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1、1混凝土结构理论混凝土结构理论第9章 预应力混凝土构件第9章 预应力混凝土构件2本章内容本章内容1.预应力混凝土的1.预应力混凝土的基本概念基本概念（重点）（重点）2.预应力混凝土2.预应力混凝土轴心受拉轴心受拉构件的计算构件的计算（重点，难点）（重点，难点）3.预应力混凝土3.预应力混凝土受弯构件受弯构件的计算的计算（难点，仅介绍）（难点，仅介绍）4.预应力混凝土构件的4.预应力混凝土构件的构造要求构造要求（简介）（简介）第9章 预应力混凝土构件第9章 预应力混凝土构件3第一节 基本概念一、预应力混凝土的特点一、预应力混凝土的特点二、施加预应力的方法二、施加预应力的方法三、预应力混凝土材料三
2、、预应力混凝土材料四、锚具和夹具四、锚具和夹具五、张拉控制应力五、张拉控制应力六、预应力损失六、预应力损失七、预应力损失值的组合（分批）和七、预应力损失值的组合（分批）和预应力总损失的取值预应力总损失的取值4五、张拉控制应力五、张拉控制应力指指张拉预应力钢筋时张拉预应力钢筋时所控制达到的所控制达到的最大应力值最大应力值。其值为其值为张拉设备（如千斤顶油压表）所指示张拉设备（如千斤顶油压表）所指示的的总张拉力总张拉力除以除以预应预应力钢筋截面面积力钢筋截面面积而得出的应力值。而得出的应力值。一般用表示,一般用表示,conpconpNA第第1节 概述节 概述张拉控制应力的取值直接影响预应力混凝土的
3、使用张拉控制应力的取值直接影响预应力混凝土的使用效果，效果，既不能太高，也不能太低既不能太高，也不能太低。（表9-1）。（表9-1）5六、预应力损失六、预应力损失预应力混凝土构件在施工过程中，预应力筋的预应力混凝土构件在施工过程中，预应力筋的张张拉控制应力的总和 不等于 混凝土获得的压应力总和拉控制应力的总和 不等于 混凝土获得的压应力总和，二者之差称为二者之差称为预应力损失预应力损失。截面上的混凝土和钢筋的实际应力称为截面上的混凝土和钢筋的实际应力称为有效应力有效应力。有效应力=张拉控制应力-预应力损失有效应力=张拉控制应力-预应力损失conl第第1节 概述节 概述6六、预应力损失六、预应力
4、损失张拉端锚(夹)具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚(夹)具变形和钢筋内缩引起的预应力损失预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失应力损失预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失预应力钢筋应力松弛引起的预应力损失混凝土收缩徐变引起的预应力损失混凝土收缩徐变引起的预应力损失对螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件,由于混凝对螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件,由于混凝土受到径向挤压、直径变小引起的预应力损失土受到径向挤压、直径变小引起的预应力损失第第1节 概述节 概述1l2
5、l3l4l5l5l6l71.张拉端锚具（夹具）变形和钢筋内缩引起的预应力损1.张拉端锚具（夹具）变形和钢筋内缩引起的预应力损失失（先、后张法）（先、后张法）以后张法为例，锚具与垫板之间、垫板与构件之间有以后张法为例，锚具与垫板之间、垫板与构件之间有缝缝隙，在预应力作用下被压紧；隙，在预应力作用下被压紧；以及锚固钢筋时以及锚固钢筋时钢筋与锚具之钢筋与锚具之间存在一定的滑移间存在一定的滑移。以上情况都引起以上情况都引起预应力钢筋的缩短，预应力钢筋的缩短，从而造成预应力作从而造成预应力作用的减小。用的减小。1l六、预应力损失六、预应力损失第第1节 概述节 概述8六、预应力损失六、预应力损失第第1节
6、概述节 概述直线型布置的预应力钢筋：直线型布置的预应力钢筋：式中式中张拉端张拉端锚具变形和钢筋内缩值，表锚具变形和钢筋内缩值，表9-29-2;l 张拉端至锚固端之间的距离。张拉端至锚固端之间的距离。减少预应力损失措施：减少预应力损失措施：采用变形小的锚具，少用垫板；采用变形小的锚具，少用垫板；在先张法中采用长台座。在先张法中采用长台座。slEla11.张拉端锚具（夹具）变形和钢筋内缩引起的预应力1.张拉端锚具（夹具）变形和钢筋内缩引起的预应力损失损失（先、后张法）（先、后张法）1l92.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失2.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失（主要为后张法主要为后张
7、法）2l后张法后张法张拉预应张拉预应力钢筋时，预应力钢力钢筋时，预应力钢筋与孔道壁筋与孔道壁产生“与产生“与张拉方向相反”的摩张拉方向相反”的摩擦阻力（即阻止张擦阻力（即阻止张拉）拉）。六、预应力损失六、预应力损失第第1节 概述节 概述10k 考虑孔道每米长度 考虑孔道每米长度局部偏差局部偏差的的摩擦系数摩擦系数，按表，按表9-39-3取用；取用；x 从张拉端至计算截面的 从张拉端至计算截面的孔道长度孔道长度，亦可近似取该段孔道在纵轴上，亦可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度；的投影长度；m m 预应力钢筋与曲线型孔道壁之间预应力钢筋与曲线型孔道壁之间的的摩擦系数摩擦系数，按表，按表9-39-3
8、规定取用；规定取用；q q 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的 从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和夹角之和(以弧度计)。(以弧度计)。mqkxconle112六、预应力损失六、预应力损失第第1节 概述节 概述(公式9-2)(公式9-2)*孔道偏*孔道偏差等因素差等因素引起的引起的*曲线型*曲线型孔道而孔道而引起的引起的2.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失2.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失（主要为后张法主要为后张法）2l11六、预应力损失六、预应力损失第第1节 概述节 概述摩擦损失特点：摩擦损失特点：1.随着摩擦力积累，损1.随着摩擦力积累，损失值沿构件增大，近端小
9、失值沿构件增大，近端小、远端大，张拉端摩擦力、远端大，张拉端摩擦力未积累、无损失未积累、无损失；2.2.con越大，对孔道侧压越大，对孔道侧压力大，摩擦力越大。力大，摩擦力越大。2.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失2.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失（主要为后张法主要为后张法）2l12减少预应力损失措施：减少预应力损失措施：六、预应力损失六、预应力损失第第1节 概述节 概述两端张拉两端张拉减小管道摩擦长度。减小管道摩擦长度。超张拉超张拉先施加超过先施加超过 conconA Ap p的拉力，最后再调整为的拉力，最后再调整为 concon。利。利用孔道摩擦力的用孔道摩擦力的有利作用
10、有利作用,使应力损失的总数值减小。,使应力损失的总数值减小。2.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失2.预应力钢筋与孔壁之间摩擦引起的预应力损失（主要为后张法主要为后张法）2l注意，对先张法：注意，对先张法：预应力筋直线型布置预应力筋直线型布置时，无此项损失；时，无此项损失；曲线或折线型布置曲线或折线型布置时，需设置转向器，该处有摩时，需设置转向器，该处有摩擦作用，也会产生该项应力损失。擦作用，也会产生该项应力损失。133.预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预3.预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失应力损失（先张法）（先张法）先张法构件先张法构件，浇灌混凝土后采用，浇灌
11、混凝土后采用蒸汽养护，以加快结蒸汽养护，以加快结硬硬。钢筋两端支座（台座）距离不变，即钢筋两端支座（台座）距离不变，即钢筋受到了支座钢筋受到了支座约束约束，导致升温时钢筋的拉应变减小，造成预应力损失。，导致升温时钢筋的拉应变减小，造成预应力损失。3l六、预应力损失六、预应力损失第第1节 概述节 概述143.预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预3.预应力钢筋与承受拉力的设备之间温差引起的预应力损失应力损失（先张法）（先张法）3l230.000012/pll tEtNmml 六、预应力损失六、预应力损失第第1节 概述节 概述在升温阶段，钢筋应力的减小由在升温阶段，钢筋应力的减小由“温度应变”乘以弹“温度应变”乘以弹性模量性模量计算：计算：减少预应力损失措施：减少预应力损失措施：1.在钢模上张拉钢筋1.在钢模上张拉钢筋（让台座一起变形，不约束钢筋）（让台座一起变形，不约束钢筋）；2.采用两次升温养护2.采用两次升温养护（逐步建立粘结，减少钢筋自由伸长）（逐步建立粘结，减少钢筋自由伸长）。t-台座与钢筋之间的温差台座与钢筋之间的温差0.000010.00001-钢筋线膨胀系数（1/C）钢筋线膨胀系数（1/C）