预应力混凝土构件五

10预应力混凝土构件本章目录

10.1预应力结构的基本概念及分类

10.2预应力混凝土构件设计的一般规定

10.3预应力各项损失的计算及工程应用

10.4预应力筋传递长度及端锚区局压计算

10.5轴心受拉构件各阶段应力分析

10.6预应力混凝土轴心受拉构件计算

10.7预应力混凝土受弯构件

10.8预应力混凝土构造要求

10.9部分预应力混凝土构件和无粘结预应力混凝土目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.910.1概述10.1.1预应力混凝土的基本概念普通钢筋混凝土结构工程应用存在的问题1）在正常使用条件下构件受拉区裂缝的存在，导致了受拉区混凝土浪费，还使得构件刚度降低，变形较大。2）考虑到结构的耐久性与适用性，必须控制构件的裂缝宽度和变形。在普通钢筋混凝土结构中，高强混凝土及高强钢材是不能充分利用

目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9预应力混凝土结构的定义在正常受荷前预先对混凝土受拉区施加压应力以改善其在使用荷载作用下混凝土抗拉性能的结构称为“预应力混凝土结构”。ACI对预应力混凝土的定义为“预应力混凝土是根据需要人为施加某一数值与分布的压应力用以部分或全部抵消荷载应力的一种加筋混凝土。”预应力混凝土结构的原理加载加载目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9预应力混凝土结构的特点预应力结构的工程应用(1)改善结构的使用性能(2)减小构件截面尺寸，减轻自重(3)充分利用高强度钢材(4)具合良好的裂缝闭合性能(5)提高抗疲劳强度(6)具有良好的经济性（1）大跨度结构（2）对抗裂缝有特殊要求的结构（3）某些高耸结构（5）特殊要求的一般建筑（4）大量制造的预制构件（3）预应力混凝土构件的分类及预加力的方法根据预应力施加的程度分类

或

各符号含义见教材P215目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9使用荷载下不出现拉应力或裂缝全预应力混凝土构件使用荷载下允许混凝土受拉区产生宽度不大的裂缝部分预应力混凝土构件混凝土构件的分类目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9张拉钢筋浇注混凝土构件混凝土强度达设计强度的70%以上时剪断钢筋浇混凝土构件，并在构件中预留孔道在构件中预留孔道中穿钢筋并张拉锚固灌浆根据预应力的施加方式

先张法后张法钢筋在台座上就位目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9有粘结预应力混凝土构件

无粘结预应力混凝土构件有粘结预应力混凝土先张法生产的预应力混凝土构件以及后张法张拉钢筋后在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件特点受力性能好，裂缝分布均匀，裂缝宽度较小或无粘结预应力混凝土后张法张拉钢筋后不在孔道中灌浆所生产的预应力混凝土构件特点造价低，便于以后再次张拉或更换预应力钢筋根据预应力钢材与混凝土之间是否存在粘结作用目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9*夹具：主要依靠摩擦力来夹住钢筋，它不留在构件上，剪断预应力筋后夹具的作用即消失*锚具：永久地留在构件上，如锚具失效构件中的预应力将全部消失。锚具与夹具螺丝端杆锚目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9锥形锚具镦头锚具

夹片锚具

Back目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9强度高；与混凝土间有足够的粘结力；良好的加工性能和一定的塑性要求处于侵蚀介质中的预应力混凝土构件，不宜采用热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线等作为预应力钢筋钢筋类型冷拉钢筋、热处理钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、钢绞线、冷拔低碳钢丝注意对直接承受动荷载的预应力混凝土构件，不得采用有焊接接头的冷拉钢筋10.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力钢筋钢绞线目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9混凝土要求高强度、收缩与徐变小、快硬、早强混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30张拉控制应力张拉控制应力范围con越大，混凝土中的预压应力越大，但过大会产生如下问题使构件出现脆性破坏预应力筋过早进入流幅，降低其塑性增加钢筋的松弛损失目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9预应力筋强度标准值（N/mm2）

Back目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9由于锚具、垫块本身的变形，其间裂缝的压紧及钢筋在锚具中的滑移引起的损失张拉端至锚固端之间的距离预应力钢筋的弹性模量张拉端锚具的变形和钢筋的内缩值，见教材表10.110.3预应力损失10.3.1张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失

直线预应力钢筋后张曲线或折线预应力钢筋各符号含义见教材P184目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9PPxPx-dPx预应力筋轴线张拉端锚固端xdxd后张法中，张拉钢筋时，钢筋在孔道中滑动，就会产生摩擦力主要由两部分组成*孔道偏差等因素引起的*曲线型孔道而引起的10.3.2预应力钢筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失

考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，教材表10-2预应力钢筋与孔道壁间的摩擦系数，教材表10-2减小摩擦损失的措施：一是采用超张拉工艺；二是采用两端张拉！目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9温度为t0时的应力为con温度升到t1时由于混凝土未结硬此处的应力为con’温度回落到t0时由于混凝土已结硬和钢筋同时回缩，此处的应力为con’’<con混凝土蒸汽养护时,预应力钢筋与台座之间温差引起的损失钢筋的线膨胀系数*采用二次升温法可减少l3:先在常温下养护,当混凝土的强度达到7.5~10N/mm2时再逐渐升温10.3.3加热养护时钢筋与设备之间温差引起的损失

目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9钢筋在高应力作用下，长度不变而应力随时间逐渐降低的现象称为应力松弛钢筋张拉后1小时内约完成总松弛的50%，24小时内完成总松弛的80%，以后逐渐收敛采用超张拉时为0.9，不采用时为1.0常数参见教材P186或规范中的相关规定选用10.3.4预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失

目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9收缩和徐变两者相互有关，很难精确计算，为了简化两项损失可合并考虑受拉区或受压区各自预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋率受拉区或受压区预应力钢筋在各自合力作用点处混凝土的法向压应力高湿环境中可降低50%干燥环境中应增加20~30%系数A、B、C、D参见教材P186中的相关规定10.3.5温凝土收缩和徐变引起的预应力损失

目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.9采用螺旋式预应力筋作为配筋的环形构件，由于预应力筋对混凝土的局部挤压使构件直径减小所引起的损失当d3m时10.3.6环形构件用螺旋式预应力配筋时所引起的损失

预应力损失的组合先张法构件后张法构件第一批损失lIl1+l2+l3+l4l1+l2第二批损失lIIl5l4+l5+l6预应力总损失的下限值先张法构件：ll100N/mm2后张法构件：ll80N/mm210.3.7预应力损失的组合Back目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.910.4预应力筋的传递长度和构件端部锚固区局部受压承载力计算10.4.1预应力筋的传递长度

先张法构件预应力筋的预应力传递长度：

各符号含义见教材P187目录10.110.210.310.410.510.610.710.810.910.架4.2构件龟端部城锚固生区局崇部受钥压承翅载力变计算后张法涨构件端批部压应环力分醋布图局部简受压样区的左截面扮尺寸赞验算混凝土螺局部受臭压时的仅强度提吵高系数式中时各符川号的披含义狂见教艳材p清18释8目录10劣.110.顺210.袋310.阔410丘.510.某610.棕710蕉.810斗.9局部煌受压以的计算底雷面积局部承折压承载蜘力计算方格网犹式配筋螺旋考式配涌筋局压承彼载力公亲式（10垂.23屿）局部肃受压塞区的裂间接响钢筋（a）方格年网式（b）螺旋倒式Back目录10.涂110.洪210滋.310.抗410.唐510.修610.煌710警.810视.9PPP预应力混凝土构件（使用荷载下不带裂缝）普通混凝土构件（使用荷载下常带裂缝）预应力钢筋开裂前债，荷载田-位怀移关羊系为箱线性岁的，代预应斑力钢旗筋的往应力熟增长软较少开裂胞后，预应霞力钢辫筋的杂应力咐急增燃，进住入非送线性愧阶段10座.5扶轴材心受拒拉构软件各童阶段百应力忌分析受力特婆征各阶段捐应力受孙力示意握图（a）发截面图确（b）绞放松预善应力筋却（c）东完成第术二批损头失（d乡丰）加荷祝至混凝虽土应力淡为零（防e）裂亏缝即将冷出现（弱f）破柄坏目录10费.110浪.210医.310.械410雷.510光.610.别710.浙810.证910占.5善.1成先镜张法席构件1）张榆拉钢筋施工京阶段2）完成第课一批预猫应力损获失浇注混凝土但不受力目录10晋.110滩.210.立310圾.410.料510净.610.偏710.怀810.炊93）谎放松魔钢筋pcI4）某完成挑第二辣批损输失pcII混凝土嫂中的有笨效预压灵应力目录10.鸦110址.210.杀310制.410尝.510渔.610.敢710.栗810皱.91）消步压状态静---秃-加载圣至混凝业土中的府应力为宪0c=0Np0使用阶他段消压轴勒力：或2）即挑将开裂抱状态ftNcr目录10.忽110弦.210.投310振.410显.510.虑610.喝710.都810.蜘9Nu3）构影件破坏荣状态开裂荷咱载或注意：端预应力冒并不能怪提高构肥件的极弓限承载蒙力目录10驻.110齐.210辈.310.渴410.汇510秒.610驳.710.吸810.堡91）穿牢钢筋10蚀.5厨.2曾后添张法茶构件施工阶业段公式各绩符号含磨义相见矮教材P粗192目录10.据110.帐210下.310些.410绒.510.泛610胳.710.服810晓.93）偷完成怨第二救批损落失混凝土嫁中的有里效预压羽应力pcII使用阶帽段1）消典压状态孔---够-加载朋至混凝柿土中的胶应力为杠0Np0目录10久.110.耗210衔.310.船410嫌.510边.610.铜710早.810羽.92）倚即将潮开裂鞋状态Ncrft3）构环件破坏泛状态Nu目录10搬.110塞.210裳.310峡.410计.510.密610.恋710.结810.困910偏.5歇.3等先杜张法若与后耍张法呆计算现公式堪之比窑较钢筋管应力混凝中土应滑力轴向拉直力Back目录10.桂110.弹210.荡310施.410蹲.510.至610虚.710.救810之.910.呼6轴妄心受拉煮构件计语算计算姑内容使用具阶段辅承载命力计应算使用泻阶段驶承载特力计抬算与阻裂缝逝控制捆验算施工阶留段承载番力计算后张迟法构展件端洁部局倍部承鞠压承维载力德验算10钥.6敢.1甲使访用阶块段承脾载力供计算！构件破肤坏时，想全部荷且载有钢栏筋承担数，正截面灰承载能炉力可按绪下式计科算：轴向于拉力逢设计暑值目录10园.110.搂210.足310.猴410庆.510库.610.旗710额.810棕.910泉.6峰.2亭使乓用阶莫段裂仁缝控棍制计柳算1）一糖级：严虹格要求沉不出现两受力裂淋缝的构掩件2）宿二级固：一侦般要烫求不宜出现括受力亚裂缝盼的构机件在荷载飘标准乖组合下，泊受拉植边缘欲应力典不应大于混尿凝土抗季拉强度三的标准巩值，即趟：目录10.都110.裁210良.310案.410.超510.举610请.710午.810.唇93）三狠级：允宗许出现辰裂缝的踢构件按荷载芳的标准局组合并烤考虑长希期作用影响郑计算的领最大裂主缝宽度最大裂谎缝宽度稀限值对环境莫类别为龄二a溉类的预田应力混网凝土构堂件：一般情寄况：荷载遗准永世久组拐合下鸡抗裂续验算拜边缘议的混码凝土碧法向坦应力按荷载钟效应准房诚永久组盏合计算捏的轴瞎向拉误力结构构雀件的裂校缝控制沿等级及舰最大裂符缝宽度便的限值素Wlim（m占m）其中目录10.堪110厚.210.络310.微410慰.510.坏610.编710钞.810等.910.挨6.3芹施工米阶段验己算各符肉号含章义见添教材水P1粘8410域.6尊.4端部锚银固区局考部受压池承载能赔力验算包括局部受宗压区的谅截面尺核寸验算和局部受屡压承载抚力计算，同学推们结合等教材P尿195谅的例题行仔细研饭读Back目录10.柜110.糖210筒.310莲.410.群510只.610梢.710畅.810秒.910.屯7预械应力混六凝土受挠弯构件芳的计算10.日7.1苏受弯扭构件应鼻力分析施工阶旦段（已誉产生第瞒一批预红应力损陵失）先张法后张法各公邪式的疯符号浩含义拴可参顿见教绵材P题19略8目录10.负110突.210巷.310.田410旧.510外.610.拖710.奋810.写9施工阶残段（已纱完成第露二批预摄应力损校失）先张册法后张餐法各公足式的取符号栋含义有可参鸭见教尿材P绪19勇8目录10.拦110梁.210.爱310.沿410余.510.就610四.710百.810.苍9使用目阶段斯（消演压状缠态）截面下殊边缘应裤力为零时时或消压贞弯矩换算截膊面受拉逆边缘的弹狡性抵纹抗矩使用阶啄段（即亮将开裂食状态）即将开铅裂状态开裂弯界矩换算截春面抵抗辩矩塑性盘影响系睡数！其他符俩号详见径教材目录10.丸110.犁210盛.310.蒜410情.510宵.610.暮710沾.810卧.9承载能浇力极限照状态构件插的应燥力状僵态和慰计算霞方法踩与普忘通混凝土贿受弯构清件类似正常纤工作务状态承载力溜极限状糕态目录10什.110.拴210.杜310祝.410.严510.纠610.晶710.啄810花.910.挨7.2壶使用硬阶段正涌截面承丘载力计怖算除了稀考虑洽预应俱力筋拖的抗阴拉作泄用之评外，奇其他症方面闲计算互与普鸽通混柴凝土幻玉类似构，此只处不说赘述雹。10.帝7.3盯使用伯阶段斜防截面承故载力计珍算各公式医的符号互含义可般参见教离材P1绵9810泻.7茂.4谣使睛用阶源段正星截面眠裂缝倚控制扔验算预应力纳混凝土款受弯构贱件正截提面裂缝料控制验粥算与预驰应力混久凝土轴心受示拉构件贴类似毒，具体裂计算可耕参见教豆材或规所范目录10蒜.110.末210笋.310.居410.键510.丸610.痛710境.810.羡910.晕7.5朽使用字阶段斜殖截面裂满缝控制补验算预应侵力混忌凝土条受弯霜构件搭应分踢别对情截面冲上的怨混凝伴土主拉犁应力盗和主抢压应蝴力进受行验节算：混凝韵土主辱拉应悼力混凝土犯主压应准力一级她裂缝国控制剩等级相构件卖，应纺符合找：二级裂斤缝控制孔等级构蛇件，应债符合：对一、愁二级裂烧缝等级炮构件，衡均应符话合：目录10适.110册.210炎.310狸.410讨.510.诵610.帮710珠.810.款910射.7静.6则使也用阶吵段挠充度验枣算预应月力混敌凝土府受弯格构件献在标还准荷凤载作瘦用下并考尸虑荷朋载长军期作庆用影边响的除挠度临计算士公式胞：2是考虑州荷载长薄期作用桥下混凝台土徐变擦作用引亏起的挠辣度增大领系数1）疮对于貌使用切阶段之不允码许出膝现裂壳缝的蛮构件