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无粘结预应力筋算承载力,能直接取钢绞线抗拉强度吗?
不能直接取。1320MPa 是 1860 级、15.2mm 钢绞线自身能拉到的应力,属于材料层面的取值;一根无粘结筋放进梁板以后,到承载能力极限状态能发挥多少,要看构件整体怎么变形,材料设计值给不出这个数。BICP银泰建构做无粘结梁板承载力验算,按无粘结体系自己的方法取极限应力,再把折算配筋率、受压区高度、预应力度一起过一遍,预应力筋不够就加普通钢筋。
适用场景
导语
现场最常碰到的误判,是把张拉控制应力当成极限应力。张拉按 0.4fptk 到 0.75fptk 控制,摩擦、锚具回缩、松弛、收缩徐变扣完之后,留在构件里的是有效预应力;从有效预应力走到构件破坏,中间还隔着一段应力增量,无粘结构件的这段增量,不是一个截面能定下来的。
适合哪些项目
- 适合:楼板里的温度筋。超长结构的楼板、地下室顶板,筋沿长向直线布置,主要用来抵消温降拉应力、控制裂缝;受弯承载力另按无粘结体系的方法验算。无粘结筋单根布置,薄板里放得开。
- 适合:一个项目里按受力性质分工的部位。大面积楼板走无粘结,局部要按平截面假定算受弯承载力的连续梁走有粘结。
- 不适合:大跨梁、重载梁这类要算受弯承载力的构件。改用无粘结,承载力得按另一套方法重算,筋量未必省,锚具和封锚的构造要求反而更重。
- 不适合:有人防要求的结构,这类部位按有粘结体系配置。
- 需要先确认:锚具。无粘结筋中间没有粘结参与传力,靠两端锚具把力传给混凝土,多跨连续结构上锚具失效会牵连相邻几跨。静载锚固性能、防腐和封锚构造,要在方案阶段同承载力验算一起定。
无粘结筋到极限状态为什么拉不到屈服
有粘结筋在孔道里灌浆,浆体结硬后筋和孔道外的混凝土咬在一起,受弯时两者变形一致,截面应变服从平截面假定,承载力计算和普通钢筋混凝土走同一条路子,破坏时钢筋能屈服。
无粘结筋的构造是另一回事。钢绞线外面裹油脂、再包一层 PE 护套,张拉完不灌浆,筋在护套里可以滑动。构件受弯,筋伸长多少取决于整个构件弯成什么形状,单个截面的应变约束不住它。业内常把这个受力状态比作一道矢高很小的拱,无粘结筋相当于拱的拉杆,受压区混凝土是拱的压杆,拉杆绷多紧,由拱的变形决定。
到了承载能力极限状态,无粘结筋达不到屈服强度,原因在受力状态,不在材料本身。跨高比、预应力筋配了多少、线形怎么走、受压区混凝土和普通钢筋配了多少,其中任何一项变了,同样的张拉控制应力对应出来的极限应力就变;也找不到一个能到处套用的折减系数。
把 1320MPa 直接代进无粘结梁板的承载力公式,等于先假定这根筋在极限状态能屈服。它到不了,算出来的受弯承载力偏高,普通钢筋跟着配少,图面看不出问题,往往等到复核才暴露。无粘结省的是工序,不灌浆、单根铺放、板里好穿,但它在承载力算法上不多给强度。
拿到计算书,先核对这几处
- 找到无粘结筋极限应力那一栏,分清这个数是算出来的还是填进去的。填的是 1320MPa 或 fpy,后面的结果不必再看。
- 查跨高比和预应力筋配筋量两个输入。极限应力跟着这两项走,计算书里没有它们,取值就没有来处。
- 看普通钢筋用量。承载力不足时该加普通钢筋,把预应力筋的应力往上调不是办法。
- 核对受压区高度、折算配筋率、预应力度、梁端受压钢筋与受拉钢筋的比值限值是否都验了,超筋截面的延性靠这几项控制。
- 多跨连续结构,查单跨预应力筋失效的补充验算。
- 看张拉控制应力和有效预应力有没有分开计算,各项损失是否逐项列出。
两套体系的区别,落在这几行上:
| 比较项 | 有粘结预应力 | 无粘结预应力 |
|---|---|---|
| 与混凝土的粘结 | 灌浆后粘结,变形协调 | 护套内可滑动,变形不协调 |
| 承载力验算 | 可按平截面假定,与普通钢筋混凝土类似 | 按构件整体变形确定极限应力 |
| 极限状态筋的应力 | 可以达到屈服 | 达不到屈服强度 |
| 施工 | 留孔、穿束、张拉后压浆 | 直接铺放,张拉后不灌浆 |
| 传力路径 | 粘结加锚具 | 完全靠两端锚具 |
体系按受力性质分工
青岛地铁2号线辽阳东路车辆段的大跨梁跨度约 18~20m,配的是有粘结预应力筋。这根梁要按平截面假定算承载力,还要控制裂缝和挠度,有粘结在受力上对路。
合肥南站综合交通枢纽配套南广场整体结构 212m×189m 超长不设缝,地下室用无粘结预应力控制温度裂缝,局部 14m 连续梁用有粘结。一个项目里两套体系各管一段。
这也是我们排方案的顺序:先看每个构件在极限状态靠什么受力,再定体系。体系先定死、再想办法把承载力算过去,顺序颠倒过来,最后不是加钢筋就是改图。
参考依据
- 青岛地铁2号线辽阳东路车辆段预应力工程:大跨梁配置有粘结预应力筋,用于控制承载力、裂缝和挠度
- 合肥南站综合交通枢纽配套南广场预应力工程:超长不设缝,地下室配置无粘结预应力温度筋,局部连续梁采用有粘结体系
相关产品和资料
- 泰库 · 高效空间预应力结构系统:方案阶段按构件受力性质分有粘结与无粘结,再做承载力、裂缝和挠度的验算与比选。
- 申特材料与部品支撑能力:无粘结体系靠两端锚具传力,张拉端夹片锚和固定端挤压锚的静载锚固性能是这套体系的关键件。
- 工业建筑项目方案咨询:从构件受力性质出发做结构方案分析。
常见问题
Q1 楼板里全是无粘结筋,是不是就不用按承载力算了?
板照样要按无粘结的方法验承载力,温度筋管的是温降拉应力,两者各管一段,谁也不能替谁。
无粘结筋的承载力要放在构件层面算,材料强度表里查不到答案。拿到一份无粘结梁板计算书,先把极限应力那一栏的来历问清楚;手上正在排方案的,可以先定每个构件靠什么受力,再让设计院按对应方法出算例。
