混凝土结构设计原理幻灯片一二

第10章

预应力混凝土结构构件返回总目录

教学提示：预应力混凝土结构是由配置受力的预应力钢筋通过张拉或其他方法建立预应力的混凝土制成的结构。它从本质上改善了钢筋混凝土结构受力性能，具有技术革命的意义。本章难点在混凝土构件中预应力钢筋的应力将出现损失。引起预应力损失的因素较多，各种预应力出现的时刻和延续的时间各不相同，先张法构件和后张法构件在同一应力阶段上发生的预应力损失也不尽相同，因而增强了计算的复杂性。本章在预应力混凝土基本原理学习基础上，介绍预应力轴心受拉构件和预应力混凝土受弯构件设计理论。教学要求：要求学生熟练掌握预应力混凝土结构的基本概念、各项预应力损失值的意义和计算方法、预应力损失值的组合。熟练掌握预应力轴心受拉构件各阶段的应力状态、设计计算方法和主要构造要求。掌握预应力混凝土受弯构件各阶段的应力状态、设计计算方法和主要构造要求。●10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定●10.2预应力混凝土轴心受拉构件●10.3预应力混凝土受弯构件●10.4预应力混凝土的构造要求●10.5思考题●10.6习题本章内容10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定10.1.1预应力混凝土的概念普通钢筋混凝土结构充分利用了钢筋和混凝土两种材料受力特点，具有诸多优点，但也存在着缺点：混凝土抗拉强度和极限拉应变很低，导致裂缝过早地出现。混凝土极限拉应变约为(0.10～0.15)10-3，钢筋HPB235、HRB335、HRB400和RRB400屈服时，其应变约为(1.00～1.80)10-3。由此可以看出，混凝土开裂时钢筋的设计强度只发挥了1/11左右。普通钢筋混凝土不可能充分利用高强度材料。提高混凝土强度等级对提高其极限拉应变值很小(不能使用高强混凝土)，对构件承载力提高极限值不大。采用高强度钢筋，导致构件变形和裂缝的扩展，使fmax≤flim，≤不成立(不能使用高强钢筋)，使构件不能满足正常使用极限状态要求。在很多情况下，普通钢筋混凝土结构不能适应大跨度、大开间工程结构的需要。采用普通钢筋混凝土建造大跨度、大开间结构，由于无法利用高强度材料，必将导致结构的截面尺寸和自重过大，以致无法建造。为了避免混凝土结构中出现裂缝或推迟裂缝的出现，充分利用高强度材料以及适应大跨度、大开间工程结构的需要，目前最好的办法是在结构构件受外荷作用前，预先对外荷产生拉应力部位的混凝土施加压力造成人为的压应力状态(注意：施工阶段与10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定使用阶段应力状态的区别)。它所产生的预压应力可以抵消外荷载所引起的大部分或全部拉应力，从而使结构构件在使用时的拉应力不大甚至处于受压状态，这样，结构构件在外荷载作用下，裂缝不致产生；即使产生，裂缝开展宽度也不致过大。这种在构件受荷前预先对混凝土受拉区施加压应力的结构称为预应力混凝土结构。现以预应力简支梁的受力情况，说明预应力的基本原理(如图10.1所示)。在外荷载作用前，预先在梁的受拉区施加一对大小相等、方向相反的偏心预压应力N，使得梁截面下边缘混凝土产生预压应力(如图10.1(a)所示)。当外荷q作用时，截面下边缘将产生拉应力(如图10.1(b)所示)。在二者共同作用下，梁的应力分布为上述两种情况的叠加；梁的下边缘应力可能是数值很小的拉应力(如图10.1(c)所示)，也可能是压应力。也就是说，由于预压力的作用可部分抵消或全部抵消外荷载所引起的拉应力，因而延缓了混凝土构件的开裂。预应力混凝土与普通混凝土相比，具有以下特点：

(1)构件的抗裂度和刚度提高。由于预应力钢筋混凝土中预应力的作用，当构件在使用阶段外荷载作用下产生拉应力时，首先要抵消预压应力。这就推迟了混凝土裂缝的出现并限制了裂缝的发展，从而提高了混凝土构件的抗裂度和10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定刚度。(2)构件的耐久性增加。预应力混凝土能避免或延缓构件出现裂缝，而且能限制裂缝的扩大，构件内的预应力筋不容易锈蚀，延长了使用期限。

(3)自重减轻。由于采用高强度材料，构件截面尺寸相应减小自重减轻。(4)节省材料。预应力混凝土可以发挥钢材的强度，钢材和混凝土的用量均可减少。(5)预应力混凝土施工，需要专门的材料和设备、特殊的工艺造价较高。由此可见，预应力混凝土构件从本质上改善了钢筋混凝土结构受力性能，因而具有技术革命的意义。(a)预压力作用10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定(b)荷载作用(c)预压力与荷载共同作用图10.1预应力梁的受力情况10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定10.1.2预应力混凝土的分类预应力混凝土按预加应力的方法可分为先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土；按预加应力的程度可分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土；按预应力钢筋与混凝土的黏结状况可分为有黏结预应力混凝土和无黏结预应力混凝土；按预应力筋的位置可分为体内预应力混凝土和体外预应力混凝土。

1.先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土钢筋混凝土构件中配有纵向受力钢筋，通过这些纵向受力钢筋并使其产生回缩，对构件施加预应力。根据张拉预应力钢筋和浇捣混凝土的先后顺序，将建立预应力的方法分为先张法和后张法。1)先张法预应力混凝土先张法的主要工序是：①钢筋就位(如图10.2(a)所示)；②张拉预应力钢筋(如图10.2(b)所示)；③临时锚固钢筋，浇注混凝土(如图10.2(c)所示)；④切断预应力筋，混凝土受压，此时混凝土强度约为设计强度的75%(如图10.2(d)所示)。采用先张法时，预应力的建立主要依靠钢筋与混凝土之间的黏结力。该方法适用于以钢丝或d<16mm钢筋配筋的中、小型构件，如预应力混凝土空心板等。10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定先张法工艺简单，质量比较容易保证，成本低，所以，先张法是目前我国生产预应力混凝土构件的主要方法之一。图10.2先张法预应力混凝土构件施工工序10.1预应力混凝土结构的基本原理与计算规定

2)后张法预应力混凝土后张法的主要工序是：①制作构件，预留孔道(塑料管，铁管)(如图10.3(a)所示)；②穿筋(如图10.3(b)所示)；③张拉预应力钢筋(如图10.3(c)所示)；④锚固钢筋，孔道灌浆(如图10.3(d)所示)。采用后张法时，预应力的建立主要依靠构件两端的锚固装置。该法适用于钢筋或铰线配筋的大型预应力构件，如屋架、吊车梁、屋面梁。后张法施加预应力方法的缺点是工序多，预留孔道占截面面积大。施工复杂压力灌浆费时，造价高。图10.3后张法预应力混凝土构件施工工序10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定2.全预应力混凝土土和部分预应力力混凝土对于预应力混凝凝土结构，可依依据其预应力度度不同，划分为为若干等级。1970年国际预应力混混凝土协会和欧欧洲混凝土委员员会(CEB-FIP)曾建议将配筋混混凝土分为4个等级：Ⅰ级(全预应力混凝土土)、Ⅱ级(有限预应力混凝凝土)、Ⅲ级(部分预应力混凝凝土)和Ⅳ级(普通钢筋混凝土土)。1)全预应力混凝土土全预应力混凝土土系指预应力混混凝土结构在最最不利荷载效应应组合作用下，，混凝土中不允允许出现拉应力力。全预应力混凝土土具有抗裂性好好和刚度大等优优点。但也存在在着以下缺点：：①抗裂要求高高，预应力钢筋筋的配筋量取决决于抗裂要求，，而不是取决于于承载力的需要要，导致预应力力钢筋配筋量增增大；②张拉应应力高，对锚具具和张拉设备要要求高，锚具下下混凝土受到较较大的局部压力力，需配置较多多的钢筋网片或或螺旋筋；③施施加预压力时，，构件产生过大大反拱，而且由由于高压应力下下的徐变和反拱拱随时间而增长长。2)部分预应力混凝凝土10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定部分预应力混凝凝土系指预应力力混凝土结构在在最不利荷载效效应组合作用下下，容许混凝土土受拉区出现拉拉应力或裂缝。。其中，对最不不利荷载效应组组合作用下，受受拉区出现拉应应力但不出现裂裂缝的预应力混混凝土结构称为为有限预应力混混凝土.部分预应力混凝凝土既克服了全全预应力混凝土土的缺点，又可可以用预应力改改善钢筋混凝土土构件的受力性性能，使开裂推推迟，增加刚度度并减轻自重。。与全预应力混混凝土结构相比比，部分预应力力混凝土结构虽虽然抗裂性能稍稍差，刚度稍小小，但只要能满满足使用要求，，仍然是允许的的。越来越多的的研究成果和工工程实践表明，，采用部分预应应力混凝土结构构是合理的。可可以认为，部分分预应力混凝土土结构的出现是是预应力混凝土土结构设计和应应用的一个重要要发展。3.有黏结预应力混混凝土和无黏结结预应力混凝土土有黏结预应力混混凝土系指预应应力钢筋与其周周围的混凝土有有可靠的黏结强强度，使得在荷荷载作用下预应应力钢筋与其周周围的混凝土有有共同的变形。。先张法预应力力混凝土和后张张法预应力混凝凝土均为有黏结结预应力混凝土土。无黏结预应力混混凝土系指预应应力钢筋与其周周围的混凝土没没有任何黏结强强度，在荷载作作用下预应力钢钢筋与其周围的的混凝土各自变变形。这种预应应力混凝土采用用的预应力筋全全长涂有特制的的防锈油脂，并并套有防老化的的塑料管保护。。4.体内预应力混凝凝土和体外预应应力混凝土体内预应力混凝土系系指预应力筋布布置在混凝土构构件体内的预应应力混凝土。先先张法预应力混混凝土和后张法法预应力混凝土土等均属此类。。体外预应力混凝土土系指预应力力筋布置在混混凝土构件体体外的预应力力混凝土(如图10.4所示)。混凝土斜拉拉桥与悬索桥桥属此类特例例。10.1预应力混凝土土结构的基本本原理与计算算规定图10.4体外预应力混混凝土结构10.1预应力混凝土土结构的基本本原理与计算算规定10.1.3预应力混凝土土的材料1.预应力钢筋与普通混凝土土构件不同，，钢筋在预应应力构件中，，从构件制作作到构件破坏坏，始终处于于高应力状态态，故对钢筋筋有较高的质质量要求。预预应力混凝土土结构对钢筋筋的性能要求求：(1)高强度。预应应力混凝土构构件通过张拉拉预应力钢筋筋，在混凝土土中建立预压压应力。在制制作和使用过过程中，由于于多种原因使使预应力钢筋筋的张拉应力力产生应力损损失。为了在在扣除应力损损失以后，仍仍然能使混凝凝土建立起较较高的预应力力值，需要采采用较高的张张拉应力，因因此，预应力力钢筋必须采采用高强度钢钢材。(2)较好的黏结性性能。在受力力传递长度内内钢筋与混凝凝土间的黏结结力是先张法法构件建立预预应力的前提提，因此必须须有足够的黏黏结强度。当当采用光面高高强钢丝时，，表面应经““刻痕”或““压波”等措措施处理后方方能使用。(3)较好的塑性。。为实现预应应力结构的延延性破坏，保保证预应力筋筋的弯曲和转转折要求，预预应力筋必须须具有足够的的塑性，即预预应力筋必须须满足一定的的拉断延伸率率和弯折次数数的要求。我国目前用于于预应力混凝凝土结构中的的钢材有热处处理钢筋、消消除应力钢丝丝(有光面、螺旋旋肋、刻痕)和钢绞线三大大类。10.1预应力混凝土土结构的基本本原理与计算算规定热处理钢筋具具有强度高、、松弛小等特特点。它以盘盘圆形式供货货，可省掉冷冷拉、对焊等等工序，大大大方便施工。。高强钢丝用高高碳钢轧制成成盘圆后经过过多次冷拔而而成。它多用用于大跨度构构件，如桥梁梁上的预应力力大梁等。钢绞线一般由由多股高强钢钢丝经铰盘拧拧成螺旋状而而形成，多在在后张法预应应力构件中采采用。2.混凝土预应力混凝土土构件对混凝凝土的基本要要求：(1)高强度。预应应力混凝土需需要采用较高高强度的混凝凝土，才能建建立起较高的的预压应力，，有效地减小小构件截面尺尺寸，减轻构构件自重节约约材料。对于于先张法构件件，高强度的的混凝土具有有较高的黏结结强度，可减减少构件端部部应力传递长长度；对于后后张法构件，，采用高强度度混凝土可承承受构件端部部较高的局部部压应力。(2)收缩和徐变小小。这样，可可以减少由于于收缩徐变引引起的预应力力损失。(3)快硬和早强。这样样，可以尽早地施施加预应力，提高高台座、模具和夹夹具的周转率，加加快施工进度，降降低管理费用。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定3.孔道及灌浆材料后张法混凝土构件件的预留孔道是通通过制孔器来形成成的，常用的制孔孔器的形式有两类类：一类为抽拔式式制孔器，即在预预应力混凝土构件件中根据设计要求求预留制孔器具，，待混凝土初凝后后抽拔出制孔器具具，形成预留孔道道。常用橡胶抽拔拔管作为抽拔式制制孔器。另一类为为埋入式制孔器，，即在预应力混凝凝土构件中根据设设计要求永久埋置置制孔器(管道)，形成预留孔道。。常用铁皮管或金金属波纹管作为埋埋入式制孔器。目前，常用的留孔孔方法是预留金属属波纹管。金属波波纹管是由薄钢带带用卷管机压波后后卷成，具有重量量轻、刚度好、弯弯折和连接简便、、与混凝土黏结性性好等优点，是预预留后张预应力钢钢筋孔道的理想材材料。对于后张预应力混混凝土构件为避免免预应力筋腐蚀，，保证预应力筋与与其周围混凝土共共同变形，应向孔孔道中灌入水泥浆浆。要求水泥浆应应具有一定的黏结结强度，且收缩也也不能过大。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定10.1.4锚具和夹具预应力混凝土结构构和构件中锚固预预应力钢筋的器具具有锚具和夹具两两种在先张法预应应力混凝土构件施施工时，为保持预预应力筋的拉力并并将其固定在生产产台座(或设备)上的临时性锚固装装置；在后张法预预应力混凝土结构构或结构施工时，，在张拉千斤顶或或设备上夹持预应应力筋的临时性锚锚固装置称为夹具具(代号J)。夹具根据工作特特点分为张拉夹具具和锚固夹具。在后张法预应力混混凝土结构中，为为保持预应力筋的的拉力并将其传递递到混凝土上所用用的永久性锚固装装置称为锚具(代号M)。锚具根据工作特特点分为张拉端锚锚具(张拉和锚固)和固定端端锚具(只能固定)。根据锚固方式的的不同分为以下几几种类型(1)夹片式锚具，代号号J，如JM型锚具(JM12)；QM型、XM型(多孔夹片锚具)、OVM型锚具；夹片式扁扁锚(BM)体系。(2)支承式锚具，代号号L(螺丝)和D(镦头)，如螺丝端杆锚具具(LM)、镦头锚具(DM)。(3)锥塞式锚具，代号号Z，如钢质锥形锚具具(GZ)。(4)握裹式锚具，代号号W，如挤压锚具和压压花锚具等。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定锚具的标记由型号号、预应力筋直径径、预应力筋根数数和锚固方式等四四部分组成。如锚锚固6根直径为12mm预应力筋束的JM12锚具，标记为JM12-6。锚具设计应根据结结构要求、产品技技术性能和张拉施施工方法，按表10-1选用。表10-1锚具选用预应力筋品种选用锚具形式张拉端固定端安装在结构之外安装在结构之内钢绞线及钢绞线束夹片锚具夹片锚具挤压锚具压花锚具挤压锚具高强钢丝束夹片锚具镦头锚具锥塞锚具夹片锚具镦头锚具挤压锚具挤压锚具镦头锚具精轧螺纹钢筋螺母锚具螺母锚具—10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定锚具的种类很多，，不同类型的预应应力筋所配用的锚锚具不同，常用的的锚具有以下几几种：1.JM型锚具JM型锚具由锚环和呈呈扇形的夹片组成成，夹片的块数与与预应力钢筋或钢钢铰线的根数相同同。夹片呈楔形，，其截面成扇形。。每一块夹片有两两个圆弧形槽，上上有齿纹以锚住预预应力钢筋。其构构造如图10.5所示。JM型锚具是一种利用用楔块原理锚固多多根预应力筋的锚锚具，它既可作为为张拉端的锚具，，又可作为固定端端的锚具或作为重重复使用的工具锚锚。JM型锚具性能好，锚锚固时钢筋束或钢钢绞线束被单根夹夹紧，不受直径误误差的影响，且预预应力筋是在呈直直线状态下被张拉拉和锚固，受力性性能好。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定图10.5JM12型锚具10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定2.XM型、QM型和OVM型锚具XM型锚具由锚板与三三片夹片组成，如如图10.6所示。它既适用于于锚固钢绞线束，，又适用于锚固钢钢丝束；既可锚固固单根预应力筋，，又可锚固多根预预应力筋。当用于于锚固多根预应力力筋时，既可单根根张拉、逐根锚固固，又可成组张拉拉，成组锚固。另另外，它还可用作作工作锚具。QM型锚具由锚板与夹夹片组成，如图10.7所示。QM型锚固体系配有专专门的工具锚，以以保证每次张拉后后退锲方便，并减减少安装工具锚所所花费的时间。OVM型锚具是在QM型锚具的基础上，，将夹片改为二片片式，并在夹片背背部上部锯有一条条弹性槽，以提高高锚固性能。在张张拉空间较小或在在环形预应力混凝凝土结构中，当采采用与OVM型锚具配套的变角角张拉工艺时，张张拉十分方便，如如图10.8所示。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定图10.6XM型锚具图10.7QM型锚具及配件3.夹片式扁锚体系夹片式扁锚体系由由夹片、扁型锚板板、扁型喇叭管等等组成(如图10.9所示)。采用扁锚的优点点：可减少混凝土土厚度、增大预应应力钢筋的内力臂臂、减小张拉槽口口尺寸等。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定图10.8OVM型锚具10.9夹片式扁锚体系10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定4.螺丝端杆锚具由螺丝端杆、螺母母和垫板三部分组组成，如图10.10所示。锚具长度一一般为320mm，当为一端张拉或或预应力筋的长度度较长时，螺杆的的长度应增加30mm～50mm。螺丝端杆与预应力力筋用对焊连接，，焊接应在预应力力筋冷拉之前进行行。预应力筋冷拉拉时，螺母置于端端杆顶部，拉力应应由螺母传递至螺螺丝端杆和预应力力筋上。这种锚固固体系曾主要用于于预应力混凝土屋屋架的下弦杆等配配有直线预应力钢钢筋的结构构件中中，目前已很少采采用。(a)螺丝端杆锚具(c)螺母10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定(b)螺丝端杆(d)垫板图10.10螺丝端杆锚具5.镦头锚具镦头锚具是利用钢钢丝两端的镦粗头头来锚固预应力钢钢丝的一种锚具。。镦头锚具加工简简单，张拉方便，，锚固可靠，成本本较低，但对钢丝丝束的等长要求较较严。这种锚具可可根据张拉力大小小和使用条件设计计成多种形式和规规格，能锚固任意意根数的钢丝。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定常用的钢丝束镦头头锚具分A型与B型。A型由锚环与螺母组组成，可用于张拉拉端；B型为锚板，用于固固定端，其构造如如图10.11所示。图10.11钢丝束镦头锚具10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定图10.12钢质锥形锚具6.钢质锥形锚具钢质锥形锚具由锚锚环和锚塞(如图10.12所示)组成，用于锚固以以锥锚式双作用千千斤顶张拉的钢丝丝束。锚环内孔的的锥度应与锚塞的的锥度一致。锚塞塞上刻有细齿槽，，夹紧钢丝防止滑滑动。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定10.1.5预应力混凝土结构构的计算规定1.计算要求预应力混凝土结构构构件，除应根据据使用条件进行承承载力计算及变形形、抗裂、裂缝宽宽度和应力验算外外，尚应根据具体体情况对制作、运运输和安装等施工工阶段进行验算。。承载力计算是结构构构件不发生破坏坏的基本保证，所所有结构构件均应应进行承载力计算算。裂缝控制验算按结结构构件不同的控控制要求将裂缝控控制等级分为三级级，即一级：严格格要求不出现裂缝缝；二级：一般要要求不出现裂缝；；三级：允许出现现裂缝。变形验算不仅考虑虑使用荷载作用下下的变形，尚应对对预应力产生的反反拱进行估算。由于预应力混凝土土结构构件在制作作、运输、吊装等等施工阶段的受力力状态与使用阶段段的受力状态不同同，且混凝土实际际强度较使用时低低，因此，设计时时应根据具体情况况，对制作、运输输、吊装等施工阶阶段应进行应力校校核和后张法构件件端部局部受压验验算。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定在进行上述计算或或验算时，预应力力有时需作为荷载载效应考虑。对承承载能力极限状态态，当预应力效应应对结构有利时，，预应力分项系数数取为1.0；不利时取为1.2。对正常使用极极限状态，预应应力分项系数取取为1.0。当预应力作为为荷载效应考虑虑时，其设计值值应按有关计算算式计算。2.张拉控制应力在制作预应力混混凝土构件时，，张拉设备(如千斤顶油压表表)所控制的总张拉拉力除以预应力力钢筋截面面积积所得到的应力力值称为张拉控控制应力为了充分发挥预预应力的优势，，张拉控制应力力宜尽可能高一一些，使混凝土土建立较高的预预压应力，可以以节约预应力钢钢筋，减小截面面尺寸。但张拉拉控制应力过高高，可能出现下下列问题：过高，裂缝出现现时的预应力钢钢筋应力将接近近于其抗拉设计计强度，使构件件破坏前缺乏足足够的预兆，延延性较差；过过高，将将使预应力筋的的应力松弛增大大；当进行超张张拉时(为了减小摩擦损损失及应力松弛弛损失)，由于张拉控制制应力过高可能能使个别钢筋(丝)超过屈服(抗拉)强度，产生永久久变形(脆断)。因此，预应力力钢筋的张拉应应力10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定必须加以控制，，不宜超过表10-2中的数值。张拉控制应力的的限值应根据构构件的具体情况况，按照预应力力钢筋种类及施施加预应力的方方法予以确定，，见表10-2。设计预应力构件件时，表10-2所列限值可根据据具体情况和施施工经验作适当当调整，可将张张拉控制应力提提高(1)要求提高构件在在施工阶段的抗抗裂性能而在使使用阶段受压区区内设置的预应应力钢筋；(2)要求部分抵消由由于应力松弛、、摩擦、钢筋分分批张拉以及预预应力钢筋与张张拉台座间的温温差因素产生的的预应力损失。。为了充分发挥预预应力筋的作用用，克服预应力力损失，张拉控控制应力不宜过小，GB50010—2002规定张拉控制应应力限值不应小小于10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定表10-2张拉控制应力限限值钢筋种类张拉方法先张法后张法消除应力钢丝、钢绞线热处理钢筋10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定3.预应力损失预应力钢筋张拉拉完毕或经历一一段时间后，由由于张拉工艺、、材料性能和锚锚固等因素的影影响，预应力钢钢筋中的拉应力力值将逐渐降低低，这种现象称称为预应力损失失。预应力损失失计算正确与否否对结构构件的的极限承载力影影响很小，但对对使用荷载下的的性能(反拱、挠度、抗抗裂度及裂缝宽宽度)有着相当大的影影响。损失估计计过小，导致构构件过早开裂。。正确估算和尽尽可能减小预应应力损失是设计计预应力混凝土土结构构件的重重要问题。在预应力混凝土土结构发展初期期，由于没有高高强材料和对预预应力损失认识识不足而屡遭失失败，因此，必必须在设计和制制作过程中充分分了解引起预应应力损失的各种种因素。GB50010—2002提出了6项预应力损失，，下面分项讨论引引起这些预应力力损失的原因、、损失值的计算算方法以及减小小预应力损失的的措施1)张拉端锚具变形形和钢筋内缩引引起的预应力损损失10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定预应力钢筋锚固固在台座或构件件上时，由于锚锚具、垫板与构构件之间的缝隙隙被挤紧，或者者由于钢筋和螺螺帽在锚具内的的滑移，使预应应力钢筋回缩，，引起预应力损损失对于直线预应力力钢筋，预应力力损失可按下式式进行计算(10-1)式中，a——张拉端锚具变形形和钢筋内缩值值(以mm计)，可按表10-3采用，也可根根据实测数据确确定；L——张拉端到锚固端端之间的距离(mm)，先张法为台座座或钢筋长度，，后张法为构件件长度；Es——预应力钢筋弹性性模量(N/mm2)。锚具的损失只考考虑张拉端，对对于锚固端，由由于锚具在张拉拉过程中已被挤挤紧，故不考虑虑其引起的预应应力损失。10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定对块体拼成的结结构，其预应力力损失尚应计及及块体间填缝的的预压变形。当当采用混凝土或或砂浆作为填充充材料时，每条条填缝的预压变变形值应取1mm。式(10-1)没有考虑反向摩摩擦的作用，计计算的预应力损损失值沿预应力力钢筋全长是相相等的。表10-3锚具变形和钢筋筋内缩值a(mm)锚具类别a支承式锚具(钢丝束墩头锚具等)螺帽缝隙1每块后加垫板的缝隙1锥塞式锚具(钢丝束的钢质锥形锚具等)5夹片式锚具有顶压时5无顶压时6~810.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定后张法构件的曲曲线或折线预应应力钢筋，张拉拉预应力钢筋时时，预应力钢筋筋将沿孔道向张张拉端方向移动动，此时摩擦力力阻止预应力钢钢筋向张拉端方方向移动而产生生摩擦损失，但但锚固时，预应应力钢筋回缩，，其移动方向与与张拉方向相反反，因而将产生生反向摩擦。由由于反向摩擦的的作用，锚具变变形引起的预应应力损失在张拉拉端最大，随着着与张拉端的距距离增大而逐步步减小，直至消消失(如图10.13所示)。图10.13曲线预应力钢筋筋由于锚具变形形引起的预应力力损失10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定对于曲线或折线线预应力钢筋，，由锚具变形和和钢筋回缩引起起的预应力损失失值应根据曲线预应应力钢筋与孔道道壁之间的反向向摩擦影响长度度范围内的总变变形值与锚具变变形和预应力钢筋内缩缩值相等的条件件确定。当预应力钢筋为为圆弧形曲线(抛物线形预应力力钢筋可近似按按圆弧形曲线预预应力钢筋考虑虑)，且其对应的圆圆形角≤30°时，由于锚具变变形和钢筋内缩缩，在反向摩擦擦影响长度范围围内的预应力损损失，可按式(10-2)进行计算：(10-2)可按式(10-3)计算：10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定(10-3)表10-4偏差系数和摩擦擦系数μ值孔道成形方式μ预埋金属波纹管0.00150.25预埋钢管0.00100.30橡胶管或钢管抽芯成型0.00140.55无黏结预应力钢绞线0.00400.12无黏结预应力钢丝束0.00350.1010.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定后张折线形预应应力钢筋或两条条圆弧形曲线组组成的预应力钢钢筋的预应力损损失计算参见GB50010—2002附录D。减小损损失的措施：：①合理选择锚锚具和夹具，使使锚具变形小或或预应力回缩值值小。②尽量减减小垫块的块数数。③增加台座座长度。④对直直线预应力钢筋筋可采用一端张张拉方法。⑤采采用超张拉，可可部分地抵消锚锚固损失。2)预应力筋与孔道道壁之间摩擦引引起的损失在后张法预应力力混凝土结构构构件的张拉过程程中，由于预留留孔道偏差、内内壁不光滑及预预应力筋表面粗粗糙等原因，使使预应力筋在张张拉时与孔道壁壁之间产生摩擦擦。随着计算截截面距张拉端距距离的增大，预预应力钢筋的实实际预拉应力将将逐渐减小。各各截面实际受拉拉应力与张拉控控制应力之间的的这种应力差值值称为摩擦损失失。可按下式进行计计算(如图10.14所示)：10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定图10.14预应力摩擦损失失计算10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定=con(1-)(10-4)减小损失的措措施：①采用两两端张拉，预应应力筋经两端张张拉后，靠近锚锚固段一侧预应应力筋的应力损损失大为减小，，损失最大截面面转移到构件中中部。②采用““超张拉”工艺艺(如图10.15所示)。即第一次张拉拉至1.1，持续2分钟，再卸载至至0.85，持续2分钟.可见采用超张拉拉工艺，预应力力筋实际应力沿沿构件比较均匀匀，而且预应力力损失也大为降降低。③在接触材料表面面涂水溶性润滑滑剂，以减小摩摩擦系数。④提提高施工质量，，减小钢筋位置置偏差。图10.15超张拉建立的应力分分布10.1预应力混凝土结结构的基本原理理与计算规定3)混凝土加热养护护时，受张拉的的钢筋与承受拉拉力设备之间温温差引起的预应应力损失为了缩短先张法法构件的生产周周期，常在浇捣捣混凝土后，进进行蒸汽养护。。升温时，新浇的混混凝土尚未未结硬，钢钢筋受热膨膨胀，但是是两端的台台座是固定定不变的。。即台座间间距离保持持不变，因因而张拉后后的钢筋就就松了。降温时，混混凝土已结结硬并和钢钢筋结成整整体，显然然，钢筋应应力不能恢恢复到原来来的张拉值值，于是产产生了预应应力损失。。当预应力钢钢筋和承受受拉力的设设备之间温温差为t，则预应力力损失为：：(10-5)10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定减小的的措施：：两阶段升升温养护。。即首先按按设计允许许的温差(一般不超过过20℃)养护，待混混凝土强度度达到10N/mm2以后，再升升温至养护护温度。混混凝土强度度达到10N/mm2后，可认为为预应力筋筋与混凝土土之间已结结硬成整体体，能一起起张缩，故故第二阶段段无预应力力损失。对于在钢模模上张拉预预应力钢筋筋的先张法法构件，因因钢模和构构件一起加加热蒸汽养养护，所以以，可不考考虑此项温温度损失。。4)预应力钢筋筋的应力松松弛引起应应力损失钢筋在高应应力下，具具有随时间间而增长的的塑性变形形性能。当当钢筋的应应力保持不不变时，表表现为随时时间而增长长的塑性变变形，称为为徐变；当当钢筋长度度保持不变变时，表现现为随时间间而增长的的应力降低低，称为松松弛。钢筋的徐变变和松弛都都会引起预预应力钢筋筋中的应力力损失。一一般来说，，预应力混混凝土构件件中，松弛弛是主要的的，因构件件长度在张张拉锚固后后，几乎是是保持不变变的，因而而将由钢筋筋松弛和徐徐变引起的的损失，统统称为应力力松弛损失失。10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定应力松弛值值与初始应应力和时间间有关。如如图10.16(a)所示为不同同初始应力力下，应力损损失率与时时间的关系系。在加荷荷(张拉)初期发展较较快，1000小时后增长长缓慢，应应力松弛与与时间的对对数约成线线性关系。。试验表明明10年的松弛约约为1000小时的1.5倍。张拉应力越越大，则松松弛值越大大。如图10.16(b)所示为松弛与初初应力的关关系，图10.16应力松弛率率与时间、、初应力关关系10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定预应力钢筋筋的应力松松弛引起应应力损失，，根据预应应力筋种类类的不同，，按下式进进行计算。。①预应力力钢丝和钢钢绞丝。普通松弛：：=0.4(10-6)此处，一次次张拉，，=1.0，超张拉=0.9。低松弛：当时时10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定预应力筋的的松弛损失失与张拉控控制应力有有关，当预预应力钢筋筋的拉应力力小于时，松弛损损失可取为为0。减小应力松松弛损失措措施：采用用短时间超超张拉方法法。在高应应力持续2分钟，将使使1小时完成的的那部分应应力松弛，，在2分钟内完成成大部分，，故重新张张拉至时时一部部分应力松松驰已完成成。5)混凝土收缩缩和徐变引引起的预应应力损失混凝土在正正常温度条条件下，结结硬时产生生体积收缩缩，而在预预压力作用用下，混凝凝土又发生生压力方向向的徐变。。收缩、徐徐变都使构构件的长度度缩短，预预应力钢筋筋也随之回回缩，造成成预应力损损失。当构构件中配置置有非预应应力钢筋时时，非预应应力钢筋将将产生压应应力。由于于收缩和徐徐变是伴随随产生的，，且二者的的影响因素素相似。同同时，收缩缩和徐变引引起钢筋应应力的变化化规律也是是相似的，，因此，将将二者产生生的预应力力损失合并并考虑。混凝土收缩缩、徐变引引起的受拉拉区预应力力筋Ap的预应力损损失及非预预应力筋As的压应力和和受压区预预应力筋的的预应力损损失及非预预应力筋的的压应力，，按下式计计算：(1)先张法构件件一般情况况：10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定(10-9a)(10-9b)(2)后张法构件件一般情况况：(10-10a)10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定(10-10b)在受拉区、、受压区预预应力钢筋筋合力点处处的混凝土土法向压应应力,法向压应力力应按GB50010——2002的规定计算算。此时，，预应力损损失值仅考考虑混凝土土预压前(前一批)的损失，其其非预应力力钢筋中的的应力、值值应取为零零；当法向向压应力为为拉应力时时，公式(10-9b)和公式(10-10b)中的法向压压应力应取取为零。计计算混凝土土法向应力力时，可根根据构件制制作情况考考虑自重的的影响。当结构处于于年平均相相对湿度低低于40%的环境下，，钢筋中的的应力及法法向压应力力值应增加加30%.对重要的预预应力结构构构件，当当需要考虑虑与时间相相关的混凝凝土收缩和和徐变及钢钢筋应力松松弛预应力力损失值时时，可按GB50010——2002附录E进行计算。。10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定当采用泵送送混凝土时时，宜根据据实际情况况考虑混凝凝土收缩、、徐变引起起预应力损损失值的增增大。混凝土收缩缩和徐变引引起的预应应力损失在在预应力总总损失中所所占比重较较大，减少少此项损失失的措施为为：①控制混混凝土法向向压应力，，其值不大大于0.5。②采用高高强度等级级的水泥，，以减少水水泥用量。。③采用级级配良好的的骨料及掺掺加高效减减水剂，减减少水灰比比。④振捣捣密实，加加强养护。。6)用螺旋式预预应力钢筋筋作配筋的的环形构件件，当直径径时，由于于混凝土的的局部挤压压引起的预预应力损失失对于后张法法环形构件件，如水池池、水管等等，预加应应力方法是是先拉紧预预应力钢筋筋并外缠于于池壁或管管壁上，而而后在外表表喷涂砂浆浆作为保护护层。当施施加预应力力时，预应应力钢筋的的径向挤压压使混凝土土局部产生生挤压变形形，因而引引起预应力力损失。若环形构件件，变形前前预应力钢钢筋的环形形直径为，，变形后直直径缩小为为，因此，，预应力钢钢筋的长度度缩短为,10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定(10-11)16的大小与环环形构件的的直径成反反比。当环环形构件直直径大于3m时，此损失失可忽略不不计；当直直径小于或或等于3m时，可取=30N/mm2。4.预应力损失失值的组合合上述各项预预应力损失失不是同时时产生的，，而是按不不同的张拉拉方法分批批产生的。。通常把混混凝土预压压结束前产产生的预应力损失失称为第一一批预应力损失ⅱ，预压结束束后产生的的预应力损损失称为第第二批预应力损失ⅲ。预应力混凝凝土构件在在各阶段预预应力损失失值的组合合可按表10-5进行。10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定表10-5各阶段预应应力损失值值的组合预应力损失组合值先张法构件后张法构件混凝土施加预压完成前的损失ⅱ混凝土施加预压完成后的损失ⅲ10.1预应力混凝凝土结构的的基本原理理与计算规规定考虑到应力力损失计算算值与实际际损失尚有有误差，为为了保证预预应力构件件抗裂性能能。GB50010——2002规定了总预预应力损失失的最小值值，即当计计算所得的的总预应力力损失值小小于下列数数值时，应应按下列数数值取用：：先张法构件件：100N/mm2；后张法构件：80N/mm2。10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定10.1.6预应力钢筋的传递递长度和锚固长度度在先张法预应力混混凝土构件中，预预应力钢筋端部的的预应力是由钢筋筋与混凝土之间的的黏结力逐步建立立的。当放松预应应力钢筋后，在构构件端部，预应力力钢筋的应力为零零，由端部向中部部逐渐增加，至一一定长度处才达到到最大预应力值。。预应力钢筋中的的应力由零增大到到最大值的这段长长度称为预应力传传递长度(如图10.17所示)。由图10.17可知，在传递长度度范围内，应力差差由预应力钢筋和和混凝土的黏结力力来平衡，预应力力钢筋的应力按某某曲线规律变化(图示实线)。为简化计算可按按线性变化考虑(图示虚线)。先张法构件预应力力钢筋的预应力传传递长度应按下式式计算：(10-12)10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定当采用骤然放松预预应力钢筋的施工工工艺时，的的起点应从距构件件末端0.25处开始计算。图10.17预应力钢筋的预应应力传递长度10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定对先张法预应力混混凝土构件端部进进行正截面和斜截截面抗裂验算时，，应考虑预应力钢钢筋在其预应力传传递长度范围内实实际应力值的变化化。预应力钢筋的的实际应力按线性性规律增大，在构构件端部取为零，，在其预应力传递递长度的末端取有有效预应力值(如图10.18所示)。图10.18预应力传递长度范范围内有效预应力力值的变化10.1预应力混凝土结构构的基本原理与计计算规定类似地，在计算先先张法预应力混凝凝土构件端部锚固固区的正截面和斜斜截面受弯承载力力时，预应力钢筋筋必须在经过足够够的锚固长度后才才能考虑其充分发发挥作用(即其应力才可能达达到预应力钢筋抗抗拉强度设计值)。因此，锚固区内内的预应力钢筋抗抗拉强度设计值可可按下列规定取用用：在锚固起点处处为零，在锚固终终点处为在两点之间按直线线内插。10.2预应力混凝土轴心心受拉构件10.2.1预应力混凝土轴心心受拉构件截面应应力分析预应力混凝土轴心心受拉构件从张拉拉预应力钢筋开始始直到构件破坏，，可分为两个阶段段：施工阶段和使使用阶段。每个阶阶段又包括若干个个受力过程。下面面按先张法和后张张法两种情况来分分析和讨论。1.先张法构件1)施工阶段表10-6为先张法预应力混混凝土轴心受拉构构件，从钢筋张拉拉应力开始直到构构件破坏各阶段的的截面应力状态和和应力分析。①钢筋张拉：在在台座上张拉钢筋筋，使其应力达到到张拉控制应力，，此时非预应力钢钢筋不受力。②完成第一批预预应力损失ⅱ：张拉完毕，锚固固好钢筋。由于锚锚具变形，钢筋松松弛、温差等使一一部分预应力产生生损失。浇注混凝凝土尚未受力，应应力为零。同样，，非预应力钢筋中中应力损失亦为零零。③钢筋放张后瞬瞬间：待混凝土结结硬后，放松预应应力钢筋(一般要求混凝土强强度达到设计强度度的75%以上)，依靠钢筋与混凝凝土之间的握裹力力，钢筋回缩时使使10.2预应力混凝土轴心心受拉构件混凝土受到弹性压压缩，构件的长度度缩短，钢筋随之之缩短，因而，预预应力钢筋的拉应应力降低。设此时混凝土所获获得的预压应力由由于钢筋与混凝土土的变形协调，预预应力筋的拉应力力相应地减小其其中，为为预应力钢筋弹弹性模量与混凝土土弹性模量之比.此时，非预应力钢钢筋应力：由内力平衡，得10.2预应力混凝土轴心心受拉构件则混凝土预压应力力pcI(10-16)④完成第二批预应力损失：当混凝土收缩、徐徐变出现后，产生生第二批预应力损失。这时预应力力钢筋总损失，，构件进一一步缩短。预应力力钢筋的拉应力由由pⅰ降低为pII。混凝土预压应力力也由pcI降低为pcII，此时非预应力筋筋所获压应力近似似认为降至sII=EpcII.。同时，考虑混凝土土收缩、徐变使非非预应力中产生压压应力增量。。此时时，非预应力钢筋筋应力：sII=EpII+(10-17)10.2预应力混凝土轴心心受拉构件则混凝土预压应力力pcII：(10-20)2)使用阶段①加载至混凝土土应力为零(消压状态)：构件承受外荷载载，即施加轴向拉拉力，这时预应力力钢筋的拉应力要要增加，而混凝土土预压应力要减小小。现在求一个特特定的荷载N0，它的大小恰好把把混凝土的有效预预压应力pcII全部抵消，使混凝凝土应力为零。这这时预压应力筋的的拉应力p0是在pII基础上增加ppcII。即p0=pII+ppcII=con--ppcII+ppcII=con-(10-21)⑩⑩⑩⑩⑩⑩10.2预应力混凝土轴心心受拉构件非预应力钢筋中压压应力：s0=此时，外力NN0=p0Ap-As=(con-)Ap-As=NpII=pcIIA0(10-23)②加载至裂缝即即将出现瞬间：当当轴向拉力超过N0后，混凝土开始受受拉。当加载至Ncr，使混凝土拉应力力达到时时，裂缝即将出出现，这时预应力力筋的拉应力p是在p0基础上再增加p即p=con-+p。非预应力钢筋的的应力由受压转为为受拉，其值为s=Eftk-。由平衡条件，得得：Ncr=Ac+sAs+pAp=NpII+A0=(pcII+)A0(10-24)上式表明，由于预预压应力pcII的作用，使预应力力混凝土轴心受拉拉构件Ncr要比普通混凝土轴轴心受拉构件大得得多。这就是预应应力构件抗裂度提提高的原因。⑩⑩⑩⑩⑩⑩10.2预应力混凝土轴心心受拉构件③加载至裂缝开裂后后瞬间：混凝土开开裂后退出工作，，它所负担的拉力力将由Ap与As承受，Ap和As中拉应力增量为此时，预应力钢钢筋应力(取Ep)：p=con-+pftk+=con-非预应力钢筋应应力：s=-+Eftk+=-+④加载至轴力力N>Ncr：混凝土开裂后后进一步增加荷荷载所增加的轴轴力全部由Ap与As承受。在轴力增增量(N-Ncr)作用下，Ap和As中应力增量为10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件此时，预应力钢钢筋应力：p=con-++=con-+(10-27)非预应力钢筋应应力：s=-++=-(10-28)⑤加载至破坏：随随着荷载继续增增大，钢筋应力力将继续增大。。当预应力钢筋筋和非预应力钢钢筋均达到屈服服时，构件即告告破坏。此时，，构件极限承载载力：Nu=Ap+As(10-29)2.后张法构件1)施工阶段表10-7为后张法预应力力混凝土轴心受受拉构件，从制制作到破坏的各各阶段截面应力力状态和应力分分析。⑩10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件①钢筋张拉：：张拉预应力钢钢筋的同时，依依靠锚具使混凝凝土受压，摩擦擦损失也也同同时产生，此时，预应力力钢筋应力：p=con-(10-30)非预应力钢筋应力力：s=Ec(10-31)由平衡条件，得得pAp=cAc+sAs(10-32)此时，混凝土压压应力：(10-33)c=②完成第一批预应应力损失：预应应力钢筋张拉完完毕，在构件上上用锚具锚住钢钢筋，锚具变形形引起的应力损损失，此时，预预应力筋完成了了第一阶段损失失=+，其拉应力由con-降为con-。预应力钢筋应力力：⑩⑩⑩10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件pI=con-(10-34)非预应力钢筋应力力：sI=ECI(10-35)表10-7后张法预应力混混凝土轴心受拉拉构件各阶段的的应力分析应力阶段截面应力分析预应力钢筋p混凝土pc非预应力钢筋s①钢筋张拉con-pcEpc(压)⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件由平衡条件，得得pIAp=pcIAc+sIAs(10-36)此时，混凝土压压应力为：pcI=(10-37)③完成第二批预应应力损失：预应力钢筋完完成第二批预应应力损失预应力钢筋预应应力的总损失=+预应力钢筋应力力由pI降为pII，即非预应力钢筋应应力：sII=+EpcII(10-39)由平衡条件，得得pIIAp=pcIIAc+sIIAs(10-40)pcII=(10-41)⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件2)使用阶段①加载至混凝凝土应力为零(消压状态)：构件承受外荷荷载，混凝土预预压应力减小，，直至为零。这这时预压应力筋筋的拉应力p0是在PII基础上增加ppcII。即p0=pII+ppcII=con-+ppcII(10-42)非预应力钢筋中中压应力为：s0=+EpcII-EpcII=(10-43)此时，外力N0=p0Ap-As=(con-+ppcII)Ap-As=pcIIAn+ppcIIAp=pcII(An+pAp)=pcIIA0②加载至裂缝即将将出现瞬间：加载至Ncr，混凝土拉应力力达到时时，裂缝缝即将出现，这这时预应力筋的的拉应力p是在p0基础上上再增增加p非预应应力钢钢筋的的应力力由受受压转转为受受拉，，其值值为s=-+E。由平平衡条条件，，得：：Ncr=Ac+sAs+pAp=NPII+A0=(pcII+)A0(10-45)⑩10.2预应力力混凝凝土轴轴心受受拉构构件③加载至至裂缝缝开裂裂后瞬瞬间：：混凝凝土退退出工工作，，它所所负担担的拉拉力将将由Ap与As承受，，Ap和As中拉应应力增增量为为。。此此时，，预应应力钢钢筋应应力(取Ep)p=p0+p+=p0+(10-46)非预应应力钢钢筋应应力：：s=-+Eftk+=-+④加加载至至轴力力N>Ncr：混凝凝土开开裂后后进一一步增增加荷荷载所所增加加的轴轴力全全部由由Ap与As承受。。在轴轴力增增量(N-Ncr)作用下下，Ap和As中应力力增量量为此时，，预应应力钢钢筋应应力：：p=p0++=p0+(10-48)s=-++=-+(10-49)⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩⑩10.2预应力力混凝凝土轴轴心受受拉构构件⑤加加载至至破坏坏阶段段：当当预应应力钢钢筋和和非预预应力力钢筋筋均达达到屈屈服时时，构构件即即告破破坏。。此时时，构构件极极限承承载力力：Nu=Ap+As(10-50)3.轴心受受拉构构件应应力比比较1)先张法法预应应力混混凝土土构件和和后张张法预预应力力混凝凝土构构件比比较①混混凝土土完成成弹性性压缩缩的时时间不不同。。先张张法预预应力力混凝凝土构件在放松松预应应力钢钢筋时时完成成弹性性压缩缩；后后张法法预应应力混混凝土土构件在张拉拉钢筋筋至con完成弹弹性压压缩。。②施施工阶阶段预预应力力钢筋筋对构构件施施加的的预压压力不不同。。从建立立混凝凝土初初始预预压应应力开开始，，一直直到构构件出出现裂裂缝之之前，，后张张法构构件预预应力力筋的的应力力比先先张法法构件件各相相应阶阶段高高，即即pI后=pI先+pcI。③使用阶段N0、Ncr、Nu形式相同，但pII与pcII值不同。2)预应力混凝土构构件与普通钢筋筋混凝土构件比比较①预应力构件件从制作→使用用→破坏，预应应力钢筋始终处处于高应力状态态，混凝土在N0前始终处于受压压状态。②预应力混凝凝土构件与普通通钢筋混凝土构构件具有相同的的极限承载力荷荷载Ncr普。这正是对构构件施加预应力力的目的所在。。⑩⑩⑩⑩⑩⑩10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件即预加应力既不不会提高，也不不会降低构件的的承载能力。③预应力混凝凝土构件的开裂裂荷载Ncr大大高于普通钢钢筋混凝土构件件开裂荷载Ncr普。这正是对构构件施加预应力力的目的所在。。10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件10.2.2预应力轴心受拉拉构件的设计1.使用阶段承载力力计算及裂缝控控制验算1)承载力计算构件破坏时，轴轴向拉力由预应应力钢筋Ap和非预应力钢筋筋As承受，且预应力力钢筋和非预应应力钢筋均达到到其屈服强度。。正截面受拉承承载力按下式计计算：N≤Nu=Ap+As(10-51)2)裂缝控制验算若构件由荷载标标准值产生的轴轴心拉力Nk不超过Ncr，构件就不会开开裂。(10-52)⑩10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件将此式用应力形形式表达，则变变为：(10-53)(10-54)由于各种预应力力构件的功能要要求和所处环境境类别的不同，，按下列规定进进行受拉应力或或正截面裂缝宽宽度验算。①一级——严格要求不出现现裂缝的构件，，在荷载效应标标准组合下应符符合下列规定：：(10-55)②二级——一般要求不出现现裂缝的构件，，在荷载效应标标准组合下应符符合下列规定：：(10-56)10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件在荷载效应的准准永久组合下宜宜符合下列规定定：(10-57)式中,，——分别为荷载效应应的标准组合、、准永久组合下下抗裂验算的混混凝土法向应力力：(10-58a)(10-58b)式中，、——分别为荷载效应应标准组合、荷荷载效应准永久久组合计算的轴轴向拉力值。③三级——允许出现裂缝的的构件，按荷载载效应的标准组组合并考虑长期期作用影响计算算的最大裂缝宽宽度，应符合下下列规定：10.2预应力混凝土轴轴心受拉构件对于允许出现裂裂缝的轴心受拉拉构件，要求裂裂缝开展宽度小小于宽度限值，，其最大裂缝宽宽度的计算公式式与钢筋混凝土土构件的计算方方法相同。即：：(10-60a)(10-60b)(10-60c)(10-60d)10.2预应力混凝土土轴心受拉构构件(10-60e)——有效受拉混凝凝土面积；对对轴心受拉构构件，取构件件截面面积——纵向受拉钢筋筋的等效直径径(mm)；——第种纵向受拉拉钢筋的公称称直径(mm)；——第种纵向受拉拉钢筋的根数数；——第种纵向受拉拉钢筋的相对对黏结特性系系数；对光面面钢筋，取为为0.7；对带肋钢筋筋，取为1.0；——裂缝宽度限值值，对一类环环境条件取为为0.3mm；对二、三类类环境条件件取为0.2mm；——按荷载的标准准组合并考虑虑长期作用影影响计算的构构件最大裂缝缝宽度。。10.2预应力混凝土土轴心受拉构构件2.施工阶段验算算1)预压混凝土时时混凝土应力力的验算后张法预应力力混凝土构件件张拉预应力力钢筋时或先先张法预应力力混凝土构件件放松应力钢钢筋时，截面面混凝土将受受到最大的预预压应力，而而此时混凝土土的强度一般般尚未达到设设计强度，通通常为设计强强度的75%，为防止构件件强度不足，，需进行混凝凝土法向应力力验算。预应力混凝土土轴心受拉构构件，预压时时截面处于受受压状态，此此时截面上的的混凝土法向向应力应符合合下列条件：：cc≤0.8(10-61)式中，cc——放松预应力筋筋或张拉终止止时，混凝土土承受的预压压应力；——放松预应力筋筋或张拉终止止时，混凝土土的轴心抗压压强度标准值值。对于先张法预预应力混凝土土构件，cc按第一批预应应力损失后计计算；对于后后张法预应力力混凝土构件件，按不考虑虑预应力损失失计算，必要要时应考虑孔孔道及预应力力钢筋偏心的的影响。10.2预应力混凝土土轴心受拉构构件先张法构件(10-62)后张法构件(10-63)2)后张法构件锚锚固垫板下局局部受压承载载力计算后张法构件的的预应力通过过锚具经过垫垫板传给混凝凝土。由于预预压力很大，，而锚具下的的垫板与混凝凝土的传力接接触面往往较较小，锚具下下的混凝土将将承受较大的的局部压力。。因此，设计计时既要保证证在张拉钢筋筋时锚具下的的锚固区的混混凝土不开裂裂和不产生过过大的变形，，又要计算锚锚具下所配置置的间接钢筋筋以满足局部部受压承载力力的要求。①局部受压压截面尺寸验验算。为了避避免局部受压压区混凝土由由于施加预应应力而出现沿沿构件长度方方向的裂缝，，对配置间接接钢筋的混凝凝土构件，其其局部受压区区截面尺寸应应符合下列要要求：10.2预应力混凝土土轴心受拉构构件(10-64)(10-65)式中，——局部受压面上上作用的局部部荷载或局部部压力设计值值；在后张法法预应力混凝凝土构件中的的锚头局压区区的压力设计计值，应取1.2倍张拉控制力力；——混凝土强度影影响系数：当当混凝土强度度不超过C50时，取；当混混凝土强度等等级为C80时，取；其间间按线性内插插法取用；A——混凝土局部受受压面积；——混凝土局部受受压时的强度度提高系数；；——混凝土局部受受压净面积；；对后张法构构件，应在混混凝土局部受受压面积中扣扣除孔道、凹凹槽部分的面面积；——局部受压时的的计算底面积积，可由局部部受压面积与与计算底面积积按同心、对对称原则确定定，常用情况况如图10.19所示。10.2预应力混凝土土轴心受拉构构件图10.19局部受压的计计算底面积