第一节：预应力混凝土构件概述二

预应力混凝土结构

PrestressedConcreteStructure一、预应力损失的概念预应力筋张拉后，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σcon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。二、预应力损失种类及确定

1.锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1：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中的内缩引起的预应力损失记为σl1。

对直线形预应力筋：（曲线形预应力筋锚固损失见后面摩擦损失部分）9.1.7预应力损失计算注：①l—张拉端至锚固端距离(mm)②长线台座l≥100m时，σl1=0；③一般先张法的σl1＞后张法的σl1；后张法:l为构件长度先张法:l为台座长度减小方法★选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具，并尽量少用垫板。★增加台座长度

2.摩擦损失σl2：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。直线预应力筋曲线预应力筋取dx=rdq，Np=spApq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=rq，则摩擦损失为：若★对于较长的构件可在两端进行张拉，则计算中孔道长度可按构件的一半长度计算。但此措施将引起σl1的增加，应用时须加注意。★采用超张拉工艺减小此损失的方法张拉程序为：1.1σcon0.85σcon

σcon停2min停2min一端张拉两端张拉超张拉（张拉端）

曲线预应力筋的锚固损失σl1：

对于曲线预应力筋张拉锚固时，由于锚具变形和钢筋内缩a(mm)，使预应力筋有回缩的趋势，从而产生反向摩擦力以阻止其内缩。反向摩擦力只在一定的影响长度lf(m)内发生，即在距张拉端lf处，预应力筋的内缩值为零。设反向摩擦和正向摩擦相同，因摩擦损失是取的平均值，所以摩擦应力损失的最大处为：Ds=2sl2内缩值曲线预应力筋的锚固损失σl1：3.蒸汽养护时温差引起的损失σl3：为缩短先张法构件的生产周期，常采用蒸汽养护加快混凝土的凝结硬化。升温时，新浇混凝土尚未结硬，钢筋受热自由膨胀，但张拉预应力筋的台座是固定不动的，亦即钢筋长度不变，因此预应力筋中的应力随温度的增高而降低，产生预应力损失σl3。设养护升温后，预应力筋与台座的温差为Δt℃，取钢筋的温度膨胀系数为1×10-5/℃，则有，★采用钢模板一同养护，防止钢筋与模具之间出现相对变形。★采用二次养护的方法。先在常温下将浇筑好的混凝土养护到一定强度，待钢筋混凝土产生粘结作用后再进行升温养护。减小此损失的方法注：短线钢模先张法构件自然养护先张法构件后张法构件σl3=04.钢筋松弛损失σl4：钢筋在高应力长期作用下具有随时间增长产生塑性变形的性质。在长度保持不变的条件下，应力值随时间增长而逐渐降低，这种现象称为松弛。应力松弛与初始应力水平和作用时间长短有关。根据应力松弛的长期试验结果，《规范》取普通松弛预应力钢丝和钢绞线：ψ为超张拉系数，一次张拉时，取ψ=1；超张拉时，取ψ=0.9。低松弛预应力钢丝和钢绞线：当scon≤0.7fptk时，当0.7fptk<scon≤0.8fptk时，中强度预应力钢丝：预应力螺纹钢筋：减小此损失的方法★进行超张拉，先控制张拉应力达1.05σcon~1.1σcon,持荷2～5min,然后卸荷再施加张拉应力至σcon。5.收缩徐变损失σl5：混凝土的收缩和徐变，都会导致预应力混凝土构件长度的缩短，预应力筋随之回缩，引起预应力损失。由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且影响二者的因素相同随时间变化规律相似，《规范》将二者合并考虑，按下列公式计算：先张法后张法—受拉区、受压区预应力钢筋在各自合力点处砼反向压应力。此时预应力损失值仅考虑砼预压前（第一批）的损失，其非预应力钢筋的应力值应取等于零；值不得大于0.5；当为拉应力时，取。—施加预应力时的混凝土立方体抗压强度。先张法A0=Ac+aEpAp+aEsAs后张法An=Ac+aEsAsＡ０—换算截面面积。Ａn—净截面面积。减小此损失的方法★采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用干硬性混凝土。★采用级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性。★加强养护，以减少混凝土的收缩。６.局部挤压损失σl６：采用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于预应力钢筋对混凝土的挤压，使环形构件的直径有所减小，预应力钢筋中的拉应力就会降低，从而引起预应力钢筋的应力损失

σ

l６。《混凝土设计规范》规定：当d≤3m时，σl6=30N/mm2

当d>3m时，σl6=09.1.8预应力损失的组合

预应力损失可根据构件处于不同的工作阶段而划分为两批：⑴混凝土预压前完成的损失lI；⑵混凝土预压后完成的损失lII。根据上述预应力损失发生时间先后关系，具体组合见表。注：１、先张法构件由于钢筋应力松弛引起的损失σl4在第一批和第二批损失中所占的比例，如需区分，可根据实际情况确定；２、先张法构件当采用折线形预应力钢筋时，由于转向装置处的摩擦，故在混凝土预压前（第一批）的损失中计入σl2，其值按实际情况确定。考虑到预应力损失计算的误差，在总损失计算值过小时，产生不利影响，《规范》规定当总损失值l

=lI+lII小于下列数值时，按下列数值取用，先张法构件100MPa

后张法构件80MPa9.1.9先张法构件预应力筋的传递长度图9-13预应力的传递(a)放松预应力筋时预应力钢筋的回缩；(b)预应力筋表面的粘结应力τ及截面A-A的应力分布；(c)粘结应力、预应力筋拉应力及混凝土预压应力沿构件长度之分布9.1.10后张法构件端部锚固区的局部受压承载力计算图9-14构件端部混凝土局部受压时的内力分布1构件局部受压区截面尺寸应符合下式要求：锚固区图9-15局部受压的计算底面积Ab

局部受压的计算底面积，可根据局部受压面积与计算底面积按同心、对称的原则确定，对常用情况可按图9-15取用图9-16有垫板时预应力传至混凝土的受压面积

混凝土的局部受压面积；当有垫板时可考虑预压力沿垫板的刚性扩散角45°扩散后传至混凝土的受压面积，见图9-16。

在锚固区段配置间接钢筋(焊接钢筋网或螺旋式钢筋)可以有效地提高锚固区段的局部受压强度，防止局部受压破坏。当配置方格网式或螺旋式间接钢筋，且其核心面积Acor≥Al时，见图9-17，局部受压承载力应按下列公式计算

当Acor大于Ab时，取Acor=Ab；当Acor不大于混凝土局部受压面积Al的1.25倍时，βcor=1.0α——间接钢筋对混凝土约束的折减系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取α＝1.0；当混凝土强度等级为C80时，取α＝0.85；当混凝土强度等级为C50与C80之间时，按线性内插法确定；Acor——配置方格网或螺旋式间接钢筋内表面范围内的混凝土核心截面面积(不扣除孔道