预应力砼受弯构件的.ppt

n第十三章 预应力砼受弯构件的 设计与计算 13.1 概 述 n预应力混凝土受弯构件从预加应力到 承受外荷载，直至最后破坏，可分为 三个主要阶段，即 n施工阶段、 n使用阶段 n破坏阶段。 13.1.1 施工阶段 n施工阶段又可分为: n1.预加应力阶段 n2.运输、安装阶段等两个阶段。 n注意：计算中应采用构件混凝土的实 际强度和相应的截面特性。如后张法 构件，在孔道灌浆前应按混凝土净截 面计算，孔道灌浆并结硬后则可按换 算截面计算。 13.1.1 施工阶段 n1）预加应力阶段 n计算内容： n（1）受弯构件控制截面上、下缘混凝 土的最大拉应力和压应力都不应超出 公路桥规的规定值； n（2）控制预应力筋的最大张拉应力； n（3）保证锚固区受力安全，且保证梁 体不出现水平纵向裂缝。 13.1.1 施工阶段 n2）运输、安装阶段 n1.计入1.20或0.85的动力系数。 n2.按照吊点位置进行内力验算混凝 土的拉应力。 13.1.2 使用阶段 n1）加载至受拉边缘混凝土预压应 力为零 n2）加载至受拉区裂缝即将出现 n3）带裂缝工作 13.1.2 使用阶段 n1）加载至受拉边缘混凝土预压应 力为零 13.1.2 使用阶段 n2）加载至受拉区裂缝即将出现 13.1.2 使用阶段 n3）带裂缝工作 13.1.3 破坏阶段 n试验表明，在正常配筋的范围内， 预应力混凝土梁的破坏形态与同条 件普通钢筋混凝土梁的破坏形态基 本相同。 13.1.3 破坏阶段 n适筋梁（不可能出现少筋量？） 在结构设计时如何确定预应力钢束? n假设为全预应力混凝土 n在作用（或荷载）短期效应组合下 13.2 预应力混凝土受弯构件承载力 计算 n13.2.1 正截面承载力计算 13.2 预应力混凝土受弯构件承载力 计算 2）受压区配置预应力钢筋和非预应 力钢筋的矩形截面受弯构件 n本质：混凝土达到极限压应变的，混凝土 破坏。 n认为受压区预应力钢筋的应力破坏时的应 力 n受压区配预应力钢筋对结构的不利 影响： n1）降低承载力； n2）抗裂性能降低。 n注意：只有在迫不得已才使用受压 区配预应力钢钢筋。（山西矿区采 用的较多） 13.2.2 斜截面承载力计算 n1）斜截面抗剪承载力计算 n2）斜截面抗弯承载力计算 1）斜截面抗剪承载力计算 n为什么预应力结构普通纵向钢筋一般情况不进行 弯起? 2）斜截面抗弯承载力计算 2）斜截面抗弯承载力计算 n预应力混凝土梁斜截面抗弯承 载力的计算比较麻烦，因此也 可以同普通钢筋混凝土受弯构 件一样，用构造措施来加以保 证，具体要求可参照钢筋混凝 土梁的有关内容。 2）斜截面抗弯承载力计算（实际 工程经验总结） n重点：目前实际工程设计中是怎么计 算斜截面抗弯！ n只要普通纵向钢筋不弯起或截断，且 满足相应的构造要求、预应力钢筋弯 起时满足斜截面抗剪，99%的情况斜截 面抗弯计算合格。一般不算。 n若是实在担心！按照规定指定的几 个最不利截面验算下。 13.3 预应力损失的估算 n1）张拉控制应力： n是指预应力钢筋锚固前张拉钢筋的千斤顶 所显示的总拉力除以预应力钢筋截面积所 求得的钢筋应力值。 n2）预应力损失： n预应力钢筋的预应力随着张拉、锚固过程 和时间推移而降低的现象。 n3）有效预应力=张拉控制应力预应力损 失 n张拉控制应力?为何不能取得太高，也不能取得太低? 1）从充分发挥预应力高强度，张拉控制应力应尽可能 地定得高一些，可以节约钢材。及经济角度（6000 2万一吨）（普通钢筋4000多） 2）构件的抗裂性能好。 3）若过高，会有构件的延性较差；应力分布不均匀， 个别钢束应力可能已经超标。 4）端部混凝土可能发生局部受压破坏、预应力损失增 大等缺点。 5）若定的过低，各种预应力损失后，可能将其抵消 ，达不到预期的抗裂效果。非常不经济！ n对于钢丝、钢绞线 n对于精轧螺纹钢筋 13.3.2 钢筋预应力损失的估算 n1）预应力筋与管道壁间摩擦引起 的应力损失 n为减少摩擦损失，一般可采用如下 措施： n（1）采用两端张拉，以减弯起角 度及管道长度； n（2）采用超张拉。 13.3.2 钢筋预应力损失的估算 n2）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 引起的应力损失 n3）钢筋与台座间的温差引起的应力 损失 n此项应力损失，仅在先张法构件采 用蒸汽或其他加热方法养护混凝土 时才予以考虑。 n4）混凝土弹性压缩引起的应力损失 13.3.2 钢筋预应力损失的估算 n5）钢筋松弛引起的应力损失 n6）混凝土收缩和徐变引起的应力损失 n（2）预应力损失值的组合 n 为了计算方便，规范把预应力损 失分为两批。 看课本P154、P158纠正错误 n花5分钟时间，认真的把各项预应力损失计 算公式看一遍，然后我提问。 n温差 n反摩阻影响长度 13.4 预应力混凝土受弯构件的应力 计算 n预应力混凝土构件截面应力状态较 为复杂，仅仅计算构件承载力无法 完全保证其安全性，还要计算弹性 阶段的构件应力计算。 n构件的应力计算实质上是构件的强 度计算，只是对构件承载力计算的 补充。 13.4 预应力混凝土受弯构件的应力 计算 n计算内容包括： n1短暂状况的应力计算 n2 持久状况的应力计算 13.4.1 短暂状况的应力计算 n1）预加应力阶段的正应力计算 n2)运输、吊装阶段的正应力的计算（看书公式） n3)施工阶段混凝土的限制应力（看书公式） 1）预加应力阶段的正应力计算（看书公式） 13.4.2 持久状况的应力计算 n使用阶段的正应力、主应力等见课本 13.5 预应力混凝土构件的抗裂验算 n为什么要进行预应力混凝土构件的 抗裂验算？ n抗裂性验算都是以构件混凝土拉应 力是否超过规定的限值来表示的， 属于结构正常使用极限状态计算的 范畴。 13.5.1 正截面抗裂性验算 n1）作用（或荷载）短期效应组合下构件边 缘混凝土的正应力计算 n2）混凝土正应力的限值（看课本公式） 13.5.2 斜截面抗裂性验算 n1）作用（或荷载）短期效应组合下的混凝 土主拉应力的计算 n2）混凝土主拉应力限值（看课本公式） 13.6 变形计算 n实际工程经验总结： n预应力张拉完了以后，尽快的进行吊 装施工。不要张拉完预应力，在预制 厂停放过久，过久会产生过大预拱度 ！ n不要采用教材的图表近似计算，应根 据实际工程的情况中采用有限元程序 计算（Midas、Ansys、spa2000） 13.6 变形计算 n在前面章节已经详细介绍过在此不 重复！ n简单提问下，检查掌握情况 13.7 端部锚固区计算 n为什么进行端部锚固区计算？ n1）端块受力复杂，在垫板处产生 横向压应力，其他部位则产生横向 拉应力。锚具的的压力很大，有可 能导致构件纵向开裂。 n2）端块区域也是主拉应力的高发 区，也可能使构件出现斜裂缝。 n提问局部受压 13.7 端部锚固区的工程经验总结： n工程经验总结： n1）施工中一定保证端部振动密实！ n2）骨料最大粒径小于局部加强最小 间距！ 13.8 预应力混凝土简支梁设计 n设计计算步骤如下： n（1）截面尺寸。根据设计要求，参照已有设 计的图纸与资料，选定构件的截面型式与相应 尺寸；或者直接对弯矩最大截面，根据截面抗 弯要求初步估算构件混凝土截面尺寸； n（2）根据结构可能出现的荷载效应组合，计 算控制截面最大的设计弯矩和剪力； n（3）根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土 截面尺寸，估算预应力钢筋的数量(P280_P273) ，并进行合理的布置； n（4）计算主梁截面几何特性； n（5）进行正截面与斜截面承载力计算； n（6）确定预应力钢筋的张拉控制应力，估算 各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预 应力； n（7）按短暂状况和持久状况进行构件的应力 验算； n（8）进行正截面与斜截面的抗裂验算； n（9）主梁的变形计算； n（10）锚固局部承压计算与锚固区设计。 13.8.4 预应力钢筋的布置 n1）束界的定义1： n为保证构件在施工阶段最小荷载和 成桥阶段最不利荷载作用，其上、 下边缘混凝土均不出现拉应力（或 不超过允许值），为保证上述目的 ，而将预应力钢筋限制在某一界限 内，次界限成为束界。 13.8.4 预应力钢筋的布置 n1）束界的定义2： n为保证构件在施工阶段最小荷载其上 边缘混凝土均不出现拉应力（或不超 过允许值）;成桥阶段最不利荷载作用, 下边缘混凝土均不出现拉应力（或不 超过允许值），为保证上述目的，而 将预应力钢筋限制在某一界限内，次 界限成为束界。 2）预应力钢筋的布置原则 n1 力筋的重心不超出束界范围 n 上缘不出现拉应力 提供预剪力 分散锚固，改善局部承压条 n2 力筋的弯起数量和角度，应与所承受的 剪力变化规律相配