昆明理工大学建筑工程学院混凝土结构设计原理课件第10章 预应力混凝土结构 张拉控制应力和预应力损失.ppt

* 1、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得到的应力称为张拉控制应力scon。 2、σcon是预应力筋在在构件受荷以前所经受的最大应力。 3、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。 4、但scon取值过高，可能会在张拉时引起拉断事故，产生过大应力松弛。因此，《规范》6.1.3规定了张拉控制应力限值[scon]。 10.3 张拉控制应力和预应力损失10.3.1张拉控制应力 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 张拉控制应力限值 [ s con ] 张拉方法 钢筋种类 先张法 后张法 预应力钢丝、钢绞线 热处理钢筋 0.75 f ptk 0.70 f ptk 0.75 f ptk 0.65 f ptk 《规范》6.1.3 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 5、因为对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。 在下列情况下， [scon]可提高0.05 fptk： 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 fptk。 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 ◆ 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。 10.3.2预应力损失 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 由于预应力是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： 1、锚固损失：锚具变形引起预应力筋的回缩、滑移。 2、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，也会使张拉应力造成损失。 3、混凝土的收缩和徐变引起的损失。 4、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。 5、温差损失：先张法中的热养护引起的温差损失。 6、弹性压缩损失：混凝土弹性压缩，后张法中后拉束对先张拉束造成的压缩变形而产生分批张拉损失等。 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 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sl1。 对直线预应力筋， 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 每块后加垫板的缝隙 1 1 锥塞式锚具 （钢丝束的钢质锥形锚具等） 5 有顶压时 5 夹片式锚具 无顶压时 6~8 1、锚固损失sl1 《规范》6.2.2 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 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，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。摩擦包括两部分： 直线预应力筋 曲线预应力筋 2、摩擦损失sl2 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 N p N p - d F 1 d x 设刮碰摩擦阻力与预应力钢筋拉力Np的大小成正比，单位长度刮碰摩擦系数为k，由图所示的微单元的平衡条件可得摩擦力： 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 N p N p - d F 2 p d q d q /2 d q /2 d x r 取dx=rdq ，为曲线预应力钢筋的曲率半径； Np=spAp，总摩擦力为： 对于曲线预应力钢筋，由图所示的微单元法向受力平衡条件，可得预应力钢筋对孔壁产生的法向应力为 p: 设对应法向应力p的摩擦系数为μ，由图的微单元轴向平衡条件可得： 从张拉断道计算截面对上式积分得 混凝土结构设计原理 10.预 应 力 混 凝 土 结 构 q 为张拉端与计算截面曲线部分的切线夹角（rad） 设该夹角很小，可近似取张拉端到计算截面的距离 x =