预应力钢束的估算与布置

1、预应力钢束设计,预 应 力 束 设 计,估算计算中使用的组合结果并不是桥梁的真实受力,未考虑预加力的影响,未考虑预加力对徐变、收缩的影响, 未考虑（钢束）孔道的影响,各钢束的预应力损失值只能根据经验事先拟定,预应力束 的调束,预应力束 的布置,预应力束 的估束,预备知识,（1）预应力钢筋7-j15.24表示：一束由7股15.24 的钢绞线组成，每股钢绞线由6根直径5mm的钢丝围绕 一根直径5.5mm的芯丝顺一个方向扭结而成的7股钢绞 线，其理论重量1.101Kg/m。其参数如下所示：,抗拉强度标准值： fpk =1860MPa,张拉控制应力： con0.75 fpk,抗拉强度设计值： fpd

2、=1260MPa,有效张拉力： pe= con - l,预备知识,预加力合力偏心距e上、e下的计算,通过查询Midas截面特性值来计算。,通过AutoCad查询截面特性值来计算；,右击“截面”（如右图所示） 单击“表格”如图4-1所示提取其中的面积、Iyy、 Czp、Czm。其中： Iyy：对单元局部坐标系y轴的惯性距； Czp：沿单元局部坐标系+z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。 Czm：沿单元局部坐标系-z轴方向，单元截面中和轴到边缘纤维的距离。,预备知识,截面特性值表格,思考题,预加力合力偏心距e上、e下与Czp、Czm 的关系？,图 4 - 1,预应力束估算,根据公路钢筋混凝土

3、及预应力混凝土桥涵设计规 范JTG D62-2004）规定,在选定预应力筋的数量时，应满足以下三方面要求：,(1)承载能力极限状态下的强度要求；,(2)正常使用极限状态下的应力要求；(重点),(3)施工阶段的应力要求。,预应力估算依据,按承载能力极限计算时满足正截面强度要求,受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度,受拉区钢筋达到抗拉设计强度,承载能力极限状态,极限状态,整体结构或构件的某一特定状态，超过这一状态界 限结构或构件就不再满足设计规范的某一功能要求。,预应力束估算,受压区高度,预应力筋数,或,（1）对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁,矩形截面,判断截面类型,按承载能力极限计算时满足

4、正截面强度要求,预应力束估算,（2）若截面承受双向弯矩时，需配双筋的梁,可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘 所需预应力筋数量。,这忽略实际上存在的双筋影响（受拉区和受压区都有力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允许的。,按承载能力极限计算时满足正截面强度要求,预应力束估算,思考题：,为什么忽略实际上存在的双筋影响会使计算结果 会偏大？,按正常使用极限计算时满足应力要求,正常使用极限状态,预压应力,荷载引起的拉应力,预压应力,荷载引起的压应力,混凝土的允许压应力,截面上、下缘均不产生拉应力,截面上、下缘的混凝土均不被压坏,预应力束估算,按正常使用极限计算时满足应力要求,预压应

5、力,荷载引起的拉应力,预压应力,荷载引起的压应力,混凝土允许的压应力,预应力束估算,（1）由预加力引起截面上、下翼缘混凝土应力,按正常使用极限计算时满足应力要求,预应力束估算,注意,对于公路桥，在使用阶段配筋估算时，预应力钢 筋有效预应力pe=（ 0.6-0.65）fpk ；在施工阶段配筋 估算时，预应力钢筋有效预应力（1.0-1.15）pe 。,上翼缘最大配筋为：,上翼缘最小配筋为：,下翼缘最大配筋为：,下翼缘最小配筋为 ：,按正常使用极限计算时满足应力要求,截面上核心距,截面下核心距,预应力束估算,（2）截面只在下缘布置力筋以抵抗正弯矩,按正常使用极限计算时满足应力要求,预应力束估算,（3

6、）当截面中只在上缘布置力筋以抵抗负弯矩,按正常使用极限计算时满足应力要求,预应力束估算,按正常使用极限计算时满足应力要求,（4）上、下缘配筋的判别条件,受弯构件截面配筋数量,截面承受的弯矩,截面的几何特性,以截面上下缘均配有力筋抵抗正负弯矩的情况下所导 出的公式为依据：,配底板筋,配顶板筋,预应力束估算,按正常使用极限计算时满足应力要求,弯矩M取值说明,注意：,一次落架生成形成的内力包络图与分阶段依次落架生成的内力包络图存在不小的差异。,预应力束估算,预应力束估算,三跨连续刚构桥弯矩包络图,考虑施工过程的弯矩变化,体系转换前的最大弯矩包络图,预应力束估算,预应力束布置,预应力束的布置,（1）钢

7、束布置原则，应使其重心线不超出束界范围。,（2）钢束弯起角度，应与所承受的剪力变化规律相配 合。弯起角不宜大于20；对于弯出梁顶锚固的钢 束，值往往超出此值，常常在2030之间。,（3）弯起钢丝束的形式，原则上宜为抛物线，若为施 工方便则又宜采用悬链线，或采用圆弧弯起并以切线 伸出梁端或梁面。后张法预应力混凝土构件的曲线形 预应力钢筋，其曲线半径应符合下列规定：钢丝束、 钢绞线束钢丝直径等于或小于5mm时，不宜小于4m ； 钢丝直径大于5mm时，不宜小于6m。,（4）预应力钢筋弯起点的确定： a）从受剪考虑，应提供一部分抵抗外荷载剪力的预 剪力。但实际上，受弯构件跨中部分的肋部混凝土已 足够承

8、受荷载剪力，因此一般是根据经验，在跨径的 三分点到四分点之间开始弯起。 b）从受弯考虑，由于预应力钢筋弯起后，其重心线 将往上移，使偏心距变小。即预加力弯矩将变小。因 此，应满足预应力钢筋弯起后的正截面的抗弯承载力 要求。预应力钢筋束的弯起点尚应考虑斜截面抗弯承 载力要求。即保证钢筋束弯起后斜截面上的抗弯承载 力，不低于斜截面顶端所在的正截面抗弯承载力。,预应力束布置,预应力束的布置,预应力束布置,预应力束布置的具体规定,（1）在靠近端支座区段横向对称弯起，尽可能沿梁端 面均匀布置，同时沿纵向可将梁腹板加宽。在梁端部 附近，设置间距较密的纵向钢筋和箍筋。并符合T形 和箱形梁对纵向钢筋和箍筋的要

9、求。,（2）预应力直线管道的混凝土保护层厚度，对构件顶 面和侧面，当管道直径大于55mm时，不应小于45mm； 对构件底面不应小于50mm.当桥梁处于受侵蚀的环境 时，上述保护层厚度应增加10mm。后张法预应力混 凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不小 于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫 板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.5%。,后张法构件,（3）后张法预应力混凝土构件，其预应力管道的混 凝土保护层厚度，应符合公路桥规的下列要求：,直线形预应力钢筋的最小混凝土保护层厚度不应小于 钢筋公称直径，后张法构件预应力直线形钢筋不应小 于管道直径的1/2且应满足下表规定：,

10、预应力束布置,预应力束布置的具体规定,对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件，其 曲线平面内和曲线外的管道的最小混凝土保护层厚度， 也应根据公路桥规给出公式计算得到。,按上述公式计算的保护层厚度，如小于各类环境的直 线管道的保护层厚度，应取相应环境条件的直线管道 的保护层厚度。,预应力束布置,预应力束布置的具体规定,预应力束管道的构造要求,（1） 直线管道之间的水平净距不应小于40mm，且 不宜小于管道直径的0.6倍；对于预埋的金属或塑料 波纹管和铁皮管，在竖直方向可将两管道叠加。,后张法构件,（4）按计算需要设置预拱度时，预留管道也应同时 起拱。,（3）管道内径的截面面积不应小于预应力钢

11、筋截面 面积的两倍。,（2）曲线形预应力钢筋管道在曲线平面内或曲线平 面外相邻管道间的最小距离可据公路桥规有关公 式计算。,预应力束布置,（1）应选择适当的预应力束的型式与锚具型式,（3）预应力束的布置，既要符合结构受力的要求，又 要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次 内力。,（4） 预应力束的布置，应考虑材料经济指标的先进性,（5） 预应力束应避免合用多次反向曲率的连续束,（6） 预应力束的布置，不但要考虑结构在使用阶段的 弹性力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段 时的需要。,预应力束布置,（2）应力束的布置要考虑施工的方便,预应力束布置的注意事项,（7） 预应力筋应尽量对称布置。,（8） 应留有一定数量备用管道，一般占总数的1%。,（9）预应力筋布置不要太靠近翼缘两侧，在同一截面 上锚固需要适当分散。,备