第十章 预应力混凝土结构构件[兼容模式] - 图文-

1、1010 预应力混凝土结构构件由02规范6 预应力混凝土结构构件计算要求修订而成10.1 一般规定对承载能力极限状态,当预应力作用效应对结构有利时,预力作用分项系取利取对常使用极限状应力作用分项系应取1.0,不利时应取1.2;对正常使用极限状态,预应力作用分项系数应取1.0。在承载能力极限状态下,预应力作用分项系数应按预加力作设计值之间的应力增量仍为结构抗力部分。次弯矩、次剪力和次轴力均为预应力荷载效应,也应当参与荷载效应组合和设计计算,为避免出现冗长的公式,在本规范诸多计算公式中并没有列出相关次内力。因此,当应用本规范公式进行正截面受弯、受压及受拉承载力计算,斜截面受剪及受扭截面承载力计算,

2、以及裂缝控制验算时,均应计入相关次内力。预应力筋的强度设计值在有关章节计算公式中给出应力筋的强度设计值在有关章节计算公式中给出。2 预应力螺纹钢筋0.85con pyk f 0.75con ptk f 注:当符合下列情况之一时,上述张拉控制应力限值可相应提高005005或:1要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力筋0.05ptk f 0.05pyk f 置的预应力筋;2要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。1013条文说明注:当张拉预应力筋是为防止混凝土早期出现的收缩裂缝时,可不受上述限制,但应符合局部受压

3、承载力的规定。1 按弹性分析计算时,次弯矩M 2宜按下列公式计算:=211r p pnM M M M N e =式中:预加力对净截面重心偏心引起的弯矩值;1M p N 由预加力的等效荷载在结构构件截面上产生的弯矩值。次剪力可根据构件次弯矩的分布分析计算,次轴力宜根据结r M p N 构的约束条件进行计算。22 在设计中宜采取措施,避免或减少支座、柱、墙等约束构件对梁、板预加力效应的不利影响。条文说明规范是预应力钢筋及非预应力钢筋的合力 且调幅幅度不宜超过重力荷载下弯矩设计值的20%。 式中:支座控制截面弯矩设计值;M 控制截面按弹性分析计算的重力荷载弯矩设计值;GQ M 截面相对受压区高度,应

4、按本规范第6 章的规定计算;弯矩调幅系数弯矩调幅系数。弯矩重分布规律可描述为:,其中,为次弯矩消失系数。直接弯矩的调幅系数定义为:,此处,2(1d u M M M +弯矩的调幅系数定为此处为调整后的弯矩值,为按弹性分析算得的荷载弯矩值;它的变化1/a dM M =a M d M 幅度是:,此处,为最大调幅系数。max 0max 本次修订采用次弯矩参与重分布的方案,即内力重分布所考虑的最大弯矩除荷载弯矩设值外还包括应力次弯矩在内本规范大弯矩除了荷载弯矩设计值外,还包括预应力次弯矩在内,本规范参考美国ACI 规范、欧洲规范EN1992-2等,规定对预应力混凝土框架梁及连续梁在重力荷载作用下,当受压

5、区高度时,可允许有限量的弯矩重分布,并考虑次弯矩变化对截面内力的影响,00.30x h 但总调幅值不宜超过25%。02规范是20% 619未作修订条确定 简支构件的端截面预拉区边缘纤维的混凝土拉应力允许大于,但'tk f '1.2tk f 不应大于。截面边缘的混凝土法向应力可按下列公式计算: cu tk ck 构件自重及施工荷载的标准组合在计算截面产生k kN M 、的轴向力值、弯矩值;验算边缘的换算截面弹性抵抗矩。0W 注无变化增加注注:1,2无变化,增加注33 当有可靠的工程经验时,叠合式受弯构件预拉区的混凝土法向拉控制应力可按控制。'2ct tk f 配筋率不宜小

6、于0.15%,对后张法构件不应计入,其中,''/A A A +'A A 为构件截面面积。预拉区纵向钢筋的直径不宜大于14mm ,并应沿构件预拉区的外边缘均匀配置。(s p p 沿构件预拉区的外边缘均匀注:施工阶段预拉区不允许出现裂缝的板类构件,预拉区纵向钢筋的配筋可根据具体情况按实践经验确定。为确保预应力混凝土结构在施工阶段的安全,明确规定了在施工阶段应进行承载能力极限状态验算。对截面边缘的混凝土法向应力的限值条件,是根据国内外相关规范校准并吸取国内的工程设计经验而得的。其中,对混凝土法向应力的限值,均按与各施工阶段混凝土抗压强度相应的抗力强度及抗压强度标准值表示。0p

7、 e 2计算,此时,先张法和后张法构件预应力筋的应力均'对先张法及后张法预应力混凝土构件的受剪承载力、受扭承载力及裂缝宽度计算均需用到混凝土法向预应力为零时的预应力及裂缝宽度计算,均需用到混凝土法向预应力为零时的预应力筋合力,故此做了规定。10 宜按下列公式计算:pu 对于不少于3 跨的连续梁、连续单向板及连续双向板,取值不应小于50N/mm 2。p 此时,应力设计值尚应符合下列条件pu 翼缘位于受压区的T 形、I 形截面受弯构件,当受压区高度大于翼缘高度时,综合配筋指标可按下式计算:p 影响无粘结预应力混凝土构件抗弯能力的因素较多如无粘结预影响无粘结预应力混凝土构件抗弯能力的因素较多

8、,如无粘结预应力筋有效预应力的大小、无粘结预应力筋与钢筋的配筋率、受弯构件的跨高比、荷载种类、无粘结预应力筋与管壁之间的摩擦力、束的形状和材料性能等。因此,受弯破坏状态下无粘结预应力筋的极限应力必须通过实验来求得。本次修订采行行业标准粘结应力混凝土结构技术本次修订采用了现行行业标准无粘结预应力混凝土结构技术规程JGJ 92的相关表达式,其以综合配筋指标为主要参数,考虑了跨高比变化影响为反映在连续多跨梁板中应用的情况增加了p 虑了跨高比变化影响。为反映在连续多跨梁板中应用的情况,增加了考虑连续跨影响的设计应力折减系数。在设计框架梁时,无粘结预应力筋外形布置宜与弯矩包络图相接近,以防灾框架梁顶部反

9、弯点附近出现裂缝。配置应符合下列规定:配置应符合下列规定A1 单向板纵向普通钢筋的截面面积应符合下式规定:s 8mm,间距不应大于200mm。且纵向普通钢筋直径不应小于间距不应大于2 梁中受拉区配置的纵向普通钢筋的最小截面面积A s应取下列两式计算结果的较大值: 14mm,且应均匀分布在梁上述要求的纵向普通钢筋直径不宜小于14且应均匀分布在梁的受拉边缘区。3 对级裂缝控制等级的梁,当无粘结预应力筋承担75%以上弯矩3对一级裂缝控制等级的梁,当无粘结预应力筋承担1 单向板的钢筋最小面积。本规范对钢筋混凝土受弯构件,规定最1单向板的钢筋最小面积本规范对钢筋混凝土受弯构件规定最小配筋率为0.20%和

10、中的较大值。美国通过试验认为,在45/f ft y无粘结预应力受弯构件的受拉区至少应配置从受拉边缘至毛截面重心之间面积0.4%的钢筋。综合上述两方面的规定和研究成果,并结合以往的设计经验,作出了本规范对无粘结预应力混凝土板受拉区普通钢筋最小配筋率的限制。梁在正弯矩区钢筋的最小面积无粘结预应力梁的试验表明, 2 梁在正弯矩区钢筋的最小面积。为了改善构件在正常使用下的变形性能,应采用预应力筋及钢筋混合配筋方案。在全部配筋中,钢筋的拉力占到承载力设计值产生总拉力的25%或更多时,可更有效地改善无粘结预应力梁的2%或更多时可更有效地改善无粘结预应力梁的性能,如裂缝分布、间距和宽度,以及变形性能,从而接

11、近有粘结预应力梁的性能所以对无粘结预应力梁本规范考虑适当结预应力梁的性能。所以,对无粘结预应力梁,本规范考虑适当增加钢筋的用量。钢筋截面面积及其分布应符合下列规定1 负弯矩区纵向普通钢筋。在柱边的负弯矩区,每一方向上纵向普通钢筋的截面面积应符合下列规定:普钢筋的截面面积应符合列规定 式中:l平行于计算纵向受力钢筋方向上板的跨度;h板的厚度。板的厚度由上式确定的纵向钢筋,应分布在各离柱边1.5 h的板宽范围内。每一方向至少应设置4 根直径不小于16mm 的钢筋。纵向钢筋间每方向至少应设置的钢筋纵向钢筋间距不应大于300mm,外伸出柱边长度至少为支座每一边净跨的在承载力计算中考虑纵向钢筋的作用时其

12、外伸长度应按1/6。在承载力计算中考虑纵向钢筋的作用时,其外伸长度应按计算确定,并应符合本规范第8.3 节对锚固长度的规定;2 在荷载标准组合下,当正弯矩区每一方向上抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力满足下列规定时正弯矩算边缘的混凝土法向拉应力满足下列规定时,正弯矩区可仅按构造配置纵向普通钢筋: 3在荷载标准组合下当正弯矩区每一个方向上抗裂3 在荷载标准组合下,当正弯矩区每一个方向上抗裂验算边缘的混凝土法向拉应力超过0.4ftk 且不大于1.0ftk时纵向普通钢筋的截面面积应符合下列规定时,纵向普通钢筋的截面面积应符合下列规定: 式中式中:Ntk 在荷载标准组合下构件混凝土未开裂截面受拉区的合力;

13、钢筋的抗拉强度设计值当fy360f y钢筋的抗拉强度设计值,当fy 大于360 N/mm2时,取360 N/mm2。纵向普通钢筋应均匀分布在板的受拉区内,并应靠近受拉边缘布置。在承载力计算中考虑非预应力纵向受拉钢筋作边缘布置在承载力计算中考虑非预应力纵向受拉钢筋作用时,其锚固长度应符合本规范第8.3 节的规定。4 在平板的边缘和拐角处,应设置暗圈梁或设置钢筋混凝4在平板的边缘和拐角处应设置暗圈梁或设置钢筋混凝土边梁。暗圈梁的纵向钢筋直径不不应小于12mm,且不应少于4 根;箍筋直径不应小于6mm,间距不应大于4根箍筋直径不应小于6间距不应大于150mm。向平板所要求配置的钢筋分述如下1负弯矩区

14、钢筋的配置。美国进行过1:3的九区格后张无粘结预应力平板的模型试验结果表明只要在柱宽及两粘结预应力平板的模型试验。结果表明,只要在柱宽及两侧各离柱边1.52倍的板厚范围内,配置占柱上板带横截面面积0.15%的钢筋,就能很好地控制和分散裂缝,并使015%的钢筋就能很好地控制和分散裂缝并使柱带区域内的弯曲和剪切强度都能充分发挥出来。此外,这些钢筋应集中通过柱子和靠近柱子布置。钢筋的中到中间距应不超过钢筋应集中通过柱子和靠近柱子布置钢筋的中到中间距应不超过300mm,而且每一方向应不少于4根钢筋。对通常的跨度,这些钢筋的总长度应等于跨度的1/3 。我国进行的1:2无粘结部分预应力我预2正弯矩区钢筋的

15、配置。在正弯矩区,双向板在使用荷载下按照抗裂验算边缘混凝土法向拉应力配置非预应力筋数量的要求,是参照美国ACI规范对双向板柱结构关于有粘结配筋最小截面面积的规定,并结合国内多关于有粘结配筋最小截面面积的规定并结合国内多年来对该板按二级裂缝控制和配置有粘结普通钢筋的工程经验作出规定的。克服温度、收缩应力的钢筋应工程经验作出规定的克服温度收缩应力的钢筋应按本规范第9.1节的相关规定执行。3在楼盖的边缘和拐角处,设置钢筋混凝土边梁,并考虑柱头剪切作用,将该梁的箍筋加密配置,可提高边柱和角柱节点的受冲切承载力。计值应符合下列要求: 构件的正截面受弯承载力设计值,按本规范公式式中:Mu(计算但应取等号并

16、将M 以M代替;u本条为新增加内容。本条规定了预应力混凝土构件的弯矩设计值小开裂弯矩其是控制受拉筋筋能使不小于开裂弯矩,其目的是控制受拉钢筋总配筋量不能过少,使构件具有应有的延性,为了防止预应力受弯构件开裂后的突然脆断断。10210.2 预应力损失值计算计算当计算求得的预应力总损失值小于下列数值时,应按下列数值取用:2先张法构件100N/mm;后张法构件80N/mm2。 预应力混凝土用钢丝、钢绞线的应力松弛试验表明,应力松弛损失值与钢丝的初始应力值和极限强度有关。表中给出的普通松弛和低松弛预应力钢丝、钢绞线的松弛损失值计算公式,是按国家标准预应力混凝土用钢丝GB/T5223-2002及预应力混

17、凝土用钢绞GB/T52242003中规定的数值综合成统一的公式以便于应用线GB/T5224-2003中规定的数值综合成统一的公式,以便于应用。当时,实际的松弛损失值已很小,未简化计算取松弛损失值为零。/0.5con ptk f 松弛损失值为零预应力螺纹钢筋的应力松弛损失是根据国家标准预应力混凝土用GB/T20065-2006螺纹钢筋GB/T200652006的相关规定,经分析提出的,待今后进行系统试验后可再作更为准确的规定。 的预应力损失值应按下列公式计算:1l 此条比02规范删掉了锥塞式锚具(钢丝束的钢质锥形锚具等锥塞式锚具(如钢丝束用刚质锥形锚具等由于不属于推广应用的锚具,故不再列入。l1

18、据曲线预应力筋或折线预应力筋与孔道壁之间反向摩擦影响长度lf 范围内的预应力筋变形值等于锚具变形和预应力筋f 具采用。反向摩擦影响长度lf及常用束形的后张预应力筋在反向摩擦影响长度l范围内的预应力损失值可按本规范附录Jf l1计算。l2,宜按下列公式计算: 当(x+不大于0.3 时,可按下列近似公式计算:l2注:当采用夹片式群锚体系时,在con 中宜扣除锚口摩擦损失。式中从张拉端至计算截面的孔道长度可近似取该段孔道式中:x从张拉端至计算截面的孔道长度,可近似取该段孔道在纵轴上的投影长度(m;从张拉端至计算截面曲线孔道各部分切线的夹角之和(rad; 广义空间曲线:式中按抛物线圆弧曲线变化的空间曲

19、线预应力筋式中:v 、h 按抛物线、圆弧曲线变化的空间曲线预应力筋在竖直向、水平向投影所形成抛物线、圆弧曲线的弯转角;广义空间曲线预应力筋在竖直向水平向投影所v 、h 广义空间曲线预应力筋在竖直向、水平向投影所形成分段曲线的弯转角增量。 预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失,包括沿孔道长度上局部位置偏移和曲线弯道摩擦影响两部分。本次修订根据国内工程经验,增加了按抛物线、圆曲线变化的空间曲线及可分段内工程经验增加了按抛物线圆曲线变化的空间曲线及可分段叠加的广义空间曲线弯转角的近似计算公式。根据国内的试验研究资料及多项工程的实测数据,并参考国外规根据国内的试验究资料多项程的实数据并参考国外规

20、范的规定,补充了预埋塑料波纹管、无粘结预应力筋的摩擦影响系数当有可靠的试验数据时1024 、受拉区、受压区预应力筋和普通钢筋的配筋率:对先张件,;对后张法构'''00(/,(/p s p s A A A A A A =+=+件,;对于对称配置预应力筋和普通钢筋的构件,配筋率、 应按钢筋总截面面积的'''(/,(/p s n p s n A A A A A A =+=+一半计算。的环境下当结构处于年平均相对湿度低于40%的环境下,l5、l5值应增加30%。2 重要的结构构件,当需要考虑与时间相关的混凝土收缩、徐变及预应力筋应力松弛预应力损失值时,可

21、按本规范附徐变及预应力筋应力松弛预应力损失值时可按本规范附录K 进行计算。加预应力的时间比28d 龄期有所提前等因素,对上述收缩和徐变计算公式中的有关项在数值上作了调整。调整的依据为:预加力时混凝土龄期,先张法取7d,后张法取14d;理论厚度均取200mm;相对湿度为40%70%,厚,预加力后至使用荷载作用前延续的时间取1年的收缩应变和徐变系数终极值,并与附录K计算结果进行校核得出。在附录K中,本次修订的混凝土收缩应变和徐变系数终极值,是根据欧洲规范EN 1992-2:混凝土结构设计第值是根据欧洲规范EN19922混凝土结构设计一部分:总原则和对建筑结构的规定所提供的公式计算得出混凝土收缩应变

22、和徐变系数终极值是按周围空气相得出。混凝土收缩应变和徐变系数终极值是按周围空气相对湿度为40%70%及70%99%分别给出的。混凝土收缩和徐变引起的预应力损失简化公式是按周围空气相对湿度为40%70%得出的,其用于相对湿度大于70%的情况是偏于安全的。对于泵送混凝土,其收缩和徐变引起的预应力于安全的对于泵送混凝土其收缩和徐变引起的预应力损失值亦可根据实际情况采用其他可靠数据。后批张拉预应力筋所产生的混凝土弹性压缩或伸长对于先批张拉预应力筋的影响,可将先批张拉预应力筋的张拉控制应力值 con增加或减小 Epci 。此处pci(p p 为后批张拉预应力筋在先批张拉预应力筋重心处产生的混凝土法向应力

23、。 以上两条与02规范相比无变化。10.3 预应力混凝土构造规定宽至最大粗骨料粒径的1.0 倍。根据先张法预应力筋的锚固及预应力传递性能,提出了根据先张法预应力筋的锚固及预应力传递性能提出了配筋净距离的要求,其数值时根据试验研究及工程经验确定的根据多年来的工程经验为确保预制构件的耐确定的。根据多年来的工程经验,为确保预制构件的耐久性,适当增加了预应力筋净间距的限值。单根预力筋其端部螺旋筋2 分散布置的多根预应力筋,在构件端部10d 且不小于100mm长度范围内,宜设置35 片与预应力筋垂直的钢内预筋筋网片,此处d 为预应力筋的公称直径;3 采用预应力钢丝配筋的薄板,在板端100mm 长度范围内

24、宜适当加密横向钢筋。4 槽形板类构件,应在构件端部100mm 长度范围内沿构件板面设置附加横向钢筋,其数量不应少于2 根。向拉应力容易导致构件端部混凝土出现劈裂裂缝。因此端部应采取构造措施,以保证自锚端的局部承载力。所提出的措施为长期工程构造措施以保证自锚端的局部承载力所提出的措施为长期工程经验和试验研究结果的总结。近年来随着生产工艺技术的提高,也有些预制构件不配置端部加强钢筋的情况,故规定特定条件下可有一些预制构件不配置端部加强钢筋的情况根据可靠的工程经验适当放宽。上采取防止放张预应力时端横肋产生裂缝的有效措施。上采取防止放张预应力时端横肋产生裂缝的有效措施虑混凝土收缩、徐变及温度变化所产生

25、的不利影响,宜在构件端部可能产生裂缝的部位设置足够的非预应力纵向构造钢筋。10331035和质量应符合国家现行有关标准的规定夹具和连接器GB/T14370标准的有关规定选用,并满足标准的有关规定选用并满足相应的质量要求。11 预制构件孔道之间的水平净间距不宜小于50mm,且不宜小于粗骨料粒径的1.25 倍;孔道至构件边缘的净间距且不宜小于孔道直径的半不宜小于30mm,且不宜小于孔道直径的一半;2 现浇混凝土梁中,预留孔道在竖直方向的净间距不应小于孔道外径,水平方向的净间距不宜小于1.5 倍孔道外径,于孔道外径水平方向的净间距15倍孔道外径且不应小于粗骨料粒径的1.25 倍;从孔道外壁至构件边缘

26、的净间距,梁底不宜小于50mm,梁侧不宜小于40mm;的净间距梁侧不宜小于裂缝控制等级为三级的梁,上述净间距分别不宜小于70mm 和50mm;3 预留孔道的内径宜比预应力束外径及需穿过孔道的连预内径预束径穿接器外径大615mm;且孔道的截面积宜为穿入预应力束截面积的3.04.0 倍;4 当有可靠经验并能保证混凝土浇筑质量时,预应力筋孔道可水平并列贴紧布置但并排的数量不应超过束;孔道可水平并列贴紧布置,但并排的数量不应超过2 束;5 在构件两端及曲线孔道的高点应设置灌浆孔或排气兼泌水孔,其孔距不宜大于20m;泌水其大;6 凡制作时需要预先起拱的构件,预留孔道宜随构件同时起拱;7 在现浇楼板中采用

27、扁形锚固体系时,穿过每个预留孔道的预应力筋数量宜为35 根;在常用荷载情况下,孔道在水平方向的净间距不应超过8 倍板厚及1.5m 中的较大值。规定了后张预应力筋孔道间距要求。对于预制构件相对于现浇结构构件其控制相对容易,提出了更为严格的控制要求。要求孔道的竖向净间距不应小于孔道直径,主要考虑曲线孔道张拉预应力筋时出向净间距不应小于孔道直径主要考虑曲线孔道张拉预应力筋时出现的局部挤压应力不致造成孔道间混凝土的剪切破坏。而对三级抗裂控制等级的梁提出更厚的保护层厚度要求,主要是考虑其耐久性。有关预应力孔道的并列贴紧布置,是为方便截面较小的梁类构件的预应力筋配置。预应力混凝土构件的跨度较大时,其起拱值

28、不宜过大。1 6.61 采用普通垫板时,应按本规范第6.6 节的规定进行局部受压承载力计算,并配置间接钢筋,其体积配筋率不应°小于0.5%,垫板的刚性扩散角应取45;2 局部受压承载力计算时,局部压力设计值对有粘结预1.2应力混凝土构件取1.2 倍张拉控制力,对无粘结预应力混凝土取1.2 倍张拉控制应力和fptk 中的较大值,fptk为无粘结预应力筋的抗拉强度标准值;3 当采用整体铸造垫板时,其局部受压区的设计应符合相关标准的规定;4 在局部受压间接钢筋配置区以外,在构件端部长度l不小于截面重心线上部或下部预应力筋的合力点至邻截线部部预筋近边缘的距离e 的3 倍、但不大于构件端部截面高度h 的1.2 倍,高度为2 e 的附加配筋区范围内,应均