理预应力损失的原理可以归纳为四个主要方面：材料性能、结构开裂、徐变效应和收缩效应。
1. 材料性能：材料的力学性能对预应力损失起着重要影响。
例如，预应力钢束的强度、弹性模量和应变限制都会直接影响损失的大小。
混凝土的材料参数，如弹性模量、泊松比和喀斯特效应，也会对预应力的传递和损失起到重要作用。
2. 结构开裂：结构的开裂是导致预应力损失的主要因素之一。
开裂会导致预应力钢束局部失效，从而减小预应力的传递效果。
因此，在结构设计中，需要合理考虑开裂的控制和预应力的布置，以减小预应力损失的发生。
3. 徐变效应：徐变是混凝土的一种时间依赖性变形，即在长时间内受持续载荷作用下产生的变形。
徐变会引起预应力的逐渐降低，导致预应力损失。
因此，在预应力设计中，需要充分考虑徐变效应，并通过合适的裕度系数来修正预应力的施加量。
4. 收缩效应：混凝土在潮湿状态下，由于水分的流失而产生收缩变形。
收缩变形会导致预应力的减小，从而引起预应力损失。
结构设计中需要充分考虑收缩效应，并通过合理的计算方法来估计和控制损失。
二、预应力损失的机制预应力损失的机制主要包括初始预应力损失和长期预应力损失。
1. 初始预应力损失：初始预应力损失是指在梁浇筑后，由于混凝土的收缩、徐变等原因，导致预应力的减小。
这种损失通常是在混凝土强度未达到设计强度时发生的，主要包括混凝土收缩损失、混凝土徐变损失和初始应力分布不均匀等。
2. 长期预应力损失：长期预应力损失是指梁在使用过程中，由于外界因素的影响，预应力的损失逐渐增加。
这种损失通常是由结构开裂、混凝土徐变、钢束锚固失效等因素引起的。
三、预应力损失的控制和修正为了控制预应力损失并保证结构的安全性和可靠性，需要在设计和施工过程中采取一系列的措施：1. 合理选择预应力材料：预应力材料的选择应符合设计要求，并保证材料的强度和性能稳定。
预应力损失名词解释
预应力损失名词解释预应力损失：在混凝土施工过程中由于结构物的变形或温差等原因，致使混凝土开裂而损失的预压应力。
预应力损失是混凝土结构设计中必须考虑的一个重要问题。
不但在制作过程中要有效地控制预应力的损失，还应在制作完成后对预应力混凝土结构进行全面的分析与检验，以尽量减少和防止损失。
一般情况下，造成预应力损失的主要原因有：1、张拉损失，张拉控制应力大于混凝土抗拉强度的损失；2、预应力筋自重损失，钢绞线自重不计的预应力损失；3、混凝土收缩损失，由于混凝土干缩和温度变化引起的预应力损失；4、结构偏心，纵向偏心，预应力钢束受到非均匀荷载引起的损失；5、支承点处材料相对滑动，接触摩阻引起的损失；6、孔道摩擦损失，由于预应力孔道周围的摩阻引起的预应力损失；7、构件内钢筋相互摩擦，预应力筋与锚具及夹具之间摩阻引起的损失。
3、混凝土收缩损失，由于混凝土干缩和温度变化引起的预应力损失；4、结构偏心，纵向偏心，预应力钢束受到非均匀荷载引起的损失；5、支承点处材料相对滑动，接触摩阻引起的损失；6、孔道摩擦损失，由于预应力孔道周围的摩阻引起的预应力损失；7、构件内钢筋相互摩擦，预应力筋与锚具及夹具之间摩阻引起的损失。
在预应力混凝土结构制作与安装过程中，如果设计处理不当，就会出现预应力损失的问题。
严重时将影响结构安全性，使结构在使用阶段发生破坏，或者降低结构承载能力。
因此，在预应力混凝土结构施工中需要注意施工工艺及技术措施的应用。
在施工过程中，常常出现的问题有：钢绞线在张拉时的松驰，尤其是松弛长度过大，在拔丝时则较易出现滑丝现象；结构制作时，各孔道中混凝土的实际灌入量小于设计值，造成了混凝土内部应力集中，从而使张拉时的实际伸长值超过了设计值；采用的钢绞线品种及质量等级不符合设计要求，没有严格按照设计进行张拉施工等。
这些都可能使预应力筋产生预应力损失。
对预应力损失的分析，应根据结构构件的特点和施工工艺确定。
只有通过精确计算才能准确判断其危害性。
预应力损失.
第四章 预应力损失
10.5 张拉控制应力和预应力损失
1、锚固损失l1
预应力筋张拉后锚固时，由于锚具受力后变形、垫板缝隙的挤
紧以及钢筋在锚具种的内缩引起的预应力损失记为l1。
对直线预应力筋，
l1
a l
Es
锚具变形和钢筋内缩值 a（mm）
锚具类别
a
支承式锚具（钢丝束镦头锚具等）：
螺帽缝隙
1
每块后加垫板的缝隙
• 增加台座长度。
2、摩擦损失l2
摩擦损失是指在后张法张拉钢筋时，由于预应力筋与周围接 触的混凝土或套管之间存在摩擦（孔道不直、尺寸偏差、孔壁 粗糙等），引起预应力筋应力随距张拉端距离的增加而逐渐减 少的现象。
直线预应力筋
曲线预应力筋
第二部分摩擦阻力：张拉钢筋时，由于曲线 布筋，预应力钢筋和孔道壁之间产生附加法 向应力引起摩擦阻力。
减少此项损失的措施： 采用两次升温，先常温养护至混凝土强度达到一 定等级，然后再升温。 钢模上张拉。
4、钢筋松弛损失l4
钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑性变形的性质。
在长度保持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这
种现象称为松弛。
应力松弛与初始应力水平和作用时间长短有关。
根据应力松弛的长期试验结果，《规范》取
P’=Npkdx
dF1 N pdx
为张拉端与计算截
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（1）预应力钢筋与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失(σl 1)
后张法构件张拉时，预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失，可按下式计算：
1[)(11kl l p
x con l e A N N +--=-=μθσσ111dP dl p dl f dF μμ==⋅=con σ]1[)kx (+--μθe 式中：σcon ──预应力钢筋锚下的张拉控制应力，单位为MPa ；p con con A N =σ，N con 为钢筋锚下张拉控制应力；A p 为预应力钢筋的截面面积；
μ──预应力钢筋与管道壁的摩擦系数，可按表8-1采用； θ──从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角[图8-24a)]之和（rad ），称为曲线包角，按绝对值相加，单位以弧度计，如管道为在竖平面内和水平面内同时弯曲的三维空间曲线管道，则θ可按下式计算：
22V H θθθ+=
其中：θH 、θV 分别为同段管道上的水平面内的弯曲角与竖向平面内的弯曲角；
k ──管道每米局部偏差对摩擦的影响系数，可按表8-1采用；
x ──从张拉端至计算截面的管道长度，可近似地取该段管道在构件纵轴上的投影长度，或为三维空间曲线管道的长度，单位为m ；
表8-1 系数k 和μ值
图8-24 摩擦引起的预应力损失。