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1、3.1 施加预应力的方法3.2 张拉控制应力3.3 预应力损失第三章 施加预应力的方法和预应力损失3.1 施加预应力的方法1. 先张法 先张拉预应力筋后 浇注混凝土的施工方法p预应力通过预应 力筋与 混凝土之间粘结传递一般采用表面有肋纹的 预应力筋预制生产，可加温养护， 工艺少而简单， 质量易保证3.1 施加预应力的方法2. 后张法 先浇注构件混凝土，达到 一定强度后直接在构件上张拉 预应力筋的施工方法。 有粘结施工 混凝土构件中预留孔道 孔道 中穿入预应力筋 混凝土达到 强度 张拉锚固 孔道灌浆便于现场施工，大型构件或 结构，适用曲线形筋孔道灌浆质量不易保证 耐久性问题3.1 施加预应力的方
2、法 体外配筋 在构件端部设承力端块锚固体外筋，中间设转 向装置改变力筋形状便于检查、更换预应 力筋桥梁，钢结构，加固应用较多3. 2 张拉控制应力con为充分发挥预应 力优势、减小预应力损失影响，con宜尽可能高con过高：预应力筋非弹性变形加大，有断裂可能 Mcr与 Mu 接近，延性降低con限值：钢绞线 con 0.75 fptk ，其它见规范 con 0.4 fptk特殊情况con可提高0.05 fptk 抵消预应力损失；对受压区中的 ；3. 3 预应力损失3.3.1 概述预应力损失在构件的施工及使用过程中，预应力由于 张拉工艺和材料特性等原因而不断降低的现象预应力损失的正确估计（计算）
3、对构件使用性能影响甚大 估估计过计过 大大 要增加预应力 可能反拱过大 估估计过计过 小小 要减小预应力 可能过早开裂3.3.1 概述p按时间分类 瞬时损失施加预应力时在短时间内完成的损失 （锚具变形和力筋回缩、摩阻、温差损失） 长期损失材料的时间效应引起的损失 （应力松弛、混凝土收缩徐变，局部挤压）3.3.2 预应力损失计算1. 摩擦损失 后张法中力筋与孔道壁 之间的摩擦引起损失p距离张拉端越远，损失越大， 与实际有效预应力分布 为曲线 后张法中力筋与孔道壁之间的摩擦引起损失曲线预应 力筋与孔道间的法向正压力引起的 由图b，取一微段，其上法向正压力 为：设摩擦系数，则dx微段上产生的摩阻力:
4、p 孔道壁凹凸、局部偏差引起的设每长度局部偏差影响系数，则dx微段上产生的摩阻力类似有:两部分相加，并从张拉端到计算截面B进行积分：)(000021)()(0kxBBnNNxeNNkxNNldxkdNdNkdxdNdNdNdNB+-=+-=-=+-=+=mqqmqqmqm 后张法中力筋与孔道壁之间的摩擦引起损失从张拉端到B截面的张拉力损失：则预应 力损失：曲线转角的近似计算曲线较平缓，近似用圆弧线代替，则AB的转角（圆心角）： 后张法中力筋与孔道壁之间的摩擦引起损失 甚小 式中：y 曲线的垂度减小摩擦损失 的措施：塑料波纹管、两端张拉、超张拉减小 的措施： 采用塑料波纹管 以减小 及 k 值
5、两端张拉 超张拉p当 1. 摩擦损失 预应力筋在转向块或锚口处的摩擦损失 按实际情况确定 3.3.2 预应力损失计算2. 锚具变形、力筋回缩及接缝引起的损失 直线筋 2. 锚具变形、力筋回缩及接缝引起的损失 曲线筋 单跨、力筋为一段全抛物线型，一端张拉锚固时，预应力筋因锚固变形和力筋回缩产生的缩短受到孔道反向摩阻， 随距张拉端越远，其值越小，当距张拉端 处， 值等于反向摩阻引起的力筋变形增量值 反向摩擦影响长度假定： 较小 正反摩系数相等，且具对称性 力筋应力变化为直线变化 为应力分布图斜率 曲线筋 、 分布示意图 2. 锚具变形、力筋回缩及接缝引起的损失则张拉端： 等于力筋变形增量：所以：
6、力筋为：水平段+正反两段抛物线型（常见梁） 力筋为：水平段+正反两段抛物线型由图： 力筋为：水平段+正反两段抛物线型阴影总面积： 同理： 所以： 力筋为：水平段+正反两段抛物线型当 时当 时 力筋为：水平段+正反两段抛物线型p总结： 离张拉端越远， 越大 离张拉端越远， 越小p减小 的方法：超张拉3.3.2 预应力损失计算3. 先张法温差引起的损失 3. 先张法温差引起的损失减少 的措施 两次升温养护： 常温养护 升温至规定养护温度 在钢模（台座）上张拉力筋。 混凝土达到一定强度、粘结3.3.2 预应力损失计算4. 预应力筋松弛引起的损失p钢筋的应力松弛和徐变现象应力松弛：钢筋长度保持不变，应
7、力随时间增长而降低徐变：钢筋应力保持不变，应变随时间增长而增大p两种现象均将引起力筋中的应力损失 松弛损失 4. 预应力筋松弛引起的损失p松弛损失 的计算 普通松弛钢筋 一次张拉 超张拉 低松弛钢筋 4. 预应力筋松弛引起的损失p影响应力松弛的因素： 时间：先快后慢，1小时达到50%左右，24h达80% 钢筋品种：热处理钢筋小于钢丝、钢绞线 张拉 ：应力高，松弛大p减少 的措施：超张拉:1.051.1 持荷25min 锚固或卸至 锚固3.3.2 预应力损失计算5. 混凝土收缩徐变引起的损失 概述 产生的原因： 混凝土结硬体积收缩，混凝土在预压应 力作用下产生徐变 构件缩短，力筋弹性变形恢复部分
8、，应力降低5. 混凝土收缩徐变引起的损失长期损失的复杂性 影响因素的效应在预应力结构的全部工作时间内各不相同 混凝土收缩、徐变效应与力筋松弛效应相互影响： 混凝土收缩、徐变使力筋应力降低 力筋松弛减小 力筋松弛使力筋应力变化 影响混凝土徐变 加荷应力水平、环境、加荷龄期、材料变异均对 产生影响5. 混凝土收缩徐变引起的损失长期损失的复杂性 混合配筋或组合截面的内力重分布影响： 普通钢筋或型钢阻碍混凝土的收缩和徐变，使混凝土受 拉 抵消了部分混凝土的预压应 力；而普通钢筋进一步 受压 混凝土的收缩和徐变受到阻碍 力筋预应力损失减小 难以准确确定任一时间段的应力损失和影响因素。5. 混凝土收缩徐变
9、引起的损失 规范GB50010-2002的计算公式先张法构件后张法构件5. 混凝土收缩徐变引起的损失计算 时： 仅考虑第一批损失，即取力筋预拉力为: 可以考虑自重的影响（自重拉应力抵消了部分预压应 力） 控制 平均相对湿度40%的条件时，计算结果增加30%重要结构（构件）可以考虑与时间相关进行计算（参考规范附录）5. 混凝土收缩徐变引起的损失 减小 的措施：减少水泥用量，降低水灰比，采用干硬性混凝土采用级配好的骨料，振捣密实加强养护3.3.2 预应力损失计算6. 螺旋式预应力筋对环形构件的局部挤压造成的损失环形构件直径越小，挤压力越大 越大。GB50010-2002：3.3.2 预应力损失计算
10、7. 分批张拉时混凝土弹性压缩引起的损失公路桥规： 式中， 后批张拉在先批张拉力筋重心处产生 的混凝土法向应力增量3.3.3 预应力损失值的组合目的：设计划分施工阶段和使用阶段计算需要GB50010-2002组合表：预应预应 力损损失值组值组 合先张张法构件后张张法构件混凝土预压预压 前（第一批）损损失混凝土预压预压 后（第二批）损损失3.3.3 预应力损失值的组合先张法构件 可按实际情况在第一批和第二批中划分弹性压缩损 失 在截面计算时考虑损失批次：先张法以放张前后划分 后张法以张拉锚固好前后划分3.3.4 关于预应力损失计算的讨论1. 预应力损失大小对构件使用阶段性能有较大影响，但对构件极
11、限承载力的影响较小2. 影响预应力损失的因素众多，且有相互交叉影响，要精确计算是困难的，如长期损失3. 对大多数一般构件，精确计算并非必要，在设计中往往需要先估算预应力的总损失值3.3.4 关于预应力损失计算的讨论预应力总损失值美国公路桥梁规范（ AASHTO）预应预应 力筋种类类总损总损 失值值（MPa） =27.6/MPa =34.5/MPa先张法钢绞线310后张法钢绞线 或钢丝221228粗 钢 筋1521593.3.4 关于预应力损失计算的讨论预应力总损失值美国后张混凝土协会（ PPT）预应预应 力筋种类类总损总损 失值值（MPa）板梁或小梁应力消除处理1860级钢绞线和1655级钢丝
12、210240钢 筋138170低松弛1860级钢绞线1001383.3.4 关于预应力损失计算的讨论T.Y.Lin建议的分项损失和总损失百分比注：表中已考虑适当超张拉以克服部分摩擦损失和锚具损 失，仅对于多跨，长构件应另增加摩擦损失分项损项损 失名称先张张法（%）后张张法（%）混凝土弹性压缩41混凝土收缩76混凝土徐变65钢材松弛88总损失2520体外预应力的新生体外预应 力桥梁获得新生是在70年代，欧洲各国相继发现 很多早期修建的预应 力桥梁，由于当初考虑的预应力损失不足，致使桥梁急需补强。在混凝土外部使用体外预应 力对桥 梁进行加固，成为一种非常成功和有效的方法。通过运用体外预应 力技术加固桥梁，使得工程师们 重新认识 到体外预应 力的诸多卓越的性能。而且通过体外预应 力筋防腐技术的不断改进和高性能预应 力钢材的出现。从而使体外预应 力技术开始得到很大发展。 体外预应力索
