混凝土结构设计原理 第九章：预应力溷凝土构件设计ppt课件

1、第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助第第 9 章章 预应力混凝土构件设计预应力混凝土构件设计第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助本章重点本章重点预应力混凝土的概念及其优点 ； 预应力混凝土构件的截面设计。预应力混凝土构件的截面设计。 预应力损失的缘由及其计算和组合；预应力损失的缘由及其计算和组合； 预应力混凝土构件的受力性能分析；预应力混凝土构件的受力性能分析； 施加预应力的方法及预应力混凝土资料的要求；第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录

2、录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助9.11. 预应力混凝土的根本原理预应力混凝土的根本原理9.1.1 普通概念普通概念普通混凝土的缺陷：普通混凝土的缺陷： 在运用荷载下带裂痕任务，影响运用功能、耐在运用荷载下带裂痕任务，影响运用功能、耐久、久、 刚度和抗疲劳性。刚度和抗疲劳性。 难以利用高强度钢筋。与难以利用高强度钢筋。与wmax对应的对应的 s = 200N/mm2。 而高强钢丝强度可达而高强钢丝强度可达1600N/mm2以上以上 。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助预应力混凝土的根本原理：预应力混凝土的根本原理：预应力：在

3、混凝土构造接受运用荷载之前的制造预应力：在混凝土构造接受运用荷载之前的制造阶段预先对混凝土施加应力。阶段预先对混凝土施加应力。epNpspcsc 全预应力混凝土部分预应力混凝土有限预应力混凝土第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助日常生活中有许多运用预应力的例子。日常生活中有许多运用预应力的例子。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助2.预应力混凝土构件的受力特征预应力混凝土构件的受力特征 提高了构件的抗裂性；提高了构件的抗裂性； 预应力的大小可根据需求调整。预应力的大小

4、可根据需求调整。 在运用荷载下，预应力混凝土构件根本处于在运用荷载下，预应力混凝土构件根本处于弹性任务阶段弹性任务阶段(未裂未裂)。 施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。施加预应力对构件的正截面承载力无明显影响。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助3.预应力混凝土的优、缺陷预应力混凝土的优、缺陷优点：优点：b. 增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲增大了构件的刚度，减小挠度，耐久性好，耐疲劳，提高抗剪承载力。劳，提高抗剪承载力。c. 充分利用高强度资料的性能。预应力筋充分利用高强度资料的性能。预应力筋 Nu NPyd.

5、 扩展了构件的运用范围：减轻自重，加大跨度，扩展了构件的运用范围：减轻自重，加大跨度，提高适用才干。提高适用才干。缺陷：本钱高，资料质量要求高，工序复杂，技术缺陷：本钱高，资料质量要求高，工序复杂，技术程度要求高。程度要求高。a. 提高构件的抗裂才干。提高构件的抗裂才干。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助9.1.2预应力混凝土的分类预应力混凝土的分类根据制造、设计和施工的特点，预应力混凝土可以根据制造、设计和施工的特点，预应力混凝土可以有不同的分类：有不同的分类：1.先张法和后张法先张法和后张法钢筋张拉先于混凝土浇筑钢筋张拉先于

6、混凝土浇筑先张法先张法钢筋张拉后于混凝土浇筑钢筋张拉后于混凝土浇筑后张法后张法部分截面受压部分截面受压部分预应力部分预应力2.全预应力和部分预应力全预应力和部分预应力全截面受压全截面受压全预应力全预应力3.有粘结预应力和无粘结预应力有粘结预应力和无粘结预应力预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一同预应力筋与周围的混凝土粘结、握裹在一同有粘结有粘结第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助1.先张法先张法张拉钢筋张拉钢筋 支模、浇混凝土支模、浇混凝土 混凝土到达一定强混凝土到达一定强度度剪钢丝剪钢丝 产生预应力产生预应力9.1.3预应力的建

7、立方法预应力的建立方法张拉钢筋浇注混凝土剪断钢筋第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助浇混凝土，预留孔道浇混凝土，预留孔道 到达强度，穿筋到达强度，穿筋 张拉钢张拉钢筋，锚固筋，锚固 产生预应力产生预应力 孔道灌浆孔道灌浆2.后张法后张法浇注混凝土穿钢筋、张拉、锚固灌浆第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 先张法、后张法有各自适用范围和优、缺陷。先张法、后张法有各自适用范围和优、缺陷。非预应力钢筋v 无粘结预应力混凝土构造通常与后张预应力工无粘结预应力混凝土构造通常与

8、后张预应力工v 艺相结合。艺相结合。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助锚、夹具：用于固定钢筋锚、夹具：用于固定钢筋构件制造完后，能取下反复运用构件制造完后，能取下反复运用夹具夹具用于永久固定钢筋、作为构件的一部分用于永久固定钢筋、作为构件的一部分 锚具锚具不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时，不同种类的锚具，有不同的固定原理。同时，固定预应力筋、锚具那么不同，那么钢筋的回缩量固定预应力筋、锚具那么不同，那么钢筋的回缩量不同，锚具的尺寸外形对构件的影响也不同。不同，锚具的尺寸外形对构件的影响也不同。9.1.4预应力混凝土构件的锚

9、、夹具预应力混凝土构件的锚、夹具第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助(a) 张拉端 (b) 分散式固定端 (c) 集中式固定端镦头锚具锥塞式锚具(a) JM12型锚具夹片式锚具(b) XM型与QM型锚具夹片(c) QM型单孔锚具(d) QM型多孔锚具QMXM常见的几种锚具常见的几种锚具第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助混凝土：普通要求不应低于混凝土：普通要求不应低于C30；采用钢丝，钢铰；采用钢丝，钢铰线，热处置钢筋作预应力钢筋时，混凝线，热处置钢筋作预应力钢筋时，

10、混凝土强度等级不宜低于土强度等级不宜低于 C40。钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线，也可采用钢筋：预应力钢筋宜采用钢丝、钢铰线，也可采用热处置钢筋；普通钢筋宜采用热处置钢筋；普通钢筋宜采用HRB400级和级和HRB335 级钢筋，也可采用级钢筋，也可采用HRB235级钢筋。级钢筋。9.1.5预应力混凝土构件对资料的要求预应力混凝土构件对资料的要求第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助1.运用阶段计算运用阶段计算承载力计算承载力计算正截面：轴拉构件、受弯构件正截面：轴拉构件、受弯构件斜截面：受弯构件斜截面：受弯构件裂痕控制验算裂痕控

11、制验算一级：严厉不裂一级：严厉不裂二级：普通不裂二级：普通不裂三级：允许开裂三级：允许开裂裂痕宽度验算裂痕宽度验算抗裂度验算抗裂度验算9.29.2.1 计算内容计算内容第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助指构件制造、运输、吊装等施工阶段承指构件制造、运输、吊装等施工阶段承载力、抗裂或裂痕宽度验算。载力、抗裂或裂痕宽度验算。2.施工阶段验算施工阶段验算vs scon：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所：张拉钢筋时，张拉设备上的测力计所指示的总张拉力除以预应力筋面积。指示的总张拉力除以预应力筋面积。vs scon确实定原那么：与预应力的

12、施加方式及确实定原那么：与预应力的施加方式及钢筋的强度规范值钢筋的强度规范值fptk有关。有关。9.2.2 张拉控制应力张拉控制应力 con第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v con 过高，能够引起张拉时个别钢丝拉断，过高，能够引起张拉时个别钢丝拉断，所以所以 ，控制应力的大小必需适当。，控制应力的大小必需适当。v con 过高，施工阶段能够引起构件某些部分过高，施工阶段能够引起构件某些部分受拉开裂或部分受压破坏。受拉开裂或部分受压破坏。确定确定 con时思索的要素时思索的要素vs scon 添加。产生的预应力大，抗裂性好。添

13、加。产生的预应力大，抗裂性好。 v 所以所以 s scon 0.4 fptk第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助张拉控制应力限值张拉控制应力限值 热处置钢筋热处置钢筋消除应力钢丝、钢绞线消除应力钢丝、钢绞线 0.75 fptk 后张法后张法 先张法先张法 钢筋种类钢筋种类 张拉方法张拉方法0.75fptk0.7 fptk0.65 fptk在思索提高施工阶段的抗裂性及减少应力松在思索提高施工阶段的抗裂性及减少应力松驰、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失驰、摩擦、钢筋分批张拉及台座之间的温差损失时，可以提高时，可以提高0.05fp

14、tk。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助预应力筋张拉后，由于各种缘由其张拉应力会下预应力筋张拉后，由于各种缘由其张拉应力会下降，这一景象称为预应力损失。引起预应力损失的缘降，这一景象称为预应力损失。引起预应力损失的缘由有六大类。先分别找出这些损失出现的缘由，再根由有六大类。先分别找出这些损失出现的缘由，再根据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力损失据先张法和后张法的施工特点，了解不同预应力损失的组合。的组合。9.2.3 预应力损失预应力损失 ls spe = s scons sl最终有效预应力：最终有效预应力：第 9 章混凝

15、土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助1. 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 l1直线：直线：s1Elals91fccfcon112lxkrllss曲线：曲线：92第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助rc 曲线的曲率半径；曲线的曲率半径；, k 预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数及部分预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数及部分 偏向的摩擦系数；偏向的摩擦系数；x 张拉端至计算截面的间隔张拉端至计算截面的间隔 x lf；l 张拉端至锚固端间隔。张拉

16、端至锚固端间隔。lf 反向摩擦影响长度，反向摩擦影响长度， m；kraElcconcf1000s93a张拉端锚具变形和钢筋回缩量；张拉端锚具变形和钢筋回缩量；式中：式中：第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助2. 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失 l2x 从张拉端至计算截面的孔道长度，从张拉端至计算截面的孔道长度，m，可用投影长度；可用投影长度； 从张拉端至计算截面曲线孔道长度的从张拉端至计算截面曲线孔道长度的夹角，夹角，rad。当当 + kx 0.2时，时， l2 = con(kx +

17、)sskxle11con294第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助3. 受张拉的钢筋与接受拉力的设备之间的温差引起的受张拉的钢筋与接受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失预应力损失 l3加热养护：此时混凝土未硬结，钢筋自在伸长，而台加热养护：此时混凝土未硬结，钢筋自在伸长，而台 座不动。钢筋松了座不动。钢筋松了 产生温差损失。产生温差损失。Ct/100 . 1 5st通常小钢模消费的构件无此项损失。小钢模消费的构件无此项损失。ttEl2100 . 1100 . 2 55sst3s95第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主

18、主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助4. 预应力钢筋的应力松弛引起的损失预应力钢筋的应力松弛引起的损失 l4应力松弛景象：指钢筋在高应力形状下，由于钢筋应力松弛景象：指钢筋在高应力形状下，由于钢筋的塑性变形而使应力随时间的增长的塑性变形而使应力随时间的增长而降低的景象。而降低的景象。钢筋长度不变，应力随时间增长而降低。钢筋长度不变，应力随时间增长而降低。应力松弛损失的特点：应力松弛损失的特点：v与张拉时间有关，先快后慢。第与张拉时间有关，先快后慢。第1小时为小时为50%， v24小时完成小时完成80%。v与预应力钢筋种类有关。预应力钢筋种类不同，与预应力钢筋种类有关。预应力钢筋

19、种类不同，v那么损失大小不同；那么损失大小不同；第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助利用超张拉工序可以减少利用超张拉工序可以减少 l4超张拉工序：超张拉工序：第一种：第一种： 从从 01.03con第二种：第二种： 从从 01.05con(持荷持荷2min) con原理：超张拉的持荷原理：超张拉的持荷2min，已将部分松，已将部分松 弛在弛在钢筋锚固前完成，所以可到达减少钢筋锚固前完成，所以可到达减少 l4的目的。的目的。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助预应力钢丝

20、、钢绞线：预应力钢丝、钢绞线：普通松驰：普通松驰： =1.0一次，一次， =0.9超超conptkcon45 . 04 . 0sssfl热处置钢筋：热处置钢筋：低松驰：低松驰：conptkcon4575. 02 . 0sssflconptkcon45 . 0125. 0sssfl,8 . 07 . 0ptkconptk时ffs,7 . 0ptkcon时fss sl4 = 0.05 s scon(一次，一次，s sl4 = 0.035 s scon超超当当s scon 0.5 fptk ,s sl4 = 0。由于，应力不高，其徐变。由于，应力不高，其徐变不明显。不明显。第 9 章混凝土构造设计原

21、理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助5.由于混凝土收缩、徐变引起的预应力损失由于混凝土收缩、徐变引起的预应力损失 l5收缩、徐变将引起构件缩短，所以收缩、徐变将引起构件缩短，所以 钢筋回缩，引起钢筋回缩，引起 l5。此时预应力损失值的大小，与纵筋含钢率此时预应力损失值的大小，与纵筋含钢率、混凝土预、混凝土预压应力的大小压应力的大小 pc及混凝土抗压强度及混凝土抗压强度f cu有关。有关。先张法：先张法：ss15128045cupc5fl96ss15128045cupc5fl97第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下

22、一章下一章帮帮 助助 、 受拉区、受压区预应力筋和非预应力筋受拉区、受压区预应力筋和非预应力筋的含钢率；的含钢率；s spc、s s pc 产生第一批预应力损失后，受拉区、产生第一批预应力损失后，受拉区、受压区预应力钢筋在各自合力点处受压区预应力钢筋在各自合力点处混凝土的法向压应力。混凝土的法向压应力。后张法：后张法：ss15128035cupc5fl99ss15128035cupc5fl98第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助6.混凝土的部分挤压引起的预应力损失混凝土的部分挤压引起的预应力损失 l6后张法中，用螺旋式预应力钢筋作

23、配筋的环形构后张法中，用螺旋式预应力钢筋作配筋的环形构件：电杆、水池、压力管道等，直接在混凝土上进展件：电杆、水池、压力管道等，直接在混凝土上进展预应力钢筋的张拉。这时钢筋对构件产生外壁的径向预应力钢筋的张拉。这时钢筋对构件产生外壁的径向压力，使混凝土部分挤压，构件的直径部分减小，带压力，使混凝土部分挤压，构件的直径部分减小，带来一圈内钢筋周长的减小，因此钢筋松驰，引起来一圈内钢筋周长的减小，因此钢筋松驰，引起 l6。d 3m， l6 = 0 d 3m， 取取l6 = 30N/mm2 第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助总损失：总

24、损失： l = lI + lII先张法：先张法： ls 100N/mm2后张法：后张法： ls 80N/mm29.2.4 9.2.4 预应力损失值的组合预应力损失值的组合混凝土预压前混凝土预压前 lI = l1 + l3 + l2混凝土预压后混凝土预压后 lII = l5先张法构件：先张法构件：混凝土预压前混凝土预压前 lI = l1 + l2 混凝土预压后混凝土预压后 lII = l4 + l5 + l6后张法构件：后张法构件：第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助针对引起不同预应力损失的缘由，寻觅措施针对引起不同预应力损失的缘由

25、，寻觅措施:s sl1：小变形夹具，减少垫板，添加台座长度。：小变形夹具，减少垫板，添加台座长度。s sl2：减少摩擦，两端张拉。：减少摩擦，两端张拉。s sl3：采用二次升温养护：采用二次升温养护： t 020 C使混使混凝土到达一定强度，再升温。凝土到达一定强度，再升温。s sl4：超张拉，减少：超张拉，减少s sl4，让，让s sl4先部分完成。先部分完成。s sl5：控制：控制s spc(完成第一批损失后的混凝土预完成第一批损失后的混凝土预应力应力)， s s pc 0.5f cu，f cu不太小。不太小。减小收缩徐变的一些措施。减小收缩徐变的一些措施。9.2.5 9.2.5 减少预应

26、力损失的措减少预应力损失的措施施第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助9.39.3.1 9.3.1 先张法轴心构件先张法轴心构件(a)放张前(b)放张后(c)完成第二批损失1.施工阶段施工阶段第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助放松预应力筋之前：放松预应力筋之前：s spe = s scon s slIs spc = 0 s ss = 0放松预应力筋之后：放松预应力筋之后： s spe = s scon s slI E s spcIs ss = Es s spcI (压

27、压) s spc = s spcI (压压) 第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助由截面平衡条件：由截面平衡条件： pI Ap = pcI Ac + sI As ( con lI E pcI ) Ap = pcI Ac + sI As式中：式中：A0 换算截面面积，换算截面面积， A0 = Ac +Es As + E Ap 。扣除孔道、钢筋等截面面积后扣除孔道、钢筋等截面面积后截面上的混凝土截面面积。截面上的混凝土截面面积。完成第一批损失之后：完成第一批损失之后：0pIconpcI)(AAlsss910第 9 章混凝土构造设计原理

28、混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助完成第二批损失之后：完成第二批损失之后：预应力筋：预应力筋： pII= con l E pcII 非预应力筋：非预应力筋：s ssII= Ess spcII + s sl5混凝土：混凝土： pc=pcII同理，由截面平衡条件得：同理，由截面平衡条件得：0pconpcII)(AAlsss911第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助2.运用阶段运用阶段受力过程的三个特征点：受力过程的三个特征点：N Np0(s sc =0) Np,cr(s sc =ftk) Nu(s

29、 ss = fpy)(a)施加轴力前(b)消压形状(c)开裂轴力(d)极限轴力NuN0N0Ncr NcrNu+第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 加载至混凝土应力为零：加载至混凝土应力为零：s sc= 0s ss= s sl5s sp= s sp0 = s scon s sl 式中式中 Np0 消压轴力，抵消截面上混凝土有效预消压轴力，抵消截面上混凝土有效预压应力所需的轴向力。压应力所需的轴向力。Np0=s sp0Ap s ssAs=(s scon s sl)Ap s sl5As=s spcIIA0 912第 9 章混凝土构造

30、设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 加载至构件截面即将开裂：加载至构件截面即将开裂：式中式中 Np,cr 开裂轴力，开裂轴力， 预应力轴拉构件预应力轴拉构件即即 将开裂时所能接受的轴向力。将开裂时所能接受的轴向力。(预应力的存在可以提高抗裂度预应力的存在可以提高抗裂度)s sc= ftks ss= Es ftk s sl5s sp= s scon s sl + Eftk 截面平衡：截面平衡：Np,cr=ftkAc + s ssAs + s sp ApNp,cr= (ftk + s spcII)A0 913第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计

31、原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 加载至构件破坏：加载至构件破坏：s sc= 0s ss= fys sp= fpy 式中，式中，Nu 极限承载力。极限承载力。(预应力的存在不能提高正截面承载力预应力的存在不能提高正截面承载力)由截面平衡条件：由截面平衡条件：Nu=fpyAp + fyAs 914第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 预应力钢筋锚固后：预应力钢筋锚固后：(完成完成 lI)s sc= s spcIs ss= Ess spcIs sp= s scon s slI 9.3.2 9.3.2 后张

32、法轴心构件后张法轴心构件式中式中: An 构件的净截面面积，构件的净截面面积，An = A0 EAp = Ac + EsAs 截面平衡：截面平衡： s sp Ap = s scAc + s ss AsnpIconpcI)(AAlsss915第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 完成第二批损失后：完成第二批损失后：s sc= s spcIIs ss= Ess spcII + s sl5 (压压)s sp= s scon s sl截面平衡：截面平衡： s sp Ap = s scAc + s ss Asns5pconpcII)(AA

33、Allssss916第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 消压消压 (加载到混凝土应力为零加载到混凝土应力为零)s sc= 0s ss= Ess spcII + s sl5 Ess spcII = s sl5 (压压)s sp= s scon s sl + Es spcII 截面平衡：截面平衡： Np0 = s spAp Ass ss = s spcIIA0917第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 构件即将开裂构件即将开裂s sc= ftks ss= Esftk

34、 s sl5 (拉拉)s sp= s scon s sl + Es spcII + Esftk 截面平衡：截面平衡： Ncr = s spAp + Ass ss + Acftk Ncr = (s spcII + ftk)A0918第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 构件加载到达极限承载力：构件加载到达极限承载力：s sc= 0s ss= fys sp= fpy 先张法、后张法轴心受力构件各阶段先张法、后张法轴心受力构件各阶段的应力形状及公式的表达有什的应力形状及公式的表达有什么共同点和差别。么共同点和差别。Nu = fpyAp

35、 + fy As919想一想：想一想：第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助r0 构造重要性系数；构造重要性系数；N 轴力设计值。轴力设计值。上式主要用来求上式主要用来求Ap和和As，普通按构造先设，普通按构造先设As ，再求，再求Ap。9.49.4.1 9.4.1 运用阶段计算运用阶段计算1.正截面承载力计算正截面承载力计算r0N Nu = fyAs + fpy Ap920第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助2. 裂痕控制验算裂痕控制验算即：在荷载效应规范组合下，不出

36、现拉应力。即：在荷载效应规范组合下，不出现拉应力。s spc 扣除全部预应力损失后的混凝土预压应力。扣除全部预应力损失后的混凝土预压应力。n0pconpcII)(AAAl或sss921v 严厉要求不出现裂痕的构件严厉要求不出现裂痕的构件 (一级一级)s sck s spc 0s sck 按荷载效应规范组合求得的混凝土的法向应力。按荷载效应规范组合求得的混凝土的法向应力。 0kckANs920第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 普通要求不出现裂痕的构件普通要求不出现裂痕的构件 (二级二级)上两式阐明：在荷载效应规范组合下，允许出

37、现上两式阐明：在荷载效应规范组合下，允许出现拉应力，但一定有限值；在荷载效应准永久组合拉应力，但一定有限值；在荷载效应准永久组合下，不允许出现拉应力。下，不允许出现拉应力。s scq 在荷载效应准永久组合下的混凝土法向应力。在荷载效应准永久组合下的混凝土法向应力。荷载效应准永久组合下：荷载效应准永久组合下：s scq s spc 0923荷载效应规范组合下：荷载效应规范组合下：s sck s spc ftk922第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 允许开裂，但要限制裂痕宽度允许开裂，但要限制裂痕宽度 (三级三级) cr 构件受

38、力特征系数，对轴拉构件取构件受力特征系数，对轴拉构件取2.2；式中式中:s ssk纵向受拉钢筋的等效应力，即纵向受拉钢筋的等效应力，即wmax wlim924)08. 09 . 1 (tesskcrmaxseqdcEw925spp0kskAANNs926s5pp0p0AANlss927第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助先张法：放松预应力钢筋时构件承载力验算。先张法：放松预应力钢筋时构件承载力验算。后张法：张拉钢筋时构件承载力验算，端部后张法：张拉钢筋时构件承载力验算，端部 锚固区部分受压验算。锚固区部分受压验算。9.4.2 9.

39、4.2 施工阶段验算施工阶段验算第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助1.承载力验算承载力验算式中式中: fck 放松放松(张拉张拉)预应力钢筋时预应力钢筋时,混凝土立方体抗混凝土立方体抗 压强度相应的抗压强度规范值，用线性内压强度相应的抗压强度规范值，用线性内 插法求得；插法求得；s scc 放松放松(张拉张拉)钢筋时混凝土的最大法向压力。钢筋时混凝土的最大法向压力。npIconpcIcc)(AAlssss先张法：npconpcIccAAsss后张法：在施工阶段：在施工阶段： 要求：要求：fcu 0.75 fcus scc = 0

40、.8 fck928第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助2.锚固端局即承压验算锚固端局即承压验算a. 防止局压传送段劈裂防止局压传送段劈裂(抗裂抗裂) 部分受压区的截部分受压区的截面尺寸要求：面尺寸要求：Fl 1.35c l fc Aln929第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助 l 混凝土局压强度提高系数，混凝土局压强度提高系数，“套箍作用套箍作用lAA /bAl 部分受压面积；部分受压面积；Ab 局压时计算底面积，按同心、对称局压时计算底面积，按同心、对称原那么确定

41、。原那么确定。 式中式中: Fl 部分受压面上作用的部分压力设计值部分受压面上作用的部分压力设计值 Fl = 1.2 conApAln 部分受压净面积，从锚具边部分受压净面积，从锚具边45线沿垫线沿垫板分散至构件外表，并减去孔道凹槽板分散至构件外表，并减去孔道凹槽部分的面积。部分的面积。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助sAlAnlAncor2s2211s1vlAA/corcor式中式中 体积配筋率，即体积配筋率，即vb. 部分受压承载力计算：部分受压承载力计算：为防止构件端部的局压破坏，配方格网式为防止构件端部的局压破坏，配方

42、格网式或螺旋式间接钢筋。或螺旋式间接钢筋。nycorvcc)2(9 . 0lllAffF930第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助9.59.5.1 9.5.1 各阶段应力分析各阶段应力分析预应力构件直至开裂前，根本处于弹性任务形状。预应力构件直至开裂前，根本处于弹性任务形状。所以，由材力分析得：所以，由材力分析得：yIeNANypppc)(syIMs预应力作用下：预应力作用下：运用弯矩作用下：运用弯矩作用下：第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助spc yt ybe p

43、0 y0 yt ybspc y0ApA p yp yp(b) 放张前(c) 放张后(a) 截面(b) 放张前(c) 放张后(a) 截面第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助假设知假设知N1， N2，A0，I0，ep，即可求，即可求得各特征点的应力形状表达式。得各特征点的应力形状表达式。Np = N1 + N2p2211p)(NeNeNey 以向下为正，向上为负。以向下为正，向上为负。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助1. 先张法预应力受弯构件先张法预应力受弯构件v 放

44、松预应力筋时：放松预应力筋时：式中式中 NpI 已出现第一批预应力损失后预应力筋的已出现第一批预应力损失后预应力筋的 合力；合力；NpI = ( con lI)Ap + ( con lI)AppIppIconppIconpI)()(NyAyAellssssyIeNANy0pIpI0pIpcI)(s931第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助在预应力钢筋合力处混凝土遭到的法向压应力：在预应力钢筋合力处混凝土遭到的法向压应力：p0pIpI0pIppcI)(yIeNANysp0pIpI0pIppcI)(yIeNANys法向压应力引起混凝土

45、紧缩，同时预应力筋受法向压应力引起混凝土紧缩，同时预应力筋受压为压为EpcI，所以：，所以：s spI = s scon s slI Es spcI(yp)s spI = s scon s slI Es spcI(yp)第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助同理：预应力钢筋的有效预应力：同理：预应力钢筋的有效预应力：s spe = s scon s sl Es spcII (yp)s spe = s scon s sl Es spcII (yp)v 完成第二批损失之后：完成第二批损失之后：yIeNANy0pIIpII0pIIpcII

46、)(s932NpII = ( con l)Ap + ( con l)AppIIpplconppconpII)()(NyAyAel ssssNpII 完成全部预应力损失后预应力钢筋的合力。完成全部预应力损失后预应力钢筋的合力。第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 加载至受弯构件截面下边缘应力为零时：加载至受弯构件截面下边缘应力为零时： 当外荷载作用的弯矩使截面下边缘产生的拉当外荷载作用的弯矩使截面下边缘产生的拉应力正好为应力正好为 pcII (y0) 消压形状，相应的弯矩消压形状，相应的弯矩称为消压弯矩。称为消压弯矩。s sp(y

47、0) = s scon s sl Es spcII(yp) + Es spcII(y0)= s scon s sl0000pcII)(yIMys00pcII000pcII0)()(WyyIyMss933第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 受拉区混凝土即将开裂时：受拉区混凝土即将开裂时： tkcsconcrp,fEElsssEc = 0.5Ec所以所以 s sp,cr = s scon s sl + 2 Eftk s sp 进一步减少进一步减少所以，所以， 预应力提高了抗裂性能。预应力提高了抗裂性能。思索塑性开裂弯矩思索塑性开裂

48、弯矩Mcr = M0 + Mscr = (s spcII + r ftk)W0934第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v 构件破坏时：构件破坏时：)(cpcIImaxcpcIIEconpuEEslsssss= con l E pcII fpy + E pcII = con l fpy (以拉应力的方式表达以拉应力的方式表达)s spu = fpy935第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助2. 后张法预应力受弯构件后张法预应力受弯构件后张法受弯构件的截面应力分析与先张

49、法相比有后张法受弯构件的截面应力分析与先张法相比有如下特点：如下特点：截面几何特征不同；截面几何特征不同；各阶段预应力损失有差别；各阶段预应力损失有差别；后张法在超静定构造中会引起次弯矩。后张法在超静定构造中会引起次弯矩。 ynt ynbspc yn ypn ypn第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助9.5.2 9.5.2 运用阶段计算运用阶段计算1.正截面承载力计算正截面承载力计算v 矩形截面：矩形截面：适用条件：适用条件：2a x b h0 As, As, Ap均屈服，均屈服， pu = p0 fpy )()()()2(p0p

50、pyp0s0sy0c1ahAfhAfxhbxfMsppy0pppysysyc1)(AfAfAfAfbxfs936第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助a 纵向受压钢筋纵向受压钢筋(包括预应力钢筋和非预应包括预应力钢筋和非预应力钢筋力钢筋)合力点至受压区边缘的间隔，合力点至受压区边缘的间隔，当当sspu 为拉应力时，为拉应力时，a 用用as 替代。替代。 b 相对界限受压区高度。相对界限受压区高度。破坏时，非预应力钢筋到达屈服的条件：破坏时，非预应力钢筋到达屈服的条件：有屈服点的钢筋：有屈服点的钢筋：scupy1b1Ef937无屈服点

51、的钢筋：无屈服点的钢筋：scuycu1b002. 01Ef938第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助s sp0 受拉区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力为受拉区预应力钢筋合力点处混凝土法向应力为零时预应力钢筋的应力，零时预应力钢筋的应力，s sp0 = s scon s sl。破坏时，预应力钢筋到达屈服的条件：破坏时，预应力钢筋到达屈服的条件：有屈服点的钢筋：有屈服点的钢筋：scup0py1b1Efs939无屈服点的钢筋：无屈服点的钢筋：scup0pycu1b002. 01Efs940第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主

52、主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助v T形截面：形截面：x hf ， 第一类。按宽度为第一类。按宽度为bf的矩形截的矩形截面计算面计算;x hf ， 第二类。按下式计算：第二类。按下式计算：)()()()2()()2(p0ppyp0s0syf0ffc10c1ahAfahAfhhhbbfxhbxfMsppyp0syffc1pypsy)()(AfAfhbbbxffAAfs941第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助知截面类型后，即可以分别利用两种类型的计算知截面类型后，即可以分别利用两种类型的计算公式进展截面设计。公式

53、进展截面设计。 利用正截面承载力公式，要求在知利用正截面承载力公式，要求在知M的条件的条件下，确定下，确定As, As, Ap, Ap。当不配。当不配A p时，可时，可按构造确定按构造确定As, As，利用根本公式求，利用根本公式求x和和Ap；当；当配置配置Ap时，可先不思索时，可先不思索Ap，并按构造确定，并按构造确定As及及As，估算，估算Ap，再按，再按Ap = (0.15 0.25)Ap，再由公式计算再由公式计算pu，进而计算，进而计算Ap和和Ap。 第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助 受弯构件由于预应力的存在，阻滞了斜

54、裂痕受弯构件由于预应力的存在，阻滞了斜裂痕的出现和开展，添加了混凝土剪压区的高度和骨的出现和开展，添加了混凝土剪压区的高度和骨料咬合力，提高了斜截面抗剪强度料咬合力，提高了斜截面抗剪强度Vp。V Vcs + VpVp = 0.05Np0Np0 计算截面上混凝土的法向预应力为零时，计算截面上混凝土的法向预应力为零时，预应力钢筋和非预应力钢筋的合力。预应力钢筋和非预应力钢筋的合力。Np0 = Apsp0 + Apsp0 Assl5 Assl52.斜截面承载力计算斜截面承载力计算第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助当当 Np0 0.3f

55、cA0 取取 Np0 = 0.3fcA0过大的压力能够降低抗剪强度。过大的压力能够降低抗剪强度。普通在公式中，普通在公式中，Vp 、Vw 、 Vwp均已确定，按剪均已确定，按剪力设计值求得：力设计值求得：snAsv1当构件同时配有箍筋和弯筋时：当构件同时配有箍筋和弯筋时：V Vcs +VP + 0.8 fyAsbsin s + 0.8 fpyApbsin p942第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助3.正截面裂痕控制验算正截面裂痕控制验算zAAezNMM)()(spp0p2ksks其中，020f)(1 (12. 087. 0hehrz一级一级 ck pc 0 943二级二级 ck pc ft k 944scq spc 0945三级三级 wmax wlim946第 9 章混凝土构造设计原理混凝土构造设计原理主主 页页目目 录录上一章上一章下一章下一章帮帮 助助主要措施是限制主拉应力和主压应力。主要措施是限制主拉应力和主压应力。4.斜截面抗裂验算斜截面抗裂验算v 限制主拉应力限制主拉应力严厉不裂严厉不裂 tp 0.85ftk 947普通不裂普通不裂 tp 0.9