混凝土基本原理_第1頁
混凝土基本原理_第2頁
混凝土基本原理_第3頁
混凝土基本原理_第4頁
混凝土基本原理_第5頁
已閱讀5頁,還剩76頁未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、第9章 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件教學(xué)要求:1理解預(yù)應(yīng)力的各種損失及預(yù)應(yīng)力損失值的組合;2理解后張法預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析,會(huì)做后張法預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算;3了解預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析,對(duì)其使用階段正截面受彎承載力計(jì),施工階段抗裂度驗(yàn)算及構(gòu)件彎形驗(yàn)算等也有所了解;4知道預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的主要構(gòu)造要求。9.1 9.1 概述概述圖9-1 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁(a)預(yù)壓力作用下;(b)外荷載作用下;(c)預(yù)壓力與外荷載共同作用下 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件具有很多的優(yōu)點(diǎn),下列結(jié)構(gòu)物宜優(yōu)先采用預(yù)應(yīng)力混凝土:(1)要求裂縫控制等級(jí)較高的結(jié)構(gòu);(2)大跨度或受力很大的構(gòu)件;(3)對(duì)構(gòu)件的剛度和

2、變形控制要求較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,如工業(yè)廠房中的吊車梁、碼頭和橋梁中的大跨度梁式構(gòu)件等。 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的缺點(diǎn)是構(gòu)造、施工和計(jì)算均較鋼筋混凝土構(gòu)件復(fù)雜,且延性也差些。9.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 根據(jù)預(yù)加應(yīng)力值對(duì)構(gòu)件截面裂縫控制程度的不同,預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件分為全預(yù)應(yīng)力全預(yù)應(yīng)力的和部分預(yù)應(yīng)力部分預(yù)應(yīng)力的兩類。 在使用荷載作用下,不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件,在使用荷載作用下,不允許截面上混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力的構(gòu)件,一般稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土一般稱為全預(yù)應(yīng)力混凝土,大致相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中裂縫的控制等級(jí)為一級(jí),即嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 在使用荷載作用下,允許出現(xiàn)裂縫,但最大裂縫寬度不超過在使

3、用荷載作用下,允許出現(xiàn)裂縫,但最大裂縫寬度不超過允許值的構(gòu)件,一般稱為部分預(yù)應(yīng)力混凝土允許值的構(gòu)件,一般稱為部分預(yù)應(yīng)力混凝土,大致相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中裂縫的控制等級(jí)為三級(jí),即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 在使用荷載作用下根據(jù)荷載組合情況,不同程度地保證混凝在使用荷載作用下根據(jù)荷載組合情況,不同程度地保證混凝土不開裂的構(gòu)件,則稱為限值預(yù)應(yīng)力混凝土土不開裂的構(gòu)件,則稱為限值預(yù)應(yīng)力混凝土,大致相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中裂縫的控制等級(jí)為二級(jí),即一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件。 限值預(yù)應(yīng)力混凝土也屬部分預(yù)應(yīng)力混凝土。張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法主要有先張法和后張法兩種。1 先張法在澆灌混凝土之前張拉在澆灌混凝土之前張拉預(yù)

4、應(yīng)力筋的方法稱為先張法。預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為先張法。圖9-2 先張法主要工序示意圖(a)預(yù)應(yīng)力筋就位;(b)張拉預(yù)應(yīng)力筋;(c)臨時(shí)固定預(yù)應(yīng)力筋,澆灌混凝土并養(yǎng)護(hù);(d)放松預(yù)應(yīng)力筋,預(yù)應(yīng)力筋回縮,混凝土受預(yù)壓9.1.3 張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法2 后張法在結(jié)硬后的混凝土構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為后張法。在結(jié)硬后的混凝土構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋的方法稱為后張法。圖9-3 后張法主要工序示意圖制作構(gòu)件,預(yù)留孔道,穿入預(yù)應(yīng)力筋;安裝千斤頂;張拉預(yù)應(yīng)力筋;(a)錨住預(yù)應(yīng)力筋,拆除千斤頂,孔道壓力灌漿9.1.4 錨具和夾具 錨具和夾具是在制作預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或構(gòu)件時(shí)錨固預(yù)應(yīng)力筋的工具。錨具錨具:是指在后張法結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中

5、,為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其傳遞到混凝土內(nèi)部的永久性錨固裝置。夾具夾具:是指在先張法構(gòu)件施工時(shí),為保持預(yù)應(yīng)力筋的拉力并將其固定在生產(chǎn)臺(tái)座(或設(shè)備)上的臨時(shí)性錨固裝置;在后張法結(jié)構(gòu)或構(gòu)件施工時(shí),在張拉千斤頂或設(shè)備上夾持預(yù)應(yīng)力筋的臨時(shí)性裝置(又稱工具錨)。圖9-4 固定端握裹式錨具(a)P型擠壓錨具;(b)H型壓花錨具(1)固定端錨具 圖9-5 圓柱體夾片式錨具(a)圓形單孔錨具;(b)圓形多孔錨具;(c)長方體扁形錨具(2)張拉端錨具1 夾片式錨具2 支承式錨具 圖9-6 鐓頭錨具 1錨環(huán);2螺母;3固定端錨板;4鋼絲束圖9-7 螺母錨具3 錐塞式錨具9.1.5 預(yù)應(yīng)力混凝土材料1 混凝土 預(yù)應(yīng)

6、力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用的混凝土,需滿足下列要求:(1)強(qiáng)度高強(qiáng)度高。與鋼筋混凝土不同,預(yù)應(yīng)力混凝土必須采用高強(qiáng)度混凝土。強(qiáng)度高的混凝土對(duì)采用先張法的構(gòu)件可提高鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力,對(duì)采用后張法的構(gòu)件,可提高錨固端的局部承壓承載力。(2)收縮、徐變小收縮、徐變小。以減少因收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。(3)快硬、早強(qiáng)快硬、早強(qiáng)。可盡早施加預(yù)應(yīng)力,加快臺(tái)座、錨具、夾具的周轉(zhuǎn)率,以利加快施工進(jìn)度。 因此,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40,且不應(yīng)低于C30。 我國目前用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋,主要采用預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋力鋼絲、鋼絞

7、線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。(1)預(yù)應(yīng)力鋼絲 常用的預(yù)應(yīng)力鋼絲為消除應(yīng)力光面鋼絲和螺旋肋鋼絲,公稱直徑有5mm、7mm和9mm等規(guī)格。 消除應(yīng)力鋼絲包括低松弛鋼絲和普通松弛鋼絲;按照其強(qiáng)度級(jí)別可分類為:中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲其極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為8001270N/mm2;高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲為14701860N/mm2等。成品鋼絲不得存在電焊接頭。(2)鋼絞線 鋼絞線是由冷拉光圓鋼絲,按一定數(shù)量(有2根、3根、7根等)捻制而成鋼絞線,再經(jīng)過消除應(yīng)力的穩(wěn)定化處理(為減少應(yīng)用時(shí)的應(yīng)力松弛,鋼絞線在一定的張力下,進(jìn)行的短時(shí)熱處理),以盤卷狀供應(yīng)。(3)預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋 預(yù)應(yīng)力混凝土用螺紋鋼筋(也稱精軋螺紋鋼筋),是采用熱軋

8、、軋后余熱處理或或熱處理等工藝制作成帶有不連續(xù)無縱肋的外螺紋的直條鋼筋。2鋼材 張拉控制應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋在進(jìn)行張拉時(shí)所控制達(dá)到的最張拉控制應(yīng)力是指預(yù)應(yīng)力筋在進(jìn)行張拉時(shí)所控制達(dá)到的最大應(yīng)力值。大應(yīng)力值。其值為張拉設(shè)備(如千斤頂油壓表)所指示的總張拉力除以預(yù)應(yīng)力筋截面面積而得的應(yīng)力值,以con表示。 張拉控制應(yīng)力的取值,直接影響預(yù)應(yīng)力混凝土的使用效果,如果張拉控制應(yīng)力取值過低,則預(yù)應(yīng)力筋經(jīng)過各種損失后,對(duì)混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓力過小,不能有效地提高預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的抗裂度和剛度。 如果張拉控制應(yīng)力取值過高,則可能引起以下的問題:(1)在施工階段會(huì)使構(gòu)件的某些部位受到拉力(稱為預(yù)拉力)甚至開裂,對(duì)后張法構(gòu)

9、件可能造成端部混凝土局壓破壞;(2)構(gòu)件出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載值與極限荷載值很接近,使構(gòu)件在破壞前無明顯的預(yù)兆,構(gòu)件的延性較差;(3)為了減少預(yù)應(yīng)力損失,有時(shí)需進(jìn)行超張拉,有可能在超張拉過程中使個(gè)別預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力超過它的實(shí)際屈服強(qiáng)度,使預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生較大塑性變形或脆斷。9.1.6 張拉控制應(yīng)力con 符合下列情況之一時(shí),表9-1中的張拉控制應(yīng)力限值可提高0.05fptk或0.05fpyk:(1)要求提高構(gòu)件在施工階段的抗裂性能,而在使用階段受壓區(qū)內(nèi)設(shè)置的預(yù)應(yīng)力筋;(2)要求部分抵消由于應(yīng)力松弛、摩擦、鋼筋分批張拉以及預(yù)應(yīng)力筋與張拉臺(tái)座之間的溫差等因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。 張拉控制應(yīng)力值大小的確定,還與預(yù)

10、應(yīng)力的鋼種有關(guān)。由于預(yù)應(yīng)力混凝土采用的都為高強(qiáng)度鋼筋,其塑性較差,故控制應(yīng)力不能取得太高。 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,在一般情況下,張拉控制應(yīng)力不宜超過表9-1的限值。9.1.7 預(yù)應(yīng)力損失 在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工及使用過程中,由于混凝土和鋼材的性質(zhì)以及制作方法上的原因,預(yù)應(yīng)力筋的張拉力值是在不斷降低的,稱為預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失。引起預(yù)應(yīng)力損失的因素很多,一般認(rèn)為預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的總預(yù)應(yīng)力損失值,可采用各種因素產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失值進(jìn)行疊加的辦法求得。1 直線預(yù)應(yīng)力筋由于錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失值l1slEl1 錨具損失只考慮張拉端,錨固定端因在張拉過程中已被擠緊,故不考慮其所引起的應(yīng)

11、力損失。 對(duì)于塊體拼成的結(jié)構(gòu),其預(yù)應(yīng)力損失尚應(yīng)計(jì)及塊體間填縫的預(yù)壓變形。當(dāng)采用混凝土或砂漿填縫材料時(shí),每條填縫的預(yù)壓變形值可取1mm。 減少減少l1l1的措施有:的措施有:(1)選擇錨具變形小或使預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮小的錨具、夾具,并盡量少用墊板,因每增加一塊墊板,值就增加1mm;(2)增加臺(tái)座長度。因l1值與臺(tái)座長度成反比,采用先張法生產(chǎn)的構(gòu)件,當(dāng)臺(tái)座長度為100m以上時(shí),l1可忽略不計(jì)。 后張法構(gòu)件曲線預(yù)應(yīng)力筋或折線預(yù)應(yīng)力筋,由于錨具變形和預(yù)應(yīng)力內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失值l1,應(yīng)根據(jù)曲線預(yù)應(yīng)力筋或折線預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間反向摩擦影響長度lf范圍內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋變形值等于錨具變形和預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)縮值的條件確定。

12、l1可按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄J進(jìn)行計(jì)算。2 預(yù)應(yīng)力筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值l2圖9-9 摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失(1)張拉曲線預(yù)應(yīng)力筋時(shí),由于曲線孔道的曲率,使預(yù)應(yīng)力筋和孔道壁之間產(chǎn)生法向正壓力而引起的摩擦阻力圖9-10 預(yù)留孔道中張拉鋼筋與孔道壁的摩擦力0212000()0()200()211sin()sin22ln()1111BNxNBxBxlBxlconconxFNdxNdNdxNdxdNNdxdNdNdNNdNdxdNddNNxNNN eNNNNeee 2()lconx 減少減少l2l2的措施有:的措施有:(1)對(duì)于較長的構(gòu)件可在兩端進(jìn)行張拉,則計(jì)算中孔道長度可按構(gòu)件的一半

13、長度計(jì)算。比較圖9-11(a)及圖9-11(b),兩端張拉可減少摩擦損失是顯而易見的。但這個(gè)措施將引起l1的增加,應(yīng)用時(shí)需加以注意。(2)采用超張拉圖9-11 一端張拉、兩端張拉及超張拉對(duì)減少摩擦損失的影響3 混凝土加熱養(yǎng)護(hù)時(shí)預(yù)應(yīng)力筋與承受拉力的設(shè)備之間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失值l33520.00001 2.0 10t2 t /lsssssll tEEEEtllN mm 減少減少l3l3的措施有:的措施有:(1)采用兩次升溫養(yǎng)護(hù)。先在常溫下養(yǎng)護(hù),待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度等級(jí),例如達(dá)C7.5C10時(shí),再逐漸升溫至規(guī)定的養(yǎng)護(hù)溫度,這時(shí)可認(rèn)為預(yù)應(yīng)力筋與混凝土已結(jié)成整體,能夠一起脹縮而不引起應(yīng)力損失。(2)在

14、鋼模上張拉預(yù)應(yīng)力筋。由于預(yù)應(yīng)力筋是錨固在鋼模上的,升溫時(shí)兩者溫度相同,可以不考慮此項(xiàng)損失。4 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失值l4 預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力長期作用下其塑性變形具有隨時(shí)間而增長的性質(zhì),在預(yù)應(yīng)力筋長度保持不變的條件下預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力會(huì)隨時(shí)間的增長而逐漸降低,這種現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力應(yīng)力松弛松弛。另一方面,在預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力保持不變的條件下,其應(yīng)變會(huì)隨時(shí)間的增長而逐漸增大,這種現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力筋的徐變力筋的徐變。 預(yù)應(yīng)力筋的松弛和徐變均將引起預(yù)應(yīng)力筋中的應(yīng)力損失,這種損失統(tǒng)稱為預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛損失l4。conptkconlf)5 . 0(4 . 040 . 19 . 0ptkconf7 .

15、 0conptkconlf)5 . 0(125. 04ptkconptkff8 . 07 . 0conptkconlf)575. 0(2 . 04(1)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線規(guī)定:1)普通松弛 一次張拉:超張拉: 2)低松弛時(shí), 當(dāng)時(shí), 當(dāng)(2)中強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼絲: 40.08lcon40.03lcon4/0.50conptklf當(dāng)時(shí),(3)預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋: 試驗(yàn)表明,預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛與下列因素有關(guān):(1)應(yīng)力松弛與時(shí)間有關(guān),開始階段發(fā)展較快,第一小時(shí)松弛損失可達(dá)全部松弛損失的50%左右,24h后可達(dá)80%左右,以后發(fā)展緩慢。(2)應(yīng)力松弛損失與鋼材的初始應(yīng)力和極限強(qiáng)度有關(guān),當(dāng)初應(yīng)力小于0.7fp

16、tk時(shí),松弛與初應(yīng)力呈線性關(guān)系,初應(yīng)力高于0.7fptk時(shí),松弛顯著增大。(3)張拉控制應(yīng)力值高,應(yīng)力松弛大;反之,則小。減少減少l4的措施有:的措施有: 進(jìn)行超張拉,先控制張拉應(yīng)力達(dá)1.05con1.1con,持荷25min,然后卸荷再施加張拉應(yīng)力至con,這樣可以減少松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失。 因?yàn)樵诟邞?yīng)力短時(shí)間所產(chǎn)生的松弛損失可達(dá)到在低應(yīng)力下需經(jīng)過較長時(shí)間才能完成的松弛數(shù)值,所以,經(jīng)過超張拉部分松弛損失業(yè)已完成。5 混凝土收縮、徐變引起受拉區(qū)和受壓區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的損失值l5、l555603401 15603401 15 pcculpcculff55553001 15553001 15 pcc

17、ulpcculff00,pspsAAAAAA,pspsnnAAAAAA1)l5與相對(duì)初應(yīng)力pc /fcu為線性關(guān)系,公式所給出的是線性徐變條件下的應(yīng)力損失,因此要求符合pc0.5fcu的條件。否則,將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失值顯著增大。由此可見,過大的預(yù)加應(yīng)力以及放張時(shí)過低的混凝土抗壓強(qiáng)度均是不妥的。2)后張法構(gòu)件l5的取值比先張法構(gòu)件低,因?yàn)楹髲埛?gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力時(shí),混凝土的收縮已完成了一部分。 當(dāng)結(jié)構(gòu)處于年平均相對(duì)濕度低于40%的環(huán)境下,l5和l5應(yīng)增加30%。先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件減少減少l5l5的措施有:的措施有:采用高強(qiáng)度等級(jí)水泥,減少水泥用量,降低水灰比,采用干硬性混凝土;采用級(jí)配較好的骨料,

18、加強(qiáng)振搗,提高混凝土的密實(shí)性;加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),以減少混凝土的收縮。(2)對(duì)重要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件 當(dāng)需要考慮與時(shí)間相關(guān)的混凝土收縮、徐變及預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛預(yù)應(yīng)力損失值時(shí),可按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范附錄K進(jìn)行計(jì)算。6 用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件,由于混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失l6 采用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作配筋的環(huán)形構(gòu)件,由于預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土的局部擠壓,使環(huán)形構(gòu)件的直徑有所減小,預(yù)應(yīng)力筋中的拉應(yīng)力就會(huì)降低,從而引起預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失l6。 l6的大小與環(huán)形構(gòu)件的直徑d成反比,直徑越小,損失越大,故混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定:266330/30lldmN mmdm當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí), 上述的六項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失,它們有的只發(fā)

19、生在先張法構(gòu)件中,有的只發(fā)生在后張法構(gòu)件中,有的兩種構(gòu)件均有,而且是分批產(chǎn)生的。為了便于分析和計(jì)算,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,預(yù)應(yīng)力構(gòu)件在各階段的預(yù)應(yīng)力損失值宜按表9-4的規(guī)定進(jìn)行組合。 考慮到各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失值的離散性,實(shí)際損失值有可能比按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的計(jì)算值高,所以當(dāng)計(jì)算求得的預(yù)應(yīng)力總損失值l小于下列數(shù)值時(shí),應(yīng)按下列數(shù)值取用。 先張法構(gòu)件:100N/mm2 后張法構(gòu)件:80N/mm2 當(dāng)后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力筋采用分批張拉時(shí),應(yīng)考慮后批張拉預(yù)應(yīng)力筋所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮(或伸長)對(duì)于先批張拉預(yù)應(yīng)力筋的影響,可將先批張拉預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力值con增加(或減小)Epci。此處,pci為后批張

20、拉預(yù)應(yīng)力筋在先批張拉預(yù)應(yīng)力筋重心處產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力。9.1.8 預(yù)應(yīng)力損失值的組合9.1.9 先張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力筋的傳遞長度圖9-13 預(yù)應(yīng)力的傳遞(a)放松預(yù)應(yīng)力筋時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼筋的回縮;(b)預(yù)應(yīng)力筋表面的粘結(jié)應(yīng)力及截面A-A的應(yīng)力分布;(c)粘結(jié)應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力筋拉應(yīng)力及混凝土預(yù)壓應(yīng)力沿構(gòu)件長度之分布petrtkldf9.1.10 后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部受壓承載力計(jì)算圖9-14 構(gòu)件端部混凝土局部受壓時(shí)的內(nèi)力分布lnclclAfF35. 11 構(gòu)件局部受壓區(qū)截面尺寸 試驗(yàn)表明,當(dāng)局壓區(qū)配筋過多時(shí),局壓板底面下的混凝土?xí)a(chǎn)生過大的下沉變形,為限制下沉變形不致過大,對(duì)配置間接鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)

21、件,其局部受壓區(qū)的截面尺寸應(yīng)符合下列要求:=bllAA圖9-15 局部受壓的計(jì)算底面積Ab 局部受壓的計(jì)算底面積,可根據(jù)局部受壓面積與計(jì)算底面積按同心、對(duì)稱同心、對(duì)稱的原則確定,對(duì)常用情況可按圖9-15取用圖9-16 有墊板時(shí)預(yù)應(yīng)力傳至混凝土的受壓面積 混凝土的局部受壓面積;當(dāng)有墊板時(shí)可考慮預(yù)壓力沿墊板的剛性擴(kuò)散角4545擴(kuò)散擴(kuò)散后傳至混凝土的受壓面積,見圖9-16。=bllAA 在錨固區(qū)段配置間接鋼筋(焊接鋼筋網(wǎng)或螺旋式鋼筋)可以有效地提高錨固區(qū)段的局部受壓強(qiáng)度,防止局部受壓破壞。當(dāng)配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋,且其核心面積AcorAl時(shí),見圖9-17,局部受壓承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算ln0.

22、9(2)lclcvcoryvFffA lcorcorAA/ 當(dāng)Acor大于Ab時(shí),取Acor=Ab;當(dāng)Acor不大于混凝土局部受壓面積Al的1.25倍時(shí),cor=1.0間接鋼筋對(duì)混凝土約束的折減系數(shù),當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過C50時(shí),取1.0;當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C80時(shí),取0.85;當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50與C80之間時(shí),按線性內(nèi)插法確定;Acor配置方格網(wǎng)或螺旋式間接鋼筋內(nèi)表面范圍內(nèi)的混凝土核心截面面積(不扣除孔道面積),應(yīng)大于混凝土局部受壓面積AR,其重心應(yīng)與Al的重心重合,計(jì)算中按同心對(duì)稱的原則取值2 局部受壓承載力計(jì)算圖9-17 局部受壓區(qū)的間接鋼筋(a)方格網(wǎng)式配筋;(b)螺旋式配筋v

23、間接鋼筋的體積配筋率(核心面積Acor范圍內(nèi)的單位混凝土體積所含間接鋼筋的體積),且要求v0.5%。sAlAnlAncorssv222111當(dāng)為螺旋式配筋時(shí)(圖9-17b)sdAcorsvv149.2 9.2 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計(jì)算9.2.1 軸心受拉構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件從張拉預(yù)應(yīng)力筋開始直到構(gòu)件破壞,截面中混凝土和預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力的變化可以分為兩個(gè)階段:施工階段和使用階段。1先張法構(gòu)件(1)施工階段1)張拉預(yù)應(yīng)力筋。在臺(tái)座上張拉截面面積為Ap的預(yù)應(yīng)力筋至張拉控制應(yīng)力con,這時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的總拉力為conAp。普通鋼筋不承擔(dān)任何應(yīng)力。2

24、)在混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之前,完成第一批損失。張拉預(yù)應(yīng)力筋完畢,將預(yù)應(yīng)力筋錨固在臺(tái)座上,澆灌混凝土,蒸汽養(yǎng)護(hù)構(gòu)件。因錨具變形、溫差和部分預(yù)應(yīng)力筋松弛而產(chǎn)生第一批預(yù)應(yīng)力損失值l。預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力由con降低到pe=con-l。此時(shí),由于預(yù)應(yīng)力筋尚未放松,混凝土應(yīng)力pc=0,普通鋼筋應(yīng)力s=0。3)放松預(yù)應(yīng)力筋。當(dāng)混凝土達(dá)到75%以上的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值后,放松預(yù)應(yīng)力筋,預(yù)應(yīng)力筋回縮,依靠預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)力使混凝土受壓縮,預(yù)應(yīng)力筋亦將隨之縮短,拉應(yīng)力減小。設(shè)放松預(yù)應(yīng)力筋時(shí)混凝土所獲得的預(yù)壓應(yīng)力為pc,由于預(yù)應(yīng)力筋與混凝土兩者的變形協(xié)調(diào),則預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力相應(yīng)減小了Epc。即peIconlIEpcI

25、 同時(shí),普通鋼筋也得到預(yù)壓應(yīng)力sIEpcI sEcEE由力的平衡條件求得peIppcIcsIsAAA0()conlIppIpIpcIcEsEpnEpANNAAAAAA4)混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力,完成第二批損失之后。隨著時(shí)間的增長,因預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)一步松弛,混凝土發(fā)生收縮、徐變而產(chǎn)生第二批預(yù)應(yīng)力損失值l。這時(shí),混凝土和鋼筋將進(jìn)一步縮短,混凝土壓應(yīng)力由pc降低至pc,預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力也由pe降低至pe,普通鋼筋的壓應(yīng)力降至s,于是()peIIconlIEpcIlIIEpcIpcIIconlEpcII 由力的平衡條件求得ssIIcpcIIppeIIAAA 此時(shí),普通鋼筋所得到的壓應(yīng)力s除有Epc外,考慮到

26、因混凝土收縮、徐變而在普通鋼筋中產(chǎn)生的壓應(yīng)力l5,所以5sIIEpcIIl 550()conlplspIIlspcIIcEsEpAANAAAAA(2)使用階段1)加載至混凝土應(yīng)力為零。由軸向拉力N0產(chǎn)生的混凝土拉應(yīng)力恰好全部抵消混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力pc,使截面處于消壓狀態(tài),即pc=0。這時(shí),預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力p0是在pe的基礎(chǔ)上增加Epc,即0ppeIIEpcIIconl 普通鋼筋的壓應(yīng)力s由原來壓應(yīng)力s的基礎(chǔ)上,增加了一個(gè)拉應(yīng)力Epc,55ssIIEpcIIEpcIIlEpcIIl 軸向拉力N0可由力的平衡條件求得005550()pplsconlplspIIlspcIINAAAANAA因此2)

27、加載至裂縫即將出現(xiàn)時(shí)。當(dāng)軸向拉力超過N0后,混凝土開始受拉,隨著荷載的增加,其拉應(yīng)力亦不斷增長,當(dāng)荷載加至Ncr,即混凝土拉應(yīng)力達(dá)到混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk時(shí),混凝土即將出現(xiàn)裂縫,這時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力pcr是在p0的基礎(chǔ)上再增加Eftk,即0pcrpEtkconlEtkff普通鋼筋的應(yīng)力s由壓應(yīng)力l5轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力,其值為5sEtklf軸向拉力Ncr可由力的平衡條件求得00()crpcrpsstkpcIItkNAAf AfA 由于預(yù)壓應(yīng)力pc的作用(pc比ftk大得多),使預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的Ncr值比鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件大很多,這就是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件抗裂度高的原因所在。3)加載至破

28、壞。當(dāng)軸向拉力超過Ncr后,混凝土開裂,在裂縫截面上,混凝土不再承受拉力,拉力全部由預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋承擔(dān),破壞時(shí),預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋的應(yīng)力分別達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpy和fy。軸向拉力Nu可由力的平衡條件求得syppyuAfAfN2后張法構(gòu)件(1)施工階段1)澆灌混凝土后,養(yǎng)護(hù)直至預(yù)應(yīng)力筋張拉前,可以認(rèn)為截面中不產(chǎn)生任何應(yīng)力。2)張拉預(yù)應(yīng)力筋。張拉預(yù)應(yīng)力筋的同時(shí),千斤頂?shù)姆醋饔昧νㄟ^傳力架傳給混凝土,使混凝土受到彈性壓縮,并在張拉過程中產(chǎn)生摩擦損失l2,這時(shí)預(yù)應(yīng)力筋中的拉應(yīng)力pe=con-l2。普通鋼筋中的壓應(yīng)力為s=Epc?;炷令A(yù)壓應(yīng)力pc可由力的平衡條件求得peppccssAAA222(

29、)()()conlppccEpcsconlpconlppccEsnAAAAAAAA 3)混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之前,完成第一批損失。張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋后,錨具變形和鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失為l1,此時(shí)預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力由con-l2降低至con-l2-l1,故21peIconllconlI普通鋼筋中的壓應(yīng)力為s=Epc混凝土壓應(yīng)力pc由力的平衡條件求得peIppcIcsIsAAAspcIEcpcIplIconAAA)()conlIppIpcIcEsnANAAA4)混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之后,完成第二批損失。由于預(yù)應(yīng)力筋松弛、混凝土收縮和徐變(對(duì)于環(huán)形構(gòu)件還有擠壓變形)引起的應(yīng)力損失l4、l5(以及l(fā)6),使預(yù)

30、應(yīng)力筋的拉應(yīng)力由pe降低至pe,即pe=con-l-l=con-l。普通鋼筋中的壓應(yīng)力為s=Epc+l5混凝土壓應(yīng)力pc由力的平衡條件求得ssIIcpcIIppeIIAAAslpcIIEcpcIIplconAAA)()(5555()()conlplsconlplspcIIcEsnpIIlsnAAAAAAANAA(2)使用階段1)加載至混凝土應(yīng)力為零。由軸向拉力N0產(chǎn)生的混凝土拉應(yīng)力恰好全部抵消混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力pc,使截面處于消壓狀態(tài),即pc=0。這時(shí),預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力p0是在pe的基礎(chǔ)上增加Epc,即0ppeIIEpcIIconlEpcII 普通鋼筋的應(yīng)力s由原來的壓應(yīng)力Epc+l5基礎(chǔ)上

31、,增加了一個(gè)拉應(yīng)力Epc,因此55ssIIEpcIIEpcIIlEpcIIl 軸向拉力N0可由力的平衡條件求得0055()pplsconlEpcIIplsNAAAA 5()()conlplspcIIcEsAAAA00()()pcIIcEsEpcIIppcIIcEsEppcIINAAAAAAA 2)加載至裂縫即將出現(xiàn)。混凝土受拉,直至拉應(yīng)力達(dá)到ftk,預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力pcr是在p0的基礎(chǔ)上再增加Eftk,即0()pcrpEtkconlEpcIIEtkff 普通鋼筋的應(yīng)力s由壓應(yīng)力l轉(zhuǎn)為拉應(yīng)力,其值為5sEtklf軸向拉力Ncr可由力的平衡條件求得55()()()()crconlEpcIIEtkp

32、EtklstkcconlEpcIIplstkcEsEpNfAfAf AAAfAAA 000()crpcIItkpcIItkNAf AfA3)加載至破壞。和先張法相同,破壞時(shí)預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的拉應(yīng)力分別達(dá)到fpy和fy,由力的平衡條件,可得syppyuAfAfN(1)在施工階段,pc的計(jì)算公式,先張法的式與后張法的式的形式基本相同,只是l的具體計(jì)算值不同,同時(shí)先張法構(gòu)件用換算截面面積A0,而后張法構(gòu)件用凈截面面積An。如果采用相同的con、相同的材料強(qiáng)度等級(jí)、相同的混凝土截面尺寸、相同的預(yù)應(yīng)力筋及截面面積,由于A0An,則后張法構(gòu)件的有效預(yù)壓應(yīng)力值pc要高些。(2)使用階段N0、Ncr、Nu的

33、三個(gè)計(jì)算公式,不論先張法或后張法,公式形式都相同,但計(jì)算N0和Ncr時(shí)兩種方法的pc是不相同的。(3)預(yù)應(yīng)力筋從張拉直至構(gòu)件破壞,始終處于高拉應(yīng)力狀態(tài),而混凝土則在軸向拉力達(dá)到N0值以前始終處于受壓狀態(tài),發(fā)揮了兩種材料各自的性能。(4)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫比鋼筋混凝土構(gòu)件遲得多,故構(gòu)件抗裂度大為提高,但出現(xiàn)裂縫時(shí)的荷載值與破壞荷載值比較接近,故延性較差。(5)當(dāng)材料強(qiáng)度等級(jí)和截面尺寸相同時(shí),預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件與鋼筋混凝土受拉構(gòu)件的承載力相同。9.2.2 軸心受拉構(gòu)件使用階段的計(jì)算1 使用階段承載力計(jì)算圖9-18預(yù)應(yīng)力構(gòu)件軸心受拉使用階段承載力計(jì)算圖式(a)預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的承載力計(jì)

34、算圖式;(b)預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的抗裂度驗(yàn)算圖式構(gòu)件正截面受拉承載力按下式計(jì)算:upypysNNfAf A2抗裂度驗(yàn)算及裂縫寬度驗(yàn)算 如果軸向拉力值N不超過Ncr,則構(gòu)件不會(huì)開裂。其計(jì)算簡圖見圖9-18(b)。0()crpcIItkNNfA0pcIItkcpcIItkNfAf預(yù)應(yīng)力構(gòu)件按所處環(huán)境類別和使用要求,應(yīng)有不同的抗裂安全儲(chǔ)備?;炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范將預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正截面的受力裂縫控制等級(jí)為三級(jí),等級(jí)劃分及要求應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)一級(jí)嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受拉邊緣混凝土不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力:0ckpcII(2)二級(jí)一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算時(shí),構(gòu)件受

35、拉邊緣混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值:ckpcIItkf0kckNA0cEpEsAAAA(3)三級(jí)允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用的影響計(jì)算的最大裂縫寬度,應(yīng)符合下列規(guī)定:maxlim(1.90.08)eqscrsstedwcwE 2.2cr0.651.1tkte sf2 . 00 . 101. 0tepsteAAAbhAtesppkskAANN0iiiiieqdndnd2 最外層縱向受拉鋼筋外邊緣至受拉區(qū)底邊的距離(mm),當(dāng)cs20時(shí),取cs=20,當(dāng)cs65時(shí),取cs=65; 當(dāng)放張預(yù)應(yīng)力筋(先張法)或張拉預(yù)應(yīng)力筋完畢(后張法)時(shí),混凝土將受到最大的預(yù)壓應(yīng)力cc,

36、而這時(shí)混凝土強(qiáng)度通常僅達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%,構(gòu)件強(qiáng)度是否足夠,應(yīng)予驗(yàn)算。驗(yàn)算包括兩個(gè)方面:9.2.3 軸心受拉構(gòu)件施工階段的驗(yàn)算1 張拉(或放松)預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí),構(gòu)件的承載力驗(yàn)算 為了保證在張拉(或放松)預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí),混凝土不被壓碎,混凝土的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)符合下列條件:0.8ccckf先張法構(gòu)件在放松(或切斷)鋼筋時(shí),僅按第一批損失出現(xiàn)后計(jì)算cc,即0)(AAplIconcc后張法張拉鋼筋完畢至con,而又未錨固時(shí),按不考慮預(yù)應(yīng)力損失值計(jì)算cc,即npconccAA2 構(gòu)件端部錨固區(qū)的局部受壓承載力的驗(yàn)算圖9-19 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟框圖9.3 9.3 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)

37、應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算9.3.1 平衡荷載設(shè)計(jì)法的概念 張拉預(yù)應(yīng)力筋對(duì)混凝土梁的作用,可用一組等效荷載來代替。等效荷載一般由兩部分組成:(1)預(yù)應(yīng)力筋在錨固區(qū)對(duì)梁產(chǎn)生的壓力Np;(2)由曲線預(yù)應(yīng)力筋曲率引起的、垂直于預(yù)應(yīng)力筋束中心線的向上的分布力w,如圖9-21(b)所示,或由折線預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)折引起的向上的集中力。圖9-21 平衡荷載設(shè)計(jì)法示意24/( / )yfx lx l預(yù)加力Np對(duì)梁截面產(chǎn)生的彎矩方程也是拋物線形的24(1) /pMN fx x l222/8/pwd MdxN fl 設(shè)梁各截面預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)加力Np相等,并設(shè)e(y)為預(yù)應(yīng)力筋形心至梁截面形心的偏心距() / 2pN e

38、w lx x 該式說明,如果梁上作用的均布荷載值q與w相等,則該荷載將全部被預(yù)加力所平衡。因此,稱為平衡荷載法,是林同炎教授于1963年提出的。9.3.2 受彎構(gòu)件的應(yīng)力分析 與預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件類似,預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的受力過程也分為兩個(gè)階段:施工階段和使用階段。圖9-22 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件截面混凝土應(yīng)力(a)受拉區(qū)配置預(yù)應(yīng)力筋的截面應(yīng)力;(b)受拉區(qū)、受壓區(qū)都配置預(yù)應(yīng)力筋的截面應(yīng)力1 施工階段(圖9-23)圖9-23 配有預(yù)應(yīng)力筋和普通力鋼筋的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件截面nnpnpnppcyIeNAN555555,()()()()ppeppepsssspeconlpeconlsEp

39、clsEpclconlppnconlppnlssnlssnpnconlpconlplslsNAAAAA yA yA yA yeAAAA 2使用階段(1)加載至受拉邊緣混凝土預(yù)壓應(yīng)力為零圖9-24 受彎構(gòu)件截面的應(yīng)力變化(a)預(yù)應(yīng)力作用下;(b)荷載作用下;(c)受拉區(qū)截面下邊緣混凝土應(yīng)力為零;(d)受拉區(qū)截面下邊緣混凝土即將出現(xiàn)裂縫;(e)受拉區(qū)截面下邊緣混凝土開裂0000pcIIMWMW0000=+=+pconlEconlEpcIIpconlEpcIIMW 同理,預(yù)應(yīng)力筋合力點(diǎn)處混凝土法向應(yīng)力等于零時(shí),受拉區(qū)及受壓區(qū)的預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力(2)加載至受拉區(qū)裂縫即將出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的開裂彎矩

40、00000()crcrpcIItkpcIItkcrpcIItkMMMWf WfWMfW(3)加載至破壞當(dāng)受拉區(qū)出現(xiàn)垂直裂縫時(shí),裂縫截面上受拉區(qū)混凝土退出工作,拉力全部由受拉筋承受。當(dāng)截面進(jìn)入第階段后,受拉筋屈服直至破壞,正截面上的應(yīng)力狀態(tài)與第3章講述的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件正截面承載力相似,計(jì)算方法亦基本相同。9.3.3 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計(jì)算 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的計(jì)算與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件相似,應(yīng)根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定,進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算(正截面承載力、斜截面承載力)和正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算(正截面抗裂、斜截面抗裂或裂縫寬度,構(gòu)件撓度)以及制作、運(yùn)輸、安裝等施工階段的相應(yīng)驗(yàn)算。

41、1 受彎構(gòu)件使用階段正截面承載力計(jì)算(1) 破壞階段的截面應(yīng)力狀態(tài) 試驗(yàn)表明,預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件相似,如果b,破壞時(shí)截面上受拉區(qū)的預(yù)應(yīng)力筋先到達(dá)屈服強(qiáng)度,而后受壓區(qū)混凝土被壓碎使截面破壞。受壓區(qū)的預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p及普通鋼筋A(yù)s、As的應(yīng)力均可按平截面假定確定。1) 界限破壞時(shí)截面相對(duì)受壓區(qū)高度b的計(jì)算00ccupypcusxfhE01 0bcupypcusxfhE1001bbpypscuxfhE對(duì)于無屈服點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力筋(鋼絲、鋼絞線等),根據(jù)條件屈服點(diǎn)定義,見圖9-26,預(yù)應(yīng)力筋到達(dá)條件屈服點(diǎn)的拉應(yīng)變圖9-25 相對(duì)受壓區(qū)高度圖9-26 條件屈服鋼筋的拉應(yīng)變00.002pypp

42、ysfE100.0021bpypcuscufE2) 任意位置處預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋應(yīng)力的計(jì)算圖9-27 預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力pi的計(jì)算1 001ipiscup ihEx同理,普通鋼筋的應(yīng)力1 01isiscuhEx01010110pyp ipip ibiysibifxhfxh以上公式也可按下列近似公式計(jì)算:預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力應(yīng)符合下列條件0p ipypipyff普通鋼筋應(yīng)力應(yīng)符合下列條件ysiyff3) 受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力(pe)的計(jì)算 隨著荷載的不斷增大,在預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p重心處的混凝土壓應(yīng)力和壓應(yīng)變都有所增加,預(yù)應(yīng)力筋A(yù)p 的拉應(yīng)力隨之減小,故截面到達(dá)破壞時(shí),Ap 的應(yīng)力可能仍為拉應(yīng)力,也可能變?yōu)閴簯?yīng)力,但

43、其應(yīng)力值pe 卻達(dá)不到抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fpy 后張法構(gòu)件0()+peconlEpcIIpyppyff (2) 正截面受彎承載力計(jì)算圖9-28 矩形截面受彎構(gòu)件正截面承載力計(jì)算1010000()(/ 2)()()()cysyspypppypucyssppyppf bxf AfAfAfAMMf bx hxfAhafAha0bxh2xa混凝土受壓區(qū)高度應(yīng)符合下列適用條件當(dāng)x2a時(shí),正截面受彎承載力可按下列公式計(jì)算:圖9-29 矩形截面預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件垂直截面當(dāng)x2a時(shí)的計(jì)算簡圖當(dāng)pe為拉應(yīng)力時(shí),取x=2as,見圖9-29。0()()()( )upyppsy sssppyppsM Mf A h aa

44、f A h a afA aa 2 受彎構(gòu)件施工階段的驗(yàn)算圖9-30 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件(a)制作階段;(b)吊裝階段;(c)使用階段圖9-31 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工階段驗(yàn)算0.8cttkccckff簡支構(gòu)件端部區(qū)段截面預(yù)拉區(qū)邊緣纖維的混凝土拉應(yīng)力允許大于ftk;但不應(yīng)大于1.2ftk截面邊緣的混凝土法向應(yīng)力ct、cc可按下式計(jì)算:00cckkpcctNMAW3 受彎構(gòu)件的變形驗(yàn)算 預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的撓度由兩部分疊加而成:一部分是由荷載產(chǎn)生的撓度f1l,另一部分是預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生的反拱f2l。(1)荷載作用下構(gòu)件的撓度f1l撓度f1l可按一般材料力學(xué)的方法計(jì)算,即21lMlfSB其中截面彎曲剛

45、度B應(yīng)分別按下列情況計(jì)算:1)按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下的短期剛度,可由下列公式計(jì)算: 對(duì)于使用階段要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件00.85scBE I對(duì)于使用階段允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件00.85(1)cscrcrcrcrkE IBMM00.211(1 0.45)0.7fEcrpcIItkMfW 0)(bhhbbfff10psAAbh對(duì)預(yù)壓時(shí)預(yù)拉區(qū)出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件,Bs應(yīng)降低10%。2)按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮預(yù)加力長期作用影響的剛度,可按第8章截面剛度B公式計(jì)算,其中取=2.0。(2)預(yù)加力產(chǎn)生的反拱f2l 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在偏心距為ep的總預(yù)壓力Np作用下將產(chǎn)生反拱f2l,其值可按結(jié)構(gòu)力學(xué)公式計(jì)算,即按兩端有彎矩(等于

46、Npep)作用的簡支梁計(jì)算。設(shè)梁的跨度為l,截面彎曲剛度為B,則228pplN e lfB1)構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力引起的反拱值 按荷載標(biāo)準(zhǔn)組合,B=0.85EcI0計(jì)算,此時(shí)的Np及ep均按扣除第一批預(yù)應(yīng)力損失值后的情況計(jì)算,后張法構(gòu)件為Np、epn。2)使用階段的預(yù)加力反拱值 在使用階段由于預(yù)應(yīng)力的長期作用,預(yù)壓區(qū)混凝土的徐變變形使梁的反拱值增大,故使用階段的預(yù)加力反拱值可按剛度B=EcI0計(jì)算,并應(yīng)考慮預(yù)壓應(yīng)力長期作用的影響。 此時(shí)Np及ep應(yīng)按扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的情況計(jì)算,后張法構(gòu)件為Np、epn。簡化計(jì)算時(shí),可將計(jì)算的反拱值乘以增大系數(shù)2.0。(3)撓度計(jì)算由荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下構(gòu)件產(chǎn)生的撓度扣

47、除預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的反拱,即為預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的撓度:12 llffff圖9-32 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)步驟框圖9.4 9.4 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的構(gòu)造要求1 截面形式和尺寸 預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件通常采用正方形或矩形截面。預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件可采用T形、I形及箱形等截面。 為了便于布置預(yù)應(yīng)力筋以及預(yù)壓區(qū)在施工階段有足夠的抗壓能力,可設(shè)計(jì)成上、下翼緣不對(duì)稱的I形截面,其下部受拉翼緣的寬度可比上翼緣狹些,但高度比上翼緣大。 截面形式沿構(gòu)件縱軸也可以變化,如跨中為I形,近支座處為了承受較大的剪力并能有足夠位置布置錨具,在兩端往往做成矩形。 由于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的抗裂度和剛度較大,其截面尺寸可比

48、鋼筋混凝土構(gòu)件小些。對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件,其截面高度h=l/20l/14,最小可為l/35(l為跨度),大致可取為鋼筋混凝土梁高的70%左右。翼緣寬度一般可取h/3h/2,翼緣厚度可取h/10h/6,腹板寬度盡可能小些,可取h/15h/8。2預(yù)應(yīng)力縱向鋼筋及端部附加豎向鋼筋的布置直線布置直線布置:當(dāng)荷載和跨度不大時(shí),直線布置最為簡單,見圖9-33(a),施工時(shí)用先張法或后張法均可。曲線布置、折線布置曲線布置、折線布置:當(dāng)荷載和跨度較大時(shí),可布置成曲線形(圖9-33b)或折線形(圖9-33c),施工時(shí)一般用后張法,如預(yù)應(yīng)力混凝土屋面梁、吊車梁等構(gòu)件。 圖9-33 預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置(a)直線形;

49、(b)曲線形;(c)折線形 當(dāng)構(gòu)件端部的預(yù)應(yīng)力筋需集中布置在截面的下部或集中布置在上部和下部時(shí),應(yīng)在構(gòu)件端部0.2h(h為構(gòu)件端部的截面高度)范圍內(nèi)設(shè)置防端面裂縫的附加豎向焊接鋼筋網(wǎng)、封閉式箍筋或其他形式的構(gòu)造鋼筋,且宜采用帶肋鋼筋,其截面面積應(yīng)符合下列規(guī)定:(0.25)ssvyvsTAfeTPh當(dāng)e0.2h時(shí),可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)配置構(gòu)造鋼筋。 當(dāng)端部截面上部和下部均有預(yù)應(yīng)力筋時(shí),附加豎向鋼筋的總截面面積應(yīng)按上部和下部的預(yù)應(yīng)力合力分別計(jì)算的較大值采用。 在構(gòu)件端面橫向也應(yīng)按上述方法計(jì)算抗端面裂縫鋼筋,并與上述豎向鋼筋形成網(wǎng)源筋配置。3 普通縱向鋼筋的布置 預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中,除配置預(yù)應(yīng)力筋外,為了防

50、止施工階段因混凝土收縮、溫差及預(yù)加力過程中引起預(yù)拉區(qū)裂縫以及防止構(gòu)件在制作、堆放、運(yùn)輸、吊裝時(shí)出現(xiàn)裂縫或減小裂縫寬度,可在構(gòu)件截面(即預(yù)拉區(qū))設(shè)置足夠的普通鋼筋。 在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)拉區(qū)和預(yù)壓區(qū),宜設(shè)置縱向普通構(gòu)造鋼筋;在預(yù)應(yīng)力筋彎折處,應(yīng)加密箍筋或沿彎折處內(nèi)側(cè)布置普通鋼筋網(wǎng)片,以加強(qiáng)在鋼筋彎折區(qū)段的混凝土。 對(duì)預(yù)應(yīng)力筋在構(gòu)件端部全部彎起的受彎構(gòu)件或直線配筋的先張法構(gòu)件,當(dāng)構(gòu)件端部與下部支承結(jié)構(gòu)焊接時(shí),應(yīng)考慮混凝土的收縮、徐變及溫度變化所產(chǎn)生的不利影響,宜在構(gòu)件端部可能產(chǎn)生裂縫的部位,設(shè)置足夠的普通縱向構(gòu)造鋼筋。4鋼絲、鋼絞線凈間距 先張法預(yù)應(yīng)力筋之間的凈間距應(yīng)根據(jù)澆筑混凝土、施加預(yù)

51、應(yīng)力及鋼筋錨固要求確定。預(yù)應(yīng)力筋之間的凈間距不宜小于其公稱直徑的2.5倍和混凝土粗骨料最大粒徑的1.25倍,且應(yīng)符合下列規(guī)定: 對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲不應(yīng)小于15mm; 對(duì)三股鋼絞線不應(yīng)小于20mm;對(duì)七股鋼絞線不應(yīng)小于25mm。5 后張預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)留孔道(1)對(duì)預(yù)制構(gòu)件中預(yù)留孔道之間的水平凈間距不應(yīng)小于50mm,且不宜小于粗骨料粒徑的1.25倍,孔道至構(gòu)件邊緣的凈距不宜小于30mm,且不宜小于孔道直徑的一半;(2)在現(xiàn)澆混凝土梁中預(yù)留孔道在豎直方向的凈間距不宜小于孔道外徑,水平方向的凈間距不宜小于1.5倍孔道外徑,且不應(yīng)小于粗骨料粒徑的1.25倍;從孔道外壁至構(gòu)件邊緣的凈間距:梁底不宜小于50mm,梁

52、側(cè)不宜小于40mm,裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的梁,梁底、梁側(cè)分別不宜小于60mm和50mm;(3)預(yù)留孔道的內(nèi)徑宜比預(yù)應(yīng)力束外徑及需穿過孔道的連接器外徑大6mm15mm,且孔道的截面積宜為穿入預(yù)應(yīng)力束截面積的3.04.0倍;(4)在構(gòu)件兩端及跨中應(yīng)設(shè)置灌漿孔或排氣孔,其孔距不宜大于12m;(5)凡制作時(shí)需要起拱的構(gòu)件,預(yù)留孔道宜隨構(gòu)件同時(shí)起拱。6 錨具 后張法預(yù)應(yīng)力筋的錨固應(yīng)選用可靠的錨具,其制作方法和質(zhì)量要求應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。7 端部混凝土的局部加強(qiáng) 對(duì)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件單根配置的預(yù)應(yīng)力筋,其端部宜設(shè)置螺旋筋;分散布置的多根預(yù)應(yīng)力筋,在構(gòu)件端部10d(d為預(yù)應(yīng)力筋的公稱直徑),且不小于100mm長度范圍內(nèi),宜設(shè)置

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論