4.3 张拉控制应力和预应力损失（课件）-《建筑结构》同步教学（上海交通大学出版社）

模块4 预应力混凝土结构构件 预应力混凝土结构概述 4.1 施加预应力的方法和锚（夹）具 4.2 张拉控制应力和预应力损失 4.3 预应力混凝土轴心受拉构件计算 4.4 预应力混凝土构件的构造要求 4.5 知识目标 （1）了解预应力混凝土结构的基本概念、种类及对材料的要求。 （2）熟悉施加预应力的方法和锚具。 （3）掌握张拉控制应力和预应力损失的确定方法。 （4）掌握预应力混凝土轴心受拉构件的计算方法。 （5）熟悉预应力混凝土构件的构造要求。 模块4 预应力混凝土结构构件 4.3 张拉控制应力和预应力损失 4.3.1 张拉控制应力 张拉钢筋时，张拉设备（如千斤顶）上的测力计所指示的总拉力除以预应力筋截面面积所得的应力值称为张拉控制应力，用σcon表示。张拉控制应力的大小与预应力筋的强度标准值fpyk（软钢）或fptk（硬钢）有关。 4.3 张拉控制应力和预应力损失 张拉控制应力的确定应遵循以下原则： （1）张拉控制应力应尽量定得高一些。σcon定得越高，在预应力混凝土构件配筋相同的情况下所产生的预应力就越大，构件的抗裂性就越好。 （2）张拉控制应力又不能定得过高。当σcon过高时，张拉过程中可能出现将钢筋拉断的现象；同时，若构件的抗裂能力过高，则开裂荷载将接近破坏荷载，使构件破坏前缺乏预兆。 4.3 张拉控制应力和预应力损失 （3）根据钢筋种类及张拉方法确定适当的张拉控制应力。对软钢，张拉控制应力可定得高一些；对硬钢，张拉控制应力可定得低一些；先张法构件的张拉控制应力可定得高一些，后张法构件的张拉控制应力可定得低一些。 4.3 张拉控制应力和预应力损失 张拉控制应力允许值如表4-2所示。 4.3 张拉控制应力和预应力损失 4.3.2 预应力损失 按照某一控制应力值张拉的预应力筋，其初始的张拉应力会由于各种原因而降低，这种预应力降低的现象称为预应力损失，用σl表示。预应力损失值包括以下几种： （1）σl1。直线预应力筋由于锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失值σl1（主要对先张法有影响）应按式（4-1）计算。 （4-1） 4.3 张拉控制应力和预应力损失 因为a越小或l越大，σl1越小，所以尽量少用垫板。在先张法中，当采用长线台座张拉时，σl1较小；而在后张法中，构件长度越大，σl1越小。 （2）σl2。预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失值σl2（主要对后张法有影响），宜按式（4-2）计算。 （4-2） 4.3 张拉控制应力和预应力损失 式中，x为张拉端至计算截面的孔道长度，可近似取该段孔道在构件纵轴上的投影长度；θ为张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和；k为考虑孔道每米长度局部偏差的摩擦系数，按表4-3采用；μ为预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数，按表4-3采用。 4.3 张拉控制应力和预应力损失 4.3 张拉控制应力和预应力损失 当（kx+μθ）≤0.3时，σl2可按下列近似公式计算： σl2=（kx+μθ）σcon （4-3） 值得注意的是，当采用夹片式群锚体系时，在σcon中宜扣除锚口摩擦损失。 （3）σl3。混凝土加热养护时，预应力筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失值σl3（主要对先张法有影响）宜按式（4-4）计算。 σl3=2Δt （4-4） 式中，Δt为混凝土加热养护时，预应力筋与承受拉力的设备之间的温差。 4.3 张拉控制应力和预应力损失 通常采用两阶段升温养护来减小温差损失：先升温20～25 ℃，待混凝土强度达到7.5～10 N/mm2时，混凝土与预应力筋之间因具有足够的黏结力而结成整体；当再次升温时，两者可共同变形，不再引起预应力损失。因此，计算时取Δt=20～25 ℃。当在钢模上生产预应力构件时，钢模和预应力筋同时被加热，无温差，该项损失为零。 4.3 张拉控制应力和预应力损失 （4）σl4。由预应力筋的应力松弛所引起的预应力损失值σl4的计算公式如下： ①消除应力钢丝、钢绞线。 ·普通松弛。 （4-5) 4.3 张拉控制应力和预应力损失 ·低松弛。 当σcon≤0.7fptk时， 当0.7fptk＜σcon≤0.8fptk时， （4-6) （4-7) 4.3 张拉控制应力和预应力损失 ②中强度预应力钢丝。 σl4=0.08σcon （4-8） ③预应力螺纹钢筋。 σl4=0.03σcon （4-9） 采用超张拉的方法可减小松弛损失。超张拉时可采用以下