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1、第十章 预 应 力 混 凝 土 结 构 Prestressed Concrete Structure,山东大学陈瑛,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,10.3 预应力损失 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。由于预应力的通过张拉预应力筋得到，凡是能使预应
2、力筋产生缩短的因素，都将引起预应力损失，主要有：混凝土弹性压缩、混凝土的收缩和徐变以及锚固损失（锚具变形、预应力筋的回缩、滑移）等。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。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。此外，还有先张法中的热养护引起的温差损失，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。,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,1、锚固损失sl1 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
3、内缩引起的预应力损失记为sl1。对直线预应力筋，,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,2、摩擦损失sl2 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。,式中：x从张拉端至计算截面的孔道长度，可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度(m)；从张拉端至计算截面曲线孔道各部分切线的夹角之和(rad)；考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数 预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,取dx=rdq，Np=spAp
4、,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,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=rq，则摩擦损失sl2为，,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,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
5、此在张拉和锚固时产生的摩擦损失为前述摩擦损失的2倍，即,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,摩擦损失引起钢筋的变形为，,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,减少摩擦损失的措施,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,3、热养护损失sl3 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sl3。而降温时，混凝土达到
6、了一定的强度，与预应力筋之间已具有粘结作用，两者共同回缩，已产生预应力损失sl3无法恢复。设养护升温后，预应力筋与台座的温差为Dt，取钢筋的温度膨胀系数为0.00001/，则有，,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,4、钢筋松弛损失sl4 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，应力值会随时间的增长而逐渐降低，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。预应力混凝土构件中，预应力筋长期处于高应力状态，因此根据应力松弛的长期试验结果，规范取,对普通松弛预应力钢丝和钢绞线：,对低松弛预应力钢丝和钢绞线
7、：当scon0.7fptk时，,当0.7fptk scon0.8fptk时，,为超张拉系数，一次张拉时，取=1；超张拉时，取=0.9。当scon0.5fptk时，可取可不考虑应力松弛损失，即取sl4=0。,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,5、收缩徐变损失sl5 混凝土硬化时产生的收缩和在长期预压作用下产生的徐变，都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和时随变化规律相似，规范将二者合并考虑。规范对混凝土收缩和徐变引起的受拉区预应力筋Ap和受压区预应力筋Ap的收缩和徐变
8、损失，按下列公式计算：,先张法,后张法,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,An=Ac+asAs,先张法,后张法,A0=Ac+apAp+asAs,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,三、预应力损失的组合 对预应力混凝土构件从预加应力开始即需要进行计算，而预应力损失是分批发生的。因此，应根据计算需要，考虑相应阶段所产生的预应力损失。通常以混凝土预压时刻为界限，将预应力损失分为两批，即：混凝土预压前完成的损失lI；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。,第十章 预应力混凝土结构的原理及计算规定,10.3 张拉控制应力和预应力损失,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 80MPa,四、混凝土弹性压缩引起的损失sle 先张法构件放张时，预应力筋与混凝土一起受压缩短，引起预应力筋应力降低。设混凝土预压应力在弹性范围，则根据钢筋与混凝土共同变形的条件，可得混凝土弹性压缩引起的损失sle为，,对后张法构件，当一次张拉所有预应力筋时，无弹性压缩损失。,谢谢大家,
