混凝土结构预应力损失问题

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1、预应力损失与桥博预应力损失的计算鲁金玉摘要通过个方面的资料收集，本文总结了预应力损失的计算理论和公式，并通过实例对各项预应力损失的理论进行计算分析，最后通过现行通用桥梁设计程序《桥梁博士》对文实例的预应力损失的计算，进行核对。关键词预应力损失桥梁博士1预应力损失的组成温度损失预应力损失的大小影响到已建立的预应力，当然也影响到结构的工作性能，因此，如何算预应力损失值，是预应力混凝土结构设计的一个重要内容。引起预应力损失的原因很而且许多因素相互制约、影响，要精确计算十分困难。我国《混凝土以及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62-2004）以下简称为“桥规”，采用分项计算预应力损失，然后把

2、分项损失相加便可得出总损失的计算方法。桥规中把预应力损失分为了6个分项，根据具体的工程，我们去其中的分项来进行叠加已求得总的损失。全部损失由两部分组成，即瞬时损失和长期损失。其中，瞬时损失包括摩擦损失、锚固损失(包括锚具变形和预应力筋滑移)和混凝土弹性压缩损失。长期损失包括混凝土的收缩、徐变和预应力钢材的松弛等三项，它们需要经过较长时间才能完成。我们可以将总的预应力损失的各项分类与总预应力损失的关系，用图1来表示：瞬时损失长期损失摩擦阻力混凝土收缩预应力总损失锚具混凝土徐变弹性压缩钢筋松驰图1：预应力损失的组成2、预应力损失理论分析与计算公式《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(

3、JTGD62一2004)中规定，预应力混凝土构件在持久状态正常使用极限状态计算时，应考虑下列因素引起的预应力损失。2.1预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失在预应力混凝土结构中，一般是通过后张法工艺施加预应力的。在后张法构件中，由于张拉钢筋时预应力钢筋与管道壁之间接触而产生摩擦阻力，此项摩擦阻力与张拉力方向相反，因此，钢筋中的实际应力较张拉端拉力计中的读数要小，即造成钢筋中的应力损失。摩擦阻力引起的预应力损失与很多因素有关，例如钢筋表面形状、管道材料、管道形状和施工质量等。摩阻损失，主要由管道的弯曲和管道位置偏差两部分影响所产生。对于直线管道，由于施工中位置偏差和孔壁不光滑等原因，在钢

4、筋张拉时，局部孔壁仍将与钢筋接触而引起摩擦损失，一般称此为管道偏差影响(或称长度影响)摩擦损失，其数值较小；对于弯曲部分的管道，除存在上述管道偏差影响之外，还存在因管道弯转，预应力对弯道内壁的径向压力所起的摩擦损失，称此为弯道影响摩擦损失，其数值较大并随钢筋弯曲角度之和的增加而增加。曲线部分摩擦损失是由以上两部分影响所形成，故要比直线部分摩擦损失大得多。（1）弯道影响引起的摩阻损失设钢筋与管道内壁相贴，并取微分段去为隔离体，相应的圆心角为(如图2)。假设其左端沿切线方向作用的拉力为，右端沿切线作用的力为+，式中是由弯曲影响引起的摩察阻力。从微分段力的平衡条件可知，作用于二端切线方向的拉力

5、N和+，将产生一个指向弯曲中心的径向压力F，若忽略去微分段，内张拉力微小变化对径向压力的影响，则径向压力F为：摩擦阻力又等于径向压力乘以摩擦系数，其方向与拉力方向相反：＝－(2)管道偏差引起的摩阻损失管道局部偏差所引起的摩阻损失，在曲线段和直线段均应加以考虑。假设每米长度管道局部偏差对摩擦阻力的影响系数为k，则在去范围内由管道局部偏差而产生的摩阻力为：＝－，这样总的摩阻力为：=+=－（＋）移项后得：对上式进行积分，即可求得经过摩阻损一失后的任意点n的有效预加力，这样就可以得到从张拉施力点到任意计算点n点的摩阻损失。通过计算公式，可以看到的变化趋势：(4)减小摩擦损失措施为了减小摩擦损失，

6、一般采用如下措施:1)采用两端张拉。对于纵向对称配筋的情况，最大应力损失发生在中间截面，管道长度x和曲线段切线夹角均减小一半。2)对钢筋进行超张拉。张拉端首先超张拉5%一10%，使得中间截面的预应力也相应提高，但张拉端到控制应力时，由于受到反向摩擦力的影响，这个回缩的应力并没有传到中间截面，使得中间截面仍可保持较大的张拉应力。超张拉程序应符合有关施工规范的规定。2.2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩预应力钢筋张拉后锚固时，锚具将受到相当大的压力，一方面使锚具本身及锚具下垫板压密产生变形；另一方面混凝土结构的接缝缝隙在压力的作用下也将压密变形。这些变形导致预应力钢筋向内回缩，产生预应力损失，其

7、值随钢筋为直线或曲线形面有所不同；对于拼装式混凝土结构的接缝，在锚固后也将继续被压密变形。所有这些变形都将使锚固后的预应力筋束缩短，因而造成预应力损失。一般可按以下公式计算：但按式上式子计算时，未考虑管道的反摩阻影响，即认为沿构件全长各截面的锚具变形损失均相等。实际上由于锚具变形所引起的钢筋回缩，同样会受到管道摩阻力的影响，这种摩阻力与钢筋张拉时的摩阻力方向相反，故称反摩阻。若考虑反摩阻的影响，则锚具变形损失仅影响锚具附近一段的钢筋