預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)

1、9預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 本章主要介紹預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理、本章主要介紹預(yù)應(yīng)力混凝土的基本原理、 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本計(jì)算規(guī)定、預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本計(jì)算規(guī)定、預(yù)應(yīng) 力混凝土軸心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力混凝土力混凝土軸心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)、預(yù)應(yīng)力混凝土 構(gòu)件的構(gòu)造要求。重點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)件的構(gòu)造要求。重點(diǎn)是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的 設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造要求。設(shè)計(jì)原理和構(gòu)造要求。 本章提要本章提要 本本 章章 內(nèi)內(nèi) 容容 9.1 概述概述 9.2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料 9.3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本計(jì) 算規(guī)定算規(guī)定 9.4

2、預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件 9.5 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 9.1 概述概述 混凝土受拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件、大偏心受壓構(gòu)件 等，在各種荷載作用下，都存在受拉區(qū)。當(dāng)荷載不 是太大時(shí)，上述構(gòu)件中將出現(xiàn)裂縫。 混凝土的極限抗拉應(yīng)變值ctu大約為0.00015，則 鋼筋應(yīng)力在開裂時(shí)的值約為: s=Ess=Esctu=21050.00015=30N/mm2 鋼筋混凝土構(gòu)件的另一大缺點(diǎn)是不能采用高強(qiáng)度 鋼筋。 9.1.1 普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn) 最后一點(diǎn)是：提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)構(gòu)件抗裂 性所起的作用也是極其有限的，因?yàn)楦鞯燃?jí)混凝土

3、的極限抗拉應(yīng)變相差不大；增加構(gòu)件截面尺寸能提 高抗裂性，但所需混凝土多，構(gòu)件自重大。 9.1.2 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 所謂預(yù)應(yīng)力混凝土就是在混凝土構(gòu)件承受使用 荷載前的制作階段，預(yù)先對(duì)使用階段的受拉區(qū)施加 壓應(yīng)力，造成一種人為的應(yīng)力狀態(tài)。 當(dāng)構(gòu)件承受使用荷載而產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先要 抵消混凝土的預(yù)壓應(yīng)力，然后隨著荷載的增加，受 拉區(qū)混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力。因此，可推遲混凝土裂縫 的出現(xiàn)和開展，以滿足使用要求。這種在結(jié)構(gòu)構(gòu)件 承受荷載以前預(yù)先對(duì)受拉區(qū)混凝土施加壓應(yīng)力的結(jié) 構(gòu)構(gòu)件，就稱為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。 如圖9.1所示，一簡支梁在承受外荷載之前，預(yù) 先在梁的受拉區(qū)施加一對(duì)大小相

4、等、方向相反的集 中力P,則構(gòu)件各截面的應(yīng)力分布如圖9.1(a)，下邊混 凝土纖維的壓應(yīng)力為pc； 僅在使用荷載作用下，梁跨中截面應(yīng)力分布如 圖9.1(b)，跨中截面下邊緣混凝土的拉應(yīng)力為t； 當(dāng)兩種應(yīng)力狀態(tài)相互疊加時(shí)（如圖9.1(c)所示)， 梁跨中下邊緣的應(yīng)力可能是數(shù)值很小的拉應(yīng)力，也 可能是壓應(yīng)力，甚至應(yīng)力為零，視施加壓力P和荷載 的相對(duì)大小而定。 圖9.1預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件 9.1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土的受力特征預(yù)應(yīng)力混凝土的受力特征 圖9.2為兩根梁的荷載撓度曲線對(duì)比圖。從圖 9.2可知預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有如下受力特征： （1） 對(duì)混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力可以提高構(gòu)件的 抗裂性。 （2） 預(yù)應(yīng)

5、力的大小可人為地根據(jù)需要調(diào)整。 （3） 在使用荷載作用下，構(gòu)件在開裂前處于彈 性工作階段。材料力學(xué)的公式完全適用。 （4） 施加預(yù)應(yīng)力對(duì)構(gòu)件正截面承載力無明顯影 響。但預(yù)應(yīng)力對(duì)斜截面承載力有一定提高。 圖9.2簡支梁荷載撓度曲線 9.1.4 施加預(yù)應(yīng)力的方法施加預(yù)應(yīng)力的方法 （1） 先張法 先張法是指首先在臺(tái)座上或鋼模內(nèi)張拉鋼筋， 并作臨時(shí)錨固，然后澆筑混凝土。待混凝土達(dá)到一 定強(qiáng)度后剪斷或放松鋼筋。鋼筋剪斷后將產(chǎn)生彈性 回縮，但鋼筋與混凝土之間存在著粘結(jié)力，混凝土 就會(huì)阻止鋼筋回縮而混凝土本身受到預(yù)壓應(yīng)力。 先張法的主要工序見圖9.3所示。 （2） 后張法 后張法是指先澆筑混凝土構(gòu)件并預(yù)留好

6、孔道， 待混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后在孔道內(nèi)穿入鋼筋，然 后直接在構(gòu)件上張拉鋼筋，最后用錨具在構(gòu)件兩端 將鋼筋錨固，阻止鋼筋回縮，從而對(duì)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng) 力。鋼筋張拉完畢并將張拉端錨固后，預(yù)留孔道內(nèi) 應(yīng)按要求灌漿。 后張法的主要工序見圖9.4所示。 先張法、后張法各有優(yōu)缺點(diǎn)： 先張法生產(chǎn)工序少，工藝簡單，施工質(zhì)量容易 保證，不需在構(gòu)件上設(shè)永久性錨具，生產(chǎn)成本低， 在長線臺(tái)座上，一次可生產(chǎn)多個(gè)構(gòu)件。先張法主要 適合于工廠內(nèi)生產(chǎn)中、小型構(gòu)件。 后張法不需要臺(tái)座，構(gòu)件既可在工廠也可在現(xiàn) 場制作；后張法構(gòu)件只能單一逐個(gè)地施加預(yù)應(yīng)力， 工序多，操作也麻煩；而且需設(shè)永久性錨具，成本 高；一般用于運(yùn)輸不便的大、中型

7、構(gòu)件。 圖9.3先張法主要工序示意圖 (a) 張拉鋼筋；(b) 支模并澆搗混凝土；(c)放松并截?cái)囝A(yù)應(yīng)力鋼筋 圖9.4后張法主要工序示意圖 (a) 制作混凝土構(gòu)件；(b) 張拉鋼筋；(c)張拉端錨固并對(duì)孔道灌漿 9.1.5 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的優(yōu)缺點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的優(yōu)缺點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂性能遠(yuǎn)高于普通鋼筋混 凝土構(gòu)件，增加了混凝土結(jié)構(gòu)的使用范圍；在使用荷 載作用下一般不出現(xiàn)裂縫，構(gòu)件的耐久性好、剛度大、 變形也??；能充分利用高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)度混凝土， 減少了鋼筋用量，截面小，減輕了構(gòu)件自重，從而為 混凝土結(jié)構(gòu)用于大跨度結(jié)構(gòu)創(chuàng)造了良好的條件；預(yù)應(yīng) 力技術(shù)的采用，也為裝配式結(jié)構(gòu)提供了良好的

8、裝配、 拼裝手段，可通過縱、橫方向施加預(yù)應(yīng)力鋼筋，把裝 配式結(jié)構(gòu)連成理想的整體。 其主要缺點(diǎn)是施工設(shè)備要求高，施工較復(fù)雜，設(shè) 計(jì)計(jì)算較繁。 9.2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的材料 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用的混凝土，應(yīng)滿 足下列要求： （1） 強(qiáng)度高。 （2） 收縮、徐變小。 （3） 快硬、早強(qiáng)。 選擇混凝土強(qiáng)度等級(jí)時(shí)，應(yīng)考慮施工方法（先 張或后張）、構(gòu)件跨度、使用情況（如有無振動(dòng)荷 載）以及鋼筋種類等因素。 9.2.1 混凝土混凝土 9.2.2 鋼材鋼材 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用的鋼筋（絲）應(yīng)滿足下列 要求： （1） 強(qiáng)度高。 （2） 具有一定的塑性。 （3） 良好的加工性能。 （4）

9、 與混凝土之間有較好的粘結(jié)強(qiáng)度。特別是 先張法構(gòu)件。當(dāng)采用光面高強(qiáng)鋼絲時(shí)，表面應(yīng)經(jīng) “刻痕”或“壓波”等措施處理后方能使用。 9.3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本計(jì)算規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本計(jì)算規(guī)定 因預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在施工階段和使用階 段處于完全不同的受力狀態(tài)，故應(yīng)分別進(jìn)行施工階 段和使用階段的設(shè)計(jì)計(jì)算或驗(yàn)算。 規(guī)范規(guī)定，一般需進(jìn)行下列計(jì)算或驗(yàn)算： 9.3.1 計(jì)算內(nèi)容計(jì)算內(nèi)容 （1） 承載力計(jì)算 對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件只進(jìn)行正截面承 載力計(jì)算。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)同時(shí)進(jìn)行正 截面和斜截面承載力計(jì)算。 （2） 裂縫控制驗(yàn)算 根據(jù)使用要求及耐久性要求，確定構(gòu)件是不允 許開裂還是

10、允許開裂。不允許開裂的構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行抗 裂驗(yàn)算，允許開裂的構(gòu)件則應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 （3） 變形驗(yàn)算 對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行撓度驗(yàn)算。 9.3.1.1 使用階段計(jì)算使用階段計(jì)算 施工階段驗(yàn)算是指對(duì)構(gòu)件在制作、運(yùn)輸和吊裝 過程中所受力的實(shí)際情況而進(jìn)行的承載力和抗裂性 的驗(yàn)算。 對(duì)后張法構(gòu)件還應(yīng)驗(yàn)算錨具處的局部受壓承載 力。 9.3.1.2 施工階段驗(yàn)算施工階段驗(yàn)算 9.3.2 張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力con （1）con的定義 張拉控制應(yīng)力是指張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng) 達(dá)到的拉應(yīng)力規(guī)定值，用con表示。張拉時(shí)預(yù)應(yīng)力筋 實(shí)有的應(yīng)力可由張拉設(shè)備上的測力計(jì)所示的總拉力 除以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積得出。

11、 （2） 張拉控制應(yīng)力的確定 張拉控制應(yīng)力的數(shù)值與鋼筋的種類和施加預(yù)應(yīng) 力的方法有關(guān)。 規(guī)范規(guī)定的張拉控制應(yīng)力允許值見表9.1。 表表9.1張拉控制應(yīng)力允許值張拉控制應(yīng)力允許值con 鋼筋種類 張拉方法 先張法后張法 消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線0.75fptk0.75fptk 熱處理鋼筋 0.70fptk0.65fptk 9.3.3 預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失l 按照某一控制張拉應(yīng)力值張拉好的預(yù)應(yīng)力鋼筋 的初始張拉應(yīng)力，由于張拉工藝和材料特性等原因， 會(huì)從構(gòu)件制作到安裝使用各個(gè)過程中不斷降低。這 種預(yù)應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。 引起預(yù)應(yīng)力損失的因素很多，規(guī)范給出了以下 六種因素及其產(chǎn)生的相應(yīng)預(yù)應(yīng)力損失

12、值的計(jì)算方法。 在先張法和后張法中，張拉鋼筋一般總是先將 鋼筋一端錨固而在另一端張拉，待鋼筋張拉到規(guī)定 的控制應(yīng)力con后，便再把張拉端的預(yù)應(yīng)力筋錨固在 臺(tái)座或構(gòu)件上。 錨具變形和預(yù)應(yīng)力鋼筋滑動(dòng)回縮引起的預(yù)應(yīng)力 損失l1，按下式計(jì)算： 其中，張拉端錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋滑動(dòng)的內(nèi)縮 值（mm），按表9.2取用； 9.3.3.1 張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起預(yù)應(yīng)力損失張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起預(yù)應(yīng)力損失 1ls a E l 后張法構(gòu)件在張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，由于鋼筋與孔 道壁之間的摩擦力存在，它將使預(yù)應(yīng)力筋截面的應(yīng) 力隨距張拉端的距離的增大而減小（圖9.5）。這種 應(yīng)力損失稱為摩擦損失。 規(guī)范規(guī)定，摩擦損

13、失l2按下列公式計(jì)算： 其中，k,按表9.3取用； 對(duì)于x+0.2的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，l2可按下 式近似計(jì)算： 9.3.3.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起 的預(yù)應(yīng)力損失的預(yù)應(yīng)力損失 1 2 (1) kx l lcon e 2 () lcon kx 設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫差為t，鋼筋的線 膨脹系數(shù)=1.010-5/，彈性模量Es=2.0105 N/mm2，于是預(yù)應(yīng)力損失l3為： l3=Ess=Est=21051.010-5t 即 l3=2t 9.3.3.3 受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差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)力損失引起的預(yù)

14、應(yīng)力損失 所謂鋼筋應(yīng)力松弛，是指鋼筋在高應(yīng)力狀態(tài)下， 在長度不變條件下，由于鋼筋的塑性變形而使應(yīng)力 隨時(shí)間的延續(xù)而降低的現(xiàn)象。 （1） 預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線普通松弛： 鋼絲、鋼絞線低松弛： 當(dāng)con0.7fptk時(shí) 9.3.3.4 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松馳引起的預(yù)應(yīng)力損失 4 0.4 (0.5) con lcon ptk f 4 0.125(0.5) con lcon ptk f 當(dāng)0.7fptkcon0.8fptk時(shí) (2) 熱處理鋼筋： 一次張拉 l4=0.05con 超張拉 l4=0.035con 4 0.2(0.575) con lcon ptk f 根據(jù)試驗(yàn)資料

15、和經(jīng)驗(yàn)，規(guī)范規(guī)定：混凝土收縮、 徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失l5按下列公式計(jì)算。 （1） 先張法構(gòu)件 9.3.3.5 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 5 5 45280 1 15 45280 1 15 pc cu l pc cu l f f (2) 后張法構(gòu)件 5 5 35280 1 15 35280 1 15 pc cu l pc cu l f f 對(duì)先張法構(gòu)件 對(duì)后張法構(gòu)件 0 0 , psps AAAA A A , psps n n AAAA A A 此處不作詳細(xì)介紹。 9.3.3.6 用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件，用螺旋式預(yù)應(yīng)力鋼筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件， 由

16、于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失 表表9.2 錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值錨具變形和鋼筋內(nèi)縮值a(mm) 項(xiàng)次錨具類別a 1 帶螺帽的錨具： 螺帽縫隙 每塊后加墊板的縫隙 1 1 2鋼絲束的鐓頭錨具 1 3鋼絲束的鋼制錐形錨具 5 4 JM12錨具： 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為鋼筋時(shí) 當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋為鋼絞線時(shí) 3 5 5單根冷拔低碳鋼絲的錐形夾具 5 圖9.5 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失l2 表表9.3 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 孔道成型方式 預(yù)埋金屬波紋管0.00150.25 預(yù)埋鋼管0.00100.30 橡膠管或鋼管抽芯成型0.00140.55 為了分析和計(jì)算方便起見，規(guī)范將預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在 各

17、階段的預(yù)應(yīng)力損失值按表9.4的規(guī)定組合。發(fā)生在混 凝土預(yù)壓以前的預(yù)應(yīng)力損失稱為第一批預(yù)應(yīng)力損失， 用l表示；發(fā)生在混凝土預(yù)壓以后的稱為第二批預(yù)應(yīng) 力損失，用l表示。 規(guī)范同時(shí)還規(guī)定，當(dāng)按上述規(guī)定計(jì)算求得的預(yù)應(yīng) 力總損失值小于下列數(shù)值時(shí)，則按下列數(shù)值取用： 先張法構(gòu)件100N/mm2； 后張法構(gòu)件80N/mm2。 9.3.4 預(yù)應(yīng)力損失的組合及減少預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力損失的組合及減少預(yù)應(yīng)力 損失的措施損失的措施 9.3.4.1 各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合 表表9.4各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合表各階段預(yù)應(yīng)力損失值的組合表 項(xiàng)次預(yù)應(yīng)力損失的組合先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件 1混凝土預(yù)壓前（第一批

18、）損失ll1+l3+l4l1+l2 2混凝土預(yù)壓后（第二批）損失ll5l4+l5+l6 （1） 選擇變形小或預(yù)應(yīng)力筋滑動(dòng)小的錨具或夾 具，盡量減少墊板的數(shù)量，增加先張法臺(tái)座長度， 以減小l1值； （2） 采用高強(qiáng)度等級(jí)混凝土、高標(biāo)號(hào)水泥，降 低水泥用量，減小水灰比，采用良好級(jí)配的骨料， 盡可能提高混凝土的密實(shí)度并加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，從而減少 預(yù)應(yīng)力損失l5； （3） 鋼筋放張時(shí)混凝土的實(shí)有立方體強(qiáng)度值不 能定得太低，并使得混凝土的預(yù)壓應(yīng)力pc和pc不大 于0.5fcu； 9.3.4.2 減少預(yù)應(yīng)力損失的措施減少預(yù)應(yīng)力損失的措施 （4） 對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行超張拉，以減少鋼筋松 弛所引起的預(yù)應(yīng)力損失； （5）

19、 采用合適的施工工藝，如對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行 兩端張拉，加熱養(yǎng)護(hù)采用“兩階段升溫養(yǎng)護(hù)”，即 先在較低溫度下養(yǎng)護(hù)，使混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后， 再升溫至規(guī)定的溫度下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，從而可減少由溫 差和摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失。 9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件 軸心受拉預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件中一般配有預(yù) 應(yīng)力鋼筋A(yù)p和非預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)s，而且應(yīng)對(duì)稱布置， 預(yù)應(yīng)力鋼筋一般布置于構(gòu)件的中間部位，配筋情況 見圖9.6所示。 換算截面就是將鋼筋和混凝土兩種不同材料組 成的截面，根據(jù)應(yīng)變相等的原則換算成相應(yīng)的純混 凝土截面。所謂應(yīng)變相等原則是指在截面的同一纖 維層上的鋼筋應(yīng)變s和混凝土應(yīng)變c是相等的。 9

20、.4.1 應(yīng)力分析應(yīng)力分析 普通鋼筋的應(yīng)變值s=s/Es 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)變值 p=p/Es 混凝土的應(yīng)變值c=c/Ec 因應(yīng)變相等，即s=c，故 s/Es=c/Ec 普通鋼筋應(yīng)力的合力為 sAs=cEAs 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的合力為 pAp=cEAp 經(jīng)換算后的總截面面積用A0表示： A0=Ac+EAs+EAp 凈截面面積An指換算截面面積減去全部縱向預(yù) 應(yīng)力鋼筋截面面積換算成混凝土的截面面積，即： An=A0-EAp=Ac+EAs 1.施工階段 （1） 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋和澆筑混凝土。 先張法構(gòu)件在臺(tái)座上按規(guī)定張拉好鋼筋后，將 預(yù)應(yīng)力筋錨固在臺(tái)座上，布置非預(yù)應(yīng)力筋，澆搗混 凝土，養(yǎng)護(hù)。 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力

21、為p=con-l；混凝土和非預(yù)應(yīng) 力鋼筋均未受壓，則相應(yīng)的應(yīng)力分別為：pc=0和 s=0，詳見圖9.7所示。 9.4.1.1 先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件 （2） 切斷（放松）預(yù)應(yīng)力鋼筋。 混凝土壓應(yīng)力沿截面均勻分布，其值為pc；非 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力自然為s=espc；預(yù)應(yīng)力鋼筋因縮 短，則應(yīng)力為： p=con-l-epc 由截面內(nèi)力平衡條件可得（見圖9.8): pcAc+sAs=(con-l-epc)Ap 將上式整理得： 00 () conlIppI pcI AN AA （3） 完成第二批損失之后。 預(yù)應(yīng)力總損失為l=l+l。設(shè)此時(shí)的混凝土壓 應(yīng)力為pc，非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為s=espc，預(yù)應(yīng) 力鋼筋應(yīng)

22、力為 p=con-l-epc 即p=con-l-epc 混凝土預(yù)壓應(yīng)力pc仍利用截面平衡條件求得 （圖9.9）； 00 () p pc conlp N A AA （4）非預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)預(yù)應(yīng)力的影響。 非預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)預(yù)應(yīng)力既有有利的一面，也有 不利的一面，綜合考慮后，規(guī)范近似取混凝土的有 效預(yù)壓應(yīng)力為 5 0 () pc conlpls AA A 2.使用階段 使用階段在軸向力逐漸增加時(shí)，預(yù)應(yīng)力軸心受 拉構(gòu)件不斷伸長，混凝土預(yù)壓應(yīng)力逐漸減少至零； 接著混凝土應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力（非預(yù)應(yīng)力鋼筋也會(huì)稍 后一步受拉）；當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土軸心抗拉強(qiáng)度 標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，構(gòu)件處于開裂極限狀態(tài)；開裂后裂縫截 面的內(nèi)力全部由

23、鋼筋承受，裂縫逐漸開展，當(dāng)鋼筋 達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件處于承載力極限狀態(tài)。 2.使用階段 使用階段在軸向力逐漸增加時(shí)，預(yù)應(yīng)力軸心受 拉構(gòu)件不斷伸長，混凝土預(yù)壓應(yīng)力逐漸減少至零； 接著混凝土應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力（非預(yù)應(yīng)力鋼筋也會(huì)稍 后一步受拉）；當(dāng)拉應(yīng)力達(dá)到混凝土軸心抗拉強(qiáng)度 標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，構(gòu)件處于開裂極限狀態(tài)；開裂后裂縫截 面的內(nèi)力全部由鋼筋承受，裂縫逐漸開展，當(dāng)鋼筋 達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件處于承載力極限狀態(tài)。 （1） 混凝土應(yīng)力為零時(shí)。 在外力Np0的作用下，使建立起來的預(yù)壓應(yīng)力 pc全部抵消，混凝土應(yīng)力為零，此狀態(tài)也稱為消壓 狀態(tài)。 由截面內(nèi)、外力平衡條件可求得消壓狀態(tài)時(shí)的 軸心拉力（圖9.10)： N

24、p0=(con-l)Ap-l5As=pcA0 （2） 構(gòu)件即將開裂時(shí)。 外荷載繼續(xù)增加，當(dāng)混凝土拉應(yīng)力達(dá)到混凝土 軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，構(gòu)件處于即將開裂的極限 狀態(tài)（圖9.11)，此時(shí)混凝土應(yīng)力為ftk，非預(yù)應(yīng)力鋼 筋應(yīng)力為s=esftk-l5，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為p=con- l+eftk，由內(nèi)外力平衡條件可求得構(gòu)件即將開裂時(shí)的 軸心拉力Np,cr，即 Np,cr=A0ftk+pcA0=(ftk+pc)A0 即 Np,cr=(ftk+pc)A0 （2）構(gòu)件破壞時(shí)。 當(dāng)荷載繼續(xù)再增加時(shí)，構(gòu)件開裂并逐漸貫穿整 個(gè)截面。裂縫截面上全部荷載由鋼筋承擔(dān)。當(dāng)鋼筋 達(dá)到屈服時(shí)構(gòu)件宣告破壞（圖9.12)，即達(dá)到

25、其承載 力極限狀態(tài)。 由平衡條件可得，極限承載能力Nu為： Nu=fpyAp+fyAs 圖9.6預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件配筋示意圖 圖9.7 放松預(yù)應(yīng)力鋼筋之前的受力狀態(tài) (a) 構(gòu)件在臺(tái)座上的情況；(b) 脫離體圖 圖9.8 先張法構(gòu)件放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)的受力狀態(tài) 圖9.9 先張法構(gòu)件完成第二批損失之后的受力狀態(tài) 圖9.10 先張法構(gòu)件消壓狀態(tài)時(shí)的受力狀態(tài) 圖9.11 先張法構(gòu)件即將開裂時(shí)的受力狀態(tài) 圖9.12 先張法構(gòu)件破壞時(shí)的受力狀態(tài) 1.施工階段 （1） 張拉至預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固后。 非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為espc，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng) 力則為p=con-l。 混凝土預(yù)壓應(yīng)力pc由平衡條件（圖9.13)求

26、得： pcAc+sAs=pAp 整理后得： 9.4.1.2 后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件 () pcI conlIp n A A （2） 完成第二批預(yù)應(yīng)力損失之后。 此時(shí)已完成全部預(yù)應(yīng)力損失l, l=l+l；設(shè)混 凝土預(yù)應(yīng)力為pc，則非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為 s=espc+l5,預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為p=con-l. 混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力pc可由平衡條件（圖9.14) 求得： pcAc+sAs=pAp 經(jīng)推導(dǎo)和整理得： 5 () pc conlpls n AA A 2.使用階段 （1） 混凝土應(yīng)力等于零時(shí)。 此狀態(tài)為消壓狀態(tài)。此時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為 p0=con-l+epc，非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為s0=l5 （壓）。

27、由截面平衡條件可求得消壓狀態(tài)時(shí)構(gòu)件的軸向 拉力Np0為（圖9.15)： Np0=p0Ap-s0As=pcA0 （2） 構(gòu)件即將開裂時(shí)。與先張法構(gòu)件相似，此 時(shí)混凝土的應(yīng)力為ftk，非預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力為s=esftk- l5，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力為p=con-l+epc+eftk。 由平衡條件可求得構(gòu)件開裂時(shí)的軸心拉力Np,cr為 Np,cr=ftkAc+sAs+pAp=(ftk+pc)A0 (3) 構(gòu)件破壞時(shí)。與先張法構(gòu)件一樣，裂縫截面 上的內(nèi)力部分由鋼筋承擔(dān)，承載力公式為 Nu=fpyAp+fyAs。 圖9.13 后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋錨固后的受力狀態(tài) 圖9.14 后張法構(gòu)件完成第二批損失后的受力狀態(tài)

28、 圖9.15 后張法構(gòu)件處于消壓狀態(tài)時(shí)的受力狀態(tài) 根據(jù)構(gòu)件破壞時(shí)的受力狀態(tài)（圖9.16)，可得計(jì)算 公式為： 0NfyAs+fpyAp 9.4.2 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì) 算和驗(yàn)算算和驗(yàn)算 9.4.2.1 正截面承載力正截面承載力 圖9.16 預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件承載力計(jì)算簡圖 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)構(gòu)件對(duì)裂縫控制 的要求，將混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫控制等級(jí)劃分為 以下三級(jí)：一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。 對(duì)裂縫控制等級(jí)為一、二級(jí)的預(yù)應(yīng)力混凝土軸 心受拉構(gòu)件，可分別按下列規(guī)定進(jìn)行抗裂驗(yàn)算： 1.嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下應(yīng)符合下列規(guī)定： ck-pc0 9.

29、4.2.2 抗裂驗(yàn)算抗裂驗(yàn)算 2.一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下應(yīng)符合下列規(guī)定： ck-pcftk 在荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合下宜符合下列規(guī)定： cq-pc0 1. 混凝土軸心受壓承載力驗(yàn)算 規(guī)范規(guī)定，張拉鋼筋（后張法）或切斷預(yù)應(yīng)力 筋（先張法）時(shí)，構(gòu)件應(yīng)滿足下列條件： cc0.8fck 其中，對(duì)先張法構(gòu)件cc按下式計(jì)算： 對(duì)后張法構(gòu)件： 9.4.2.3 施工階段驗(yàn)算施工階段驗(yàn)算 0 () conlIp cc A A conp cc n A A 2.后張法構(gòu)件錨固區(qū)局部受壓承載力計(jì)算 后張法構(gòu)件中，預(yù)壓應(yīng)力是通過錨具傳給墊板， 再由墊板傳遞給混凝土的。預(yù)壓應(yīng)力在構(gòu)件的端面 上是集

30、中于墊板下一定的范圍之內(nèi)，然后在構(gòu)件內(nèi) 逐步擴(kuò)散，經(jīng)過一定的擴(kuò)散長度后就均勻地分布到 構(gòu)件的全截面上，一般取擴(kuò)散長度等于構(gòu)件的截面 寬度b(圖9.17)。 規(guī)范規(guī)定，在預(yù)應(yīng)力筋錨具下及張拉設(shè)備的支 承處，應(yīng)配置預(yù)埋鋼墊板及附加橫向鋼筋網(wǎng)片或螺 旋式間接鋼筋（圖9.18)。 （1） 局部受壓承載力計(jì)算 當(dāng)配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋且其核心面 積AcorAl時(shí)，構(gòu)件錨固區(qū)的局部受壓承載力應(yīng)按下 式計(jì)算（圖9.19）： Fl0.9(clfc+2vcorfy)Aln 當(dāng)配置方格網(wǎng)時(shí)（圖9.20(a)） v=(n1As1l1+n2As2l2)/Acors 當(dāng)配置螺旋式配筋時(shí)（圖9.20(b) v=4A

31、ss1/dcors （2） 局部受壓區(qū)的截面尺寸要求。 規(guī)范規(guī)定，為了防止構(gòu)件端部局部受壓面積太 小而在使用階段出現(xiàn)裂縫，混凝土局部受壓區(qū)的截 面尺寸應(yīng)符合下列要求： Fl1.35clfcAln (3) 間接鋼筋的構(gòu)造要求。 計(jì)算需要的間接鋼筋應(yīng)均勻地配置在圖9.20規(guī)定 的范圍內(nèi)，且其體積配筋率v不應(yīng)小于0.5%。對(duì)方格 網(wǎng)配筋，在hl1范圍內(nèi)配置的方格網(wǎng)鋼筋不應(yīng)少于4 片；對(duì)螺旋式配筋，在hdcor范圍內(nèi)配置的螺旋式鋼 筋不應(yīng)少于4圈。 圖9.17 構(gòu)件端部錨固區(qū)的應(yīng)力傳遞 圖9.18 預(yù)埋鋼墊板及附加橫向鋼筋網(wǎng) No Image 圖9.19 確定局部受壓計(jì)算底面積Ab 圖9.20 鋼筋網(wǎng)

32、及螺旋鋼筋的配置 9.5 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求 截面形式一般為矩形、T形、工字形和箱形。 因預(yù)應(yīng)力對(duì)構(gòu)造剛度和抗裂能力有提高作用， 故構(gòu)件截面可選得小些。一般取截面高度h為 （1/201/14)l,l為構(gòu)件跨度，寬度也相應(yīng)減小。 9.5.1 截面形式及尺寸截面形式及尺寸 9.5.2 構(gòu)件端部的構(gòu)造鋼筋構(gòu)件端部的構(gòu)造鋼筋 為防止預(yù)應(yīng)力構(gòu)件端部及預(yù)拉區(qū)的裂縫，對(duì)各 種預(yù)制構(gòu)件應(yīng)按下述構(gòu)造措施配置防裂鋼筋： （1） 對(duì)于槽形板類構(gòu)件，應(yīng)在構(gòu)件端部 100mm范圍內(nèi)沿構(gòu)件板面設(shè)置附加的橫向鋼筋，其 數(shù)量不少于2根，如圖9.21所示。 （2） 在預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、吊車梁

33、等構(gòu)件靠 近支座的斜向主拉應(yīng)力較大部位，宜將一部分預(yù)應(yīng) 力鋼筋彎起。 （3） 當(dāng)構(gòu)件在端部有局部凹進(jìn)時(shí)，應(yīng)增設(shè)折線 構(gòu)造鋼筋或其它有效的構(gòu)造鋼筋（圖9.22)。 （4） 對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)件端部全部彎起的受彎 構(gòu)件或直線配筋的先張法構(gòu)件，當(dāng)構(gòu)件端部與下部 支承結(jié)構(gòu)焊接時(shí)，應(yīng)考慮混凝土收縮、徐變及溫度 變化所產(chǎn)生的不利影響，宜在構(gòu)件端部可能產(chǎn)生裂 縫的部位設(shè)置足夠的非預(yù)應(yīng)力縱向構(gòu)造鋼筋。 圖9.21 附加橫向鋼筋 圖9.22 端部凹進(jìn)處構(gòu)造配筋 1折線構(gòu)造鋼筋；2豎向構(gòu)造鋼筋 9.5.3 先張法構(gòu)件的構(gòu)造要求先張法構(gòu)件的構(gòu)造要求 1.鋼筋（絲）間距 先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的凈間距應(yīng)根據(jù)澆筑混 凝土、施加預(yù)應(yīng)力及鋼筋錨固等要求確定。 預(yù)應(yīng)力鋼筋之間的凈間距不應(yīng)小于其公稱直徑 或等效直徑的1.5倍，且應(yīng)符合下列規(guī)定：對(duì)熱處理 鋼筋及鋼絲，不應(yīng)小于15mm；對(duì)三股鋼絞線，不應(yīng) 小于20mm；對(duì)七股鋼絞線，不應(yīng)小于25mm。 2.鋼絲的并筋配筋方式 當(dāng)先張法預(yù)應(yīng)力鋼絲按單根方式配筋困難時(shí)， 可采用相同直徑鋼絲并筋的配筋方式。并筋的等效