1、第9章 预应力混凝土构件,9.1 预应力混凝土概述 9.2 预应力施工工艺 9.3 张拉控制应力与预应力损失 9.4 预应力混凝土轴心受拉构件计算,2019/4/28,3,一、预应力的概念 定义 预加应力 人为引进的按一定规律分布的应力 作用 抵消工作拉应力 或抵消工作压应力,9.1 预应力混凝土概述,9.1.1 预应力混凝土的基本原理,2019/4/28,4,预应力在生活中的应用 木桶用箍套紧，预压应力,使缝隙处紧密,抵消工作拉应力,防裂防漏,手工锯，拉紧锯条，预拉应力,锯条张紧拉直，产生预拉应力,抵消工作中来回运动的压应力,防止锯条受压失稳,拧紧自行车轮钢丝，预拉力,拉紧钢丝，钢丝预拉应力
2、,抵消工作时产生的压应力,2019/4/28,5,二、预应力混凝土 钢筋混凝土的缺陷 带裂缝工作构件，应用受限制 耐久性要求限制裂缝宽度 预应力混凝土应需而生 解决钢筋混凝土的缺陷而出现 1886年美国人杰克逊提出思路 1928年法国人弗雷西奈获得成功 借助混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉能力的不足,2019/4/28,6,预应力混凝土的定义 美国混凝土协会：预应力混凝土是根据需要人为地引入某一分布与数值的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土 中国建筑材料术语标准JGJ/T 191-2009：由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土 预应力的产生 张拉预应力
3、筋，预应力筋受拉 预应力筋回缩时受到混凝土的约束 预应力筋和砼之间通过黏结或承压方式传力 预应力筋受拉，混凝土受压,2019/4/28,7,预应力混凝土对材料的要求 混凝土强度高：减小截面尺寸、减小自重收缩、徐变小：减少预应力损失快硬、早强：施工进度强度等级不宜低于C40、且不应低于C30 预应力筋（钢丝、钢绞线、预应力螺纹钢筋）强度高：钢筋受拉，抗拉强度要高具有一定的塑性：避免脆性破坏具有良好的加工性能：可焊、镦粗与混凝土之间良好的黏结强度（有黏结）,2019/4/28,8,三、受拉构件预应力的基本原理 工作前轴心受压 施加轴心压力 混凝土均匀压应力 使用荷载作用 外加轴向拉力 拉应力均匀分
4、布 叠加结果 全截面受压 不受力（零应力） 受拉，但拉应力很小,可以保证不开裂或裂缝宽度很小,2019/4/28,9,四、受弯构件预应力的基本原理 使用前偏心受压 截面全部受压 或大部分受压 使用荷载作用 混凝土弹性状态 弯曲应力线性分布 叠加结果 全截面受压，压应力梯形分布 全截面受压，压应力三角形分布 截面存在受拉区，但拉应力减小,保证不开裂或裂缝宽度很小,偏压时反拱，可部分抵消荷载挠度，减小变形：刚度增大。,2019/4/28,10,五、预应力混凝土受力特点 抗裂性能和刚度提高 使用荷载下拉应力下降或不出现拉应力 反拱可部分抵消荷载挠度，刚度提高 预应力大小可根据需要调整 人为施加的预应
5、力 大小可根据抗裂性能和挠度而调整 预应力混凝土处于弹性阶段工作 构件在工作时多处于弹性阶段 应力计算可采用换算面积法，按单一材料对待，即可利用材料力学公式,2019/4/28,11,对承载力的影响 施加预应力对正截面承载力无明显影响 对斜截面受剪承载力有一定的好处,截面尺寸、材料相同的条件下，钢筋混凝土和预应力混凝土正截面承载力相同。,因预压应力可使剪压区高度增大，故预应力混凝土斜截面承载力高于钢筋混凝土斜截面承载力,2019/4/28,12,一、预应力混凝土分类 裂缝控制分类 全预应力混凝土 有限预应力混凝土 部分预应力混凝土,9.1.2 预应力混凝土的 分类、特点与应用,使用过程中不出现
6、拉应力,允许出现裂缝，最大裂缝宽度不超过限值,标准组合可出现拉应力，但不超过规定值,2019/4/28,13,黏结方式分类 有黏结预应力混凝土：依靠预应力筋和混凝土之间的黏结强度传力或部分传力 无黏结预应力混凝土：预应力筋和混凝土不直接接触,预应力筋涂上防锈涂料，置于塑料管内，可自由伸缩，管外浇筑混凝土。,靠端部锚固区传递预应力,2019/4/28,14,施工方法分类 先张法预应力混凝土：先张拉预应力筋，后浇筑混凝土 后张法预应力混凝土：先浇筑混凝土，后张拉预应力筋 中国土木工程学会定量方法分类,预应力度,M0消压弯矩,N0消压轴力,分类结果, 1.0， 全预应力混凝土,0 1.0，部分预应力
7、混凝土, =0， 钢筋混凝土,2019/4/28,15,二、预应力混凝土结构的特点 预应力混凝土结构的优点 抗裂性能较好、刚度较大 耐久性较好 节约材料，减轻自重 抗剪承载力高 抗疲劳能力强 提高工程质量 预应力混凝土结构的缺点 工艺复杂 需要专门设备,反拱不易控制 开工费用较高,2019/4/28,16,三、预应力混凝土的应用 应用领域 房屋建筑 桥梁工程 基础工程 应用实例 预制构件 现浇构件,六库怒江桥，主跨154m,2019/4/28,17,9.1.3 预应力混凝土构件的 构造要求,一、先张法构件的构造要求 预应力筋净间距 不小于公称直径的2.5倍和混凝土粗骨料最大粒径的1.25倍 且
8、应符合下列规定：,预应力钢丝不应小于15mm；,三股钢绞线不应小于20mm；,七股钢绞线不应小于25mm。,当混凝土振捣密实性具有可靠保证时，净,间距可放宽为最大粗骨料粒径的1.0倍。,2019/4/28,18,端部加强措施 单根配置的预应力筋，其端部宜设螺旋筋 分散的多根预应力筋，在端部10d且不小于100mm长度范围内，宜设35片与预应力筋垂直的钢筋网片 采用预应力钢丝配筋的薄板，在板端100mm长度范围内宜适当加密横向钢筋,2019/4/28,19,当构件端部与下部支承结构焊接时，应考虑混凝土收缩、徐变及温度变化所产生的不利影响，宜在构件端部可能产生裂缝的部位设置纵向构造钢筋。,槽形板类
9、构件，应在构件端部100mm长度范围内沿构件板面设置附加横向构造钢筋，其数量不应少于2根,2019/4/28,20,二、后张法构件的构造要求 预留孔道要求 预制构件，孔道之间的净间距不宜小于50mm，且不宜小于粗骨料粒径的1.25倍；孔道至构件边缘的距离不宜小于30mm，且不宜小于孔道直径的50% 现浇混凝土梁中预留孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径，水平方向的净间距不宜小于1.5倍孔道外径，且不应小于粗骨料粒的1.25倍；从孔道外至构件边缘的净距离，,2019/4/28,21,梁底不宜小于50mm，梁侧不宜小于40mm，裂缝控制等级为三级的梁，梁底、梁侧分别不宜小于60mm和50mm 预
10、留孔道外径应比穿孔连接器外径大6mm15mm，且孔道的截面积宜为穿入预应力钢丝束或钢绞线束截面积的3.04.0倍 预留孔道可水平并列贴紧布置，但并排的数量不应超过2束 现浇板中采用扁形锚固体系时，每孔预应力筋数量宜为35根；孔道在水平方向的净间距不应超过8倍板厚及1.5m中的较大值,2019/4/28,22,板中单根无黏结预应力筋的间距不应大于板厚的6倍，且不宜大于1m；带状束的无黏结预应力筋根数不宜多于5根，带状束间距不宜大于板厚的12倍，且不宜大于2.4m 梁中集束布置的无黏结预应力筋，集束的水平净间距不宜小于50mm，束至构件边缘的净距离不宜小于40mm 端部锚固区配置间接钢筋,锚固区两
11、类裂缝,局部承压区承压垫板后面的纵向劈裂裂缝,预应力束偏心布置且偏心距较大时，端面附近产生较高的竖向拉应力，可导致纵向水平裂缝,配置间接钢筋,2019/4/28,23,采用普通钢垫板时，应进行局部受压承载力计算，并配置间接钢筋（配筋区域为左下图区1 ），其体积配筋率不应小于0.5%，垫板的刚性扩散角应取45 局部压力设计值取1.2倍张拉控制力 局部受压间接钢筋配置区外，配置防劈裂箍筋或网片（配筋区域左下图2区）,2019/4/28,24,设置竖向防端部裂缝的构造钢筋（配筋区域为下图3区）,2019/4/28,25,端部局部凹进时的构造 设置折线构造钢筋 防止转折处产生裂缝,2019/4/28,
12、26,预应力筋曲线布置时的半径 当采用曲线预应力束时，曲率半径由下式计算，但不宜小于4m,预应力束合力设计值,预应力束孔道的外径,对于折线配筋的构件，在预应力束弯折处的曲率半径可适当减小。当曲率半径不能满足要求时，可在曲线预应力束弯折处内侧设置钢筋网片或螺旋筋,2019/4/28,27,一、先张法 生产工艺 穿钢筋 张拉钢筋 浇筑混凝土并养护 切断钢筋（混凝土强度达到设计强度的75%以上）,9.2 预应力施工工艺,9.2.1 预应力施加方法,2019/4/28,28,先张法的优点 生产工艺简单 工序少，效率高 质量容易保证 成本低（省去锚具和预埋件） 先张法适用性 工厂化大量生产 长线法生产中
13、、小型构件,2019/4/28,29,二、后张法 张拉设备 千斤顶 锚具和夹具 工艺过程 浇筑混凝土并养护 预留孔道中穿钢筋 张拉钢筋、锚固 孔道内压力灌浆,2019/4/28,30,后张法的优点 钢筋直接在构件上张拉，无需台座 可工厂生产、亦可现场生产 后张法的缺点 生产周期长 需要利用工作锚锚固钢筋，耗材多，成本高 工序多，操作复杂 应用场合 大型构件现场生产 避免长途搬运,锚具,2019/4/28,31,后张法预应力混凝土梁现场施工,2019/4/28,32,后张法的特殊应用 后张自锚法后张法施工构件端部做成喇叭口依靠预应力筋与混凝土之间的黏结力传递 预应力，以代替锚具的挤压 无粘结预应
14、力施加法混凝土浇筑前放入预应力筋预应力筋表面涂油并套塑料管浇筑混凝土张拉预应力筋，锚固,2019/4/28,33,电热张拉法利用热胀冷缩原理,构件制作,伸长值、功率计算,电热机具准备,钢筋除锈、镦粗及垫板制作,穿钢筋,伸长标志,通电,测量伸长量值,断电锚固,冷却,校核,灌浆,2019/4/28,34,9.2.2 锚具和夹具,一、锚具和夹具的性能要求 锚具和夹具：锚固预应力钢筋的工具 能够取下重复使用的夹具 留在构件内不能取下的锚具 对锚具和夹具的要求 可靠的锚固性能 足够的承载能力 良好的适用性能,2019/4/28,35,锚具的基本性能 由“预应力筋-锚具组装件”力学试验测试 静载锚固性能锚
15、具效率系数a0.95极限拉力时预应力筋的总应变apu 2.0 % 动载性能,200万次疲劳性能试验,钢丝钢绞线上限应力0.65fptk，应力幅不小于80MP。锚具零件不应发生疲劳破坏，预应力筋在锚具夹持区域发生疲劳破坏的截面面积不应大于总试件总截面面积的5%,50次周期荷载试验,钢丝钢绞线上限应力0.8fptk，下限应力0.4fptk。预应力筋在锚具夹持区域不应发生断裂。,2019/4/28,36,二、锚具和夹具的类型 夹片式锚具（夹具） 依靠预应力筋和夹片之间的摩擦阻力锚固预应力筋 圆形夹片式锚具YJM 圆形夹片式夹具YJJ 扁形夹片式锚具BJM 支承式锚具（夹具） 靠端部承压锚固预应力筋
16、镦头锚具DTM，镦头夹具DTJ 螺母锚具LMM，螺母夹具LMJ,YJM15-12,YJM13-12,2019/4/28,37,锥塞式锚具（夹具） 靠预应力筋与锥塞之间的摩擦阻力锚固预应力筋 钢质锚具GZM 冷铸锚具LZM 热铸锚具RZM 握裹式锚具（夹具） 利用挤压套筒的握裹力或锚头与混凝土之间的黏结力锚固预应力筋 挤压锚具JYM、挤压夹具JYJ 压花锚具YHM,2019/4/28,38,三、工程上常用锚具和夹具 螺母锚具（夹具）：支承式 单根粗钢筋作预应力筋，钢筋两端带螺纹 钢筋的拉力通过螺纹斜面传给螺帽 螺帽通过钢垫板将力传给混凝土,精轧螺纹钢筋，沿通长都有规则、但不连续的凸形螺纹，可在任
17、意位置进行锚固和连接。,受力明确，锚固可靠；,构造简单，施工方便；,能重复张拉、放松或拆卸；,可用套筒接长,2019/4/28,39,镦头锚具（夹具）：支承式 工艺：将钢丝穿过锚环孔眼，端头镦粗，与锚环固定，然后将预应力筋束连同锚环一起穿过构件预留孔道，待预应力筋伸出孔道口，套上螺帽进行张拉，边张拉边拧紧内螺帽 传力：预拉力通过端头承压力传到锚环，锚环通过螺纹传到螺帽，经钢垫板到混凝土 优点：锚固可靠锚力大张拉方便 缺点：对预应力筋长度的精度要求高,2019/4/28,40,YJM锚具：夹片式 由锚环和夹片组成 可锚固36根平行钢筋或56根平行钢绞线束 可用于张拉端，也可用于固定端 钢筋内缩量
18、大,光圆钢筋2mm,变形钢筋3mm,钢绞线5mm,YJM型群锚，可锚固多根钢绞线,2019/4/28,41,锥塞式锚具 由钢圈和带齿的圆锥体锚塞组成 最早的摩擦式锚具，又称为弗氏锚具 锚固多根平行钢丝束或钢绞线束 钢筋或钢丝滑移大 预应力损失达到张拉控制应力的5%,2019/4/28,42,握裹式锚具 挤压锚具 压花锚具,只能用于固定端,压头机工作原理,2019/4/28,43,9.2.3 预加应力的其他设备,一、千斤顶 施力设备 液压千斤顶 螺旋千斤顶 齿条千斤顶 预应力混凝土使用液压千斤顶 支承于构件端面 力值可达数兆牛,2019/4/28,44,二、制孔器 抽芯成型 钢管抽芯成型 橡胶管
19、抽芯成型 预埋管 预埋金属波纹管 预埋塑料波纹管 预埋钢管 三、穿索机 类型：液压式、电动式 最大推力3kN，最大水平传输距离150m,2019/4/28,45,四、压浆机 系统组成 灰浆搅拌筒 储浆筒 灰浆泵 供水系统 工作参数 最大压力1.50MPa 最大水平距离150m 最大竖直高度40m,2019/4/28,46,六、连接器 锚头连接器 接长连接器,五、张拉台座 先张法固结于地面的设备 临时锚固预应力筋,2019/4/28,47,9.3 预应力损失计算,一、张拉控制应力的影响 张拉控制应力张拉预应力筋达到的最大拉应力值 = 张拉控制应力 张拉控制应力过低时的影响 预应力筋在经历各种损失
20、后，应力太小 对混凝土产生的预压应力过小 不能有效地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度,9.3.1 张拉控制应力,2019/4/28,48,张拉控制应力过高时的影响 混凝土失效：构件的某些部位受拉开裂，锚固端混凝土局部受压破坏 构件延性下降：开裂荷载与极限荷载接近，延性较差 预应力筋失效：超张拉过程中，个别预应力筋的应力可能超过实际屈服强度，产生塑性变形或脆断,张拉控制应力的确定与预应力筋的种类有关。,2019/4/28,49,二、张拉控制应力的取值规定 一般取值规定 消除应力钢丝、钢绞线,中强度预应力钢丝,预应力螺纹钢筋,2019/4/28,50,特殊情况下可以提高取值符合下列情况之一，张拉
21、控制应力限值可以提高0.05fptk或0.05fpyk ： 要求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 要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、预应力筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失,2019/4/28,51,一、张拉端锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失l1 直线预应力筋 锚具、垫板与构件之间的缝隙被压紧，预应力筋在锚具之间滑动，使预应力筋回缩，从而引起预应力损失 损失计算,9.3.2 各项预应力损失,先张法和后张法均发生这项损失,2019/4/28,52,a 锚具变形和预应力筋内缩值（mm）支承式锚具螺帽间隙1，每块后加垫板1锥塞式锚具5夹
22、片式锚具：有顶压5，无顶压68 l张拉端至锚固端的距离（mm） 减小损失的措施 （1）选择自身变形小或使预应力筋回缩小的锚具、夹具 （2）尽量减少垫板数量 （3）对于先张工艺，选择长的台座。,台座长度超过100m时，该项损失可忽略不计。,2019/4/28,53,长台座张拉,2019/4/28,54,后张法曲线预应力筋 预应力筋回缩时产生反向摩擦力，可使预应力损失下降 反向摩擦影响长度lf,（1）圆弧形曲线预应力筋,、摩擦系数，按表9-3采用,抛物线形预应力筋可近似按圆弧形曲线预应力筋考虑,2019/4/28,55,摩擦系数,注：摩擦系数也可根据实测数据确定。,考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系
23、数（1/m）,预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数,2019/4/28,56,（2）直线和圆弧形曲线组成的预应力筋,当xl0时,当l0 xl1时,当l1 xlf 时,2019/4/28,57,二、预应力筋与孔道的摩擦引起的预应力损失l2 损失原因 预应力筋与预留孔壁之间的接触引起的摩擦阻力 预应力筋的预应力随距张拉端的距离的增加而减小 曲线孔道损失比直线孔道更大 损失计算,当（x+0.3）时可用下式近似计算,后张法发生此项损失,2019/4/28,58,x张拉端至计算截面的孔道长度(m)，可近似取孔道在纵轴上的投影长度 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线夹角之和（rad） 考虑孔道每米长度局部偏差的
24、摩擦系数 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦系数,2019/4/28,59,减小l2的措施 采用两端张拉：减小x（最大x仅为构件长度的一半） 采用“超张拉”工艺,0,1.1con,停2min,0.85con,停2min,con,0,1.05con 1.1con,停2min,con,或,但此时会使第一项损失增加,锚固,锚固,2019/4/28,60,三、混凝土加热养护时，预应力筋与台座之间温差引起的预应力损失l3 损失原因 长线生产先张法构件，加热养护时，台座和预应力筋之间存在温差t 预应力筋受热伸长，而台座距离不变，预应力损失 损失计算： l3= 2t 减小措施 两次升温养护：常温养护 + 升温至规
25、定温度 构件在钢模上张拉，一起升温养护,先张法有可能发生该项损失,2019/4/28,61,四、预应力筋的应力松弛引起的预应力损失l4 应力松弛和徐变 材料黏弹性、黏塑性的表现 高应力下预应力筋长度不变时，应力随时间而减小，称为应力松弛 长期不变应力作用下，应变随时间增大，称为徐变 预应力筋应力松弛的特点 早期发展快。24h内可达80%，1000h接近全部松弛。,松弛和徐变都会导致预应力筋的应力损失，但前者是主要的。,2019/4/28,62,钢丝、钢绞线比预应力螺纹钢筋松弛大 张拉控制应力越大，松弛越大 预应力筋应力松弛引起的预应力损失计算 钢丝、钢绞线,普通松弛,低松弛,当con0.7fp
26、tk时,当0.7fptkcon0.8fptk时,先张法后张法均可发生该项损失,2019/4/28,63,中强度预应力钢丝,减小损失l4的措施 采用低松弛钢丝、钢绞线； 采用“超张拉”工艺,预应力螺纹钢筋,当con/fptk 0.5时，松弛损失很小，可近似地取为零。,超张拉可使预应力的预应力松弛减小大约40%60%,2019/4/28,64,五、混凝土收缩和徐变引起预应力损失l5 损失原因 混凝土收缩、徐变 引起预应力筋回缩，应力减小 损失计算 先张法构件,受拉区混凝土法向压应力,受压区混凝土法向压应力,施加预应力时混凝土立方抗压强度,先张法后张法均可发生该项损失,线性徐变,2019/4/28,
27、65,后张法构件,先张法,配筋率,后张法,对于对称配置预应力筋和普通钢筋的构件，配筋率应按钢筋总面积的一半计算。,计算，用受压区钢筋面积,2019/4/28,66,减小损失l5的措施 采用高强度混凝土 采用级配良好骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性 加强养护，使水泥水化作用充分，减少混凝土的收缩,六、螺旋预应力筋局部挤压预应力损失l6 损失原因 环向配筋，混凝土局部压陷，构件直径缩小 该损失只发生在后张法环形配筋构件中 损失量值：d3m时，l6=30 N/mm2 d3m时，l6=0,2019/4/28,67,一、损失值组合表,二、计算结果的取值规定 先张法构件 l计算值100N/mm2 时,
28、取l=100N/mm2 后张法构件 l计算值80N/mm2 时, 取l=80N/mm2,9.3.3 预应力损失的组合,先张法若钢筋转折，存在l2,总损失:l = lI+ lII,2019/4/28,68,9.4 预应力混凝土轴心 受拉构件计算,9.4.1 轴心受拉构件各阶段应力分析,1. 先张法构件,（1）施工阶段,应力con,张拉钢筋仅预应力筋受力,完成第一批损失锚具变形、温度变化、预应力筋松弛,混凝土压应力为0,普通钢筋压应力为0,预应力筋拉应力为con- lI,2019/4/28,69,放松预应力筋（切断预应力筋） 混凝土强度达到75%以上设计强度放张,混凝土获得压应力,普通钢筋压应力,
29、预应力筋拉应力减小（混凝土压缩引起）EppcI,2019/4/28,70,平衡条件：拉力 = 压力,完成第一批损失后预应力筋总的预拉力,换算截面面积,定义,净截面面积,2019/4/28,71,完成第二批损失,混凝土有效预压应力,理论上：,实际上：,混凝土收缩与徐变对普通钢筋内力的影响,普通钢筋压应力,预应力筋拉应力,2019/4/28,72,（2）使用阶段,消压外力加荷N0使混凝土应力为零,开裂外力加荷Ncr使混凝土开裂（拉应力达到ftk）,2019/4/28,73,（3）破坏阶段,开裂后，混凝土退出工作，应力全部由钢筋承担,破坏时，预应力筋和普通钢筋分别达到各自的屈服强度,2019/4/2
30、8,74,2. 后张法构件,（1）施工阶段,在预应力筋张拉并锚固时，混凝土受预压前的损失lI已经完成，而且在张拉预应力筋的同时，混凝土的弹性压缩已经发生。,混凝土预压应力,普通钢筋压应力,预应力筋拉应力,由平衡条件可求得,2019/4/28,75,完成全部损失l后，应有,混凝土有效预压应力,理论上：,实际上：,混凝土收缩与徐变对普通钢筋内力的影响,普通钢筋压应力,预应力筋拉应力,（2）使用阶段,（3）破坏阶段,计算公式同先张法构件,施工阶段与先张法的区别在于净面积和换算面积,2019/4/28,76,9.4.2 轴心受拉构件设计计算,承载力计算,抗裂度验算,裂缝宽度验算,施工阶段张拉（放松）预
31、应力筋时构件承载力验算,使 用 阶 段,后张法施工端部锚固区局部受压验算,2019/4/28,77,一、轴心受拉构件使用阶段计算 正截面承载力计算,抗裂度验算 构件不开裂的基本条件,或,c,根据构造要求配置普通钢筋,由正截面承载力公式配置预应力筋,2019/4/28,78,裂缝控制等级：一级严格要求不出现裂缝的构件荷载标准组合下，截面上混凝土内不出现拉应力,裂缝控制等级：二级一般要求不出现裂缝的构件荷载标准组合下，混凝土的拉应力不大于材料的抗拉强度标准值,2019/4/28,79,裂缝宽度验算 裂缝控制等级为三级的构件，允许出现裂缝 按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度应不超
32、过裂缝宽度限值,先张法：Ate=bh,后张法：Ate=扣除孔道后的截面面积,消压轴力,2019/4/28,80,钢筋相对黏结特性系数i,对环氧树脂涂层带肋钢筋，其相对黏结特性系数应按表中系数的80%采用。,对二a类环境的预应力混凝土构件，在荷载准永久组合下，构件截面拉应力不应超过材料的抗拉强度标准值,2019/4/28,81,二、轴心受拉构件施工阶段强度验算 混凝土压应力,先张法构件按第一批预应力损失出现后计算混凝土压应力,后张法构件按张拉端计算，不考虑预应力损失,强度条件,与施工阶段混凝土立方抗压强度f cu相应的抗压强度标准值，插值确定,2019/4/28,82,三、先张法构件预应力筋的传
33、递长度和锚固长度 传递长度 预应力靠构件两端一定距离内预应力筋和混凝土之间的黏结力，由预应力筋传给混凝土 传递长度范围内预应力小，需要进行正、斜截面承载力验算和裂缝宽度验算,2019/4/28,83,传递长度计算公式,预应力筋外形系数,pe放张时预应力筋的有效预应力,d预应力筋的公称直径,ftk与放张时混凝土立法抗压强度fcu相应的轴心抗拉强度标准值，可按线性内插法确定,当采用骤然放松预应力筋的施工工艺时，ltr的起点应从距构件末端 ltr/4 处开始计算,2019/4/28,84,预应力筋的锚固长度 端部区域，预应力筋必须经过足够的长度之后，其应力才能达到抗拉强度设计值，这样的长度称为锚固长
34、度 锚固长度比传递长度要长一些 锚固长度的起点一般从端部算起 当采用突然放松预应力筋的施工工艺时，锚固长度应从构件末端 ltr/4 处开始计算 基本锚固长度计算公式,2019/4/28,85,四、后张法构件端部锚固区的局部受压承载力计算 局部受压区应力分布 局部受压区ABCD 横向正应力x，存在受拉区和受压区 纵向正应力y ，压应力靠近端部最大 还存在剪应力 xy,当横向拉应力大时，可引起裂缝,纵向压应力过大时，可致局部承载力不足,2019/4/28,86,混凝土局部受压强度提高系数 混凝土强度提高系数l,Al混凝土局部受压面积,Ab混凝土局部受压计算底面积,沿锚具垫圈边缘按45在垫板中扩散后
35、传递到混凝土的受压面积计算,2019/4/28,87,配有间接钢筋的局部受压承载力提高系数cor,当AcorAb时，取Acor=Ab ； Acor1.2Al时，取cor=1.0,方格网至少4片螺旋筋至少4圈,方格网式配筋,螺旋式配筋,取s=30mm80mm,体积配筋率不应小于0.5%,2019/4/28,88,Fl局部受压面上作用的局部压力设计值，取1.2倍张拉控制力,c混凝土强度影响系数,l混凝土局部受压承载力提高系数,局部受压区抗裂计算 防止局部受压区出现沿构件长度方向的裂缝 局部受压区截面尺寸验算,fc张拉预应力筋时混凝土轴心抗压强度设计值,Aln混凝土局部受压净面积（扣除孔道、凹槽面积
36、）,2019/4/28,89,局部受压承载力计算 局部受压区配置方格网式或螺旋式间接钢筋 局部受压承载力应符合下列规定,间接钢筋对混凝土约束的折减系数,C50时=1.0；C80时=0.85,其间按线性内插法确定,2019/4/28,90,例9-1 某24m屋架下弦拉杆，为后张法预应力混凝土构件，安全等级一级，设计使用年限50a。截面尺寸250mm 160mm，C50混凝土，两个孔道的直径均为50mm，采用橡胶管抽芯成型。普通钢筋按构造配置 4 12，箍筋 6200；有黏结低松弛预应力筋采用17股钢绞线束，每束公称直径12.7mm，抗拉强度标准值为fptk=1860N/mm2。张拉预应力筋时，混
37、凝土达到设计强度，采用一端张拉，且一次张拉到位，张拉控制应力0.75fptk。选用YJM13型锚具。已知NGk=380kN， NQk=195kN，c=0.7， q=0.5。试设计该轴心受拉构件。,2019/4/28,91,解： 荷载效应基本组合,1.2组合：,1.35组合：,取两者之中的较大值作为承载力计算的设计值: N=801.9kN,2019/4/28,92,取等号,mm2,选6 12.7，Ap=98.76=592.2mm2,每个孔道布置 3 12.7,1. 使用阶段承载力计算,2019/4/28,93,2. 几何参数,mm2,mm2,2019/4/28,94,（1）张拉控制应力,3. 预
38、应力损失,N/mm2,（2）第一批损失,锚具变形损失,a=5mm,N/mm2,孔道摩擦损失,按锚固端计算，x=l=24m，直线配筋=0,2019/4/28,95,N/mm2,第一批损失,N/mm2,（3）第二批损失,预应力筋应力松弛引起的损失,N/mm2,2019/4/28,96,混凝土徐变、收缩引起的损失,完成第一批损失后混凝土截面上的预压应力,N/mm2,N/mm2,2019/4/28,97,第二批预应力损失,（4）预应力总损失,N/mm2,N/mm2,80 N/mm2,满足要求,2019/4/28,98,4. 抗裂度验算,N,（1）混凝土的有效预压应力,N/mm2,（2）荷载标准组合下拉
39、应力,= 575 kN,2019/4/28,99,N/mm2,N/mm2, 0,能保证严格不出现裂缝,达到一级裂缝控制等级,2019/4/28,100,一次张拉,5. 施工阶段验算,N/mm2,混凝土截面上压应力,N/mm2,满足要求,2019/4/28,101,YJM13锚具直径为100mm，锚具下垫板厚20mm，局部受压面积可按压力Fl从锚具边缘在垫板中按45扩散至混凝土表面的面积计算。具体计算时可近似按图中两条实线所围之矩形面积代替两个圆面积。,6. 锚具下局部受压承载力验算,（1）局部受压区截面尺寸验算,mm2,mm2,2019/4/28,102,mm2,N,kN,N,kN,kN,满足要求,2019/4/28,103,（2）局部承压承载力验算,间接钢筋采用4片6的方格网片，网格尺寸如图所示，s=50mm。,mm2,mm2,2019/4/28,104,N,kN,kN,满足要求,The End,
