钢束预应力损失分析

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张拉端
锚固端
(不动点)
影响长度
前期预应力损失计算
二、锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失σl2
单位长度摩擦损失
面积
当lf≤l时
当lf>l时
前期预应力损失计算
二、锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失σl2
当lf≤l时
式中
——反摩阻影响长度
——张拉端锚下控制应力 ——扣除沿途摩擦损失后锚固端应力 ——张拉端至锚固端距离 ——锚具变形、钢束回缩值, 查《公预规》表6.2.3, 夹片锚
• 不能过大:
安全系数低,可能引起断丝甚至断束; 各根钢丝应力不均匀,少数应力较高,更易断; 应力松弛增大,导致结构受力变化大,不利;
钢束预应力损失分析
控 制 应 力 取 值
无明显屈服台阶,其与强度标准值的比值应定得
• 取值:与钢筋品种有关:钢丝和钢绞线塑性较差,
低一些;冷拉热轧钢筋塑性较好,达屈服强度后
三、预应力筋和台座之间温差 引起的预应力损失σl3
σl3=2(t2-t1)(MPa)
式中:t2—— 混凝土加热养护时,受拉钢筋 的最高温度 ( ℃ ) ; t 1 —— 张拉钢筋时,制造场地的温 度(℃)。
前期预应力损失计算
• 注意事项:
三、预应力筋和台座之间温差 引起的预应力损失σl3
1)为了减少温差引起的预应力损失,可采用 分阶段的养护措施; 2)当台座与构件共同受热时,不考虑温差引 起的预应力损失。
定对锚圈口摩阻和喇叭口摩阻需进行现场实测;
锚圈口摩阻损失试验
试 验 要 求
• 以20米T形连续梁桥为例,设计要求:施工控制张拉力=锚下控
制张拉力+锚圈口摩阻损失。
• 本试验目的在于测定出锚圈口摩阻损失,确定超张拉系数。 • 试验在实体梁板(即曲线孔道)上进行,与《公路桥涵施工技
术规范》(JTG/T F50-2011)附录测试方法不同(在直线孔道进
似取其在纵轴上投影长度 x ' L j / 2 a xi x
前期预应力损失计算
一、预应力钢束与管道壁间摩擦 引起的预应力损失σl1
孔道示意图
前期预应力损失计算
σ
l1

R



弯曲段时
水平段时
支座中心线 计算截面

计算截面
斜线段时
y1
张拉端 弯终点
计算截面 起弯点 跨中
ami y y2 axi x3
l' 4 i Ep (
N
A2
p0

M
I2
p0
e pi )
前期预应力损失计算
五、钢束与锚口及喇叭口摩擦 引起的预应力损失
• 张拉过程中钢绞线不可避免与喇叭口和锚圈口接
触,产生相对滑动,产生摩擦阻力,其值应包括
在张拉控制应力中。设计规范给出参考值为张拉
控制应力的6%;
• 因没有固定公式,实际施工往往忽略此项;现决
119.95 8 0.00664 3802 13270. 42
80.86 79.38 90.61 53.96 66.70
10043. 01
10011. 77
19793. 01
19761. 77
109.88 9
73.434
0.00555 1914
0.00371 5979
14516. 82
17744. 20
术规范》(JTG/T F50-2011)附录测试方法不同(在直线孔道进
行)。其原因是:在实际施工过程中,直线孔道并不多见,往
往包含曲线孔道,优点在于更贴近施工环境,得出的数据更加 准确。
锚圈口摩阻损失试验
试 验 原 理
• 梁板两端均不上工作锚、工作锚夹片,分级张拉
(50%,100%)直至张拉控制应力,得出孔道摩阻
lf l x' l f lf l x' l f lf l x' l f
N1/ N2
310.9
10060. 89
19810. 89
73.532
0.00371 1681
17754. 47
54.06
' ' ' 当 l f l 时 l 2 ( x ) 2 x d
前期预应力损失计算
二、锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失σl2
l a xi L j / 2 ( mm )
当lf>l时
提示: • Δσ ′可由图中等腰梯形面积 AA" DD " E p l
AA" '
前期预应力损失计算

控制 截面

l (mm)
18055. 62 19712. 63
, eRj ——后批张拉的预应力钢束 锚固时的预加力和偏心距 ——所要计算预应力损失的钢束 的偏心距
前期预应力损失计算
四、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4
, ——张拉预应力钢束时相应 阶段的截面面积和惯性矩
• 本例在张拉预应力钢束 N 1 N 6 时,由于管道尚未
灌浆,故截面几何特性应是小截面的净截面,即 阶段一的截面几何特性;


判别
各控制截面锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失σ l2计算表
x
束 号 i N7 四 分 点 截 面 N6 9750 N5 N3/ N4
axi
-1444.4 212.6 293.0 261.8
x′ (mm)
8305.6 2 9962.6 3
lf l x' l f 109.73 0.00556 14497. l f l 4 6692 57 x' l f
行)。其原因是:在实际施工过程中,直线孔道并不多见,往
往包含曲线孔道,优点在于更贴近施工环境,得出的数据更加 准确。
锚圈口摩阻损失试验
试 验 要 求
• 《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)附录测试方法,
此方法存在一定误差。
压力传感器 工具锚 喇叭体 试验台座 管道 力筋 喇叭体 工作锚 压力传感器 (上夹片) 工具锚
(锚板、锚垫板等)压密而变形,使锚固后的预应力筋放松引起 应力损失;
• 与张拉时类似,钢筋回缩变形也会受到管道摩阻力影响,称为反
摩阻;
• 对于确定的锚具,由于其对应的钢筋类型、根数、张拉控制应力
等均相同或相差不大,因此锚具总变形量为固定值(对本设计采 用的夹片式锚具,每个张拉端取6mm),即张拉端钢筋缩短量 已知。
于0.5
前期预应力损失计算
一、预应力钢束与管道壁间摩擦 引起的预应力损失σl1
• 后张法构件中,预应力筋一般由直线和曲线组成;
使预应力筋与孔壁接触而引起摩擦力。从张拉端至计算
截面的摩擦损失值,以σ l1表示;
• 张拉时,由于预留孔道的位置偏差、孔壁不光滑等原因,
• 直线部分:孔道不可能完全顺直,称为孔道偏差影响;
• 在张拉预应力钢束 N 7时,由于N 1 N 6管道都巳灌
浆,而 N 7 管道尚未灌浆,故截面几何特性应是
阶段二的截面几何特性
前期预应力损失计算
四、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4
• 本例采取逐束张拉锚固,
预制时张拉钢束 N 1 N 6 ;
张拉顺序设定为:
N 5 N 6 N1 N 4 N 2 N 3
• 弯道部分:对内壁的径向挤压力引起摩擦损失,称为弯
道影响的摩擦损失。
前期预应力损失计算
一、预应力钢束与管道壁间摩擦 引起的预应力损失σl1
• 计算公式(公预规6.2.2条)
式中σcon ——预应力钢束锚下的张拉控制应力
对于钢丝或钢绞线
con 0.75 f pk
fpk预应力钢筋强度标准值
μ ——钢束与管道壁的摩擦系数
前期预应力损失计算
二、锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失σl2
• 计算方法:1)精确方法 ——试算法
张拉端 总回缩量(已知量)
对称
面积 待求解量为影响长度, 影响长度 应通过试算法求解
前期预应力损失计算
二、锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失σl2
• 计算方法:2)近似方法 ——《公预规》附录D简化方法
前期预应力损失计算
• 预应力筋和台座之间温差引起的预应力损失只在
先张法构件蒸养或者其他加热养护时才考虑,后
三、预应力筋和台座之间温差 引起的预应力损失σl3
张法不予考虑;
• 先张法预应力混凝土构件,当采用加热方法养护
时,由钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失 可按下式计算:
前期预应力损失计算
• 计算公式:
钢束的锚固应力和永存应力(有效应力)
钢束预应力损失分析
意 义
张拉控制应力:指预应力筋张拉锚固前可以量测 的控制应力,为此时张拉千斤顶所指示的总拉力 除以预应力筋截面积所得的应力值,以 con 表示。
钢束预应力损失分析
控 制 应 力 取 值
• 愈大愈好:取值愈大,同样截面的预应力筋,使
混凝土中建立的预压应力就愈大,构件的抗裂性 就愈好;或者若构件达到同样的抗裂性时,则预 应力筋的截面积可以减小。
80.86
四 分 点 截 面
N6
212.6
15
79.38
9750
N5 N3/ N4 N1/ N2
293.0
15
14. 923 95
7 7
90.61
66.70
261.8 310.9
7 7
53.96 54.06
前期预应力损失计算
二、锚具变形、钢筋回缩引起的预应力损失σl2
• 后张法构件当张拉结束锚固时,锚具因受巨大压力会使锚具自身
有较长流幅,可以相应地取得高一些,但也应在
比例极限值之下。
钢束预应力损失分析
控 制 应 力 取 值
• 最大:
钢束预应力损失分析
控 制 应 力 取 值
• 最小:为了充分发挥预应力钢材的作用、克服预
应力损失而留有足够的有效预应力,钢丝、钢绞
线和热处理钢筋的最低张拉控制应力不应小于
0.4
f pk ;冷拉粗钢筋的最低张拉控制应力不应小 f pk 。
前期预应力损失计算
四、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4
• 后张法构件一般都采用分批张拉锚固预应力束,
后批张拉预应力钢束时所产生的砼弹性压缩使前
期已张拉且锚固的预应力钢束产生应力损失;
前期预应力损失计算
四、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4
式中
——预应力钢束弹性模量与砼弹性模
量之比 ——在计算截面先张拉的钢束重心处, 由后张拉各批钢束产生的砼法向应力
a0 i
x2
Lj / 2
x1
前期预应力损失计算

测试方法:
工具锚 压力传感器



压力传感器 工具锚
梁体局部
喇叭体
管道 力筋 张拉千斤顶
钢环板
约束垫板
约束垫板
孔道摩阻测试原理示意
前期预应力损失计算

控制 截面

位置

φ (o) sinα

α ( o) 4.46 3701 2.49 7103 0.07 6046 θ (o) 13. 536 3 12. 502 9 σ l1i (MPa) σ l1 (MPa)
k ——管道每米局部偏差对摩擦的影响系数
前期预应力损失计算
一、预应力钢束与管道壁间摩擦 引起的预应力损失σl1
θ ——从张拉端至计算截面曲线管道部份切线的夹
角之和(rad)
θ = φ -α

0
——计算截面在斜线段时
——计算截面在弯曲段时
φ
——计算截面在水平段时
x’ ——从张拉端至计算截面管道长度(m) ,可近
各控制截面摩擦引起的预应力损失σ l1计算表
x
束 号 i
axi
x′ (m) 8.305 6 9.962 6 10.04 30 10.01 18 10.06 09
N7
-1444.4
弯曲 段 弯曲 段 弯曲 段 水平 段 水平 段
18
0.0778 27504 0.0435 68876 0.0013 27254 -
• 吊装就位并现浇桥面板
湿接缝后张拉钢束N7。
前期预应力损失计算
四、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4
各控制截面因张拉
N 1 N 6由砼弹性压缩引起的预应力损失σ l4计算表
前期预应力损失计算
四、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4
各控制截面因张拉N7由砼弹性压缩引起的预应力损失σ l4计算表
1) 前期(预加应力阶段)预应力损失
• • • •
钢束与管道壁之间的摩擦 锚具变形、钢筋回缩 分批张拉引起混凝土的弹性压缩 钢束与锚口及喇叭口摩阻损失
钢束预应力损失分析
原 因 分 析
• 2)后期(使用阶段)预应力损失 • 钢绞线的应力松驰 • 混凝土的收缩和徐变 • 以张拉控制应力扣除前期和后期预应力损失可得:
钢环板 约束垫板 限位板 约束垫板 张拉千斤顶
喇叭口和锚圈口损失测试原理示意图
锚圈口摩阻损失试验
试 验 要 求
• 以20米T形连续梁桥为例,设计要求:施工控制张拉力=锚下控
制张拉力+锚圈口摩阻损失。
• 本试验目的在于测定出锚圈口摩阻损失,确定超张拉系数。 • 试验在实体梁板(即曲线孔道)上进行,与《公路桥涵施工技
钢束预应力损失分析
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钢束预应力损失分析
内 容 介 绍
• 预应力损失:由于受到多种因素的影响,预应
力筋的预加应力并不是常量,而是瞬时或随着 时间的增长而逐渐减小,这种预加应力减小的 现象称为预应力损失。
钢束预应力损失分析
原 因 分 析
• 后张法预应力构件应计算下列因素引起的损失:
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