预应力混凝土第3章预应力和预应力损失计算

第三章 预应力及预应力损失计算
几个重要的概念
4、初始应力：
定义的方式有多种，此将决定预应力损失所包含的类型； 普遍采用张拉控制应力σcon作为初始预应力， 预应力损失包括：混凝土弹性压缩、混凝土的收缩与徐变、钢筋 的松弛等； 采用张拉应力本身作为初始预应力， 预应力损失包括：锚具损失、混凝土弹性压缩、混凝土的收缩与 徐变、钢筋的松弛等； 采用混凝土弹性缩短后的应力作为初始预应力， 预应力损失包括：仅有混凝土的收缩及徐变、钢筋的松弛。
直线预应力筋
曲线预应力筋
第二节 预应力损失计算
1、第一部分摩擦阻力（孔道偏差）：预留孔道因施工原因发生凸 凹，张拉钢筋将产生法向应力引起预应力损失。其值较小且主要取 决于预应力钢筋长度接触材料间摩阻系数及孔道成型的质量。
Np
Np-dF1
dx
dF1

Nd

N
dl R2
k=μ/R2
dF1 N pdx
第三章 预应力及预应力损失计算
几个重要的概念 3、预应力钢筋张拉控制应力σcon
张拉预应力筋对构件施加预应力时，张拉设备（千斤顶油压表）
所控制的总张拉力Np,con除以预应力筋面积Ap得到的应力。
后张法构件： σcon是张拉钢筋的锚下应力，张拉应力σ扣除锚圈 口摩擦损失后的应力值； 先张法构件： σcon是张拉应力σ扣除台座的弹性损失后的应力值。
定义： 预应力筋张拉后，由于混凝土和钢材的性质以及
制作方法上原因，预应力筋中应力会从scon逐步减少，并经过
相当长的时间才会最终稳定下来，这种应力降低现象称为预应 力损失。 ◆ 由于最终稳定后的应力值才对构件产生实际的预应力效果。 因此，预应力损失是预应力混凝土结构设计和施工中的一个关 键的问题。 ◆ 过高或过低估计预应力损失，都会对结构的使用性能产生不 利影响。
第三章 预应力及预应力损失计算
几个重要的概念
张拉控制应力
初始应力
有效应力
张拉应力
应力损失
第三章 预应力及预应力损失计算
几个重要的概念
1、预应力损失σl
由于受到施工因素、材料性能及环境条件的影响，预应力筋中 的预拉应力在施工和使用过程中往往会逐渐减小，从而使混凝土中 的预压应力相应减小，预应力筋中这种预拉应力减小的现象称为预 应力损失。
注：μ为摩擦系数，k为孔道偏差摩擦影响系数。
第二节 预应力损失计算
2、第二部分摩擦阻力（曲线孔道）：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。其值 较大且随预应力钢筋弯曲角度θ的增加而增加。
d r
根据竖向力平衡
Np
d /2
p
Np-dF2
d /2
在下列情况下， [scon]可提高0.05 fpk：
⑴ 为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；
⑵为部分抵消应力松弛、摩擦、分批张拉和温差产生预应力损失。
为避免scon的取值过低，影响预应力筋充分发挥作用，《规 范》规定scon不应小于0.4 fpk。
第二节 预应力损失计算
（2）张拉控制应力scon取值越高，预应力筋对混凝土的预压
作用越大，可以使预应力筋充分发挥作用。
第一节 预应力钢筋张拉控制力
控制张拉应力σcon值的取值原则：从经济的角度越大越好，但 也不能取值过高，否则会引起以下问题。 （1）引起预应力钢丝断裂； （2）张拉控制应力越大，预应力钢筋的应力松弛也会越大； （3）没有足够的安全系数防止预应力混凝土构件脆断。
第三章 预应力及预应力损失计算
几个重要的概念 5、有效预应力σpe
初始应力（锚下张拉控制应力σcon ）扣除相应应力损失 σl 后预 应力钢筋存在的预拉应力。
第一节 预应力钢筋张拉控制力
1、预应力钢筋张拉控制应力σcon
s con

N p,con Ap
定义：在张拉预应力筋对构件施加预应力时，张拉设备（千斤顶 油压表）所控制的总张拉力Np,con除以预应力筋面积Ap得到的应力。 特点（1）预应力筋在构件受荷以前所经受的最大应力。
先张拉束造成的压缩变形而产生分批张拉损失)； ◆ 松弛损失：长度不变的预应力筋，在高应力的长期作用下会
产生松弛，会引起预应力损失sl5； ◆混凝土的收缩和徐变损失：sl6。
第二节 预应力损失计算
一、摩擦损失sl1
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。
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张拉控制应力限值[scon]
钢筋种类
张拉方法
先张法
后张法
预应力钢丝、钢绞线
0.75 fpk
0.75 fpk
热处理钢筋
0.70 fpk
0.65 fpk
第一节 预应力钢筋张拉控制力
预应力筋的张拉过程是在施工阶段进行的，同时张拉预应力
筋也是对它进行的一次检验，所以表中[scon]是以预应力筋的标准 强度给出的，且[scon]可不受抗拉强度设计值的限制。
第三章 预应力及预应力损失计算
几个重要的概念 2、张拉应力σ
预应力筋张拉锚固前，张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力除以 预应力钢筋截面积，得到钢筋应力值。
任何情况下，预应力钢筋中的最大控制张拉应力：钢丝和钢绞 线不应超过0.80fpk，冷拉热轧钢筋不应超过0.95fpk。
注：fpk为预应力钢筋的抗拉强度标准值。
第二节 预应力损失计算
由于预应力的通过张拉预应力筋得到，凡是能使预应力筋 产生缩短的因素，都将引起预应力损失，主要有：
摩擦损失：在预应力筋张拉过程中，后张法预应力筋与孔道 壁之间的摩擦，先张法预应力筋与锚具之间以及折点处的摩擦，
都会使张拉应力造成损失sl1 。 锚固损失：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移造成损失sl2； ◆温差损失：先张法中的热养护引起的温差损失sl3 ； ◆弹性压缩损失：混凝土弹性压缩损失sl4(后张法中，后拉束对
第三章 预应力及预应力损失计算
第一节 预应力钢筋张拉控制力 第二节 预应力损失计算 第三节 有效预应力计算
第四节 减少预应力损失的措施
第三章 预应力及预应力损失计算
本章内容：
了解预应力损失，张拉控制力、有效预应力概念; 熟悉预应力损失的种类及计算； 掌握有效预应力的计算； 了解减少预应力损失的方法措施。