混凝土結(jié)構(gòu)第十1章

1、第第 10 章章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土的概念及其優(yōu)點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土的概念及其優(yōu)點(diǎn) ； 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)。 預(yù)應(yīng)力損失的原因及其計(jì)算和組合；預(yù)應(yīng)力損失的原因及其計(jì)算和組合； 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能分析；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力性能分析； 施加預(yù)應(yīng)力的方法及預(yù)應(yīng)力混凝土材施加預(yù)應(yīng)力的方法及預(yù)應(yīng)力混凝土材料的要求；料的要求；10.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的基本知識(shí)預(yù)應(yīng)力混凝土的基本知識(shí)1.普通混凝土的缺點(diǎn)普通混凝土的缺點(diǎn)10.1.1 一般概念一般概念 在使用荷載下帶裂縫工作，影響使用功能、耐在使用荷載下帶裂縫工作，影響使用

2、功能、耐久、久、 剛度和抗疲勞性。剛度和抗疲勞性。 難以利用高強(qiáng)度鋼筋。當(dāng)裂縫寬度難以利用高強(qiáng)度鋼筋。當(dāng)裂縫寬度0.20.3mm時(shí)，對(duì)應(yīng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的鋼筋應(yīng)力的鋼筋應(yīng)力 s = 250N/mm2。 而高強(qiáng)鋼筋應(yīng)力可達(dá)（而高強(qiáng)鋼筋應(yīng)力可達(dá)（5001000）N/mm2 。2.預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理：預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理：借助混凝土的抗壓能力來(lái)彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足借助混凝土的抗壓能力來(lái)彌補(bǔ)其抗拉強(qiáng)度的不足 預(yù)應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力：在混凝土結(jié)構(gòu)承受使用荷載之前的在混凝土結(jié)構(gòu)承受使用荷載之前的制作制作階段，階段，預(yù)先對(duì)混凝土施加應(yīng)力。預(yù)先對(duì)混凝土施加應(yīng)力。epNppcct 全預(yù)應(yīng)力混凝土部分預(yù)應(yīng)力混凝土限值預(yù)應(yīng)力

3、混凝土pcct qq第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3.預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)、缺點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：b. 增大了構(gòu)件的剛度增大了構(gòu)件的剛度，耐久性好，耐疲勞。耐久性好，耐疲勞。c. 充分利用高強(qiáng)度材料的性能。充分利用高強(qiáng)度材料的性能。d. 減輕自重。減輕自重。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：成本高，材料質(zhì)量要求高，工序復(fù)雜，技術(shù)成本高，材料質(zhì)量要求高，工序復(fù)雜，技術(shù)水平要求高。水平要求高。a. 提高構(gòu)件的抗裂能力提高構(gòu)件的抗裂能力。第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理10.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土的分類(lèi)預(yù)應(yīng)力混凝土的分類(lèi)根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力混凝土分為：根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力混凝土分為：

4、限值預(yù)應(yīng)力：限值預(yù)應(yīng)力：在施加預(yù)應(yīng)力或全部荷載作用下，容許在施加預(yù)應(yīng)力或全部荷載作用下，容許混凝土承受某一規(guī)定拉應(yīng)力值，但在長(zhǎng)期荷載組合作混凝土承受某一規(guī)定拉應(yīng)力值，但在長(zhǎng)期荷載組合作用下，混凝土不得受拉。用下，混凝土不得受拉。全預(yù)應(yīng)力：全預(yù)應(yīng)力：在施加預(yù)應(yīng)力或全部荷載作用下，都不容在施加預(yù)應(yīng)力或全部荷載作用下，都不容許混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力。許混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力。部分預(yù)應(yīng)力：部分預(yù)應(yīng)力：在全部使用荷載作用下，容許混凝土出在全部使用荷載作用下，容許混凝土出現(xiàn)規(guī)定的裂縫寬度?，F(xiàn)規(guī)定的裂縫寬度。預(yù)應(yīng)力主要是靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力傳遞的， 1.先張法先張法鋼筋張拉先于混凝土澆筑鋼筋張拉先于混凝土澆筑張拉

5、鋼筋張拉鋼筋 支模、澆混凝土支模、澆混凝土 混凝土達(dá)到一定強(qiáng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度度剪鋼絲剪鋼絲 產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力10.1.3張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法張拉鋼筋澆注混凝土剪斷鋼筋預(yù)應(yīng)力主要是靠鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力傳遞的第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理澆混凝土，預(yù)留孔道澆混凝土，預(yù)留孔道 達(dá)到強(qiáng)度，穿筋達(dá)到強(qiáng)度，穿筋 張拉鋼張拉鋼筋，錨固筋，錨固 產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力 孔道灌漿孔道灌漿2.后張法后張法鋼筋張拉后于混凝土澆筑鋼筋張拉后于混凝土澆筑澆注混凝土穿鋼筋、張拉、錨固灌漿預(yù)應(yīng)力主要是靠鋼筋端部的錨具傳遞的 第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理錨、夾

6、具：錨、夾具：用于固定鋼筋用于固定鋼筋構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用夾具夾具用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分 錨具錨具不同種類(lèi)的錨具，有不同的固定原理。同時(shí)，不同種類(lèi)的錨具，有不同的固定原理。同時(shí)，固定預(yù)應(yīng)力筋、錨具不同，則鋼筋的回縮量不同，固定預(yù)應(yīng)力筋、錨具不同，則鋼筋的回縮量不同，錨具的尺寸外形對(duì)構(gòu)件的影響也不同。錨具的尺寸外形對(duì)構(gòu)件的影響也不同。10.1.4預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的錨、夾具（自學(xué)）預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的錨、夾具（自學(xué)）第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理(a) 張拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定

7、端鐓頭錨具錐塞式錨具(a) JM12型錨具夾片式錨具(b) XM型與QM型錨具夾片(c) QM型單孔錨具(d) QM型多孔錨具QMXM常見(jiàn)的幾種錨具常見(jiàn)的幾種錨具第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 一般要求不應(yīng)低于一般要求不應(yīng)低于C30；采用鋼絲，鋼鉸線，熱處；采用鋼絲，鋼鉸線，熱處理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)理鋼筋作預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于 C40。10.1.5預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的材料預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的材料混凝土：混凝土：1.強(qiáng)度高。強(qiáng)度高。2.收縮、徐變小。收縮、徐變小。3.快硬、早強(qiáng)。快硬、早強(qiáng)。第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼筋：鋼

8、筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用鋼絲、鋼鉸線，也可采用預(yù)應(yīng)力鋼筋宜采用鋼絲、鋼鉸線，也可采用熱處理鋼筋；普通鋼筋宜采用熱處理鋼筋；普通鋼筋宜采用HRB400級(jí)和級(jí)和HRB335 級(jí)鋼筋，也可采用級(jí)鋼筋，也可采用HPB235級(jí)鋼筋。級(jí)鋼筋。10.1.5預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的材料預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的材料第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.使用階段計(jì)算使用階段計(jì)算承載力計(jì)算承載力計(jì)算正截面：軸拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件正截面：軸拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件斜截面：受彎構(gòu)件斜截面：受彎構(gòu)件裂縫控制驗(yàn)算裂縫控制驗(yàn)算一級(jí)：嚴(yán)格不裂一級(jí)：嚴(yán)格不裂二級(jí)：一般不裂二級(jí)：一般不裂三級(jí)：允許開(kāi)裂三級(jí)：允許開(kāi)裂裂縫寬度驗(yàn)算裂縫寬度驗(yàn)算抗裂度驗(yàn)

9、算抗裂度驗(yàn)算10.2 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)的一般規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)的一般規(guī)定10.2.1 計(jì)算內(nèi)容計(jì)算內(nèi)容第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理指構(gòu)件制作、運(yùn)輸、吊裝等施工階段承指構(gòu)件制作、運(yùn)輸、吊裝等施工階段承載力、抗裂或裂縫寬度驗(yàn)算。載力、抗裂或裂縫寬度驗(yàn)算。2.施工階段驗(yàn)算施工階段驗(yàn)算v con：張拉鋼筋時(shí)，張拉設(shè)備上的測(cè)力計(jì)所：張拉鋼筋時(shí)，張拉設(shè)備上的測(cè)力計(jì)所指示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力筋面積指示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力筋面積。v con的確定原則：與預(yù)應(yīng)力的確定原則：與預(yù)應(yīng)力的施加方式及的施加方式及鋼鋼筋的品種有關(guān)。筋的品種有關(guān)。10.2.2 張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力 con

10、第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理v con 過(guò)高，可能引起張拉時(shí)個(gè)別鋼絲拉斷過(guò)高，可能引起張拉時(shí)個(gè)別鋼絲拉斷，所以所以 ，控制應(yīng)力的大小必須適當(dāng)。，控制應(yīng)力的大小必須適當(dāng)。v con 過(guò)高過(guò)高，施工階段可能引起構(gòu)件某些部分施工階段可能引起構(gòu)件某些部分受拉開(kāi)裂或局部受壓破壞受拉開(kāi)裂或局部受壓破壞。確定確定 con時(shí)考慮的因素時(shí)考慮的因素v con 增加。增加。產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力大，抗裂性好產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力大，抗裂性好。 第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理張拉控制應(yīng)力限值（張拉控制應(yīng)力限值（P232表表9-1） 熱處理鋼筋熱處理鋼筋消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線 0.7

11、5 fptk 后張法后張法 先張法先張法 鋼筋種類(lèi)鋼筋種類(lèi) 張拉方法張拉方法0.75fptk 0.70 fptk0.65 fptk在考慮提高施工階段的抗裂性及減少應(yīng)力松在考慮提高施工階段的抗裂性及減少應(yīng)力松馳、摩擦、鋼筋分批張拉及臺(tái)座之間的溫差損失馳、摩擦、鋼筋分批張拉及臺(tái)座之間的溫差損失時(shí)，可以提高時(shí)，可以提高0.05fptk。第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于各種原因各種原因其張拉應(yīng)力會(huì)下其張拉應(yīng)力會(huì)下降，這一現(xiàn)象稱(chēng)為降，這一現(xiàn)象稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失。引起預(yù)應(yīng)力損失的原。引起預(yù)應(yīng)力損失的原因有因有六大類(lèi)六大類(lèi)。先分別找出這些損失出現(xiàn)的

12、原因，再根。先分別找出這些損失出現(xiàn)的原因，再根據(jù)先張法和后張法的施工特點(diǎn)，了解不同預(yù)應(yīng)力損失據(jù)先張法和后張法的施工特點(diǎn)，了解不同預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算和組合。的計(jì)算和組合。10.3 預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失 l pe = con l最終有效預(yù)應(yīng)力最終有效預(yù)應(yīng)力：第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1. 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 l1直線：直線：s1Elal91一、預(yù)應(yīng)力損失一、預(yù)應(yīng)力損失減小減小 l1的措施（的措施（P233）第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2. 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的損失預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間摩

13、擦引起的損失 l2x 從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度從張拉端至計(jì)算截面的孔道長(zhǎng)度（m ），），可用投影長(zhǎng)度可用投影長(zhǎng)度； 從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道長(zhǎng)度的夾從張拉端至計(jì)算截面曲線孔道長(zhǎng)度的夾角角，rad。當(dāng)（當(dāng)（ + kx ） 0.2時(shí)，時(shí)， l2 = con(kx + ) kxle11con2P23592減小減小 l2的措施（的措施（P236）第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理3. 受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的預(yù)受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失應(yīng)力損失 l3加熱養(yǎng)護(hù)：此時(shí)混凝土未硬結(jié)，加熱養(yǎng)護(hù)：此時(shí)混凝土未硬結(jié)，鋼筋自由伸長(zhǎng)，而臺(tái)鋼筋自由伸長(zhǎng)，而臺(tái)

14、 座不動(dòng)。座不動(dòng)。Ct/100 . 1 5st通常ttEl2100 . 1100 . 2 55sst39-3P237減小減小 l3的措施（的措施（P237）第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理4. 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的損失預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的損失 l4應(yīng)力松弛現(xiàn)象：指鋼筋在高應(yīng)力狀態(tài)下，由于鋼筋的塑性應(yīng)力松弛現(xiàn)象：指鋼筋在高應(yīng)力狀態(tài)下，由于鋼筋的塑性變形而使應(yīng)力隨時(shí)間的增長(zhǎng)而降低的現(xiàn)變形而使應(yīng)力隨時(shí)間的增長(zhǎng)而降低的現(xiàn)象。象。鋼筋的徐變：鋼筋應(yīng)力保持不變，應(yīng)變隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸增鋼筋的徐變：鋼筋應(yīng)力保持不變，應(yīng)變隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸增大。大。應(yīng)力松弛損失的特點(diǎn)：應(yīng)力松弛損失的特

15、點(diǎn)：v與張拉時(shí)間有關(guān)，先快后慢。第與張拉時(shí)間有關(guān)，先快后慢。第1小時(shí)完成小時(shí)完成50%，24小時(shí)完小時(shí)完成成80%。v與預(yù)應(yīng)力鋼筋種類(lèi)有關(guān)。預(yù)應(yīng)力鋼筋種類(lèi)不同，則損失大小與預(yù)應(yīng)力鋼筋種類(lèi)有關(guān)。預(yù)應(yīng)力鋼筋種類(lèi)不同，則損失大小 不同；不同；第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線(P237)普通松馳：普通松馳： =1.0（一次）一次）， =0.9（超）（超）conptkcon45 . 04 . 0fl熱處理鋼筋：熱處理鋼筋：低松馳：低松馳：conptkcon4575. 02 . 0flconptkcon45 . 0125. 0fl,8 . 07 . 0pt

16、kconptk時(shí)ff,7 . 0ptkcon時(shí)f l4 = 0.05 con(一次），一次）， l4 = 0.035 con（超）（超）當(dāng)當(dāng) con 0.5 fptk , l4 = 0。因?yàn)?，。因?yàn)?，?yīng)力不高，其徐變不應(yīng)力不高，其徐變不明顯。明顯。減小減小 l4的措施（的措施（P238）第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理5. 混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 l5收縮、徐變將引起構(gòu)件縮短，收縮、徐變將引起構(gòu)件縮短，所以所以 鋼筋回縮，引起鋼筋回縮，引起 l5。此時(shí)預(yù)應(yīng)力損失值的大小，與縱筋含鋼率此時(shí)預(yù)應(yīng)力損失值的大小，與縱筋含鋼率、混凝土預(yù)、混凝土

17、預(yù)壓應(yīng)力的大小壓應(yīng)力的大小 pc及混凝土抗壓強(qiáng)度及混凝土抗壓強(qiáng)度f(wàn) cu有關(guān)。有關(guān)。先張法：先張法：15128045cupc5fl9915128045cupc5fl910第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 、 受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋的含鋼率；的含鋼率； pc、 pc 產(chǎn)生第一批預(yù)應(yīng)力損失后，受拉區(qū)、產(chǎn)生第一批預(yù)應(yīng)力損失后，受拉區(qū)、受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在各自合力點(diǎn)處受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在各自合力點(diǎn)處混凝土的法向壓應(yīng)力。混凝土的法向壓應(yīng)力。后張法：后張法：15128035cupc5fl9-1215128035cupc5fl9-11減小減小 l1的措

18、施（的措施（P239）第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理6.混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失 l6后張法中，用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)后張法中，用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件：電桿、水池、壓力管道等，直接在混凝土上進(jìn)行件：電桿、水池、壓力管道等，直接在混凝土上進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉。這時(shí)鋼筋對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生外壁的徑向預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉。這時(shí)鋼筋對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生外壁的徑向壓力，使混凝土局部擠壓，構(gòu)件的直徑局部減小，帶壓力，使混凝土局部擠壓，構(gòu)件的直徑局部減小，帶來(lái)一圈內(nèi)鋼筋周長(zhǎng)的減小，因而鋼筋松馳，引起來(lái)一圈內(nèi)鋼筋周長(zhǎng)的減小，因而鋼筋松馳，引起 l6。d 3

19、m， l6 = 0 d 3m， 取取 l6 = 30N/mm2 第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理二、二、 預(yù)應(yīng)力損失值的組合預(yù)應(yīng)力損失值的組合第一批預(yù)應(yīng)力損失第一批預(yù)應(yīng)力損失 lI ：混凝土：混凝土預(yù)壓前預(yù)壓前 的各項(xiàng)損失的各項(xiàng)損失第二批預(yù)應(yīng)力損失第二批預(yù)應(yīng)力損失 l ：混凝土：混凝土預(yù)壓后預(yù)壓后的各項(xiàng)損失的各項(xiàng)損失第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理總損失：總損失： l = lI + lII先張法：先張法： l 100N/mm2后張法：后張法： l 80N/mm2二、二、 預(yù)應(yīng)力損失值的組合預(yù)應(yīng)力損失值的組合 lI = l1 + l2 + l3 + l4 lII

20、= l5先張法構(gòu)件：先張法構(gòu)件： lI = l1 + l2 lII = l4 + l5 + l6后張法構(gòu)件：后張法構(gòu)件：第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理10.3軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析10.3.1 10.3.1 先張法軸心受拉構(gòu)件先張法軸心受拉構(gòu)件(a)放張前完成第一批損失(b)放張后(c)完成第二批損失1.施工階段施工階段階段階段1：在臺(tái)座上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋：在臺(tái)座上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固錨固澆注混凝土澆注混凝土養(yǎng)護(hù)（養(yǎng)護(hù)（放松預(yù)應(yīng)力筋之前）：放松預(yù)應(yīng)力筋之前）： pe = con lI pc = 0 s = 0階段階段2：砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的：砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75以

21、上以上放松預(yù)應(yīng)力筋放松預(yù)應(yīng)力筋砼受到預(yù)壓砼受到預(yù)壓 peI = con lI E pcI sI = Es pcI (壓壓) pc = pcI (壓壓) 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：混凝土應(yīng)力：混凝土應(yīng)力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：由截面平衡條件：由截面平衡條件： peI Ap = pcI Ac + sI As ( con lI Ep pcI ) Ap = pcI Ac + sI As式中：式中：A0 換算截面面積換算截面面積， A0 = Ac + Es As + Ep Ap0pIconpcI)(AAl 9-25NP peIAP pcI (壓壓) 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：混

22、凝土應(yīng)力：混凝土應(yīng)力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：階段階段3：構(gòu)件使用之前，完成第二批損失之后：構(gòu)件使用之前，完成第二批損失之后 peII= con l E pcII （9-26） sII= Es pcII + l5 （9-27） pc= pcII同理，由截面平衡條件得：同理，由截面平衡條件得：0s5pconpcIIAAA)(ll9-28 peIIAc（壓）（壓） peIIAp第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.使用階段使用階段受力過(guò)程的三個(gè)特征點(diǎn)：受力過(guò)程的三個(gè)特征點(diǎn)：N Np0( c =0) Np,cr( c =ftk) Nu( p = fpy)(a)施加軸力前(b

23、)消壓狀態(tài)(c)開(kāi)裂軸力(d)極限軸力NuN0N0Ncr NcrNu（+）（）（）階段階段4：加載至混凝土應(yīng)力為零（：加載至混凝土應(yīng)力為零（消壓狀態(tài)消壓狀態(tài)）：）： pc= 0 s0= l5 pe0= p0 = con l 式中式中 Np0 消壓軸力消壓軸力，抵消截面上混凝土有效預(yù)，抵消截面上混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力所需的軸向力。壓應(yīng)力所需的軸向力。Np0= pe0Ap sAs=( con l)Ap l5As= pcIIA0 9-30v 階段階段5：加載至構(gòu)件截面即將開(kāi)裂：加載至構(gòu)件截面即將開(kāi)裂：式中式中 Np,cr 開(kāi)裂軸力，開(kāi)裂軸力， 預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu) 件即將開(kāi)裂時(shí)所能承受的軸向

24、力。件即將開(kāi)裂時(shí)所能承受的軸向力。(預(yù)應(yīng)力的存在可以提高抗裂預(yù)應(yīng)力的存在可以提高抗裂度度) c= ftk sr= Es ftk l5 pcr= con l + Eftk 截面平衡：截面平衡：Ncr=ftkAc + scrAs + pcr ApNcr= (ftk + pcII)A0 9-31v 階段階段6：加載至構(gòu)件破壞：加載至構(gòu)件破壞： c= 0 su= fy peu= fpy 式中，式中，Nu 極限承載力。極限承載力。(預(yù)預(yù)應(yīng)力的存在不能提高正截面承載力應(yīng)力的存在不能提高正截面承載力)由截面平衡條件：由截面平衡條件：Nu=fpyAp + fyAs 9-32v 階段階段2： 預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固后：

25、預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固后：(完成完成 lI)10.3.2 10.3.2 后張法軸心構(gòu)件后張法軸心構(gòu)件式中式中: An 構(gòu)件的凈截面面積構(gòu)件的凈截面面積，An = A0 EpAp = Ac + EsAs 截面平衡：截面平衡： peI Ap = cIAc + sI AsnpIconpcI)(AAl 9-34v 1施工階段施工階段v 階段階段1： 構(gòu)件制作，預(yù)留孔道構(gòu)件制作，預(yù)留孔道養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)穿筋穿筋 c= pcI sI= Es pcI peI= con lI peIAP pcI (壓壓) 第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理v 階段階段3：使用階段前，完成第二批損失后：使用階段前，完成第二批損失

26、后： c= pcII sII= Es pcII + l5 (壓壓) peII= con l截面平衡：截面平衡： peII Ap = cAc + s Asns5pconpcII)(AAAll 9-35 peIIAc（壓）（壓） peIIApv 2使用階段使用階段v階段階段4 消壓消壓 (加載到混凝土應(yīng)力為零加載到混凝土應(yīng)力為零) pc= 0 s0= Es pcII + l5 Es pcII = l5 (壓壓) pe0= con l + E pcII 截面平衡：截面平衡： N0 = pe0Ap As s0 = pcIIA0v 階段階段5： 構(gòu)件即將開(kāi)裂構(gòu)件即將開(kāi)裂 cr= ftk scr= Esf

27、tk l5 (拉拉) pcr= con l + E pcII + Esftk 截面平衡：截面平衡： Ncr = pcrAp + As scr + Acftk Ncr = ( pcII + ftk)A09-37v 階段階段6：構(gòu)件加載達(dá)到極限承載力：構(gòu)件加載達(dá)到極限承載力 c= 0 s= fy pe= fpy 先張法、后張法軸心受力構(gòu)件各階段先張法、后張法軸心受力構(gòu)件各階段的應(yīng)力狀態(tài)及公式的表達(dá)有什的應(yīng)力狀態(tài)及公式的表達(dá)有什么共同點(diǎn)和差異。么共同點(diǎn)和差異。Nu = fpyAp + fy As9-38想一想：想一想：10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理N 軸力設(shè)計(jì)值軸力設(shè)計(jì)值。上式主要用來(lái)

28、求上式主要用來(lái)求Ap和和As，一般按構(gòu)造先設(shè)，一般按構(gòu)造先設(shè)As ，再，再求求Ap。10.4預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算和驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算和驗(yàn)算10.4.1 10.4.1 使用階段計(jì)算使用階段計(jì)算1.正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算N Nu = fyAs + fpy Ap9-3910 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理N 軸力值軸力值。2.抗裂度驗(yàn)算及裂縫寬度驗(yàn)算抗裂度驗(yàn)算及裂縫寬度驗(yàn)算N Ncr =( pcII + ftk)A09-40第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 裂縫控制等級(jí)（裂縫控制等級(jí)（P253P2254）即：在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，不出現(xiàn)拉應(yīng)力。即：在荷

29、載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 pc 扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的混凝土預(yù)壓應(yīng)力。扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的混凝土預(yù)壓應(yīng)力。n0s5pconpcAAAA)(ll或v 嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 (一級(jí)一級(jí)) ck pc 0 ck 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合求得的混凝土的法向應(yīng)力。按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合求得的混凝土的法向應(yīng)力。 0kckAN 第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理v 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 (二級(jí)二級(jí))上兩式表明：在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，允許出現(xiàn)上兩式表明：在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但有一定限值；在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合拉應(yīng)力，但有一定

30、限值；在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下，不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。下，不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力。 cq 在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下的混凝土法向應(yīng)力。在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下的混凝土法向應(yīng)力。荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下：荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下： cq pc 0荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下：荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下： ck pc ftk第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理v 允許開(kāi)裂，但要限制裂縫寬度允許開(kāi)裂，但要限制裂縫寬度 (三級(jí)三級(jí)) cr 構(gòu)件受力特征系數(shù)，對(duì)軸拉構(gòu)件取構(gòu)件受力特征系數(shù)，對(duì)軸拉構(gòu)件取2.2；式中式中: sk縱向受拉鋼筋的等效應(yīng)力，即縱向受拉鋼筋的等效應(yīng)力，即wmax wlim)08. 09 . 1(teeqsskcr

31、maxdcEw spp0kskAANN s5pp0p0AANl 第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理先張法：放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)構(gòu)件承載力驗(yàn)算。先張法：放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)構(gòu)件承載力驗(yàn)算。后張法：張拉鋼筋時(shí)構(gòu)件承載力驗(yàn)算，端部后張法：張拉鋼筋時(shí)構(gòu)件承載力驗(yàn)算，端部 錨固區(qū)局部受壓驗(yàn)算。錨固區(qū)局部受壓驗(yàn)算。10.4.2 10.4.2 施工階段驗(yàn)算（施工階段驗(yàn)算（P255P256）第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理1.承載力驗(yàn)算承載力驗(yàn)算式中式中: fck 放松放松(張拉張拉)預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí),混凝土立方體抗混凝土立方體抗 壓強(qiáng)度相應(yīng)的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，壓強(qiáng)度相應(yīng)的軸心

32、抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用線用線 性?xún)?nèi)插性?xún)?nèi)插法求得；法求得； cc 放松放松(張拉張拉)鋼筋時(shí)混凝土的最大法向壓力鋼筋時(shí)混凝土的最大法向壓力。npIconpcIcc)(AAl 先先張張法法：npconpcIccAA 后后張張法法：在施工階段：在施工階段： 要求要求：fcu 0.75 fcu cc = 0.8 fck10-52第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理2.錨固端局即承壓驗(yàn)算錨固端局即承壓驗(yàn)算a. 防止局壓傳遞段劈裂防止局壓傳遞段劈裂(抗裂抗裂) 局部受壓區(qū)的截面尺寸局部受壓區(qū)的截面尺寸要求要求：Fl 1.35 c l fc Aln243（243頁(yè)）第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混

33、凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 l 混凝土局壓強(qiáng)度提高系數(shù)，混凝土局壓強(qiáng)度提高系數(shù)，“套箍套箍”作作用用lAA /b Al 局局部受部受壓面積壓面積；Ab 局壓時(shí)計(jì)算底面積，按同心、對(duì)稱(chēng)原局壓時(shí)計(jì)算底面積，按同心、對(duì)稱(chēng)原則確定則確定。 式中式中: Fl 局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計(jì)值局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計(jì)值 Fl = 1.2 conApAln 局部受壓凈面積，從錨具邊局部受壓凈面積，從錨具邊45線沿墊線沿墊板擴(kuò)散至構(gòu)件表面板擴(kuò)散至構(gòu)件表面，并，并減去孔道凹槽減去孔道凹槽部分的面積。部分的面積。第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理sAlAnlAncor2s2211s1vlAA /corco

34、r式中式中 體積配筋率體積配筋率，即，即vb. 局部受壓承載力計(jì)算局部受壓承載力計(jì)算（P244）為防止構(gòu)件端部的局壓破壞，配方格網(wǎng)式為防止構(gòu)件端部的局壓破壞，配方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋?；蚵菪介g接鋼筋。nycorvcc)2(9 . 0lllAffF 9-20第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理第 10章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理10.4預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算10.4.1 10.4.1 各階段應(yīng)力分析各階段應(yīng)力分析預(yù)應(yīng)力構(gòu)件直至開(kāi)裂前，基本處于彈性工作狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力構(gòu)件直至開(kāi)裂前，基本處于彈性工作狀態(tài)。所以，由材力分析得：所以，由材力分

35、析得：yIeNANypppc)(yIM預(yù)應(yīng)力作用下：預(yù)應(yīng)力作用下：使用彎矩作用下：使用彎矩作用下：第 10 章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理10.4.2 10.4.2 使用階段計(jì)算使用階段計(jì)算1.正截面承載力計(jì)算正截面承載力計(jì)算As, As, Ap均屈服均屈服， pu = p0 fpy )()()()2(p0ppyp0s0sy0c1ahAfhAfxhbxfMppy0pppysysyc1)(AfAfAfAfbxfP270v 矩形截面：矩形截面：a 縱向受壓鋼筋縱向受壓鋼筋(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋)合力合力點(diǎn)至受壓區(qū)邊緣的距離點(diǎn)至受壓區(qū)邊緣的距離。 b 相對(duì)

36、界限受壓區(qū)高度相對(duì)界限受壓區(qū)高度。有屈服點(diǎn)的鋼筋：有屈服點(diǎn)的鋼筋：scup0py1b1Ef9-67P268無(wú)屈服點(diǎn)的鋼筋：無(wú)屈服點(diǎn)的鋼筋：scup0pycu1b00201Ef.9-68P268適用條件：適用條件：2a x b h0 p0 受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處混凝土法向應(yīng)力為受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點(diǎn)處混凝土法向應(yīng)力為零時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力零時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力， p0 = con l。 受彎構(gòu)件由于預(yù)應(yīng)力的存在，阻滯了斜裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展，受彎構(gòu)件由于預(yù)應(yīng)力的存在，阻滯了斜裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展，增加了混凝土剪壓區(qū)的高度和骨料咬合力，提高了斜截面抗剪強(qiáng)增加了混凝土剪壓區(qū)的高度和骨料咬合力，提高了斜截面抗剪強(qiáng)度度Vp。V Vcs + VpVp = 0.05Np0Np0