第9章预应力混凝土构件的计算8

⑵符合下列情况之一者，张拉控制应力限值可提高0.05fptk ： ①为了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 力钢筋； ②为了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张拉 台座之间的温差等因素产生的预应力损失。
第9章 预应力混凝土构件计算
9.4.2 预应力损失
3 混凝土加热养护时，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l3 存在于先张法构件中。 采用蒸汽养护升温时，混凝土强度不大，钢筋受热自由膨胀伸长，两端的台 座不升温，其间距离保持不变而产生的预应力损失。
t st
通常 1.0 105 / C
l 3 Es 2.0 105 1.0 105 t 2t
第9章 预应力混凝土构件计算
9.1.2 预应力混凝土的分类 1 按照张拉钢筋与浇捣混凝土的先后次序分为： ⑴先张法：先张拉预应力钢筋再浇灌混凝土。 ⑵后张法：先浇灌混凝土，待混凝土达到规定强度后再张拉钢筋。 后张法又可分为灌浆和非灌浆两种：
⑴灌浆预应力混凝土：浇砼，预留孔道 →达到强度，穿筋→张拉钢筋，
夹具和锚具主要依靠摩阻、握裹和承压锚固来夹住或锚住预应力钢筋。
夹具和锚具应具有足够的强度和刚度，锚固性好，构造简单，使用方便，节 约材料，价格低，安全可靠。
第9章 预应力混凝土构件计算
1 锚块锚塞型 由钢制锚环和锚塞组成。
第9章 预应力混凝土构件计算
2 螺杆螺帽型
锚具由螺丝端杆和螺帽两部分组成。
第9章 预应力混凝土构件计算
1 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失l1 存在于先张法和后张法构件中。
⑴预应力直线钢筋－锚固在台座或构件上的锚具、垫板与构件之间的缝隙被 挤紧，以及钢筋和楔块在锚具内滑移，使被拉紧的预应力钢筋内缩引起。
l1
a－回缩量，mm；
a Es l
l －张拉端至锚固端之间的距离，mm；
1、 非预应力混凝土受拉及受弯构件具有自身的一些缺点：
(1)混凝土抗裂性差。 混凝土抗拉强度和极限拉应变值都很小，其极限拉应变约为(1.0~1.5)×10-4， 此时钢筋应变仅为屈服应变的10%左右。若使构件在使用荷载下不出现裂缝， 则需很大截面； (2)钢筋和混凝土的强度不能得到充分发挥。 (3)结构自重大。 钢筋混凝土结构用于大跨度或承受动力荷载的结构成为不可能或很不经济。
Es－预应力钢筋分弹性模量。
对于块体拼成的预应力结构尚应考虑块体间填缝的预压变形。当采用混凝土 或砂浆填缝材料时，每条填缝的预压变形值应取1mm。
第9章 预应力混凝土构件计算
(2)预应力曲线或折线钢筋－锚固时，预应力钢筋回缩，其移动方向与张 拉方向相反，因而将产生反向摩擦。由于反向摩擦的作用，锚具变形引起 的预应力损失在张拉端最大，随着与张拉端的距离的增大而逐渐减小，直 至为零。
l 4 0.4 (
(2)对低松弛预应力钢丝、钢绞线： 当con0.7fptk时：
con
f ptk
0.5) con
l 4 0.125(
con
f ptk
0.5) con
当0.7fptk <con0.8fptk时：
l 4 0.2(
con
部分预应力分为A类和B类： A 类： 构件预压区混凝土正截面拉应力不超过规定的容许值，相当于
《规范》中裂缝控制等级为二级，即一般情况下要求不出现裂缝的构 件。
B类：构件预压区混凝土正截面拉应力允许超过规定的容许值， 但最
大裂缝宽度不超过允许值。相当于《规范》中裂缝控制等级为三级， 即允许出现裂缝的构件。
预应力损失：预应力混凝土构件在制作和使用过程中，预应力钢筋的张拉应 力值不断降低的现象。引起预应力损失的原因有六大类，分别按以下两种方 法分析： ①由于张拉工艺、构造及材料特性（温度）等各种因素引起构件缩短，钢筋 也跟着缩短，即引起预应力损失，可按虎克定律计算；
②由某些物理特性（如摩擦）引起预应力损失，按物理特性分析。
第9章 预应力混凝土构件计算
第9章 预应力混凝土构件的计算
§9.1 预应力混凝土的基本概念
§9.2 施加预应力的方法和锚具 §9.3 预应力混凝土材料要求 §9.4 张拉控制应力与预应力损失 §9.5 预应力混凝土轴心受拉构件的计算
第9章 预应力混凝土构件计算
§9.1
预应力混凝土的基本知识
9.1.1 预应力混凝土的基本原理 预应力混凝土的特点
9.4.1 张拉控制应力con 张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。通常 用张拉设备（如千斤顶油压表）所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积 而得到的应力值。
控制应力确定原则： ⑴如果张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过各种损失后，不能有效 地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。
小钢模生产的构件无此项损失。
第9章 预应力混凝土构件计算
减小预应力损失的σl3一般措施：
⑴采用两次升温养护。先在常温下养护，待混凝土强度等级达到
7.5~10Mpa后，再逐渐升温至规定的养护温度； ⑵在钢模上张拉预应力钢筋（如先张大型楼板）。由于预应力钢筋是锚 固在钢模上的，升温时两者的温度相同，可以不考虑此项损失。
l1
x 2 con l f 1 lf rc
反向摩擦影响长度lf ：
lf
1000 con rc
aEc
rc －曲线的曲率半径；
, －摩擦系数
x－张拉端至计算截面的距离 x lf
第9章 预应力混凝土构件计算
⑵如果取值过大，钢筋易达到屈服强度，个别钢筋可能脆断，导致构件脆 性破坏，可能引起预拉区混凝土开裂或后张法构件端部混凝土局部压坏、 构件的延性降低。
第9章 预应力混凝土构件计算
张拉控制应力限值： 张拉控制应力值的大小与施加预应力的方法有关，还与预应力钢筋种类有关。
⑴ 对于同一钢种，先张法取值应高于后张法。
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4、预应力混凝土结构的定义：在混凝土结构承受使用荷载之前，对其受拉区 预先施加压应力，使构件在使用荷载下产生的拉应力很大部分被预压应力抵 消。由此达到改善普通混凝土缺点的目的。
预压力作用下：截面下压上 拉或全截面受压。
外荷载作用下：截面下拉上 压。
共同作用下：截面下拉上压 或全截面受压。
1 钢筋－主要有钢绞线、钢丝和热处理钢筋三大类。 ⑴强度高。可以提高钢筋与混凝土之间的粘结应力；对采用后张法的构件， 可提高锚固端的局部承压承载力。混凝土强度高，还可减小构件截面尺寸。 ⑵具有一定的塑性。为防止预应力混凝土构件发生脆性破坏，要求预应力钢
筋具有一定的伸长率。一般要求极限伸长率大于4%。
锚固→孔道灌浆，使预应力钢筋与混凝土成为整体。
⑵非灌浆预应力混凝土：在浇筑混凝土构件时不需要留孔道及灌浆，将
预应力钢筋束按设计部位放入构件模板内，然后浇捣混凝土并养护。 当构件混凝土达到设计强度后，在构件上直接张拉预应力钢筋束至控 制应力，并用锚具将预应力钢筋束两端锚固在构件的端部，张拉预应 力钢筋的同时，构件受到预压应力。
第9章 预应力混凝土构件计算
9.2 施加预应力的方法和锚具
9.2.1 预加应力的方法
1 先张法
⑴张拉钢筋 ⑵支模、浇砼 ⑶砼达到一定强度剪丝
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2 后张法－通过锚具传递预应力的。
⑴浇砼，预留孔道
⑵穿筋、张拉、锚固
⑶孔道灌浆
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9.2.2 锚具
夹具和锚具是指在制作预应力混凝土构件时锚固预应力钢筋的工具。能够取 下重复使用的锚具为称夹具（或非工作锚具）；永久固定在构件上的工具称 为锚具（工作锚具）。
预留孔道中张拉钢筋与孔道壁的摩擦力
第9章 预应力混凝土构件计算
减少预应力损失l2的一般措施：
(1)对于较长构件采取两端张拉，则计算中孔道长度按构件的一半长度计算。
(2)采用超张拉。 张 拉 到 1.1con ， 持 荷 2min ， 卸 荷 至 0.85con，持荷2min张拉至 con
第9章 预应力混凝土构件计算
⑶良好的加工性能。要求有良好的可焊性，同时要求钢筋“镦粗”后并不影 响其原来的物理力学性能。
⑷与混凝土之间有较好的粘结作用。对先张法预应力混凝土构件，当用高强
度钢丝时，其表面应进行“刻痕”或“压波”处理。
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2 混凝土
⑴强度高。预应力钢筋有很大的张拉应力，再加上荷载作用，及为抵消各种 预应力损失需要采用较高的张拉应力，要求预应力钢筋具有较高的抗拉强度。
第9章 预应力混凝土构件计算
2、预应力混凝土的优点： (1)可延缓混凝土构件的开裂，提高构件的抗裂性和抗渗性，改善结构的耐 久性； (2)可提高构件刚度，减小变形； (3)充分发挥材料高强度性能，节约钢筋，减轻自重，降低造价；
(4)提高构件的抗剪性能、受压构件的稳定性及抗疲劳性等。
3、缺点： 构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性较差。 成本高，材料质量要求高，技术水平要求高。
第9章 预应力混凝土构件计算
2 按照截面上应力分布特点分为： ⑴全预应力：在使用荷载作用下，构件截面受拉边缘上的混凝土不产生
拉应力，即保持压应力或零应力工作状态。相当于《规范》中裂缝控 制等级为一级，即严格要求不允许出现裂缝的构件。
⑵部分预应力：在使用荷载作用下，构件截面受拉边缘上的混凝土允许
产生拉应力或裂缝。
第9章 预应力混凝土构件计算
4 预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失 l4 存在于先张法和后张法构件中。
钢筋的应力松弛－钢筋或钢筋束在高应力下，其长度保持不变时，钢筋的应 力随时间的增长而逐渐降低的现象。应力松弛的特点与钢种有关，软钢小而 硬钢大；与作用时间长短有关，先快后慢，一小时为50% ，一天完成80%； 还与初始应力水平有关。 (1)对普通松弛预应力钢丝、钢绞线：