第六章 预应力砼受弯构件变形裂缝

1、第六章 预应力混凝土构件变形、裂缝、 疲劳及锚固区计算第一节 预应力混凝土构件变形计算 预应力混凝土构件的变形由两部分组成:(1偏心预加力引起的变形(反拱度 ,向上;(2荷载(包括恒载和活载作用产生的变形(挠度或 位移,向下。 相互抵消,总挠度一般较小注意:总挠度值并不反映结构刚度的大小精确计算预应力混凝土构件的变形很复杂,必须借助计算机 程序进行:简支梁变形的近似实用计算方法:桥规规定:预应力混凝土受弯构件,在正常使用极限状 态下的挠度,可根据给定的构件刚度用结构力学的方法计算。 (1全预应力混凝土构件及 A 类部分预应力混凝土构件取抗 弯刚度(2允许开裂的部分预应力混凝土 B 类构件在开裂

2、弯矩 Mcr作用下在(M s -M cr 作用下0 095 . 0 B I E c =cr c cr B E I = 2=,pe 计算使用阶段预加力反拱值时,预应力钢筋的预应力应扣除 全部预应力损失,并取 受弯构件长期挠度限值:在消除结构自重产生的长期挠度 后,不应超过跨径的 1/600,悬臂端不应超过悬臂长的 1/300。 , Ms 三、预拱度的设置公路桥规规定:预应力混凝土受弯构件由预加力产 生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠 度时,可不设预拱度。反之,应设预拱度。取值为:注意:(1对自重相对于活载较小的预应力混凝土受弯构件,应考虑 预加力反拱值过大可能造成的不利影响,必要时

3、采取反预拱, 或设计和施工上的措施,避免桥面隆起甚至开裂破坏。(2预拱度顺桥向的变化:按最大预拱值沿顺桥向做成平顺曲 线。 第三节 部分预应力混凝土构件疲劳验算 构件的疲劳强度主要取决于各组成部分的疲劳强度,通常发 生在高应力区钢筋的断裂。没有裂缝的构件不会发生疲劳疲 劳破坏 B 类构件一、正截面疲劳验算 主要验算受拉区钢筋的应力1、钢筋疲劳验算受拉钢筋的疲劳按计算应力变化幅校核(ppm min max = 2、混凝土疲劳验算二、斜截面疲劳验算 主要控制箍筋的应力混凝土主拉应力:max max f f cc c ffct t f f , f ftp t f 说明:部分预应力混凝土受弯构件,只要

4、预应力度选择得当 ,一般不发生疲劳破坏,但在可变作用效应与永久作用效应 相差较大,且可变作用重复次数较多的场合疲劳问题不可忽 视。 第四节 预应力混凝土构件锚固区计算 pe 先张法构件预应力钢筋的传递长度和锚固长度不设永久性锚具,通过粘结作用达到 锚固要求。部到应力为 的长度 l tr应力达到 ,从预应力筋应力为零 的端部至钢筋应力为 的长度 l apd f pd f先张法构件端部整个应力传递长度范围内受力情况比较复杂。 公路桥规为计算方便:(1规定了传递长度和锚固长度的取值。(2假定:在传递长度和锚固长度范围内,预应力筋的应力 按直线从零变化到 或 说明:(1在端部锚固长度范围内进行斜截面承

5、载力计算时,预 应力筋的有效应力按直线内插;(2在传递长度范围内进行抗裂性计算时,预应力筋的实 际应力按直线内插;(3传递长度和锚固长度,与放张的方法有关;(4采取局部加强措施。 pe pdf后张法构件预应力筋锚下局部承压计算 锚具下的混凝土将承受着很大的局部应力, 般需对锚具下 的混凝土进行局部承压强度和抗裂性计算。锚固区受力分析:过渡段的长度约等于构件的高度 h ,称为端块。端块的受力情况较复杂:它不仅存在着不均匀的纵向应力, 而且也存在着剪应力和横向应力。端块区域由于拉应力的存 在,加大了主拉应力,可使构件出现斜裂缝。 一、局部承压计算原理1、局部承压, 是指构件受力表面仅有部分面积承受

6、压力的 受力状态。2、与全面积受压相比,局部承压有如下特点:a 、构件表面受压面积小于构件截面积;b 、混凝土局部承压强度值要比抗压强度标准值大得多;c 、局部承压区中部有横向拉应力,可使混凝土产生裂缝。 3、局部承压破坏形态:(1先开裂后破坏(2一开裂即破坏(3 局部混凝土下陷(369<<lA/A(9<lA/A(36>lA/A(9<lA/A(36 9< <lA/A4、国内外关于局部承压的工作机理分析(1 “ 套箍理论 ” (早期认为局部承压区的混凝土可以看作是承受侧压力作用 的混凝土芯块,核心混凝土处于三向受压状态。 与试验现象不符 公路桥规规定:(

7、1局部承压面积 A l :为考虑钢垫板中沿 450刚性角扩大面 积,且不扣除孔道面积;(2 A b 的取值采用了 “ 同心、对称 ” 的原则;(3局部受压面积各边向外扩大的有效距离不超过承压板短 边尺寸 b ,对圆形承压板,可沿周边扩大一倍的距离。 螺旋筋承载力:ln 2' N' A f k A kf sd cor v cor v sd lc =此式对方格网性间接配筋同样适用 21l l A cor = N' cl = f cd Aln N''lc = kv 2 cor f sd Aln （3）公路桥规局部承压构件承载力计算 公路桥规规定，必须进行局部承压区承载能力和抗裂 性计算。 （1）配置间接钢筋的局部承压区承载能力计算 0 Fld Fu = 0.9 ( s f cd + k v cor f sd Aln （4）局部承压区的抗裂性计算 为防止出现沿构件长度方向的裂缝，保证防