预应力损失计算方法-混凝土结构设计计算

2023-09-19 理论教育版权反馈

【摘要】：将预应力钢筋张拉到控制应力σcon后，出于种种原因，其应力值将逐渐下降，即存在预应力损失，扣除损失后的预应力才是有效预应力。3)预应力筋与台座间的温差引起的预应力损失σl3制作先张法构件时，为了缩短生产周期，常采用蒸汽养护，使混凝土快硬。由式(8.2)可知，若温度一次升高75～80℃时，则σl3=150～160 N/mm2，预应力损失很大。混凝土收缩徐变引起的预应力损失很大，在曲线配筋的构件中，约占总损失的30%，在直线配筋构件中可达60%。

将预应力钢筋张拉到控制应力σcon后，出于种种原因，其应力值将逐渐下降，即存在预应力损失，扣除损失后的预应力才是有效预应力。

1)张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失σl1

张拉端由于锚具的压缩变形，或因钢筋、钢丝、钢绞线在锚具内的滑移，使钢筋内缩引起的预应力损失值σl1应按下列公式计算：

式中　a——张拉端锚具变形和钢筋内缩值，可查《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)；

l——张拉端至锚固端之间的距离，mm；

Es——预应力钢筋的弹性模量。

对先张法生产的构件，当台座长度超过100 m时，σl1可忽略不计。减少此项损失的措施有：选择变形小的锚夹具，尽量少用垫板；增加台座长度。

2)预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失σl2

后张法预应力钢筋的预留孔道有直线形和曲线形。由于孔道的制作偏差、孔道壁粗糙等，张拉预应力钢筋时，钢筋将与孔壁发生接触摩擦，从而使预应力钢筋的拉应力值逐渐减小，这种预应力损失记为σl2。

减少此项损失的措施有：对较长的构件可在两端张拉，则计算孔道长度可减少一半；采用超张拉，张拉程序为：或0→1.03σcon。

采用电热后张法时，不考虑这项损失。

3)预应力筋与台座间的温差引起的预应力损失σl3

制作先张法构件时，为了缩短生产周期，常采用蒸汽养护，使混凝土快硬。当新浇筑的混凝土尚未结硬时，加热升温，预应力钢筋伸长，但台座间距离保持不变；而降温时，混凝土已结硬并与预应力钢筋结成整体，钢筋应力不能恢复原值，于是就产生了预应力损失σl3。计算公式如下：

式中　Δt——预应力钢筋与台座间的温差，℃；

σl3——以N/mm2计。

由式(8.2)可知，若温度一次升高75～80℃时，则σl3=150～160 N/mm2，预应力损失很大。通常采用两阶段升温养护来减小温差损失。

4)预应力钢筋的应力松弛引起的预应力损失σl4

钢筋受力后，在长度不变的条件下，钢筋应力随时间的增长而降低，这种现象称为钢筋的松弛。在钢筋应力保持不变的条件下，应变会随时间的增长而逐渐增加，这种现象称为钢筋的徐变。钢筋的松弛和徐变均将引起预应力钢筋中的应力损失，记为σl4。

根据应力松弛的性质，可以采用超张拉的方法减小松弛损失。因为钢筋的松弛与初始应力有关，初始应力越高，松弛越大，其松弛速度也越快，在高应力下松弛可在短时间完成。

5)混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失σl5

收缩、徐变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σl5。混凝土收缩徐变引起的预应力损失很大，在曲线配筋的构件中，约占总损失的30%，在直线配筋构件中可达60%。

试验表明，混凝土收缩徐变所引起的预应力损失值与构件配筋率、张拉预应力钢筋时混凝土的预压应力值、混凝土的强度等级、预应力的偏心距、受荷时的龄期、构件的尺寸以及环境的温湿度等因素有关，而以前三者为主。

所有能减少混凝土收缩、徐变的措施，相应地都将减少σl5。如采用高等级水泥，减少水泥用量，采用干硬性混凝土；采用级配好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性；加强养护，以减少混凝土收缩。

6)预应力筋挤压混凝土引起的预应力损失σl6

对用螺旋式预应力钢筋作配筋的水管、蓄水池等环形构件，施加预应力时，由于张紧的预应力钢筋挤压混凝土，构件的直径将减小，造成预应力的损失σl6计算如下：

式中，Δd为构件直径减少值。当d较大时，这项损失可以忽略不计。《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)规定：当构件直径d≤3 m时，σl6=30 N/mm2；当构件直径d＞3 m时，σl6=0。

预应力损失计算方法-混凝土结构设计计算

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