預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)課件

預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)PrestressedConcreteStructure10.1概述預(yù)應(yīng)力混凝土概念：在混凝土構(gòu)件承受外荷載之前，對(duì)其受拉區(qū)預(yù)先施加壓應(yīng)力，成為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是改善構(gòu)件抗裂性能的有效途徑。ACI：預(yù)應(yīng)力混凝土是根據(jù)需要，人為地引入某一數(shù)值與分布的內(nèi)應(yīng)力，用以全部或部分抵消外荷載應(yīng)力的一種加筋混凝土。混凝土抗拉強(qiáng)度太低；受拉區(qū)混凝土過(guò)早開(kāi)裂，截面抗彎剛度顯著降低；鋼筋混凝土梁應(yīng)用于大跨度結(jié)構(gòu)時(shí)，如為增加剛度而加大截面尺寸，會(huì)導(dǎo)致自重進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán)。如果增加鋼筋來(lái)提高剛度，則鋼材的強(qiáng)度得不到充分利用，造成浪費(fèi)。采用高強(qiáng)鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故撓度變形控制難以滿(mǎn)足。鋼筋混凝土的缺點(diǎn)（DisadvantagesofRC）滿(mǎn)足裂縫控制要求普通鋼筋混凝土構(gòu)件抗裂性能較差，在正常使用情況下往往帶裂縫工作，對(duì)于裂縫控制較嚴(yán)的結(jié)構(gòu)，宜采用預(yù)應(yīng)力概念來(lái)控制裂縫寬度或不出現(xiàn)裂縫。充分利用高強(qiáng)鋼筋（屈服應(yīng)力超過(guò)1000MPa）對(duì)于普通混凝土構(gòu)件，當(dāng)裂縫寬度控制在0.3mm時(shí)，鋼筋應(yīng)力只達(dá)150~200MPa，高強(qiáng)鋼筋不能充分發(fā)揮；所以需要對(duì)高強(qiáng)鋼筋預(yù)先施加拉力，以達(dá)到充分利用材料的目的。提高構(gòu)件剛度、減小變形如果靠增加鋼筋來(lái)提高剛度，則鋼材強(qiáng)度得不到充分利用，造成浪費(fèi)；采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)減小了裂縫，可使剛度不至于因裂縫原因而降低過(guò)多，有利于控制變形。一.采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的原因二.預(yù)應(yīng)力的基本概念由于預(yù)加應(yīng)力spc較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂；受拉邊緣應(yīng)力雖然受拉，但拉應(yīng)力小于混凝土的抗拉強(qiáng)度，一般不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂；受拉邊緣應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度，雖然會(huì)產(chǎn)生裂縫，但比鋼筋混凝土構(gòu)件（Np=0）的開(kāi)裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小。三.預(yù)應(yīng)力混凝土的等級(jí)Ⅰ級(jí)—全預(yù)應(yīng)力混凝土；要求在最不利荷載效應(yīng)組合作用下，混凝土中不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力；Ⅱ級(jí)—有限預(yù)應(yīng)力混凝土；在最不利荷載效應(yīng)組合作用下，混凝土中允許出現(xiàn)低于抗拉強(qiáng)度的拉應(yīng)力，但在長(zhǎng)期荷載效應(yīng)組合作用下，不得出現(xiàn)拉應(yīng)力；Ⅲ級(jí)—部分預(yù)應(yīng)力混凝土；允許開(kāi)裂，但應(yīng)控制裂縫寬度；Ⅳ級(jí)—普通鋼筋混凝土；

部分預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)點(diǎn)：由于部分預(yù)應(yīng)力混凝土施加的預(yù)應(yīng)力較小，張拉鋼筋的應(yīng)力值較低，降低了對(duì)張拉設(shè)備及錨夾具的要求，從而降低了造價(jià)；同時(shí)可以避免產(chǎn)生較大的反拱，降低了施工階段混凝土開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。10.2施加預(yù)應(yīng)力的方法先張法張拉鋼筋砼成型及養(yǎng)護(hù)放張鋼筋張拉鋼筋支模、澆混凝土混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度切斷鋼筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力先張法典型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件—預(yù)應(yīng)力混凝土樓板、管樁后張法張拉預(yù)應(yīng)力筋錨固及灌漿預(yù)留孔道及穿筋澆混凝土，預(yù)留孔道達(dá)到強(qiáng)度，穿筋張拉鋼筋，錨固產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后張法典型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件—預(yù)應(yīng)力混凝土梁傳遞預(yù)應(yīng)力的途徑先張法：依靠混凝土與鋼筋的粘結(jié)力來(lái)傳遞預(yù)應(yīng)力；后張法：靠?jī)啥说墓ぷ麇^具來(lái)傳遞預(yù)應(yīng)力。

其它預(yù)應(yīng)力方法：無(wú)粘接預(yù)應(yīng)力；體外預(yù)應(yīng)力。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力束預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置應(yīng)和構(gòu)件的彎矩圖形狀相似。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土樓板體外預(yù)應(yīng)力梁10.3預(yù)應(yīng)力混凝土的材料及錨夾具一.預(yù)應(yīng)力鋼筋

預(yù)應(yīng)力鋼筋的強(qiáng)度越高越好因?yàn)樵陬A(yù)應(yīng)力混凝土制作和使用過(guò)程中，由于種種原因，預(yù)應(yīng)力筋中預(yù)先施加的張拉應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生損失，因此，為使得扣除應(yīng)力損失后仍具有較高的張拉應(yīng)力，必須使用高強(qiáng)鋼筋（絲）作為預(yù)應(yīng)力筋；

具有足夠的塑性和加工性能為避免發(fā)生脆性破斷，預(yù)應(yīng)力筋還必須具有一定的塑性，同時(shí)還要求具有良好的加工性能，以滿(mǎn)足對(duì)鋼筋焊接、鐓粗的加工要求；

與混凝土間有足夠的粘接強(qiáng)度對(duì)鋼絲類(lèi)預(yù)應(yīng)力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結(jié)性能，通常采用‘刻痕’或‘壓波’方法來(lái)提高與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度;預(yù)應(yīng)力鋼筋主要采用熱處理鋼筋、鋼絲和鋼絞線(xiàn)1.熱處理鋼筋用熱軋中碳低合金鋼經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)熱處理后制成的高強(qiáng)度鋼筋，抗拉強(qiáng)度為1470MPa。其應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)無(wú)明顯屈服點(diǎn)，采用殘余應(yīng)變?yōu)?.2%的條件屈服點(diǎn)作為抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)指標(biāo)。2.中高強(qiáng)鋼絲采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼盤(pán)條，經(jīng)過(guò)幾次冷拔后得到，中強(qiáng)度為800~1270MPa，高強(qiáng)鋼絲的強(qiáng)度為1570~1960MPa（2010新規(guī)）。鋼絲直徑為3~9mm，為增加與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度，鋼絲表面采用“刻痕”或“壓波”，也可制成螺旋肋?？毯垆摻z螺旋肋鋼絲3.鋼絞線(xiàn)

鋼絞線(xiàn)是用2、3、7股高強(qiáng)鋼絲扭結(jié)而成的一種高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋，其中以7股鋼絞線(xiàn)應(yīng)用最多。7股鋼絞線(xiàn)的公稱(chēng)直徑為9.5~15.2mm，通常用于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，強(qiáng)度可高達(dá)1960MPa。2股和3股鋼絞線(xiàn)用途不廣，僅用于某些先張法構(gòu)件，以提高與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度?！?010新規(guī)】預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（N/mm2）二.混凝土——預(yù)應(yīng)力混凝土要求盡量采用高強(qiáng)混凝土可以施加較大的預(yù)壓應(yīng)力，提高預(yù)應(yīng)力效率；有利于減小構(gòu)件截面尺寸，以適用大跨度的要求；具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預(yù)壓時(shí)的彈性回縮；徐變較小，有利于減少徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；與鋼筋有較大粘結(jié)強(qiáng)度，減少先張法預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度；有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；強(qiáng)度早期發(fā)展較快，可較早施加預(yù)應(yīng)力，加快施工速度，提高臺(tái)座、具夾具的周轉(zhuǎn)率，降低間接費(fèi)用2010新規(guī)：

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。三.錨具和夾具夾具與錨具的定義；夾具－在張拉過(guò)程中夾持鋼筋；錨具－張拉后留在構(gòu)件端部，與構(gòu)件連成整體而共同工作；錨、夾具應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度，使預(yù)應(yīng)力筋不產(chǎn)生滑移，保證預(yù)應(yīng)

力的可靠傳遞、減少預(yù)應(yīng)力損失；常用的錨具有螺絲端桿錨具、夾片式錨具和墩頭錨具

構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用–––夾具用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分–––錨具螺絲端桿錨具多用于單根預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉端需注意焊接質(zhì)量夾片式錨具夾片式錨具錐塞式錨具墩頭錨具張拉設(shè)備前卡式千斤頂穿心內(nèi)卡式千斤頂張拉是指借助油泵、千斤頂和錨具拉伸并錨固預(yù)應(yīng)力筋，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件建立預(yù)加力的過(guò)程。普通混凝土框架預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)12.4張拉控制應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力損失張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)達(dá)到的最大應(yīng)力，張拉設(shè)備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con

除以預(yù)應(yīng)力筋面積Ap得到的應(yīng)力稱(chēng)為張拉控制應(yīng)力scon

張拉控制應(yīng)力scon取值越高，預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的預(yù)壓作用越大，可以使預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用;

但scon取值過(guò)高，可能會(huì)在張拉時(shí)引起破斷事故，并產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應(yīng)力的限值[scon]。一.張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力一般應(yīng)不大于比例極限；對(duì)于冷拉鋼筋張拉控制應(yīng)力不大于屈服強(qiáng)度。張拉控制應(yīng)力是為保證計(jì)算張拉伸長(zhǎng)值時(shí)按線(xiàn)性計(jì)算。2002規(guī)范在下列情況下，[scon]可提高0.05fptk：⑴為提高構(gòu)件在施工階段抗裂性能而在使用階段受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋；⑵為部分抵消應(yīng)力松弛、摩擦、分批張拉和溫差產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。為避免scon的取值過(guò)低，影響預(yù)應(yīng)力筋充分發(fā)揮作用，《2002規(guī)范》規(guī)

定scon不應(yīng)小于0.4fptk【2010新規(guī)范】消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線(xiàn)（回火處理后消除內(nèi)應(yīng)力）中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋先張法和后張法采用相同的張拉控制應(yīng)力。

對(duì)于鋼絲、鋼絞線(xiàn)scon不應(yīng)小于0.4fptk，對(duì)于螺紋鋼筋scon不宜小于0.5fpyk張拉控制應(yīng)力限值[scon]二.預(yù)應(yīng)力損失

預(yù)應(yīng)力筋張拉后，由于張拉工藝和材料特性等原因，預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力會(huì)從scon逐步減少，并經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才會(huì)最終穩(wěn)定下來(lái)，這種應(yīng)力降低現(xiàn)象稱(chēng)為預(yù)應(yīng)力損失。

由于最終穩(wěn)定后的應(yīng)力值才對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生實(shí)際的預(yù)應(yīng)力效果，因此預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中的一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。

過(guò)高或過(guò)低估計(jì)預(yù)應(yīng)力損失，都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的使用性能產(chǎn)生不利影響。

過(guò)高估計(jì)損失：實(shí)際預(yù)應(yīng)力＞計(jì)算預(yù)應(yīng)力，反拱偏大

過(guò)低估計(jì)損失：實(shí)際預(yù)應(yīng)力＜計(jì)算預(yù)應(yīng)力，降低抗裂性能及剛度由于施加預(yù)應(yīng)力是通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力筋得到的，所以凡是能使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預(yù)應(yīng)力損失。

預(yù)應(yīng)力損失主要包括：錨固損失錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失；摩擦損失在預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中，后張法預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預(yù)應(yīng)力筋與錨具之間以及臺(tái)座間的摩擦，也使張拉應(yīng)力產(chǎn)生損失；3.溫度損失混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失；4.松弛損失

在高應(yīng)力的長(zhǎng)期作用下預(yù)應(yīng)力筋會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力松弛；5.混凝土收縮和徐變引起的損失混凝土構(gòu)件的收縮和徐變都會(huì)使構(gòu)件變短，預(yù)應(yīng)力筋也隨之回縮而引起預(yù)應(yīng)力損失；6.環(huán)形構(gòu)件混凝土局部擠壓引起的損失

采用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土擠壓使得構(gòu)件直徑減小而產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。1.錨固損失sl1（張拉端錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失）

預(yù)應(yīng)力筋張拉后錨固時(shí)，由于錨具受力后變形、墊板縫隙的擠緊以及鋼筋在錨具內(nèi)的滑移引起的預(yù)應(yīng)力損失。對(duì)直線(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋L為張拉端到錨固端距離2.摩擦損失sl2（預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失）

摩擦損失是指在張拉鋼筋時(shí)，由于預(yù)應(yīng)力筋與混凝土或套管之間存在摩擦，引起預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力隨距張拉端距離的增加而逐漸減少的現(xiàn)象。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，包括沿孔道長(zhǎng)度上刮碰產(chǎn)生的摩阻力和曲線(xiàn)彎道摩擦力兩部分。直線(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋曲線(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋取dx=rdq，Np=spApdx積分q為張拉端與計(jì)算截面曲線(xiàn)部分的切線(xiàn)夾角（rad）設(shè)該夾角很小，可近似取張拉端到計(jì)算截面的距離x=rq，則摩擦損失sl2為，若sl2sl1對(duì)于后張法曲線(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固時(shí)，由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失sl1

，預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁產(chǎn)生反向摩擦力以阻止其內(nèi)縮。反向摩擦力只在一定的影響長(zhǎng)度lf內(nèi)發(fā)生，即在距張拉端lf處，預(yù)應(yīng)力筋的內(nèi)縮值為零，其相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失sl1為零。設(shè)反向摩擦和正向摩擦相同Ds=2sl2內(nèi)縮值一端張拉兩端張拉超張拉減少摩擦損失的措施3.熱養(yǎng)護(hù)損失sl3為縮短先張法構(gòu)件的生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護(hù)加快混凝土的凝結(jié)硬化。升溫時(shí)：新澆混凝土尚未結(jié)硬，鋼筋受熱膨脹，但張拉預(yù)應(yīng)力筋的臺(tái)座是固定不動(dòng)的，亦即鋼筋長(zhǎng)度不變，因此預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力隨溫度的增高而降低，產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失sl3。降溫時(shí)：混凝土達(dá)到了一定的強(qiáng)度，與預(yù)應(yīng)力筋之間已具有粘結(jié)作用，兩者共同回縮，已產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失sl3無(wú)法恢復(fù)。設(shè)養(yǎng)護(hù)升溫后，預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái)座的溫差為D

t℃，取鋼筋的溫度膨脹系數(shù)為1×10-5/℃，則有：減少溫差損失的措施兩次升溫養(yǎng)護(hù)：先在常溫下養(yǎng)護(hù)，待混凝土立方強(qiáng)度達(dá)到7.5~10N/mm2時(shí)再逐漸升溫，因?yàn)檫@時(shí)鋼筋與混凝土已結(jié)成整體，能夠在一起膨脹而無(wú)預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力損失。對(duì)于在鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的構(gòu)件，因鋼模和構(gòu)件一起加熱養(yǎng)護(hù)，可以不考慮此項(xiàng)損失。4.鋼筋松弛損失sl4

鋼筋在高應(yīng)力長(zhǎng)期作用下具有隨時(shí)間增長(zhǎng)產(chǎn)生塑性變形的性質(zhì)。在長(zhǎng)度保持不變的條件下，應(yīng)力值隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸降低，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)力松弛。應(yīng)力松弛與初始應(yīng)力水平和作用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，根據(jù)應(yīng)力松弛的長(zhǎng)期試驗(yàn)結(jié)果，《規(guī)范》取如下表達(dá)式：【2010規(guī)范取消超張拉系數(shù)】普通預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線(xiàn)：低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線(xiàn)：當(dāng)scon≤0.7fptk時(shí)，當(dāng)0.7fptk<scon≤0.8fptk時(shí)，ψ為超張拉系數(shù)，一次張拉時(shí)，取ψ=1；超張拉時(shí)，取ψ=0.9。當(dāng)scon≤0.5fptk時(shí)，可不考慮應(yīng)力松弛損失，即取sl4=0。5.混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失sl5

混凝土的收縮和徐變，都會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件長(zhǎng)度的縮短，預(yù)應(yīng)力筋隨之回縮，引起預(yù)應(yīng)力損失。由于收縮和徐變是同時(shí)隨時(shí)間產(chǎn)生的，且影響二者的因素相同時(shí)隨變化規(guī)律相似，《規(guī)范》將二者合并考慮，對(duì)混凝土收縮和徐變引起的損失，按下列公式計(jì)算：【2010新規(guī)】先張法后張法三.預(yù)應(yīng)力損失的組合預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從預(yù)加應(yīng)力開(kāi)始即需要進(jìn)行計(jì)算，而預(yù)應(yīng)力損失是分批發(fā)生的。因此應(yīng)根據(jù)計(jì)算需要，考慮相應(yīng)階段所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。⑴混凝土預(yù)壓前完成的損失（第一批預(yù)應(yīng)力損失）lI；⑵混凝土預(yù)壓后完成的損失（第二批預(yù)應(yīng)力損失）lII；根據(jù)上述預(yù)應(yīng)力損失發(fā)生時(shí)間先后關(guān)系，具體組合見(jiàn)下表三、預(yù)應(yīng)力損失的組合◆錨固損失：sl1◆摩擦損失：sl2◆溫差損失：sl3◆松弛損失：sl4◆收縮徐變損失：sl5◆環(huán)形構(gòu)件的擠壓損失:sl6先張法預(yù)壓前預(yù)壓后后張法預(yù)壓前預(yù)壓后√√√√√√√√√√√考慮到預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算的誤差，在總損失計(jì)算值過(guò)小時(shí)，產(chǎn)生不利影響，《規(guī)范》規(guī)定當(dāng)總損失值l

=lI+lII小于下列數(shù)值時(shí)，按下列數(shù)值取用：先張法構(gòu)件

100MPa后張法構(gòu)件

80MPa一.先張法軸心受拉構(gòu)件（Pre-tension）1.施工階段放張前（應(yīng)力階段1）平衡條件完成第二批損失(應(yīng)力階段3)10.5預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算放張后(應(yīng)力階段2)混凝土的應(yīng)力為零概括符號(hào)，代表相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失、預(yù)應(yīng)力筋及混凝土的應(yīng)力值混凝土中建立的有效預(yù)壓應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力2.使用階段受軸向拉力作用(應(yīng)力階段4)NN當(dāng)

時(shí)稱(chēng)為消壓狀態(tài)消壓軸力消壓狀態(tài)是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算中的一個(gè)重要概念，它相當(dāng)于非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的起始狀態(tài)。從消壓狀態(tài)開(kāi)始，以后荷載增量（N-N0）產(chǎn)生的應(yīng)力增量與非預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件從零開(kāi)始加荷產(chǎn)生的應(yīng)力類(lèi)似。先張法消壓軸力消壓狀態(tài)時(shí)消壓狀態(tài)后受軸向拉力作用(應(yīng)力階段5)受軸向拉力作用(應(yīng)力階段6)當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力達(dá)到起抗拉強(qiáng)度時(shí)，達(dá)到軸力承載力狀態(tài)當(dāng)

時(shí)混凝土開(kāi)裂因σpc>>ftk，預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件比普通鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件的抗裂能力有較大提高。二.后張法軸心受拉構(gòu)件（Post-tension）1.施工階段如所有鋼筋同時(shí)張拉，則后張法構(gòu)件無(wú)彈性壓縮應(yīng)力損失。因此扣除預(yù)應(yīng)力損失后預(yù)應(yīng)力筋承受的拉力直接與混凝土承受的壓力平衡，故由平衡條件，采用概括符號(hào)可得混凝土的預(yù)壓應(yīng)力:出現(xiàn)第一批應(yīng)力損失出現(xiàn)第二批應(yīng)力損失2、張拉鋼筋（已完成第一批損失）1、混凝土構(gòu)件制作養(yǎng)護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋尚未張拉，故預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的應(yīng)力為0。3、完成第二批損失砼有效預(yù)壓應(yīng)力1.施工階段（后張法）4、加載至混凝土應(yīng)力為零2.使用階段NpoNpo5、加載至混凝土開(kāi)裂NcrNcr6、加載至構(gòu)件破壞消壓狀態(tài)消壓荷載破壞荷載鋼筋應(yīng)力使用階段（1）消壓狀態(tài)消壓軸力（2）開(kāi)裂狀態(tài)（3）極限狀態(tài)先張法后張法有無(wú)彈性壓縮損失sle是先張法與后張法計(jì)算公式的差異所在假定兩張拉方法的scon和sl相同，若張拉力Np0和Np數(shù)值相等，但先張法有彈性壓縮損失，而后張法無(wú)彈性壓縮損失，故兩者得到的混凝土預(yù)壓應(yīng)力spc不等，先張法的spc小于后張法spc預(yù)應(yīng)力筋中應(yīng)力sp也不相等，先張法的sp除需扣除sl外，還要扣除彈性壓縮損失，而后張法的sp則僅需扣除sl先張法后張法對(duì)于消壓及開(kāi)裂荷載，先張法小于后張法；當(dāng)配置相同的預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，先張法與后張法的軸拉極限承載力一致。先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力構(gòu)件與非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的比較（1）預(yù)應(yīng)力鋼筋則一直處于高拉應(yīng)力狀態(tài)，鋼筋應(yīng)力隨外荷載增加緩慢?；炷羷t在軸向拉力達(dá)Np0之前處于受壓狀態(tài)，充分利用了兩種材料的特性。（3）預(yù)應(yīng)力構(gòu)件與普通混凝土構(gòu)件的破壞軸向拉力Nu是相同的，故預(yù)應(yīng)力并不改變構(gòu)件的承載力。（2）預(yù)應(yīng)力構(gòu)件產(chǎn)生裂縫時(shí)的外荷載遠(yuǎn)比非預(yù)應(yīng)力構(gòu)件為大。即預(yù)加應(yīng)力使構(gòu)件的抗裂度大為提高。但預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的開(kāi)裂時(shí)的軸向拉力與破壞軸向拉力比較接近?！纠}】先張法軸心受拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，截面為b×h=120×200mm,預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)截面面積Ap=804mm2，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpyk=1670MPa，彈性模量Es=1.8×105MPa，混凝土為C40級(jí)（ftk=2.40MPa，Ec=3.25×104MPa），預(yù)應(yīng)力鋼筋的第一批預(yù)應(yīng)力損失為80MPa，第二批預(yù)應(yīng)力損失為120MPa。試求：（1）完成第一批預(yù)應(yīng)力損失放張后，混凝土及預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力；（2）完成第二批預(yù)應(yīng)力損失后，混凝土及預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力；（3）消壓軸力；（4）構(gòu)件開(kāi)裂前瞬間的軸力；（5）此拉桿的極限軸力設(shè)計(jì)值。三.配有非預(yù)應(yīng)力鋼筋軸心受拉預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的計(jì)算配置的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，由于混凝土的收縮和徐變而承受壓應(yīng)力，對(duì)預(yù)應(yīng)力效果會(huì)產(chǎn)生影響；近似取非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力等于混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。先張法中混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力后張法中混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力配有非預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，先張法消壓狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，后張法消壓狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，先張法及后張法的開(kāi)裂狀態(tài)配有非預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，先張法及后張法的承載力極限狀態(tài)一、使用階段的承載力四.軸心受拉構(gòu)件使用階段的計(jì)算式中N––––軸向拉力設(shè)計(jì)值；

fy、fpy––––非預(yù)應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度設(shè)計(jì)值使結(jié)構(gòu)在使用荷載下滿(mǎn)足不裂或裂縫寬度不超過(guò)容許值的要求；二、使用階段裂縫控制驗(yàn)算應(yīng)具有不同的抗裂安全儲(chǔ)備，裂縫控制等級(jí)為三級(jí)；（1）抗裂度驗(yàn)算一級(jí)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫，在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下應(yīng)符合下列要求二級(jí)一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件

在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下：在荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合下：––––

分別為荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合、準(zhǔn)永久組合下混凝土的法向應(yīng)力；––––

分別為荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合及準(zhǔn)永久組合計(jì)算的軸向拉力值。裂縫最大寬度計(jì)算公式與普通混凝土構(gòu)件相同：（2）裂縫寬度驗(yàn)算（抗裂等級(jí)為三級(jí)），與普通鋼筋混凝土構(gòu)件相比，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件經(jīng)過(guò)消壓狀態(tài)才能達(dá)到開(kāi)裂狀態(tài)；消壓狀態(tài)與開(kāi)裂狀態(tài)之間的鋼筋應(yīng)力增量才是引起裂縫的主要原因。1.混凝土承載力驗(yàn)算式中:f’ck–––放松(張拉)預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí),混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)’cu相應(yīng)的軸心抗

壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，用線(xiàn)性?xún)?nèi)插法求得；cc–––放松(張拉)鋼筋時(shí)混凝土的最大法向壓力。cc

≤0.8fck'三、軸心受拉構(gòu)件施工階段的驗(yàn)算先張法：放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)混凝土承載力驗(yàn)算。后張法：張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)混凝土承載力驗(yàn)算，端部錨固區(qū)局部受壓驗(yàn)算。在施工階段：要求：fcu'

0.75fcua.局部受壓承載力計(jì)算：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。2.后張法錨固端局部承壓驗(yàn)算l–––

混凝土局壓強(qiáng)度提高系數(shù)，“套箍”作用Al

–––

混凝土局部實(shí)際受壓面積；Ab

–––

局壓時(shí)計(jì)算底面積，按同心、對(duì)稱(chēng)原則確定。

式中:Fl

–––

局部受壓面上作用的局部壓力設(shè)計(jì)值；

Fl

=1.2conApAln

–––

混凝土局部受壓凈面積，對(duì)后張法，應(yīng)扣除孔道部分的面積。c–––

混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)；當(dāng)fcuk≤50MPa，取c

=1.0

當(dāng)fcuk=80MPa，取c

=0.8Fl

1.35clfcAlnb.局部受壓區(qū)的截面限制條件如果配置間接鋼筋過(guò)多，當(dāng)局部受壓區(qū)承載力到達(dá)一定限度時(shí)，則承壓板會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的局部下陷。《規(guī)范》規(guī)定，對(duì)配置間接鋼筋的構(gòu)件，其局部受壓區(qū)尺寸應(yīng)符合以下要求ρV

–––間接鋼筋的體積配筋率;Acor

–––配置方格網(wǎng)或螺旋式間接鋼筋范圍以?xún)?nèi)的混凝土核芯面積，但不應(yīng)大于Ab，且其重心應(yīng)與Al的重心相重合；cor–––配置間接鋼筋的局部受壓承載力提高系數(shù)；–––

間接鋼筋對(duì)混凝土約束的折減系數(shù)

；當(dāng)fcuk≤50MPa，取

=1.0

當(dāng)fcuk=80MPa，取

=0.8510.6預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計(jì)算一、施工階段

1、先張法構(gòu)件

一般預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的截面配筋，還配置一定非預(yù)應(yīng)力鋼筋A(yù)s和A's；

由于收縮徐變變形使非預(yù)應(yīng)力筋也產(chǎn)生與收縮徐變預(yù)應(yīng)力損失sl5相當(dāng)?shù)膲簯?yīng)力，因此在預(yù)壓應(yīng)力spc計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮非預(yù)應(yīng)力筋這部分壓力的影響。2、后張法構(gòu)件二、使用階段無(wú)論是先張法還是后張法，施加彎矩后預(yù)應(yīng)力筋與混凝土是共同變形的。因此在達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度之前，可按彈性材料力學(xué)按換算截面慣性矩I0來(lái)確定由彎矩產(chǎn)生的截面應(yīng)力，即消壓彎矩M0W0b為換算截面對(duì)受拉邊緣的彈性抵抗矩三、假想全截面消壓狀態(tài)

預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的全截面消壓狀態(tài)，相當(dāng)于鋼筋混凝土構(gòu)件的起始受力狀態(tài)，在計(jì)算概念上很重要，且對(duì)分析使用階段和極限彎矩的截面應(yīng)力有很大幫助。因?yàn)樵谑┘訌澗氐倪^(guò)程中，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件不會(huì)出現(xiàn)如同軸心受拉構(gòu)件的全截面消壓狀態(tài)，故將產(chǎn)生全截面消壓狀態(tài)的受力情況稱(chēng)為假想全截面消壓狀態(tài)。10.7預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求一、先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋（絲）的凈間距預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼絲的凈間距應(yīng)根據(jù)便于澆灌混凝土、保證鋼筋（絲）與混凝土的粘結(jié)錨固、以及施加預(yù)應(yīng)力（夾具及張拉設(shè)備的尺寸）等要求來(lái)確定。采用鋼筋或七股鋼絞線(xiàn)時(shí)，其凈距不應(yīng)小于鋼筋直徑及25mm；采用鋼絲時(shí)，其凈距不宜小于15mm。混凝土保護(hù)層厚度為保證鋼筋與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，防止放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)出現(xiàn)縱向劈裂裂縫，必須有一定的混凝土保護(hù)層厚度。采用鋼筋時(shí)，其保護(hù)層厚度要求同鋼筋混凝土構(gòu)件；采用光面鋼絲時(shí)，其保護(hù)層厚度不應(yīng)小于15mm。

鋼筋、鋼絲的錨固先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件應(yīng)保證鋼筋（絲）與混凝土之間有可靠的粘結(jié)力，宜采用變形鋼筋、刻痕鋼絲、螺旋肋鋼絲、鋼絞線(xiàn)等。

端部附加鋼筋為防止放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)構(gòu)件端部出現(xiàn)縱向裂縫，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋端部周?chē)幕炷翍?yīng)設(shè)置附加鋼筋：

①當(dāng)采用單根預(yù)應(yīng)力鋼筋，其端部宜設(shè)置長(zhǎng)度不小于150mm螺旋筋。當(dāng)鋼筋直徑d≤16mm時(shí)，也可利用支座墊板上的插筋，但插筋根數(shù)不應(yīng)少于4根，其長(zhǎng)度不宜小于120mm。②當(dāng)采用多根預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，在構(gòu)件端部10倍預(yù)應(yīng)力鋼筋直徑范圍內(nèi)，應(yīng)設(shè)置3~5片與預(yù)應(yīng)力鋼筋垂直的鋼筋網(wǎng)。③采用鋼絲配筋的預(yù)應(yīng)力薄板，在端部100mm范圍內(nèi)，應(yīng)適當(dāng)加密橫向鋼筋。

二、后張法

預(yù)留孔道的構(gòu)造要求預(yù)留孔道的布置應(yīng)考慮到張拉設(shè)備的尺寸、錨具尺寸及構(gòu)件端部混凝土局部受壓承載力的要求等因素。

①孔道直徑應(yīng)比預(yù)應(yīng)力鋼筋束外徑、鋼筋對(duì)焊接頭處外徑及錐形螺桿錨具的套筒等外徑大10~15mm，以便于穿入預(yù)應(yīng)力鋼筋，并保證孔道灌漿質(zhì)量；

②孔道間的凈距不應(yīng)小于50mm；孔道至構(gòu)件邊緣的凈距不應(yīng)小于30mm，且不宜小于孔道的半徑；

③構(gòu)件兩端及跨中應(yīng)設(shè)置灌漿孔或排氣孔，孔距不宜大于

12m。孔道灌漿所用的水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于M20，水灰比宜為0.4~0.45，為減少收縮，宜摻入0.01%水泥用量的鋁粉；

④凡需要起拱的構(gòu)件，預(yù)留孔道宜隨構(gòu)件同時(shí)起拱；

⑤外露金屬錨具應(yīng)采取防銹處理。

曲線(xiàn)預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率半徑①鋼絲束、鋼絞線(xiàn)束以及鋼筋直徑d≤12mm的鋼筋束，不宜小于4m。②

12<d≤25mm的鋼筋，不宜小于12mm。③

d>25mm的鋼筋，不宜小于15mm。

端部構(gòu)造①