焦作工学院学报(自然科学版),第20卷,第5期,2001年9月
JournalofJiaozuoInstituteofTechnology(NaturalScience),Vol120,No15,Sep.2001
预应力钢筋张拉阶段应力分析
代学灵,张生华
(焦作大学建筑工程系,河南焦作 454001)
关 键 词:预应力钢筋;张拉阶段;预应力损失
中图分类号:TU378 文献标识码:A 文章编号:1007Ο7332(2001)05Ο0403Ο02
1 问题的提出
施工中采用一端张拉预应力筋时,孔道摩擦阻力产生的预应力损失(σ12)是沿着构件长度方向自
张拉端至固定端逐渐增大,使预应力筋中的有效应力值自张拉端至固定逐渐减小(见图1、2、3中ABC线).预应力筋锚固后,张拉端锚固变形与钢筋内缩引起的预应力损失(σ11),在张拉端最大,沿构件长度方向逐渐减小到零,使预应力筋中的有效应力值自张拉端至固定端逐渐增大(见图1、2、3中DE线).由于上述两项预应力损失的存在,预应力筋在张拉和锚固阶段,预应力的损失对有效预应力的影响,在不同的施工条件下将有显著不同,需加以区分对待.
2 解决措施
针对与上述提出的两种预应力损失σ12和σ11在张拉阶段对有效预应力的影响,可根据锚具变形与钢筋内缩预应力损失影响长度L0与预应力筋全长L一半之间的关系分3种情况进行分析,其中L0可根据以下公式计算确定:
L0=aEs/m式中: L0—锚具变形与钢筋内缩预应力损失影响长度; a—张拉端的锚具变形与钢筋内缩值;Es—预应力筋的弹性模量; m—直线孔道摩阻损失的斜率(即单位长度孔道摩阻预应力损失率).也可据表查得.
表1 锚具变形与钢筋内缩预应力损失影响长度L0值参考
预应力筋
锚具镦头锚具
碳素钢丝
钢质锥形锚具
6根钢筋束
JM12型
3322
1040637154501538215
a/mm
L0/L
L=21mm
L=24mm
L=27mm
σcon/MPa
1040
xL0/m
1
010015
0100201001501002010015010020100150100301001501003
1113291801916116・98231761618023108161322510517121
0154014701930181111301801110017811190184
0147014101820171019901700196016811040174
0142013601730163018801620185016001930166
冷拉Ⅲ级粗钢筋冷拉Ⅱ级粗钢筋
螺丝端杆锚具螺丝端杆锚具
收稿日期:2001Ο03Ο23;修回日期:2001Ο05Ο08
),男,河南焦作人,讲师,从事建筑施工的教学与研究工作.作者简介:代学灵(1965Ο
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焦作工学院学报(自然科学版) 2001年第20卷404
211 情况1(图1)
该情况的特点是锚具变形与钢筋内缩预应力损失影响长度L0小于预应力筋全长L的一半,这种情况下具变形与钢筋内缩预应力损失对预应力筋的跨中应力没有影响.这种情况一般是在预应力筋比较长、孔道摩擦阻力(如曲线孔道)或锚具变形与钢筋内缩预应力损失小时发生.由于预应力筋太长,势必造成固定端预应力损失太大,而使有效预应力大大下降.在这种情况下,为了有效地提高固定端有效预应力值,使预应力筋中的有效预应力均匀些,张拉施工时,宜采用两端张拉.
从图1中可以看出,张拉锚具变形与钢筋内缩预应力损失σ11=2mL0.
根据《混凝土结构设计规范》(GBJ10Ο),直线孔道摩阻预应力损失σ12可按下列近似公式计算 σ12=σcon・k・x
式中: k—孔道局部偏差对摩阻的影响系数; x—从张拉端至计算截面的孔道长度.
由公式可得 m=σ12/x=σcon・x212 情况2(图2)
该情况的特点是:σ11预应力损失的影响长度L0大于预应力筋长的一半,跨中预应力筋的有效预应力受σ11应力损
失的影响而减小.从图2可知:跨中预应力筋有效预应力下降2m(L0～L/2).在这种情况下,预应力筋采用两端张拉,对提高跨中有效预应力不起作用.213 情况3(图3)
该情况的特点是σ11预应力损失的长度L0大于预应力筋的全长,固定端的预应力受到σ11应力损失的影响而下降.这种情况一般是在预应力筋比较短、孔道摩阻损失(σ12)较小或σ11应力损失较大时发生.此时与第二种情况一样,采用两端张拉对提高跨中有效预应力值也没有好处,应采取一端张拉,且由于预应力筋比较短,一端张拉对固定端的σ12应力损失影响也比较小.从图3中可知:由于σ11应力损失对跨中预应力筋的有效预应力平均减小值(σ′11)为
σ′11=a・Es/L式中: σ′跨中预应力筋由于σ预应力筋全长.11—11应力损失引起的应力损失值;L—
3 结 论
第一种情况,跨中预应力损失仅有σ12,而不是σ11与σ12的叠加;第二种情况,跨中预应力损失是σ三两种12与部分σ11的叠加;第三种情况跨中预应力损失才是σ11与σ12的叠加.因此,第二、
应力分布情况,即L0=1/2L时,一般可以来用一端张拉,对跨中预应力筋有效应力的建立没有什么影响;只有当预应力筋较长时,则固定端有效预应力的建立受σ12应力损失较小,故宜采用两端张拉工艺.但为了保证一端张拉的质量,有施工中应注意预留孔道的质量和预应力筋制作质量,尤其是对焊钢筋接头毛刺应作打光处理,尽可能减少σ12的影响;当多根预应力筋张拉时,张拉端应交错布置在构件的两端,保证构件应力的均匀性.
(本文责任编校 毋爱君 宫福满)
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