预应力损失计算学习教案

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1、会计学1第一页，共26页。能力目标能力目标预应力损失产生的原因预应力损失产生的原因目标目标预应力损失计算预应力损失计算目标预应力损失的组合预应力损失的组合预应力混凝土预应力混凝土第1页/共26页第二页，共26页。任务任务1.1.预应力损失产生原因及预防措施预应力损失产生原因及预防措施任务任务2.2.预应力损失计算预应力损失计算任务任务3.3.预应力损失的组合预应力损失的组合本本节节任任务务(rn wu)资讯第2页/共26页第三页，共26页。1 l)1 ()(2xconle（锚固）初应力（持荷持荷conconconcon0 . 185. 005. 11 . 00min2min2第3页/共26页第

2、四页，共26页。任务任务1.1.预应力损失产生原因及预防措施预应力损失产生原因及预防措施第4页/共26页第五页，共26页。2lplEll2第5页/共26页第六页，共26页。）（MPattEEltlEllESSsSsl233l第6页/共26页第七页，共26页。4lpcEPl4pcEPl4第7页/共26页第八页，共26页。5 lconcon第8页/共26页第九页，共26页。6lpspcEPcsplttttEt151),(),(9 . 0)(006pspcEPcsplttttEt151),(),(9 . 0)(006第9页/共26页第十页，共26页。5l2l3l4l5l1l2l4l5l6l5l6l第

3、10页/共26页第十一页，共26页。lconpelconpe第11页/共26页第十二页，共26页。第12页/共26页第十三页，共26页。（1）预应力损失的组成及减少预应力损失的措施）预应力损失的组成及减少预应力损失的措施 钢筋的张拉控制应力，从开始张拉至构件使用；由于张拉工艺钢筋的张拉控制应力，从开始张拉至构件使用；由于张拉工艺(gngy)和材料特性等原因将不断降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失。预应力损失包括以下和材料特性等原因将不断降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失。预应力损失包括以下6项：项： 1）锚具变形和钢筋内缩引起(ynq)的预应力损失l1 当为直线型预应力钢筋(gng

4、jn)时 slEla1 式中 a张拉端锚具变形和钢筋回缩值； l张拉端至锚固端之间的距离。 第13页/共26页第十四页，共26页。 当为曲线型预应力钢筋时，由于钢筋回缩受到曲线型孔道反向(fn xin)摩擦力的影响，l1要降低,而且构件各截面所产生的损失值不尽相同，离张拉端越远，其值越小。至离张拉端某一距离lf，预应力损失l1降为零，此距离为反向(fn xin)摩擦影响长度。 减少此项损失(snsh)的措施有： 选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫板数； 对先张法构件(gujin)，选择长台座。 第14页/共26页第十五页，共26页。2）预应力钢筋与孔道(kngdo)壁之间摩擦引起的

5、预应力损失 l221 1lconkxe式中 k考虑孔道局部偏差对摩擦影响的系数： x张拉端至计算截面的孔道长度，可近似取该孔道在纵轴上的投影长度， 预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数， 从张拉端至计算截面曲线型孔道部分(b fen)切线当0.2kx2 ()lconkx的夹角(ji jio)（以弧度计）。第15页/共26页第十六页，共26页。 减少该项损失(snsh)，可采取以下措施： 对较长的构件可在两端(lin dun)进行张拉；采用(ciyng)超张拉，张拉程序可采用(ciyng)：conconconmin2min285. 01 . 10荷载荷载 当第一次张拉至con时，预应力钢筋应力沿EHD分

6、布，当张拉应力降至con，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CFGHD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。 第16页/共26页第十七页，共26页。3）混凝土加热养护时，受张拉的钢筋与承受(chngshu)拉力的设备之间温差引起的损失 l3 为了缩短先张法构件的生产周期，混凝土常采用蒸汽养护办法。升温时，新浇的混凝土尚未结硬，预应力筋与台座之间的温差t使钢筋受热自由(zyu)伸长，但两端的台座是固定不动的，即距离保持不变，于是钢筋就松了，钢筋的应力降低；降温时，预应力钢筋与混凝土已黏结成整体，

7、加上两者的温度线膨胀系数相近，二者能够同步回缩，放松钢筋时因温度上升钢筋伸长的部分已不能回缩，因而产生了温差损失。仅先张法构件有该项损失。 l3=2t （N/mm2）第17页/共26页第十八页，共26页。减少此项损失(snsh)的措施有： 采用二次升温养护。先在常温下养护至混凝土强度(qingd)等级达到C10，再逐渐升温至规定的养护温度，这时可认为钢筋与混凝土已结成整体，能够一起胀缩而不引起预应力损失; 在钢模上张拉预应力钢筋。由于钢模和构件一起加热养护，升温时两者温度相同，可不考虑此项损失。 第18页/共26页第十九页，共26页。4）钢筋(gngjn)应力松弛引起的预应力损失l4 钢筋的应

8、力松弛是指钢筋在高应力作用下及钢筋长度不变条件下，其应力随时间增长而降低(jingd)的现象。 钢筋应力松弛有以下(yxi)特点： 应力松弛与时间有关，开始快，以后慢； 应力松弛与钢材品种有关。冷拉钢筋、热处理钢筋的应力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线要小；张拉控制应力con高，应力松弛大。 第19页/共26页第二十页，共26页。 采用超张拉可使应力松弛损失(snsh)有所降低。超张拉程序为:concon0) 1 . 105. 1 (0min2持荷因为在较高应力下持荷两分钟所产生的松弛(sn ch)损失与在较低应力下经过较长时间才能完成的松弛(sn ch)损失大体相当，所以经过超张拉后

9、再张拉至con时，一部分松弛(sn ch)损失已完成。5）混凝土的收缩徐变引起(ynq)的预应力损失l5 混凝土结硬时产生体积收缩，在预压力作用作用下，混凝土会发生徐变，这都会使构件缩短，构件中的预应力钢筋跟着回缩，造成预应力损失。 第20页/共26页第二十一页，共26页。先张法构件先张法构件(gujin) (gujin) 151/28045 151/2804555cupclcupclff后张法构件后张法构件(gujin) (gujin) 151/28035 151/2803555cupclcupclff式中 pc, pc分别(fnbi)为完成第一批预应力损失 后受拉区、受压区预应力钢筋合力点

10、处混凝土法向压应力；fcu施加预应力时混凝土的实际立方体抗压强度。一般fcu不等于构件混凝土的立方体强度fcu ，但要求 fcu0.75 fcu； 第21页/共26页第二十二页，共26页。 ， 受拉区、受压区预应力钢筋(gngjn)和非预应力钢筋(gngjn)的配筋率。 先张法构件(gujin) 00AAAAAAspsp 后张法构件(gujin) nspnspAAAAAA 式中 Ap ,Ap分别为受拉区和受压区预应力钢筋截面面积，对称配筋的构件，取，此时配筋率应按钢筋截面面积的一半进行计算； A0 ,An分别为混凝土换算截面积、净截面面积。 第22页/共26页第二十三页，共26页。 后张法构件

11、收缩徐变损失比先张法构件小，原因是后张法构件在施加预应力时，混凝土的收缩已完成一部分。以上公式适用于一般相对湿度环境，高湿度环境下，l5，l5应降低，反之(fnzh)则增加。 减少(jinsho)此项损失的措施有： 采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比； 采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性； 加强养护，以减少混凝土的收缩(shu su)， 控制混凝土应力pc，要求 ,以防止发生非线性徐变。 cupcf 5 . 0第23页/共26页第二十四页，共26页。6）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(ynq)的预应力损失l6 仅后张法有这项损失。当D3m，l6=

12、30MPa，当D3m，不考虑该项损失。此处D为环形构件的直径。 （2）预应力损失）预应力损失(snsh)值的组合值的组合 为了计算方便，规范把预应力损失为了计算方便，规范把预应力损失(snsh)分为两批，混凝土受预压前产生的预应力损失分为两批，混凝土受预压前产生的预应力损失(snsh)为第一批预应力损失为第一批预应力损失(snsh)l，而混凝土受预压后产生的预应力损失，而混凝土受预压后产生的预应力损失(snsh)为第二批预应力损失为第二批预应力损失(snsh)l 。 各阶段预应力损失值的组合(zh) 预应力损失值的组合(zh) 先张法构件 后张法构件 混凝土预压前（第一批）的损失l l1+l2

13、+l3+l4 l1 +l2 混凝土预压后（第二批）的损失 l l5 l4+l5+l6 第24页/共26页第二十五页，共26页。10.2 10.2 预应力混凝土轴心受拉构件预应力混凝土轴心受拉构件(gujin)(gujin)的计算的计算 预应力混凝土轴心受拉构件各阶段预应力混凝土轴心受拉构件各阶段(jidun)(jidun)应力分析应力分析 预应力(yngl)混凝土轴心受拉构件从张拉钢筋开始直至构件破坏，截面中钢筋和混凝土应力(yngl)的变化分为两个阶段：施工阶段和使用阶段。每个阶段又包括了若干特征受力过程。 1）在施工阶段，构件截面没有开裂，可以把预应力混凝土视作弹性材料，因而可以用材料力学的分析方法对构件截面的应力进行计算，在使用阶段构件开裂前，材料力学的方法仍然适用。此时预应力混凝土构件可看做承受两个力系，一个是由外荷载所产生，另一个是把全部预应力钢筋的合力看作反向作用在构件上的外力所产生。 2）抓住施工、使用阶段中的特征受力状态，搞清各个状态已经发生的预应力损失，以及与该状态相应的混凝土强度。 第25页/共26页第二十六页，共26页。