預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

1、第十章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計算 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造 部分預(yù)應(yīng)力混凝土與粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土,鋼筋混凝土受拉與受彎等構(gòu)件，由于混凝土抗拉強(qiáng)度及極限拉應(yīng)變值都很低，所以在使用荷載作用下，通常是帶裂縫工作的。因而對使用上不允許開裂的構(gòu)件，不能充分利用受拉鋼筋的強(qiáng)度。為了要滿足變形和裂縫控制的要求，則需增大構(gòu)件的截面尺寸和用鋼量，這將導(dǎo)致自重過大，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度或承受動力荷

2、載的結(jié)構(gòu)成為不可能或很不經(jīng)濟(jì)。,,,10.1概述,,10.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的概念,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就是構(gòu)件在承受外荷載之前，人為地預(yù)先通過張拉鋼筋對結(jié)構(gòu)使用階段產(chǎn)生拉應(yīng)力的混凝土區(qū)域施加壓力，構(gòu)件承受外荷載后，此項(xiàng)預(yù)壓應(yīng)力將抵消一部分或全部由外荷載所引起的拉應(yīng)力；從而推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的開展。,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與普通混凝土結(jié)構(gòu)相比,其主要優(yōu)點(diǎn)是：,①提高構(gòu)件的抗裂度，改善了構(gòu)件的受力性能。因此適用于對裂縫要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)；,因而

3、，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中采用高強(qiáng)度鋼筋是不能發(fā)揮其作用的 。而提高混凝土強(qiáng)度等級對提高構(gòu)件的抗裂性能和控制裂縫寬度的作用也不大。,②由于采用了高強(qiáng)度混凝土和鋼筋，從而節(jié)省材料和減輕結(jié)構(gòu)自重，因此適用于跨度大或承受重型荷載的構(gòu)件； ③提高了構(gòu)件的剛度，減少構(gòu)件的變形，因此適用于對構(gòu)件的剛度和變形控制較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件； ④提高了結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐久性、耐疲勞性和抗震能力。,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是需要增設(shè)施加預(yù)應(yīng)力的設(shè)備，制作技術(shù)

4、要求較高，施工周期較長。,,,,,,,,,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)受力示意圖,10.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 按照使用荷載下對截面拉應(yīng)力控制要求的不同，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可分為三種： ①全預(yù)應(yīng)力混凝土 全預(yù)應(yīng)力混全凝土是指在各種荷載組合下構(gòu)件截面上均不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。大致相當(dāng)于裂縫控制等級為一級的構(gòu)件。,②有限預(yù)應(yīng)力混凝土 有限預(yù)應(yīng)力混凝土是按在短期荷載作用下，容許混凝土承受

5、某一規(guī)定拉應(yīng)力值，但在長期荷載作用下，混凝土不得受拉的要求設(shè)計。相當(dāng)于裂縫控制等級為二級的構(gòu)件。,③部分預(yù)應(yīng)力混凝土 部分預(yù)應(yīng)力混凝土是按在使用荷載作用下，容許出現(xiàn)裂縫，但最大裂寬不超過允許值的要求設(shè)計。相當(dāng)于裂縫控制等級為三級的構(gòu)件。,全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有抗裂性和抗疲勞性好、剛度大等優(yōu)點(diǎn)，但也存在構(gòu)件反拱值過大，延性差，預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋量大，施加預(yù)應(yīng)力工藝復(fù)雜、費(fèi)用高等主要缺點(diǎn)。因此適當(dāng)降低預(yù)應(yīng)力，做成有限或部分預(yù)應(yīng)力

6、混凝土構(gòu)件，即克服了上述全預(yù)應(yīng)力的缺點(diǎn)，同時又可以用預(yù)應(yīng)力改善鋼筋混凝土構(gòu)件的受力性能。 有限或部分預(yù)應(yīng)力混凝土介于全預(yù)應(yīng)力混凝土和鋼筋混凝土之間，有很大的選擇范圍，設(shè)計者可根據(jù)結(jié)構(gòu)的功能要求和環(huán)境條件，選用不同的預(yù)應(yīng)力值以控制構(gòu)件在使用條件下的變形和裂縫，并在破壞前具有必要的延性，因而是當(dāng)前預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的一個主要發(fā)展趨勢。,①先張法：先張法就是張拉鋼筋先于混凝土構(gòu)件澆筑成型的方法。先張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋和混凝土之間的

7、黏結(jié)力傳遞。但是這種力的傳遞：過程，需要經(jīng)過一段傳遞長度 ltr才能完成。,10.1.3 施加預(yù)應(yīng)力的方法,,,,先張法,先張法預(yù)應(yīng)力混凝,構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力來傳遞的。,土,②后張法：后張法就是在構(gòu)件澆筑成型后再張拉鋼筋的施工方法。后張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力主要靠鋼筋端部的錨具來傳遞。,,,,,,后張法,,,,（1）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋的要求,①高強(qiáng)度 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在制作和使用過程中，由于種種原因，會出現(xiàn)各種

8、預(yù)應(yīng)力損失，為了在扣除預(yù)應(yīng)力損失后，仍然能使混凝土建立起較高的預(yù)應(yīng)力值，需采用較高的張拉應(yīng)力，因此預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用高強(qiáng)鋼筋（絲）； ②具有一定的塑性 為防止發(fā)生脆性破壞，要求預(yù)應(yīng)方鋼筋在拉斷時，具有一定的伸長率； ③良好的加工性能 即要求鋼筋有良好的可焊性，以及鋼筋“鐓粗”后并不影響原來的物理性能；,10.1.4 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對材料的要求,④與混凝土之間有較好的黏結(jié)強(qiáng)度、先張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力傳遞是

9、靠鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)力完成的，因此需要有足夠的黏結(jié)強(qiáng)度。,（2）預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土的要求 ①強(qiáng)度高 預(yù)應(yīng)力混凝土只有采用較高強(qiáng)度的混凝土，才能建立起較高的預(yù)壓應(yīng)力，并可減少構(gòu)件截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)自重。對先張法構(gòu)件，采用較高強(qiáng)度的混凝土可以提高黏結(jié)強(qiáng)度，對后張法構(gòu)件，則可承受構(gòu)件端部強(qiáng)大的預(yù)壓力； ②收縮、徐變小 這樣可以減少由于收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；,③快硬、早強(qiáng) 這樣可以盡早施加預(yù)應(yīng)

10、力，加快臺座、錨具、夾具的周轉(zhuǎn)率，以利加快施工進(jìn)度，降低間接費(fèi)用。,10.1.5 張拉控制應(yīng)力 σcon,張拉控制應(yīng)力是指張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時所控制的最大應(yīng)力值，其值為張拉設(shè)備所控制的總的張拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋面積得到的應(yīng)力值。 從充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力優(yōu)點(diǎn)的角度考慮，張拉控制應(yīng)力宜盡可能地定得高一些，σcon定得高，形成的有效預(yù)壓應(yīng)力高，構(gòu)件的抗裂性能好，且可以節(jié)約鋼材，但如果控制應(yīng)力過高，會出現(xiàn)以下問題：,①σcon越高，構(gòu)件的開裂荷載

11、與極限荷載越接近，使構(gòu)件在破壞前無明顯預(yù)兆，構(gòu)件的延性較差。 ②在施工階段會使構(gòu)件的某些部位受到拉力甚至開裂，對后張法構(gòu)件有可能造成端部混凝土局部受壓破壞。 ③有時為了減少預(yù)應(yīng)力損失，需對鋼筋進(jìn)行超張拉，由于鋼材材質(zhì)的不均勻，可能使個別鋼筋的應(yīng)力超過它的實(shí)際屈服強(qiáng)度，而使鋼筋產(chǎn)生較大塑性變形或脆斷，使施加的預(yù)應(yīng)力達(dá)不到預(yù)期效果。 ④使預(yù)應(yīng)力損失增大 。,σcon也不能定得過低，它應(yīng)有下限值。否則預(yù)應(yīng)

12、力鋼筋在經(jīng)歷各種預(yù)應(yīng)力損失后，對混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力過小，達(dá)不到預(yù)期的抗裂效果。,先張法構(gòu)件的σcon值適當(dāng)高于后張法構(gòu)件，原因在于先張法的張拉力是由臺座承受，預(yù)應(yīng)力鋼筋受到實(shí)足的張拉力，當(dāng)放松鋼筋時，混凝土受到壓縮，鋼筋隨之縮短，從而使預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力有所降低，而后張法的張拉力是由構(gòu)件承受，構(gòu)件受壓后立即縮短，所以張拉設(shè)備所指示的控制應(yīng)力是已扣除混凝土彈性壓縮后的鋼筋應(yīng)力，為了使兩種方法所得預(yù)應(yīng)力保持在相同水平，故后張法的σcon應(yīng)

13、適當(dāng)?shù)陀谙葟埛ā?冷拉熱軋鋼筋塑性較好，有明顯的流幅，以屈服強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)值，故σcon定得高，冷拔低碳鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋屬于無明顯流幅的鋼筋，塑性差，且以極限抗拉強(qiáng)度作為標(biāo)準(zhǔn)值，故σcon定得低。,張拉控制應(yīng)力大小的確定與預(yù)應(yīng)力鋼筋的品種和施加預(yù)應(yīng)力的方法有關(guān)。,10.1.6 預(yù)應(yīng)力損失及其組合 （1）預(yù)應(yīng)力損失的組成及減少預(yù)應(yīng)力損失的措施 鋼筋的張拉控制應(yīng)力，從開始張拉至構(gòu)件使用；由于張拉工藝和材料特性等

14、原因?qū)⒉粩嘟档?，這種預(yù)應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。預(yù)應(yīng)力損失包括以下6項(xiàng)：,1）錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1,當(dāng)為直線型預(yù)應(yīng)力鋼筋時,式中 a——張拉端錨具變形和鋼筋回縮值； l——張拉端至錨固端之間的距離。,當(dāng)為曲線型預(yù)應(yīng)力鋼筋時，由于鋼筋回縮受到曲線型孔道反向摩擦力的影響，σl1要降低,而且構(gòu)件各截面所產(chǎn)生的損失值不盡相同，離張拉端越遠(yuǎn)，其值越小。至離張拉端某一距離lf，預(yù)應(yīng)力損失σl1

15、降為零，此距離為反向摩擦影響長度。,減少此項(xiàng)損失的措施有：,①選擇變形小或預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮小的錨具，盡量減少墊板數(shù)； ②對先張法構(gòu)件，選擇長臺座。,2）預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失 σl2,式中 k——考慮孔道局部偏差對摩擦影響的系數(shù)： x——張拉端至計算截面的孔道長度，可近似取　　　　　該孔道在縱軸上的投影長度， μ——預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁的摩擦系數(shù)， θ——從張拉端至計

16、算截面曲線型孔道部分切線,當(dāng),的夾角（以弧度計）。,減少該項(xiàng)損失，可采取以下措施：,①對較長的構(gòu)件可在兩端進(jìn)行張拉；,②采用超張拉，張拉程序可采用：,當(dāng)?shù)谝淮螐埨?.1σcon時，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力沿EHD分布，當(dāng)張拉應(yīng)力降至0.85σcon，由于鋼筋回縮受到孔道反向摩擦力的影響，預(yù)應(yīng)力沿FGHD分布，當(dāng)再張拉至σcon時，鋼筋應(yīng)力沿CFGHD分布，可見，超張拉鋼筋中的應(yīng)力比一次張拉至σcon的應(yīng)力分布均勻，預(yù)應(yīng)力損失要小一些。,3）混

17、凝土加熱養(yǎng)護(hù)時，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的損失 σl3,為了縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，混凝土常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)辦法。升溫時，新澆的混凝土尚未結(jié)硬，預(yù)應(yīng)力筋與臺座之間的溫差△t使鋼筋受熱自由伸長，但兩端的臺座是固定不動的，即距離保持不變，于是鋼筋就松了，鋼筋的應(yīng)力降低；降溫時，預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土已黏結(jié)成整體，加上兩者的溫度線膨脹系數(shù)相近，二者能夠同步回縮，放松鋼筋時因溫度上升鋼筋伸長的部分已不能回縮，因而產(chǎn)生了溫差損失。僅先張

18、法構(gòu)件有該項(xiàng)損失。,σl3=2△t （N/mm2）,,減少此項(xiàng)損失的措施有：,①采用二次升溫養(yǎng)護(hù)。先在常溫下養(yǎng)護(hù)至混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到C7.5～C10，再逐漸升溫至規(guī)定的養(yǎng)護(hù)溫度，這時可認(rèn)為鋼筋與混凝土已結(jié)成整體，能夠一起脹縮而不引起預(yù)應(yīng)力損失; ②在鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。由于鋼模和構(gòu)件一起加熱養(yǎng)護(hù)，升溫時兩者溫度相同，可不考慮此項(xiàng)損失。,4）鋼筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失σl4,鋼筋的應(yīng)力松弛是指鋼筋在高應(yīng)力作用下及鋼筋長度

19、不變條件下，其應(yīng)力隨時間增長而降低的現(xiàn)象。,鋼筋應(yīng)力松弛有以下特點(diǎn)： ①應(yīng)力松弛與時間有關(guān)，開始快，以后慢； ②應(yīng)力松弛與鋼材品種有關(guān)。冷拉鋼筋、熱處理鋼筋的應(yīng)力松弛損失比碳素鋼絲、冷拔低碳鋼絲、鋼絞線要?。虎蹚埨刂茟?yīng)力σcon高，應(yīng)力松弛大。,采用超張拉可使應(yīng)力松弛損失有所降低。超張拉程序?yàn)?,因?yàn)樵谳^高應(yīng)力下持荷兩分鐘所產(chǎn)生的松弛損失與在較低應(yīng)力下經(jīng)過較長時間才能完成的松弛損失大體相當(dāng)，所以經(jīng)過超張拉后再張拉至σcon時，一

20、部分松弛損失已完成。,5）混凝土的收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σl5,混凝土結(jié)硬時產(chǎn)生體積收縮，在預(yù)壓力作用作用下，混凝土?xí)l(fā)生徐變，這都會使構(gòu)件縮短，構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力鋼筋跟著回縮，造成預(yù)應(yīng)力損失。,先張法構(gòu)件,后張法構(gòu)件,式中 σpc, σpc′——分別為完成第一批預(yù)應(yīng)力損失 　　　　　　　　后受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合　　　　　　　　力點(diǎn)處混凝土法向壓應(yīng)力；,fcu′——施加預(yù)應(yīng)力時混凝土的實(shí)際立方體抗壓　　　　強(qiáng)度。一般fcu′

21、不等于構(gòu)件混凝土的立　　　　方體強(qiáng)度fcu ，但要求 fcu≥0.75 fcu′；,ρ，ρ′ ——受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋率。,先張法構(gòu)件,后張法構(gòu)件,式中 Ap ,Ap′——分別為受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積，對稱配筋的構(gòu)件，取ρ，ρ′，此時配筋率應(yīng)按鋼筋截面面積的一半進(jìn)行計算； A0 ,An′——分別為混凝土換算截面積、凈截面面積。,后張法構(gòu)件收縮徐變損失比先張法構(gòu)件小，原因是后張法構(gòu)件在施

22、加預(yù)應(yīng)力時，混凝土的收縮已完成一部分。以上公式適用于一般相對濕度環(huán)境，高濕度環(huán)境下，σl5，σl5′應(yīng)降低，反之則增加。,減少此項(xiàng)損失的措施有：,①采用高標(biāo)號水泥，減少水泥用量，降低水灰比； ②采用級配良好的骨料，加強(qiáng)振搗，提高混凝土的密實(shí)性； ③加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，以減少混凝土的收縮， ④控制混凝土應(yīng)力σpc，要求 ,以防止發(fā)生非線性徐變。,6）用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)

23、應(yīng)力損失σl6 僅后張法有這項(xiàng)損失。當(dāng)D≤3m，σl6=30MPa，當(dāng)D＞3m，不考慮該項(xiàng)損失。此處D為環(huán)形構(gòu)件的直徑。,（2）預(yù)應(yīng)力損失值的組合 為了計算方便，《規(guī)范》把預(yù)應(yīng)力損失分為兩批，混凝土受預(yù)壓前產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失為第一批預(yù)應(yīng)力損失σlⅠ，而混凝土受預(yù)壓后產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失為第二批預(yù)應(yīng)力損失σlⅡ 。,各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合 預(yù)應(yīng)力損失值的組合

24、 先張法構(gòu)件 后張法構(gòu)件 混凝土預(yù)壓前（第一批）的損失σlⅠ σl1+σl2+σl3+σl4 σl1 +σl2 混凝土預(yù)壓后（第二批）的損失 σlⅡ σl5 σl4+σl5+σl6,10.2 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計

25、算,10.2.1預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件各階段應(yīng)力分析,預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件從張拉鋼筋開始直至構(gòu)件破壞，截面中鋼筋和混凝土應(yīng)力的變化分為兩個階段：施工階段和使用階段。每個階段又包括了若干特征受力過程。,1）在施工階段，構(gòu)件截面沒有開裂，可以把預(yù)應(yīng)力混凝土視作彈性材料，因而可以用材料力學(xué)的分析方法對構(gòu)件截面的應(yīng)力進(jìn)行計算，在使用階段構(gòu)件開裂前，材料力學(xué)的方法仍然適用。此時預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件可看做承受兩個力系，一個是由外荷載所產(chǎn)生，另一個

26、是把全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力看作反向作用在構(gòu)件上的外力所產(chǎn)生。,2）抓住施工、使用階段中的特征受力狀態(tài)，搞清各個狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生的預(yù)應(yīng)力損失，以及與該狀態(tài)相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度。,施工階段的兩個典型受力狀態(tài)是：,①先張法構(gòu)件放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時，后張法構(gòu)件完成第一批損失后；,使用階段的典型受力狀態(tài)是：,①消壓狀態(tài)，即加荷至混凝土受到的預(yù)壓應(yīng)力為零（σpc ＝０）；,②開裂狀態(tài)，即外加荷載增至Ncr使混凝土即將開裂；,③破壞狀態(tài)，即預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼

27、筋應(yīng)力達(dá)到屈服時的狀態(tài)．,②先、后張法構(gòu)件完成第二批預(yù)應(yīng)力損失后。,3）掌握施工階段預(yù)應(yīng)力的傳遞途徑，搞清換算截面面積A0及凈截面面積An的意義及應(yīng)用。,先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力通過鋼筋和混凝土之間的黏結(jié)傳遞給混凝土和非預(yù)應(yīng)力鋼筋。預(yù)應(yīng)力傳遞過程中，預(yù)應(yīng)力鋼筋、混凝土、非預(yù)應(yīng)力鋼筋三者協(xié)調(diào)變形，全截面受力，所以施工階段計算時采用換算截面面積A0（A0＝Ac+αEs As+ αE Ap，αEs和αE分別為非預(yù)應(yīng)力鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量

28、與混凝土彈性模量之比），后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力靠錨具傳遞給孔道外側(cè)混凝土和非預(yù)應(yīng)力鋼筋，由于施工階段孔道沒有灌漿或灌漿材料強(qiáng)度不夠，預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土之間沒有黏結(jié)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力合力相當(dāng)于外力作用在鋼筋混凝土凈截面上，因此，后張法構(gòu)件在施工階段計算時用凈截面面積An（An＝Ac+αEs As）。,當(dāng)計算使用階段外荷載所引起的截面應(yīng)力時，無論先張法構(gòu)件還是后張法構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土之間都已經(jīng)黏結(jié)成整體，因此，都采用A0。,先張

29、法和后張法預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件計算公式的異同點(diǎn):,①施工階段，先張法和后張法計算σpc的公式形式類似，不同之處在于先張法采用A0，后張法采用An，由此可以得出，若σcon，Ap以及截面尺寸、材料強(qiáng)度相同,由于A0>An，則后張法建立的有效預(yù)壓應(yīng)力要比先張法高一些。另外σl計算值也不同。,②使用階段，用于計算N0，Ncr ,Nu的公式，其形式對先、后張法構(gòu)件采說是相同的，截面面積都用A0。,③直至構(gòu)件開裂前，先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力比后

30、張法少αEσpcⅡ， 所以說后張法構(gòu)件σcon相當(dāng)于先張法構(gòu)件的 σcon-αEσpcⅡ。,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與鋼筋混凝土構(gòu)件相比較：,①預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與普通鋼筋混凝土構(gòu)件在施工階段，二者鋼筋和混凝土兩種材料所處的應(yīng)力狀態(tài)不同，普通鋼筋混凝土構(gòu)件中，鋼筋和混凝土均處于零應(yīng)力狀態(tài)，而預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，鋼筋和混凝土均有初應(yīng)力，其中鋼筋處于拉應(yīng)力狀態(tài)，混凝土處于受壓狀態(tài)，一旦預(yù)壓應(yīng)力被抵消，預(yù)應(yīng)力混凝土和普通鋼筋混凝土之間沒有本質(zhì)的不同。,

31、②預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫比普通鋼筋混凝土構(gòu)件遲得多，但裂縫出現(xiàn)的荷載與破壞荷載比較接近。,③預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與條件相同的未加預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土構(gòu)件承載能力相同，故預(yù)加應(yīng)力能推遲裂縫出現(xiàn)，但不能提高承載能力。,10.2.2預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算,預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算包括使用階段和施工階段的計算和驗(yàn)算。,1）使用階段的計算,使用階段的計算內(nèi)容包括：正截面強(qiáng)度計算、抗裂度驗(yàn)算、裂縫寬度驗(yàn)算。其計算公式如下：,①正截面強(qiáng)度計

32、算：,式中 ——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)； ——預(yù)應(yīng)力鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，其他符號與前同。,②抗裂度驗(yàn)算：,Ⅰ、對嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（一級構(gòu)件）,Ⅱ、對一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（二級構(gòu)件）,—— 荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合下構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣的混凝土法向應(yīng)力；,式中：,在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下滿足：,在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合下滿足：,按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合，并考慮長期作用的影響，計算的最大裂縫寬度應(yīng)滿足

33、： 其中σsk為按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件縱向受拉鋼筋的等效應(yīng)力：,式中 ——混凝土法向應(yīng)力為零時，全部預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力。,Ⅲ、對允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（三級構(gòu)件）,式中，有效受拉混凝土截面面積 ,對先張法構(gòu)件取構(gòu)件截面面積，對后張法構(gòu)件取扣除孔道后的構(gòu)件截面面積。 　 2） 施工階段驗(yàn)算 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在放張預(yù)應(yīng)力鋼筋（先張法）

34、或張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋完畢（后張法）時，混凝土受到的預(yù)壓應(yīng)力最大，而這時混凝土的強(qiáng)度通常僅達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的75％，構(gòu)件承載力和后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力是否足夠，應(yīng)予驗(yàn)算。 ①張拉（或放張）預(yù)應(yīng)力鋼筋時，構(gòu)件承載力驗(yàn)算：,式中 —放松預(yù)應(yīng)力鋼筋或張拉完畢時混凝土所受的 預(yù)壓應(yīng)力；,—放張預(yù)應(yīng)力鋼筋或張拉完畢時混凝土的軸心 抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。,后張法構(gòu)件按不考慮損失計算，即

35、 ?、诤髲埛?gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓驗(yàn)算： 后張法構(gòu)件端部由于錨具下墊板面積很小而承受很大的局部壓力，該壓力要經(jīng)過一段距離才能擴(kuò)散至整個截面．錨固區(qū)混凝土處于三向應(yīng)力狀態(tài)，即 ?？拷鼔|板處 為壓應(yīng)力，距離端部較遠(yuǎn)處為拉應(yīng)力，當(dāng)橫向拉應(yīng)力超過混凝土、的抗拉強(qiáng)度時，端部錨固區(qū)將出現(xiàn)縱向裂縫，并導(dǎo)致局部承壓破壞。,先張法構(gòu)件按第一批損失出現(xiàn)后計算 ，即,因此需

36、進(jìn)行錨具下混凝土的抗裂度和強(qiáng)度的驗(yàn)算。錨固區(qū)抗裂度主要取決于墊板與構(gòu)件的端部尺寸，端部截面局部承壓強(qiáng)度則通過配置間接鋼筋來滿足。,式中 Fl ——局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計值；,Ⅰ、端部受壓截面尺寸驗(yàn)算： 局部受壓區(qū)截面尺寸應(yīng)符合下列要求。,Aln ——混凝土局部受壓凈面積，應(yīng)在中扣孔道、凹槽部分面積；,βc ——混凝土強(qiáng)度的影響系數(shù)；,βl ——混凝土局部受壓承載力強(qiáng)度的提高系數(shù)；,Al ——混凝土局部

37、承壓面積。當(dāng)有墊板時；可考 慮預(yù)壓力沿錨具墊圈邊緣在墊板中按450擴(kuò)散后傳至混凝土的受壓面積；,fc' ——張拉時混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。,Ab ——局部受壓時的計算底面積，按與局部承壓面積“同心、對稱”原則確定。,Ⅱ、局部受壓承載力計算,式中 βcor —— 配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù)，,Acor —— 鋼筋網(wǎng)或螺旋筋以內(nèi)的混凝土核芯面積，重心應(yīng)與 Al的重心重合，且滿足 Ap≥Acor≥Al；,ρv ——間

38、接鋼筋的體積配筋率，要求≥0.5％。 當(dāng)為方格網(wǎng)配筋時 當(dāng)為螺旋式配筋時 式中 l1，l2 ——鋼筋網(wǎng)兩個方向長度， l1 > l2 ； n1，As1 ——l1方向的鋼筋根數(shù)和單根鋼筋的截面面積； n2，As2 ——l2方向的鋼筋根數(shù)和單根

39、鋼筋的截面面積； s ——方格網(wǎng)或螺旋筋的間距； Ass1——螺旋式單根間接鋼筋的截面面積； dcor——螺旋鋼筋范圍以內(nèi)的混凝土直徑。,10.3 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計算 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力分析與預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件并無原則區(qū)別，也分為施工階段和使用階段

40、。在施工階段和使用階段混凝土開裂前都用材料力學(xué)的分析方法。主要不同點(diǎn)在于軸心受拉構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋一般對稱布置，混凝土受到的預(yù)壓應(yīng)力是全截面均勻受壓；而對于預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力鋼筋一般布置在截面受拉區(qū)，截面受偏心預(yù)壓力，因此，其截面應(yīng)力分布不均勻。 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計計算也分為使用階段和施工階段兩部分內(nèi)容。使用階段計算內(nèi)容包括：正截面承載力計算、斜截面抗剪計算、抗裂及裂縫寬度計算、變形計算。施工階段包