竖向预应力损失

桥 梁 中 心 线
32
50 150 174.5
压力传感器
竖向预应力钢筋 32
W2 W1 W3 W4 W6 W5 W7 W8 W10 W9 W11 W12 W14 W13
图2 箱梁腹板竖向预应力布置图
14 D15
5.6 10 2.4
7x3.5
7x3.5
2 3 7.2
D15
压力传感器
(a)
(b)
3.2 5.6
该项损失逐渐趋于稳定。
箱梁腹板竖向预应力损失计算
➢ 摩擦损失
W1、W2号预应力筋与管道壁之间由摩擦引起 的损失分别为6.1MPa 和5.0MPa（分别占初始张拉 应力的1.0%和0.8%）。如管道每米局部偏差对摩 擦的影响系数k按预埋金属波纹管取为0.0025，则 至锚固端的预应力损失为：
l1 con 1 ekx 615 1 e(0.2300.00253.75) 5.7MPa
➢ 综上，W1和W2号预应力筋在传力锚固时的总损 失分别为151.1MPa和164.4MPa，分别占初始张 拉应力的24.5%和26.7%，其中绝大部分是由于 锚具变形和钢筋回缩引起的损失（分别占传力锚 固时总损失的92.6%和94.3%），因此要控制竖 向预应力传力锚固时的损失，主要是解决预应力 的锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩问题，而对竖 向预应力筋进行二次张拉即在预应力筋灌浆前进
➢ 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩损失
并按规范中给出的相应公式进行计算，其预 应力损失为：
l2
l l
Ep
3 3750
2.0105
160.0MPa
考虑到锚固后实际存在的反向摩擦的影响，两竖
向预应力筋由于锚具变形、钢筋回缩引起的锚固 端预应力损失应为154.3MPa，与W1的实测值 139.9Mpa（占初始张拉应力的22.7%）和W2的 实测值155.4MPa（占初始张拉应力的25.2%）均 较为吻合。
340
330
320 1
10
100
1000
测 试 时 间（ 天 ）
图4 传力锚固后的测试结果（对数X轴）
➢ 现场测试中，张拉W1、W2号竖向预应力时，其张拉端的实际 张拉力仅至495kN（相应的应力为615.5MPa）。
从测试结果中看出，对于W1、W2竖向预应力筋： ➢ 张拉锚固时的各项损失总和分别达到151.1MPa和164.4MPa； ➢ 张拉完毕后至灌浆后1天内的损失分别为71.3MPa和32.8MPa； ➢ 传力锚固后的总损失分别为70.9MPa和61.1MPa，且在500天后，
200
Байду номын сангаас
400
预应力损失
3
单位：MPa
2 1 0
W2 W1 W3 W4 W6 W5 W7 W8 W10 W9 W11 W12 W14 W13
张拉W3
张拉W5
张拉W7
张拉W9
施 工阶段
张拉W11
图7 张拉W2~W14对W1的影响
张拉W13
➢ 竖向预应力W1、W2弹性压缩损失的理论值与实测值基本吻合。 W1的理论值与实测值分别为5.2 MPa和5.1 MPa（占初始张拉应 力的0.83%）；W2的理论值与实测值均为4.0 MPa（占初始张拉 应力的0.65%）。
行补偿张拉是减小这一损失的有效措施之一。
➢ 传力锚固后的损失
时步模型
时步模型采用线性叠加 原理，混凝土任意时刻的应 变为：
t
E
t t
' '
1
t,
t
'
n i1
ti E ti
1
t , ti
sh t,t'
开始计算
计算下一时刻
计算混凝土的应力 ci
计算该时段内混凝土的徐变应变和收缩应变 ti
W3 张拉后
468.9 454.2 W9 张拉后
465.2 450.6 灌浆后 1天 393.1 418.3
W1 张拉时
468.9 451.7 W10 张拉后
466.5 449.6 灌浆后 2天 380.9 409.3
420
W1
410
W2
400
预 应 力（ MPa ）
390
380
370
360
350
大跨预应力混凝土箱梁桥的发展 大跨预应力混凝土箱梁桥存在的问题
竖向预应力损失问题
“时-步”分析法
纵向预应力损失
分项预应力损失
？
预应力总损失
竖向预应力损失
混凝土箱梁竖向预应力损失
➢ 箱梁腹板竖向预应力损失现场测试 ➢ 箱梁腹板竖向预应力损失计算 ➢ 其它因素对竖向预应力损失的影响 ➢ 小结
箱梁腹板竖向预应力损失现场测试
图1 箱梁腹板竖向预应力测试截面
(a)
1449 2%
上游侧 9 32 9
下游侧 竖向预应力筋
长度3.75m 9 32 9
压力传感器
416.5 52 70 70 70 70 70 70 28
387.6
174.5 150 50
700
(b)
N1 N2 N4 N3 N5 N6 N8 N7 N9 N10 N12 N11 N13 N14
图3 张拉端和锚固端大样图
表 1 张拉竖向预应力筋时及灌浆后的的测试结果（单位：MPa）
张拉 顺序 W1 预应力 W2 预应力 张拉 顺序 W1 预应力 W2 预应力 张拉 顺序 W1 预应力 W2 预应力
W1 张拉时
609.4 0
W5 张拉后 467.4 450.5
W11 张拉后 465.4 448.7
W1 锚固后
469.5 0
W6 张拉后 467.8 451.9
W12 张拉后 464.2 449.4
W2 张拉时
468.9 610.5 W7 张拉后 467 451 W13 张拉后 463.3 451.2
W2 锚固后
469.1 455.1 W8 张拉后 466.3 450.5 W14 张拉后 464.4 451.1
➢ 混凝土弹性压缩损失 图5 ANSYS计算模型
预 应 力（ MPa ）
476
474
W1理论值 W2理论值
W1实测值 W2实测值
472
470
468
466
464
462
460
458
456
454
452
450
448 张拉W4 张拉W8 张拉W12 张拉N2 张拉N6 张拉N10 张拉N14
施 工阶段
图6 分批张拉各预应力对W1、W2的影响
计算由混凝土收缩徐变引起的损失 Pci
计算由预应力钢筋松弛引起的损失 Pri
计算该时段预应力总的损失 Pi
否
计算完成？
是
时段末计算总的预应力损失
收缩徐变模型的选取
徐变系数 收缩应变
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0
AASHTO B3 GL2000
ACI209 JTG D62-2004