第九章预应力混凝土构件设计

《第九章预应力混凝土构件设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章预应力混凝土构件设计（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、本章重点本章重点预应力混凝土的概念及其优点预应力混凝土的概念及其优点；预应力混凝土构件的截面设计预应力混凝土构件的截面设计。 预应力损失的原因及其计算和组合；预应力损失的原因及其计算和组合； 预应力混凝土构件的受力性能分析；预应力混凝土构件的受力性能分析； 施加预应力的方法及预应力混凝土材施加预应力的方法及预应力混凝土材料的要求；料的要求；9.1预应力混凝土的基本知识预应力混凝土的基本知识预应力混凝土的基本知识预应力混凝土的基本知识1.预应力混凝土的基本原理预应力混凝土的基本原理9.1.1一般概念一般概念普通混凝土的缺点：普通混凝土的缺点：由于混凝土的极限拉应变很小，在使用荷载下带裂缝工作，影

2、响使用功由于混凝土的极限拉应变很小，在使用荷载下带裂缝工作，影响使用功能、耐久、能、耐久、刚度和抗疲劳性。刚度和抗疲劳性。 由于混凝土的极限拉应变很小，受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度由于混凝土的极限拉应变很小，受拉区混凝土过早开裂，截面抗弯刚度 显著降低，因而特别不适用于大跨度、重荷载的结构。显著降低，因而特别不适用于大跨度、重荷载的结构。难以利用高强度钢筋。与难以利用高强度钢筋。与wmax对应的对应的 s=150250N/mm2。而高强度的钢。而高强度的钢筋强度可达筋强度可达1000N/mm2以上以上。提高混凝土强度等级对改善构件的抗裂和变形性能效果不大，因为采用提高混凝土强度等级对改善

3、构件的抗裂和变形性能效果不大，因为采用高强混凝土，其抗拉强度提高很少。高强混凝土，其抗拉强度提高很少。一般概念一般概念 预应力混凝土预应力混凝土预应力混凝土预应力混凝土（prestressed concrete）是在混凝土构件承受外荷载之前，是在混凝土构件承受外荷载之前，对其受拉区预先施加压应力。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉对其受拉区预先施加压应力。这种预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可减少甚至避免裂缝的出现。应力，因而可减少甚至避免裂缝的出现。 通过人为控制预压力通过人为控制预压力Np的大小，可使梁截面受拉边缘混凝土产生压应力、零的大小，可使梁截面受拉边缘混

4、凝土产生压应力、零应力或很小的拉应力，以满足不同的裂缝控制要求，从而改变了普通钢筋混凝土应力或很小的拉应力，以满足不同的裂缝控制要求，从而改变了普通钢筋混凝土构件原有的裂缝状态，成为预应力混凝土受弯构件。构件原有的裂缝状态，成为预应力混凝土受弯构件。 美国混凝土协会（美国混凝土协会（ACI）对）对预应力混凝土预应力混凝土预应力混凝土预应力混凝土下的定义是：下的定义是：“预应力混凝土是根据预应力混凝土是根据需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一需要人为地引入某一数值与分布的内应力，用以全部或部分抵消外荷载应力的一种加筋混凝土种加筋混凝土”。 预应力混凝土受弯构件预

5、应力混凝土受弯构件预应力混凝土的特点预应力混凝土的特点预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，有如下特点：预应力混凝土与普通钢筋混凝土相比，有如下特点：优点：优点：1、提高了构件的抗裂能力。、提高了构件的抗裂能力。2、增大了构件的刚度，减小挠度。、增大了构件的刚度，减小挠度。3、充分利用高强度材料。、充分利用高强度材料。4、可提高构件的受剪承载力。、可提高构件的受剪承载力。5、卸荷后结构变形或裂缝可得到恢复。、卸荷后结构变形或裂缝可得到恢复。6、扩大了构件的应用范围，、扩大了构件的应用范围，减轻自重，加大跨度，提高适用能力。减轻自重，加大跨度，提高适用能力。 缺点：缺点：预应力混凝土具有施工工序多、

6、对施工技术要求高，且需要张拉设备、锚夹预应力混凝土具有施工工序多、对施工技术要求高，且需要张拉设备、锚夹具及劳动力费用高等特点，因此特别适用于普通钢筋混凝土构件力不能及的情具及劳动力费用高等特点，因此特别适用于普通钢筋混凝土构件力不能及的情形（如有防水、抗渗要求者或大跨度及重荷载结构）。形（如有防水、抗渗要求者或大跨度及重荷载结构）。9.1.2预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类根据根据制作、设计制作、设计和和施工施工的特点，预应力混凝土可以有不同的分类：的特点，预应力混凝土可以有不同的分类：1.先张法和后张法先张法和后张法钢筋张拉先于混凝土浇筑钢筋张拉先于混凝土浇筑先张法先张法钢筋张拉后于混

7、凝土浇筑钢筋张拉后于混凝土浇筑后张法后张法2.全预应力和部分预应力全预应力和部分预应力 全预应力全预应力是在全部使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，是在全部使用荷载作用下，构件截面混凝土不出现拉应力，即全截面受压。即全截面受压。 部分预应力部分预应力是在全部使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出现拉应力是在全部使用荷载作用下，构件截面混凝土允许出现拉应力 或开裂，即只有部分截面受压。或开裂，即只有部分截面受压。部分预应力部分预应力又分为又分为A、B两类，两类，A类类是指在全是指在全 部使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力不超过规定的容许值；部使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截

8、面的拉应力不超过规定的容许值； B类类是指在全部使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超是指在全部使用荷载作用下，构件预压区混凝土正截面的拉应力允许超 过规定的限值，但当裂缝出现时，其宽度不超过容许值。过规定的限值，但当裂缝出现时，其宽度不超过容许值。 3.有粘结预应力和无粘结预应力有粘结预应力和无粘结预应力 预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一起有粘结有粘结。先张法预应力混。先张法预应力混凝土结构和后张灌浆的预应力混凝土结构均属有粘结预应力混凝土结构。凝土结构和后张灌浆的预应力混凝土结构均属有粘结预应力混凝土结构。 无粘结预应力无粘结预应力，

9、指预应力筋伸缩、滑动自由，不与周围的混凝土粘结混凝，指预应力筋伸缩、滑动自由，不与周围的混凝土粘结混凝土结构。无粘结预应力混凝土结构通常与后张法预应力工艺相结合。土结构。无粘结预应力混凝土结构通常与后张法预应力工艺相结合。1.先张法先张法张拉钢筋张拉钢筋支模、浇混凝土支模、浇混凝土混凝土达到一定强混凝土达到一定强度（度（75%以上）以上）剪钢（筋）丝剪钢（筋）丝产生预应力产生预应力9.1.3施加预应力的方法施加预应力的方法张拉钢筋浇注混凝土剪断钢筋浇混凝土，预留孔道（可采用预埋铁皮管、钢管抽浇混凝土，预留孔道（可采用预埋铁皮管、钢管抽芯或用充压橡皮管抽芯成型）芯或用充压橡皮管抽芯成型）达到强度

10、，穿筋达到强度，穿筋张拉钢筋，锚固张拉钢筋，锚固产生预应力产生预应力孔道灌浆孔道灌浆2.后张法后张法浇注混凝土穿钢筋、张拉、锚固灌浆先张法、后张法有各自适用范围和优、缺点先张法、后张法有各自适用范围和优、缺点。v先张法预应力构件生产工序少，工艺简单，施工质量易保证；构先张法预应力构件生产工序少，工艺简单，施工质量易保证；构件上不件上不需要设永久性锚具，生产成本较低。台座越长，一次生产的构件数量也越多。需要设永久性锚具，生产成本较低。台座越长，一次生产的构件数量也越多。为了便于运输，先张法适用于在工厂生产中、小型构件，如楼板、屋面板、为了便于运输，先张法适用于在工厂生产中、小型构件，如楼板、屋面

11、板、梁等。梁等。 先张法构件是通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结传递预应力的。先张法构件是通过预应力钢筋与混凝土之间的粘结传递预应力的。v后张法预应力构件不需要台座，预应力可采用折线或曲线布置，更好地后张法预应力构件不需要台座，预应力可采用折线或曲线布置，更好地适应设计荷载的分布状况；后张法可以现场施工，应用较灵活。但生产工艺适应设计荷载的分布状况；后张法可以现场施工，应用较灵活。但生产工艺较复杂；构较复杂；构件需要设永久性锚具，不能重复使用，生产成本较高。后张法适件需要设永久性锚具，不能重复使用，生产成本较高。后张法适用于在施工现场制作庞大型构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。用于在施工

12、现场制作庞大型构件，如预应力屋架、吊车梁、大跨度桥梁等。 后张法构件是依靠其两端的锚具锚住预应力筋并传递预应力的。后张法构件是依靠其两端的锚具锚住预应力筋并传递预应力的。锚、夹具：锚、夹具：用于固定钢筋用于固定钢筋构件制作完后，能取下重复使用构件制作完后，能取下重复使用夹具夹具用于永久固定钢筋、作为构件的一部分用于永久固定钢筋、作为构件的一部分锚具锚具9.1.4预应力混凝土构件的锚、夹具预应力混凝土构件的锚、夹具 不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时，固定预应力筋、锚具不同，不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时，固定预应力筋、锚具不同，则钢筋的回缩量不同，锚具的尺寸外形对构件的影响也不同。

13、则钢筋的回缩量不同，锚具的尺寸外形对构件的影响也不同。 对锚具的要求是：安全可靠，使用有效、节约钢材及制作简单。对锚具的要求是：安全可靠，使用有效、节约钢材及制作简单。 锚具按其构造形式及锚固原理，可以分为三种基本类型：锚块锚塞型锚锚具按其构造形式及锚固原理，可以分为三种基本类型：锚块锚塞型锚具；螺杆螺帽型锚具；镦头型锚具。具；螺杆螺帽型锚具；镦头型锚具。混凝土 (1)强度高。可以提高钢筋与混凝土之间的粘结应力；对采用后张法的构件，可提高锚固端的局部承压承载力。混凝土强度高，还可减小构件截面尺寸。 (2)收缩、徐变小。以减小收缩、徐变引起的预应力损失。 (3)快硬、早强。可尽早施加预应力，加快

14、施工进度。 。 规范规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C30。对采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋的构件，特别是大跨度结构，混凝土强度等级不宜低于C40。 9.1.5预应力混凝土构件对材料的要求预应力混凝土构件对材料的要求钢筋 (1)强度高。预应力钢筋有很大的张拉应力，再加上荷载作用，及为抵消各种预应力损失需要采用较高的张拉应力，要求预应力钢筋具有较高的抗拉强度。 (2)具有一定的塑性。为防止预应力混凝土构件发生脆性破坏，要求预应力钢筋具有一定的伸长率。一般要求极限伸长率大于4%4%。 (3)良好的加工性能。要求有良好的可焊性，同时要求钢筋 “镦粗”后并不影响其原来的物理力学

15、性能。 (4)与混凝土之间有较好的粘结作用。对于采用先张法预应力混凝土构件，当用高强度钢丝时，其表面应进行“刻痕”或“压波”处理。 预应力钢材主要有钢绞线、钢丝和热处理钢筋三大类。 1.使用阶段计算使用阶段计算承载力计算承载力计算正截面：轴拉构件、受弯构件正截面：轴拉构件、受弯构件斜截面：受弯构件斜截面：受弯构件裂缝控制验算裂缝控制验算一级：严格不裂一级：严格不裂二级：一般不裂二级：一般不裂三级：允许开裂三级：允许开裂裂缝宽度验算裂缝宽度验算抗裂度验算抗裂度验算9.2预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定预应力混凝土构件设计的一般规定9.2.

16、1计算内容计算内容2.施工阶段验算施工阶段验算 指构件制作、运输、吊装等施工阶段承载力、抗裂或裂缝指构件制作、运输、吊装等施工阶段承载力、抗裂或裂缝宽度验算。宽度验算。v con：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所指示的总张拉力除以预应力筋面积张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所指示的总张拉力除以预应力筋面积。v concon的确定原则：与预应力的确定原则：与预应力的施加方式及的施加方式及钢筋的强度标准值钢筋的强度标准值 有关。有关。9.2.2张拉控制应力张拉控制应力 conv con过高过高，可能引起张拉时个别钢丝拉断可能引起张拉时个别钢丝拉断，所以，所以，控制应力的大小必须适当。，控制应力的大小

17、必须适当。不使开裂荷载与破坏荷载接近，构件一旦开裂就破坏，产生无预兆的脆性破坏。不使开裂荷载与破坏荷载接近，构件一旦开裂就破坏，产生无预兆的脆性破坏。v con过高过高，施工阶段可能引起构件某些部分受拉开裂施工阶段可能引起构件某些部分受拉开裂或反拱过大，或反拱过大，或局部受或局部受压破坏压破坏。确定确定 con时考虑的因素时考虑的因素v con增加。增加。产生的预应力大，抗裂性好产生的预应力大，抗裂性好。所以所以， con0.4fptkv con过高过高，将使预应力筋的应力松驰增大，预应力损失就越大。将使预应力筋的应力松驰增大，预应力损失就越大。v con过高过高，钢，钢筋应力腐蚀风险加大。筋

18、应力腐蚀风险加大。张拉控制应力张拉控制应力concon限值限值钢筋种类钢筋种类张拉方法张拉方法先张法先张法后张法后张法消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线0.75 0.75热处理钢筋热处理钢筋0.70.65张拉控制应力限值张拉控制应力限值 在考虑提高施工阶段的抗裂性及减少应力松驰、摩擦、钢筋分批张在考虑提高施工阶段的抗裂性及减少应力松驰、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失时，可以提高拉及台座之间的温差损失时，可以提高 。将预应力钢筋张拉到控制应力后，由于种种原因，其拉应力值将逐渐下将预应力钢筋张拉到控制应力后，由于种种原因，其拉应力值将逐渐下降到一定程度，即存在降到一定程度，即存在预应

19、力损失预应力损失预应力损失预应力损失（loss of prestress）。经损失后预）。经损失后预应力钢筋的应力才会在混凝土中建立相应的应力钢筋的应力才会在混凝土中建立相应的有效预应力有效预应力有效预应力有效预应力（effective prestress）。）。下面分项讨论引起预应力损失的原因、损失值的计算以及减少预应力损下面分项讨论引起预应力损失的原因、损失值的计算以及减少预应力损失的措施。失的措施。 9.2.3预应力损失预应力损失 l张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力

20、损失无论先张法临时固定预应力钢筋还是后张法张拉完毕锚固预应力钢筋时，无论先张法临时固定预应力钢筋还是后张法张拉完毕锚固预应力钢筋时，在张拉端由于锚具的压缩变形，锚具与垫板之间、垫板与垫板之间、垫板与构件在张拉端由于锚具的压缩变形，锚具与垫板之间、垫板与垫板之间、垫板与构件之间的所有缝隙被挤紧，或由于钢筋、钢丝、钢绞线在锚具内的滑移，使得被拉之间的所有缝隙被挤紧，或由于钢筋、钢丝、钢绞线在锚具内的滑移，使得被拉紧的预应力钢筋松动缩短从而引起预应力损失。紧的预应力钢筋松动缩短从而引起预应力损失。该种预应力损失存在于先张法和后张法构件中。 (1)预应力直线钢筋： (2)预应力曲线或折线钢筋： 锚固时

21、，预应力钢筋回缩，其移动方向与张拉方向相反，因而将产生反向摩擦。由于反向摩擦的作用，锚具变形引起的预应力损失在张拉端最大，随着与张拉端的距离的增大而逐渐减小，直至为零。 曲线预应力钢筋 应力分布 由于锚具变形或预应力钢筋的内缩引起的预应力损失，对于圆弧形预应力钢筋，当其对应的圆心角不大于30度时，距构件端部处x(xlf)的l1 反向摩擦影响长度lf (1)选择锚具变形小或使预应力钢筋内缩小的锚具、夹具，并尽量少用垫板的块数； (2)增加台座长度。采用先张法生产的构件，当台座长度为100m以上时，l1可忽略不计。 减小预应力损失的l1一般措施： 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失预应力

22、钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失 该种预应力损失存在于后张法构件中。 采用后张法张拉预应力钢筋时，由于钢筋与混凝土孔道壁之间的摩擦阻力与张拉方向相反，钢筋的实际预压应力从张拉端往里逐渐减小。 产生摩擦损失的原因有两个： (1)对于直线孔道，由于孔道内壁凹凸不平、孔道轴线的局部偏差以及钢筋表面粗糙等原因，使钢筋某些部位紧贴孔道壁而引起摩擦损失； (2)对于曲线孔道，预应力钢筋在弯曲孔道部分张拉，产生了对孔道壁的垂直压力而引起摩擦损失。 预留孔道中张拉钢筋与孔道壁的摩擦力 当时 减少预应力损失l2的一般措

23、施： (1)对于较长构件采取两端张拉，则计算中孔道长度按构件的一半长度计算。 (2)采用超张拉。 当第一次张拉至1.1con时，预应力钢筋应力沿EHD分布，当张拉应力降至0.85con，由于钢筋回缩受到孔道反向摩擦力的影响，预应力沿FGHD分布，当再张拉至con时，钢筋应力沿CGHD分布，可见，超张拉钢筋中的应力比一次张拉至con的应力分布均匀，预应力损失要小一些。 混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失的温差引

24、起的预应力损失的温差引起的预应力损失的温差引起的预应力损失该种预应力损失存在于先张法构件中。 采用蒸汽养护升温时，混凝土强度不大，钢筋受热自由膨胀伸长，两端的台座不升温，其间距离保持不变而产生的预应力损失： 减少预应力损失l3的一般措施： (1)采用两次升温养护。先在常温下养护，待混凝土强度等级达到7.510Mpa后，再逐渐升温至规定的养护温度； (2)在钢模上张拉预应力钢筋(如先张大型楼板)。由于预应力钢筋是锚固在钢模上的，升温时两者的温度相同，可以不考虑此项损失。 预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失预应力钢筋的应力松

25、弛引起的预应力损失该种预应力损失存在于先张法和后张法构件中。 钢筋或钢筋束在高应力下，其长度保持不变时，钢筋的应力会随着时间的增长而逐渐降低，这种现象称为钢筋的应力松弛。 (1)对预应力钢丝、钢绞线 普通松弛 低松弛(冷拉钢丝在张力状态下进行回火） 当 时 当 时 (2)对热处理钢筋 一次张拉 超张拉 预应力钢丝、钢绞线，当 减少预应力损失l4的一般措施：采用超张拉 第一种：第一种： 从从01.03 con第二种：第二种： 从从01.05 con(持荷持荷2min) con原理：原理：超张拉的持荷超张拉的持荷2min，已将部分松弛在钢筋锚固前完成，所以可达到已将部分松弛在钢筋锚固前完成，所以可

26、达到减少减少 l4的目的。的目的。混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土在空气中结硬时体积收缩（混凝土在空气中结硬时体积收缩（shrinkage），而在预压力作用下，混凝土沿压力方向又发生），而在预压力作用下，混凝土沿压力方向又发生徐变（徐变（creep）。收缩、徐变都导致预应力混凝土构件的长度缩短，预应力钢筋也随之回缩，产生预应）。收缩、徐变都导致预应力混凝土构件的长度缩短，预应力钢筋也随之回缩，产生预应力损失。由于收缩和徐变是同时随时间产生的，且相互影响。因此，力损失。由于收缩和徐变是同

27、时随时间产生的，且相互影响。因此，规范规范将二者合并考虑。将二者合并考虑。该种预应力损失存在于先张法和后张法构件中。 混凝土收缩、徐变引起受拉区纵向预应力钢筋的预应力损失为l5和受压区纵向预应力钢筋的预应力损失为l5 。 (1)一般情况 先张法构件 后张法构件 先张法构件 后张法构件 当结构处于年平均相对湿度低于40%的环境下，l5、l5值应增加30%。(2)对重要的结构构件 当需要考虑与时间有关的混凝土收缩、徐变及钢筋应力松弛等预应力损失值时，可按混凝土结构设计规范附录E进行计算。 减少预应力损失l5、l5的一般措施： 1)采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比，采用干硬性水泥； 2)采用

28、级配较好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性； 3)加强养护，以减少混凝土的收缩； 4)控制预应力钢筋放张时混凝土的强度，并控制混凝土预压应力。以减小非线性徐变。 用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件，由于混凝土的局部挤压引起的预应力损失的局部挤压引起的预应力损失的局部挤压引起的预应力损失的局部挤压引起的预应力损失对水管、蓄水池等圆形结构物，可采用后张法施加预应力。把钢筋对水管、蓄水池等圆形结构物，可采用后张法施加预应力。把钢筋张拉完毕锚固后，由于张紧的预应力

29、钢筋挤压混凝土，钢筋处构件的张拉完毕锚固后，由于张紧的预应力钢筋挤压混凝土，钢筋处构件的直径减小直径减小,一圈内钢筋的周长减小，预拉应力下降，即产生了预应力损一圈内钢筋的周长减小，预拉应力下降，即产生了预应力损失。其值与环形构件的直径成反比。失。其值与环形构件的直径成反比。规范规范规定：当构件直径规定：当构件直径d3m时，时，N/mm2；当构件直径当构件直径d3m时，时，。该种预应力损失存在于后张法构件中。 后张法构件的预应力钢筋采用分批张拉时，应考虑后批张拉钢筋所产生的混凝土弹性压缩（或伸长）对先批张拉钢筋的影响，将先批张拉钢筋的张拉控制应力值增加Epci(或减小)。 预应预应力力力力损损失

30、的分失的分失的分失的分阶阶段段段段组组合合合合不同的施加不同的施加预应力方法，力方法，产生的生的预应力力损失也不相同。一般地，先失也不相同。一般地，先张法构件的法构件的预应力力损失有失有；而后；而后张法构件有法构件有（当（当为环形构件形构件时还有有）。）。在实际计算中，以在实际计算中，以“预压预压”为界，把预应力损失分成两批。为界，把预应力损失分成两批。各阶段预应力损失值的组合各阶段预应力损失值的组合预应力损失值的组合预应力损失值的组合先张法构件先张法构件后张法构件后张法构件混凝土预压前混凝土预压前(第一批第一批)的损失的损失混凝土预压后混凝土预压后(第二批第二批)的损失的损失考虑到预应力损失

31、计算值与实际值的差异，并为了保考虑到预应力损失计算值与实际值的差异，并为了保证预应力混凝土构件具有足够的抗裂度，应对预应力总损证预应力混凝土构件具有足够的抗裂度，应对预应力总损失值做最低限值的规定。失值做最低限值的规定。规范规范规定，当计算求得的预规定，当计算求得的预应力总损失值小于下列数值时，应按下列数值取用：应力总损失值小于下列数值时，应按下列数值取用：先张法构件先张法构件100N/mm2；后张法构件后张法构件80N/mm2。先张法构件预应力钢筋的传递长度计算从钢筋和混凝土应力为零的端截面到钢筋和混凝土应力为pe和pc的截面之间的这段长度ltr，称为先张法构件的预应力钢筋的传递长度。 9.

32、3 预应力混凝土轴心受拉构件的应力分析1先张法轴心受拉构件先张法轴心受拉构件 施工阶段施工阶段施工阶段施工阶段施工制作阶段，应力图形如图所示。此阶段构件任一施工制作阶段，应力图形如图所示。此阶段构件任一截面各部分应力均为自平衡体系。截面各部分应力均为自平衡体系。先张法构件截面预应力先张法构件截面预应力平衡方程为平衡方程为放松预应力钢筋，压缩混凝土（完成第一批预应力损失）放松预应力钢筋，压缩混凝土（完成第一批预应力损失）代入平衡方程可得代入平衡方程可得此时的应力状态，可作为施工阶段对构件进行承载能力计算的依据。此时的应力状态，可作为施工阶段对构件进行承载能力计算的依据。另外，另外，还用于计算还用

33、于计算。完成第二批预应力损失完成第二批预应力损失代入平衡方程解得代入平衡方程解得上式给出了先张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。上式给出了先张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。使用阶段使用阶段使用阶段使用阶段加荷至混凝土预压应力被抵消时加荷至混凝土预压应力被抵消时消压状态消压状态平衡条件为平衡条件为代入可得代入可得此时，构件截面上混凝土的应力为零，相当于普通钢筋混凝此时，构件截面上混凝土的应力为零，相当于普通钢筋混凝土构件还没有受到外荷载的作用，但预应力混凝土构件已能承担土构件还没有受到外荷载的作用，但预应力混凝土构件已能承担外荷载产生的轴向拉力，故称为外荷载产生的轴向拉力，故称为“消

34、压拉力消压拉力”。继续加荷至混凝土即将开裂继续加荷至混凝土即将开裂截面即将开裂截面即将开裂平衡条件为平衡条件为代入可得代入可得上式可作为使用阶段对构件进行抗裂验算的依据。上式可作为使用阶段对构件进行抗裂验算的依据。加荷直至构件破坏加荷直至构件破坏贯通裂缝截面相应的轴向拉力极限值（即极限承载力），如图所示。贯通裂缝截面相应的轴向拉力极限值（即极限承载力），如图所示。极限状态极限状态由平衡条件可得由平衡条件可得上式可作为使用阶段对构件进行承载能力极限状态计算的依据。上式可作为使用阶段对构件进行承载能力极限状态计算的依据。2后张法轴心受拉构件后张法轴心受拉构件施工阶段施工阶段施工阶段施工阶段应力图形

35、如图所示，构件任一截面各部分应力亦为自平衡体系。应力图形如图所示，构件任一截面各部分应力亦为自平衡体系。后张法构件截面预应力后张法构件截面预应力平衡方程为平衡方程为在构件上张拉预应力钢筋至在构件上张拉预应力钢筋至 ，同时压缩混凝土，同时压缩混凝土 代入平衡方程可解得代入平衡方程可解得当当（张拉端）时，（张拉端）时，达最大值，即达最大值，即上式可作为施工阶段对构件进行承载力验算的依据。上式可作为施工阶段对构件进行承载力验算的依据。完成第一批预应力损失完成第一批预应力损失代入平衡方程解得代入平衡方程解得这里的这里的用于计算用于计算。完成第二批预应力损失完成第二批预应力损失 代入平衡方程，可解得代入

36、平衡方程，可解得即为后张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。即为后张法构件中最终建立的混凝土有效预压应力。使用阶段使用阶段使用阶段使用阶段相应时刻的应力图形与先张法构件的相同，外荷载产生的轴向拉力符号相应时刻的应力图形与先张法构件的相同，外荷载产生的轴向拉力符号也相同。相应计算公式如下：也相同。相应计算公式如下：注意：后张法中注意：后张法中3先、后张法计算公式的比较先、后张法计算公式的比较钢筋预应力钢筋预应力钢筋预应力钢筋预应力无论先、后张法，非预应力钢筋任何相应时刻的应力公式形式均相无论先、后张法，非预应力钢筋任何相应时刻的应力公式形式均相同；预应力钢筋应力公式中，后张法比先张法的相应时刻

37、应力多同；预应力钢筋应力公式中，后张法比先张法的相应时刻应力多。混凝土预应力混凝土预应力混凝土预应力混凝土预应力施工阶段，两种张拉方法的施工阶段，两种张拉方法的、公式形式相似，差别在于：公式形式相似，差别在于：先张法公式中用构件的换算截面面积先张法公式中用构件的换算截面面积，而后张法用构件的净截面面积，而后张法用构件的净截面面积。轴向拉力轴向拉力轴向拉力轴向拉力使用阶段，构件在各特定时刻的轴向拉力使用阶段，构件在各特定时刻的轴向拉力，及及的的公式形式均相同。无论先、后张法，均采用构件的换算截面面积公式形式均相同。无论先、后张法，均采用构件的换算截面面积计算。计算。由由可知，预应力混凝土构可知，

38、预应力混凝土构件比同条件的普通钢筋混凝土构件的开裂荷载提高了件比同条件的普通钢筋混凝土构件的开裂荷载提高了。为了保证预应力混凝土轴心受拉构件（为了保证预应力混凝土轴心受拉构件（uniaxialtensilememberofprestressedconcrete）的可靠性（）的可靠性（reliability），除要进行构件使用阶段），除要进行构件使用阶段的承载力（的承载力（load-carryingcapacity）计算和裂缝控制（）计算和裂缝控制（crackcontrol）验）验算外，还应进行施工阶段（制作、运输、安装）的承载力验算，以及后算外，还应进行施工阶段（制作、运输、安装）的承载力验算

39、，以及后张法构件端部混凝土的局部受压验算。张法构件端部混凝土的局部受压验算。9.4.1 使用阶段正截面承载力计算使用阶段正截面承载力计算目的是保证构件在使用阶段具有足够的安全性。因属于承载能力极目的是保证构件在使用阶段具有足够的安全性。因属于承载能力极限状态的计算，故荷载效应及材料强度均采用设计值。计算公式如下：限状态的计算，故荷载效应及材料强度均采用设计值。计算公式如下：9.4预应力轴心受拉构件的计算和验算预应力轴心受拉构件的计算和验算预应力轴心受拉构件的计算和验算预应力轴心受拉构件的计算和验算上上式主要用来求式主要用来求Ap和和As，一般按构造先设一般按构造先设As ，再，再求求Ap。9.

40、4.2 使用阶段正截面裂缝控制验算使用阶段正截面裂缝控制验算预应力混凝土轴心受拉构件，应按所处环境类别和结构类别选用相预应力混凝土轴心受拉构件，应按所处环境类别和结构类别选用相应的裂缝控制等级，并按下列规定进行混凝土拉应力或正截面裂缝宽度应的裂缝控制等级，并按下列规定进行混凝土拉应力或正截面裂缝宽度验算。由于属正常使用极限状态的验算，因而须采用荷载效应的标准组验算。由于属正常使用极限状态的验算，因而须采用荷载效应的标准组合或准永久组合，且材料强度采用标准值。合或准永久组合，且材料强度采用标准值。 一级一级一级一级严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件严格要求不

41、出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：二级二级二级二级一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件应同时满足如下两个条件：应同时满足如下两个条件：在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：三级三级三级三级允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大

42、裂缝宽度，应符合下列规定：应符合下列规定：9.4.3 施工阶段混凝土压应力验算施工阶段混凝土压应力验算为了保证预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段（主要是制作时）为了保证预应力混凝土轴心受拉构件在施工阶段（主要是制作时）的安全性，应限制施加预应力过程中的混凝土法向压应力值，以免混凝的安全性，应限制施加预应力过程中的混凝土法向压应力值，以免混凝土被压坏。混凝土法向压应力应符合下列规定：土被压坏。混凝土法向压应力应符合下列规定：对先张法构件对先张法构件对后张法构件对后张法构件9.4.4施工阶段后张法构件端部局部受压承载力计算施工阶段后张法构件端部局部受压承载力计算 后张法构件端部锚固区的应力状态后张

43、法构件端部锚固区的应力状态构件端部截面尺寸验算构件端部截面尺寸验算构件端部截面尺寸验算构件端部截面尺寸验算局部受压计算底面积Ab 预埋钢垫板及附加横向钢筋网 构件端部局部受压承载力验算构件端部局部受压承载力验算构件端部局部受压承载力验算构件端部局部受压承载力验算当配置方格网式或螺旋式间接钢筋且其核心（当配置方格网式或螺旋式间接钢筋且其核心（core）面积）面积时，时，局部受压承载力应按下列公式计算：局部受压承载力应按下列公式计算：当为方格网式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：当为方格网式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：当为螺旋式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：当为螺旋式配筋时，其体积配筋率应按下列公式计算：局部受压区的间接钢筋局部受压区的间接钢筋(a)方格网式配筋方格网式配筋(b)螺旋式配筋螺旋式配筋