【最新】预应力损失计算

《【最新】预应力损失计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【最新】预应力损失计算（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、中交二公局第六工程有限公司 预应力损失计算1预 应 力 损 失 计 算1 引言由 于 受 施 工 状 况 、 材 料 性 能 和 环 境 条 件 等 因 素 的 影 响 ， 预 应 力 结 构 中 预 应 力 钢 筋 的 预 拉 应 力 在施 工 和 使 用 过 程 中 将 会 逐 渐 减 少 。 这 种 减 少 的 应 力 称 为 结 构 预 应 力 损 失 2。 设 计 中 所 需 的 钢 筋 预应 力 值 是 扣 除 相 应 阶 段 的 应 力 损 失 后 钢 筋 中 实 际 存 在 的 有 效 应 力 值 （ ） 。 设 钢 筋 初 始 张 拉 的pe预 应 力 为 （ 称 为 张 拉

2、 控 制 应 力 ） ， 相 应 的 应 力 损 失 值 为 ， 那 么 预 应 力 钢 筋 的 有 效 应 力 为 ：con lpeconl因 此 ， 要 使 结 构 获 得 所 需 的 有 效 应 力 （ ） ， 除 需 要 根 据 承 受 外 荷 载 的 情 况 和 结 构 的 使 用 性能 确 定 张 拉 控 制 应 力 （ ） 外 ， 关 键 是 能 准 确 估 算 出 预 应 力 损 失 值 。con l引 起 结 构 预 应 力 损 失 的 因 素 是 很 多 ， 要 准 确 地 估 算 预 应 力 损 失 值 是 非 常 困 难 的 。 根 据 目 前 的 研究 成 果 ， 预

3、 应 力 损 失 按 损 失 完 成 时 间 分 为 瞬 时 损 失 和 长 期 损 失 两 大 类 。 瞬 时 损 失 是 指 施 加 预 应 力 时短 时 内 完 成 的 损 失 ， 例 如 锚 具 变 形 和 钢 筋 滑 移 、 混 凝 土 弹 性 压 缩 、 分 批 张 拉 等 引 起 的 损 失 ； 长 期 损失 指 的 是 考 虑 了 材 料 的 时 间 效 应 所 引 起 的 预 应 力 损 失 ， 主 要 包 括 混 凝 土 的 收 缩 、 徐 变 、 和 钢 筋 预 应力 松 弛 引 起 的 损 失 。 有 关 瞬 时 损 失 的 计 算 在 理 论 上 已 基 本 达 成

4、了 一 至 的 计 算 原 则 。 但 是 ， 对 于 长 期损 失 的 计 算 由 于 存 在 的 不 确 定 因 素 较 多 ， 有 些 因 素 （ 如 混 凝 土 的 收 缩 、 徐 变 及 钢 筋 松 弛 ） 引 起 的 预应 力 损 失 值 是 随 着 时 间 的 增 长 和 环 境 的 变 化 而 不 断 变 化 的 ； 还 有 些 因 素 之 间 互 相 影 响 导 致 预 应 力 值降 低 ， 例 如 混 凝 土 收 缩 、 徐 变 使 构 件 缩 短 ， 钢 筋 回 缩 引 起 预 应 力 值 降 低 ； 反 过 来 ， 预 应 力 值 降 低 又将 减 小 徐 变 损 失

5、； 钢 筋 的 松 弛 也 将 引 起 徐 变 损 失 的 减 小 等 。 各 国 学 者 、 专 家 根 据 自 己 的 试 验 结 果 及有 关 假 设 和 推 导 提 出 了 不 同 的 的 计 算 理 论 。预 应 力 损 失 估 计 准 确 与 否 ， 对 预 应 力 结 构 安 全 性 能 和 使 用 性 能 （ 如 结 构 的 抗 裂 性 、 裂 逢 、 挠 度和 反 拱 等 ） 将 有 很 大 的 影 响 。 预 应 力 损 失 估 计 过 大 ， 结 构 中 的 混 凝 土 将 承 受 过 高 的 持 续 压 应 力 ， 产生 过 大 的 反 拱 度 ， 对 结 构 安 全

6、和 使 用 产 生 不 利 的 影 响 ， 同 时 造 成 材 料 的 浪 费 ； 反 之 ， 则 会 造 成 局 部预 压 应 力 不 足 ， 导 致 结 构 过 早 开 裂 ， 达 不 到 预 压 的 效 果 ， 甚 至 影 响 结 构 的 安 全 性 15。 由 此 可 见 ，准 确 地 估 计 和 计 算 预 应 力 损 失 在 预 应 力 结 构 设 计 中 是 非 常 重 要 的 一 环 。2 预应力损失计算方法根 据 预 应 力 损 失 不 同 的 阶 段 。 将 各 阶 段 预 应 力 总 损 失 的 组 成 如 图 3-1所 示 。 目 前 有 关 预 应 力损 失 的 计

7、算 方 法 大 体 上 可 分 为 三 类 ： 预 应 力 总 损 失 估 算 法 （ 综 合 估 算 法 ） ； 分 项 预 应 力 损 失中交二公局第六工程有限公司 预应力损失计算2计 算 法 ； 精 确 估 算 法 15。瞬 时 损 失 长 期 损 失图 3-1 预 应 力 损 失 的 组 成2.1 总损失估算法早 在 1958年 ， 美 国 混 凝 土 学 会 与 土 木 学 （ ACI-ASCE） 提 出 的 “预 应 力 混 凝 土 结 构 设 计 建 议 ”对 混 凝 土 弹 性 压 缩 、 收 缩 、 徐 变 和 钢 筋 的 松 弛 引 起 的 总 损 失 值 作 出 规 定

8、： 先 张 构 件 取 241MPa，后 张 构 件 取 172 MPa。 这 一 损 失 值 是 根 据 正 常 强 度 的 混 凝 土 、 正 常 的 钢 绞 线 、 正 常 的 预 加 应 力 值 以及 正 常 的 养 护 条 件 等 情 况 确 定 的 。 所 计 算 的 预 应 力 损 失 值 只 包 括 ： 弹 性 压 缩 、 钢 筋 松 弛 、 混 凝 土 收缩 和 徐 变 ， 不 包 括 摩 阻 和 锚 具 引 起 的 损 失 。 这 一 规 定 在 随 后 的 十 几 年 中 在 工 程 中 得 到 广 泛 的 应 用 ，设 计 了 大 量 的 具 有 良 好 工 作 性 能

9、 的 房 屋 结 构 和 桥 梁 结 构 。 随 着 工 程 实 践 的 发 展 考 虑 到 对 松 弛 应 力 损失 估 计 偏 低 ， 美 国 ACI规 范 和 美 国 公 路 桥 梁 规 范 （ AASHTO） 在 1975年 对 此 做 了 修 订 ， 具 体 数 值 详见 表 3-1； 1976年 美 国 后 张 拉 混 凝 土 协 会 （ PTI） 也 对 预 应 力 总 损 失 值 做 出 了 修 订 16， 具 体 数 值详 见 表 3-2所 示 。表 3-1 AASHTO规 程 总 损 失 值预 应 力 钢 筋 种 类 总 损 失 值 （ MPa）fc=27.6（ MPa）

10、fc=27.6（ MPa）后 张 拉 钢 绞 线 或 钢 丝 221 228钢 筋 152 159注 ： 后 张 拉 钢 丝 或 钢 绞 线 的 总 应 力 损 失 不 包 括 摩 擦 损 失表 3-2 PTI建 议 的 总 损 失 值预 应 力 钢 筋 种 类 总 损 失 值 （ MPa）板 梁 或 小 梁应 力 消 除 处 理 的 1860 MPa的 钢 绞 线 与 强 度为 1655 MPa的 钢 丝 210 240弹性压缩摩擦阻力锚具变形预应力总损失混凝土收缩混凝土徐变钢筋松驰中交二公局第六工程有限公司 预应力损失计算3高 强 粗 钢 筋 138 170低 松 弛 1860 MPa钢

11、绞 线 100 138上 述 表 中 的 数 值 仅 适 用 于 中 等 条 下 的 一 般 结 构 和 构 件 。 如 果 混 凝 土 在 强 度 很 低 时 就 承 受 高 预 应力 ， 或 者 混 凝 土 外 于 非 正 常 干 燥 或 非 常 潮 湿 的 暴 露 条 件 下 ， 总 损 失 值 会 有 很 大 的 差 别 。由 于 混 凝 土 和 钢 材 和 性 能 ， 养 护 与 湿 度 条 件 ， 预 加 应 力 的 时 间 和 大 小 以 及 预 应 力 工 艺 等 到 的 诸多 因 素 的 影 响 ， 要 定 出 一 个 统 一 的 预 应 力 总 损 失 值 勤 是 很 困

12、难 的 。 美 籍 华 人 林 同 炎 提 出 总 损 失 及 各组 成 因 素 损 失 的 平 均 值 用 张 拉 控 制 应 力 的 百 分 比 表 示 ， 具 体 数 值 如 表 3-3所 示 。con表 3-3 预 加 力 百 分 比后 张 （ %） 后 张 （ %）混 凝 土 弱 性 压 缩 1 钢 材 松 弛 8混 凝 土 收 缩 6 总 损 失 20混 凝 土 徐 变 5 - -我 国 根 据 大 量 的 工 程 实 践 经 验 对 总 预 应 力 损 失 值 也 做 了 一 些 统 计 分 析 ， 提 出 在 进 行 预 应 力 混 凝土 结 构 设 计 时 可 以 取 如 下

13、 值 ： 单 跨 构 件 取 ； 双 跨 和 三 跨 克 件 的 内 支 座 截 面 ， 取 ；0.8con0.7con边 支 座 及 边 跨 跨 中 截 面 ， 取 ； 三 跨 构 件 的 内 跨 中 截 面 ， 可 取 。0.8con 0.6con2.2 分项计算法分 顶 计 算 法 就 是 根 据 预 应 力 损 失 产 生 的 不 同 原 因 分 别 计 算 各 阶 段 的 预 应 力 损 失 ， 再 把 分 项 损 失相 加 得 出 总 损 失 。 这 也 是 目 前 我 国 现 行 规 范 采 用 的 损 失 计 算 法 。 我 国 现 行 规 范 将 预 应 力 损 失 分 为

14、六项 考 虑 。2.2.1 锚具变形和钢筋内缩引起的应力损失（ ）1l预 应 力 钢 筋 张 拉 后 锚 固 时 ， 锚 具 将 受 到 相 当 大 的 压 力 ， 一 方 面 使 锚 具 本 身 及 锚 具 下 垫 板 压密 产 生 变 形 ； 另 一 方 面 混 凝 土 结 构 的 接 缝 缝 隙 在 压 力 的 作 用 下 也 将 压 密 变 形 。 这 些 变 形 导 致 预 应 力钢 筋 向 内 回 缩 ， 产 生 预 应 力 损 失 ， 其 值 随 钢 筋 为 直 线 或 曲 线 形 面 有 所 不 同 。 、 当 为 直 线 预 应 力 钢 筋 时 ， 可 按 下 式 计 算 1

15、0：1l1lsaE-张 拉 端 锚 具 变 形 和 钢 筋 同 缩 值 ， 以 mm计 。-张 拉 端 至 锚 固 端 之 间 的 距 离 ， 以 mm计 。 可 按 下 表 3-4取 值 。l中交二公局第六工程有限公司 预应力损失计算4 、 当 为 曲 线 预 应 力 钢 筋 时由 于 受 到 曲 线 形 孔 道 反 向 摩 擦 力 的 影 响 ， 使 构 件 各 截 面 所 产 生 的 损 失 值 不 同 ， 离 张 拉 端 越 远 ，其 值 越 小 。 至 张 拉 端 某 一 距 离 ， 预 应 力 损 失 降 为 零 ， 此 距 离 即 为 反 向 摩 擦 长 度 。 在 该 长 度 范 围fl内 的 钢 筋 变 形 应 等 于 锚 具 变 形 和 钢 筋 内 缩 值 。 规 范 对 圆 弧 形 预 应 力 筋 ， 且 其 对 应 圆 心 角 不大 于 30时 的 情 况 给 出 了 距 离 端 部 为 处表 3-4 锚 具 变 形 和 钢 筋 内 缩 值 锚 具 类 别 a螺 帽 缝 隙 1支 承 式 锚 具 （ 钢 丝 束 镦 头 锚 具 等 ）每 块 后 加 垫 析 的 缝 隙 1锥 塞