后张预应力混凝土结构中预应力约束损失的计算分析.doc

后张预应力混凝土结构中预应力约束损失的计算分析【内容提要】在后张预应力混凝土结构中，所施加的预应力可能因受关联构件约束而发生损失，现行相关设计规范和结构设计均不考虑该现象，这将导致低估结构的预应力总损失，或高估结构的实际抗裂性能。本文对这一普遍存在的工程现象进行了分析，给出了计算框架梁预应力结构约束损失的方法与实例，并提出了相关设计建议。【关键词】后张预应力混凝土结构，预应力张拉施工，预应力结构约束损失，预应力分配系数【Abstract】Inpost-tensionedconcretestructures,theprestresslossmaybecausedbyconstraintofconnectedmembers,whichisnotconsideredinthepresentcodesandintherelativedesigns,thisperhapsleadstounderestimatethetotalprestressloss,oroverratetheanti-crackcapabilityofthedesignedstructure.Inthispaper,thekindofprestresslossexistedwidelyinengineeringisanalyzedfirstly,thentherelatedmethodandthecalculationexampleforthemulti-spanframearegiventofurtherconfirmtheresult,atlastsomedesignsuggestionsareproposed.【Keywords】Post-TensionedConcreteStructure,TensionConstruction,PrestressLossbyStructuralConstraint,AssignCoefficientofTensionEffect对于后张预应力混凝土结构，按现行规范和规程要求，设计上一般仅对以下4种预应力损失进行计算，分别为：张拉端锚具变形和钢筋内缩损失,预应力筋张拉摩擦损失,预应力筋应力松弛损失,混凝土收缩和徐变损失。分批张拉预应力筋时，规范和规程还要求考虑后批张拉施工产生的混凝土弹性压缩变形对先批张拉预应力筋的影响。预应力张拉施工使构件受压并发生压缩变形，当该变形受相邻构件约束较小时，按现行规范和规程要求确定的预应力总损失基本符合实际情况。但是当相邻构件的约束较大且仍不考虑其影响时，设计将低估预应力总损失,或高估预应力效应，使预应力构件的实际弯曲刚度和抗裂性能低于计算结果。本文主要以后张预应力混凝土框架梁为例对“预应力结构约束损失”进行了分析,给出了计算实例，并提出了相关建议。一．关于预应力结构约束损失在预应力混凝土框架结构中，通常仅在梁、板等水平构件内配预应力筋。张拉预应力筋使水平构件受压变形，受墙、柱等竖向构件约束后该变形有所减小，这表明部分预应力效应已转移至竖向构件，施加于水平构件的预应力因此而发生损失。对于预应力梁、板类整体现浇楼盖，张拉板内的预应力筋时，如果预应力筋邻近同方向的梁，且板的受压变形大于梁的受压变形，梁将约束板的压缩变形，使板的部分预应力效应转移至梁内，并产生预应力效应损失。对于预应力混凝土筒壳结构，张拉筒壁内的环向预应力筋时，筒壁环向受压并发生变形，该压缩变形受基础约束后有所减小，这表明筒壁环向的部分预应力效应转移至基础，并因此发生了环向预应力损失。在这些连续结构中，由于相连构件约束使所施加预应力效应降低的现象可称为“预应力结构约束损失”。该项预应力损失发生后，一方面，预应力构件的实际预应力度可能不再满足设计要求，需要增大预应力筋的张拉控制力，或增大预应力配筋予以补偿；另一方面，分配至约束构件的预应力效应相当于附加荷载，增大了这些构件的内力与变形，设计上应予以考虑。预应力结构约束损失随结构约束作用的增大而增加，因此在设计中准确计入该项损失，不但可保证预应力构件控制截面应力的计算精度，确保结构刚度与抗裂性能满足规范要求，还可求出分配至约束构件上应被组合的附加荷载，以确保这些约束构件的性能满足规范要求。在目前的后张预应力混凝土结构设计中，一般不考虑预应力结构约束损失的不利影响，同时也不考虑约束构件上分配作用的预应力附加荷载，相当于设计上假定预应力构件与约束构件之间在张拉施工时为滑动连接，这显然不符合实际情况。二．多层连续结构中发生预应力结构约束损失的条件在多层连续结构中，各层楼盖、屋盖内的预应力效应因结构约束发生的损失除与张拉施工时结构状态有关外，还与约束构件的平面位置有关。当结构封顶后各层楼盖与屋盖从下至上逐层进行张拉施工时，如果各结构层的预应力度相近，除底层楼盖外，其余各层楼盖与屋盖的预应力压缩变