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第二節(jié) 預(yù)加力的計(jì)算與預(yù)應(yīng)力損失的估算
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在預(yù)應(yīng)力混凝土（prestressed concrete）構(gòu)件內(nèi),，預(yù)張拉力的大小并不是一個(gè)恒值，因預(yù)應(yīng)力筋中的預(yù)拉應(yīng)力在張拉施工和使用過(guò)程中會(huì)逐漸減少,，也使混凝土中預(yù)壓應(yīng)力相應(yīng)減少,。預(yù)應(yīng)力筋中這種應(yīng)力減少的現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力損失。因此,，根據(jù)荷載大小需要而設(shè)計(jì)的預(yù)拉應(yīng)力,，應(yīng)該為扣除預(yù)應(yīng)力損失后的永存預(yù)應(yīng)力。為了確定永存預(yù)應(yīng)力,，一是要確定張拉時(shí)鋼筋的初始應(yīng)力（一般稱為張拉控制應(yīng)力）,，二是要正確估算各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失值。三者之間的關(guān)系為：
張拉控制應(yīng)力,，是指張拉鋼筋進(jìn)行錨固前，張拉千斤頂所指示的總拉力除以預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積所求得的鋼筋應(yīng)力值,。
鋼筋張拉應(yīng)力與所采用的鋼筋品種有關(guān),。
《公橋規(guī)》規(guī)定,，預(yù)應(yīng)力鋼筋在構(gòu)造端部（錨下）的控制應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：
對(duì)于鋼絲、鋼絞線:σcon≤0.75fpk;
對(duì)于精軋羅紋鋼筋:σcon≤0.90fpk;
《公橋規(guī)》規(guī)定,，在計(jì)算構(gòu)件截面應(yīng)力和確定鋼筋的控制應(yīng)力時(shí)，應(yīng)考慮由下列因素引起的六種預(yù)應(yīng)力損失:
a,、預(yù)應(yīng)力鋼筋與管壁之間的摩擦損失σl1；
b,、錨具變形,、鋼筋回縮、分塊拼裝構(gòu)件的接縫壓縮損失σl2,；
c,、混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)，預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫度損失σl3,；
e,、預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛損失σl5,；
（一）鋼筋與管道壁之間的摩擦引起的應(yīng)力損失
1,、原因：這種預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)在后張法構(gòu)件中。引起預(yù)應(yīng)力損失的摩擦阻力由兩部分組成：一是曲線布置的預(yù)應(yīng)力鋼筋,，張拉時(shí)鋼筋對(duì)管道內(nèi)壁的垂直擠壓力,，導(dǎo)致產(chǎn)生摩阻力，其值隨鋼筋彎曲角度的總和而增加,，這部分阻力較大,；二是由于管道位置的偏差和不光滑所造成的，這部分阻力相對(duì)小些,，取決于鋼筋的長(zhǎng)度,、鋼筋與孔道之間的摩擦系數(shù)、以及孔道成型的施工質(zhì)量等,。如圖,。
2、計(jì)算：
3,、為了減小摩擦阻力損失,，一般可采用如下措施：
0--初應(yīng)力（0.1σcon)--1.05σcon--(持荷2mins)--0.85σcon--σcon（錨固）
（二）錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失
1,、原因：后張法構(gòu)件中,，當(dāng)張拉結(jié)束并開(kāi)始錨固時(shí)，錨具開(kāi)始受力,，這時(shí),，由于錨具本身的變形、鋼絲的滑動(dòng),、墊板縫隙壓密以及分塊拼裝時(shí)的接縫壓縮等因素,，均會(huì)使已張拉好的鋼筋略有松動(dòng)，造成應(yīng)力損失,。
《公橋規(guī)》還指出，在計(jì)算錨具變形,、鋼筋回縮等引起的應(yīng)力損失時(shí),，可考慮與張拉鋼筋時(shí)的摩擦阻力相反的摩阻作用。
（三）鋼筋與臺(tái)座之間溫差引起的應(yīng)力損失
1,、原因：這項(xiàng)損失僅發(fā)生在先張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,。張拉鋼筋是在常溫下進(jìn)行的，采用蒸汽和其他方法加熱養(yǎng)護(hù)混凝土?xí)r,，形成鋼筋與臺(tái)座之間的溫度差,。鋼筋將因溫度升高而伸長(zhǎng)，而臺(tái)座埋在地下,，溫度基本上不發(fā)生變化,，仍維護(hù)原來(lái)的相對(duì)距離。由于養(yǎng)護(hù)時(shí)混凝土尚未結(jié)硬,，鋼筋受熱后可在混凝土中自由伸長(zhǎng),。這樣，預(yù)應(yīng)力鋼筋就被放松而產(chǎn)生應(yīng)力下降,，等降溫時(shí),，鋼筋已與混凝土結(jié)成整體，無(wú)法恢復(fù)到原來(lái)的應(yīng)力狀態(tài),，于是產(chǎn)生了應(yīng)力損失,。
2、計(jì)算：
取Ep＝2×105,。則應(yīng)力損失計(jì)算公式為:
3,、為了減少溫差引起的應(yīng)力損失，可采用二次升溫分階段養(yǎng)護(hù)的措施,。
1,、原因：當(dāng)混凝土構(gòu)件受到預(yù)壓應(yīng)力而產(chǎn)生壓縮應(yīng)變εc時(shí),，則已經(jīng)張拉并錨固于混凝土構(gòu)件上的預(yù)應(yīng)力鋼筋，亦將產(chǎn)生與該鋼筋重心水平處混凝土同樣的壓縮應(yīng)變εp=εc,，因而引起預(yù)拉應(yīng)力損失,，并稱為混凝土彈性壓縮損失。
式中：σpc--在計(jì)算截面的鋼筋重心處,，由全部鋼筋預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力（MPa),
可按下式計(jì)算：
 --張拉錨固前的力筋中的預(yù)應(yīng)力，
后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中,，鋼筋往往分批進(jìn)行張拉錨固,，故彈性壓縮損失又稱為分批張拉預(yù)應(yīng)力損失。
《公橋規(guī)》規(guī)定,，分批張拉應(yīng)力損失可按下列公式計(jì)算：
式中：ΣΔσpc-在計(jì)算截面先批張拉的鋼筋重心處,，由于隨后張拉各批鋼筋時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力之和,；在設(shè)計(jì)實(shí)踐中可采用下面的假設(shè)進(jìn)行近似計(jì)算：
在設(shè)計(jì)實(shí)踐中常采用下面的假設(shè)進(jìn)行近似計(jì)算：
a,、對(duì)于簡(jiǎn)支梁，計(jì)算L/4截面的σl4作為全梁各截面的損失值,。
b,、假定同一截面（如L/4截面）內(nèi)的所有預(yù)應(yīng)力鋼筋都集中布置于其合力作用點(diǎn)，并假定各批鋼筋的張拉力都相等,，其值等于各批鋼筋張拉力的平均值,。求得每一批張拉鋼筋所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力為：
c、進(jìn)一步假定以1/4截面上全部預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處彈性壓縮應(yīng)力損失的平均值,，作為各批（束）鋼筋由混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失值,，最后公式為：
3、分批張拉時(shí),，由于每批鋼筋的應(yīng)力損失不同,，則實(shí)際有效應(yīng)力不等。補(bǔ)救方法如下：
（１）重復(fù)張拉先張拉過(guò)的預(yù)應(yīng)力鋼筋,；
（２）超張拉先張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋,。
1、原因：試驗(yàn)指出,，鋼筋的應(yīng)力松弛與鋼筋的成分,、加工方式、張拉鋼筋應(yīng)力大小及其延續(xù)時(shí)間有關(guān),。
2,、計(jì)算：《公橋規(guī)》規(guī)定：由鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失的終極值，按下式計(jì)算：
（2）對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼絲,、鋼絞線
1,、原因：由于混凝土的收縮和徐變,，使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件縮短，預(yù)應(yīng)力鋼筋也隨之回縮,，從而使鋼筋預(yù)應(yīng)力值降低,，造成預(yù)應(yīng)力損失。
2,、計(jì)算：《公橋規(guī)》推薦收縮,、徐變應(yīng)力損失計(jì)算為：
以上預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算值，僅僅只能作為設(shè)計(jì)的一般依據(jù),，隨著施工條件的變化,，實(shí)際損失會(huì)有所不同，因此實(shí)際的損失值和計(jì)算值會(huì)有差距,，除加強(qiáng)施工工藝的管理外,，還應(yīng)作好損失值的實(shí)測(cè)試驗(yàn)工作，根據(jù)實(shí)測(cè)損失值來(lái)隨時(shí)調(diào)整損失值與張拉力之間的關(guān)系,。
上述六種預(yù)應(yīng)力損失,，有些出現(xiàn)在混凝土預(yù)壓以前，有些出現(xiàn)在混凝土預(yù)壓以后,，有些很快即完成,，有些則需要延續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。通常按損失完成的時(shí)間將其分為兩階段,，第一階段為預(yù)加應(yīng)力階段發(fā)生的應(yīng)力損失σⅠl,，第二階段為使用荷載作用階段發(fā)生的應(yīng)力損失σⅡl（見(jiàn)表12-2）。
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