預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)

1、logo1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件 (1) 掌握掌握預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念基本概念； (2) 熟悉熟悉預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件 的的計算原理計算原理； (3) 理解理解預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件在施工階段和使用階段的預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件和受彎構(gòu)件在施工階段和使用階段的受力特征受力特征。logo28.1 8.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的一般概念預(yù)應(yīng)力混凝土的一般概念8.1.1 8.1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的受力特征預(yù)應(yīng)力混凝土的受力特征logo3加載加載（1）提高抗裂度和剛度，裂縫控制等）提高抗裂度和剛度，裂縫控制等級為一

2、級和二級的構(gòu)件一定是預(yù)應(yīng)力混級為一級和二級的構(gòu)件一定是預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。凝土構(gòu)件。logo4（2）可按需要調(diào)整預(yù)應(yīng)力的大?。┛砂葱枰{(diào)整預(yù)應(yīng)力的大小開裂前可按彈性方法分析開裂前可按彈性方法分析 (4)可提高梁的抗剪承載力，但不提高抗可提高梁的抗剪承載力，但不提高抗彎承載力彎承載力(5)為高強度材料的應(yīng)用創(chuàng)造了條件為高強度材料的應(yīng)用創(chuàng)造了條件(6)構(gòu)件自重減輕構(gòu)件自重減輕logo5（1）全預(yù)應(yīng)力全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件混凝土構(gòu)件 使用荷載下不出現(xiàn)拉應(yīng)力使用荷載下不出現(xiàn)拉應(yīng)力（2）限值預(yù)應(yīng)力限值預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件混凝土構(gòu)件 使用荷載下允許出現(xiàn)拉應(yīng)力但不出現(xiàn)裂使用荷載下允許出現(xiàn)拉應(yīng)力但不出現(xiàn)裂縫縫（3）部分

3、預(yù)應(yīng)力部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件混凝土構(gòu)件 使用荷載下允許混凝土受拉區(qū)產(chǎn)生寬度使用荷載下允許混凝土受拉區(qū)產(chǎn)生寬度不大的裂縫不大的裂縫logo68.2 8.2 施加預(yù)應(yīng)力的方法施加預(yù)應(yīng)力的方法 使混凝土獲得預(yù)應(yīng)力的方法，總的概念是讓鋼筋使混凝土獲得預(yù)應(yīng)力的方法，總的概念是讓鋼筋(稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋)在彈性范圍內(nèi)伸長獲得拉應(yīng)力在彈性范圍內(nèi)伸長獲得拉應(yīng)力;再利再利用鋼筋的回彈用鋼筋的回彈,使該拉應(yīng)力反作用于混凝土，從而使使該拉應(yīng)力反作用于混凝土，從而使混凝土獲得壓應(yīng)力?；炷莲@得壓應(yīng)力。 直接張拉法：直接張拉法：用千斤頂?shù)葯C械工具直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋用千斤頂?shù)葯C械工具直接張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋; 電熱法：

4、電熱法：低電壓強電流通過鋼筋使其發(fā)熱伸長，達(dá)設(shè)計低電壓強電流通過鋼筋使其發(fā)熱伸長，達(dá)設(shè)計 要求時斷電要求時斷電 直接加壓法：直接加壓法：用千斤頂直接在構(gòu)件兩端加力使其獲得預(yù)壓用千斤頂直接在構(gòu)件兩端加力使其獲得預(yù)壓力力 自張法自張法：用自應(yīng)力水泥制成混凝土，結(jié)硬時混凝土膨脹帶：用自應(yīng)力水泥制成混凝土，結(jié)硬時混凝土膨脹帶動混凝土中的鋼筋一起伸長，在混凝土中產(chǎn)生壓力動混凝土中的鋼筋一起伸長，在混凝土中產(chǎn)生壓力logo78.2.1 8.2.1 先張法先張法logo8(a)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 鋼筋先在臺座鋼筋先在臺座(或鋼?；蜾撃?上張拉并錨固上張拉并錨固 (b)支模并澆搗混凝土支模并澆搗混凝

5、土(c)放松并截斷預(yù)應(yīng)力鋼筋放松并截斷預(yù)應(yīng)力鋼筋 待混凝土達(dá)到一定強度后待混凝土達(dá)到一定強度后(按計算確定，按計算確定，且至少不低于強度設(shè)計值的且至少不低于強度設(shè)計值的75%)剪斷剪斷(或或放松放松)鋼筋。鋼筋。鋼筋放松后將產(chǎn)生彈性回縮，但鋼筋與混凝鋼筋放松后將產(chǎn)生彈性回縮，但鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力阻止其回縮，因而混凝土土之間的粘結(jié)力阻止其回縮，因而混凝土獲得預(yù)應(yīng)力。獲得預(yù)應(yīng)力。因此因此,對于先張法構(gòu)件，對于先張法構(gòu)件，預(yù)預(yù)應(yīng)力的傳遞是通過鋼筋與混凝土的粘結(jié)力應(yīng)力的傳遞是通過鋼筋與混凝土的粘結(jié)力實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。logo98.2.2 8.2.2 后張法 logo10 (a)制作混凝土構(gòu)件制作混

6、凝土構(gòu)件 先制作構(gòu)件并預(yù)留孔道先制作構(gòu)件并預(yù)留孔道 (b)張拉鋼筋張拉鋼筋 混凝土達(dá)到一定強度后在孔道內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力混凝土達(dá)到一定強度后在孔道內(nèi)穿入預(yù)應(yīng)力鋼筋、在構(gòu)件上進行張拉鋼筋、在構(gòu)件上進行張拉 (c)張拉端錨固并對孔道灌漿張拉端錨固并對孔道灌漿 用錨具將鋼筋在構(gòu)件端部錨固，從而對構(gòu)件用錨具將鋼筋在構(gòu)件端部錨固，從而對構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力。鋼筋錨固后，應(yīng)對孔道進行壓施加預(yù)應(yīng)力。鋼筋錨固后，應(yīng)對孔道進行壓力灌漿。力灌漿。后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力是后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力是通過構(gòu)件端部的錨具直通過構(gòu)件端部的錨具直接擠壓混凝土而獲得的接擠壓混凝土而獲得的 logo118.3 8.3 錨具和夾具錨具和夾具錨、夾具：用

7、于固定鋼筋構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用構(gòu)件制作完后，能取下重復(fù)使用夾具夾具用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分 錨具錨具不同種類的錨具，有不同的固定原理。同不同種類的錨具，有不同的固定原理。同時固定預(yù)應(yīng)力筋不同。錨具不同則回縮量不同，時固定預(yù)應(yīng)力筋不同。錨具不同則回縮量不同，尺寸外形對構(gòu)件的影響不同。尺寸外形對構(gòu)件的影響不同。logo12常見的錨具有：常見的錨具有：摩擦型錨具摩擦型錨具logo13夾片式錨具夾片式錨具logo14 利用螺帽、墊板等的承壓作用將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在端部利用螺帽、墊板等的承壓作用將預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固在端部預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋筋墊板墊板螺絲桿端螺絲桿

8、端螺母螺母對焊接頭對焊接頭螺絲端桿錨具螺絲端桿錨具logo15墩頭錨具墩頭錨具logo16hvm張拉端張拉端圓形錨圓形錨工作錨板、夾片、錨墊板、螺旋筋、波紋管工作錨板、夾片、錨墊板、螺旋筋、波紋管 logo17hvm張拉端張拉端bm型扁錨型扁錨 logo18logo19logo20強度高；與混凝土間有足夠的粘結(jié)力；良好的加工性能和一定的塑性要求處于侵蝕介質(zhì)中的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，不宜采用熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線等作為預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線、冷拔低碳鋼絲注意對直接承受動荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，不得采用有焊接接頭的冷拉鋼筋8.4.1 鋼筋鋼筋lo

9、go218.4.2 8.4.2 混凝土混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土要承受很預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土要承受很大的預(yù)壓應(yīng)力，因此必須有很高的抗壓強大的預(yù)壓應(yīng)力，因此必須有很高的抗壓強度。度。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于低于c30，不宜低于，不宜低于c40。同時，為盡早施。同時，為盡早施加預(yù)應(yīng)力、加快施工進度，應(yīng)采用快硬、加預(yù)應(yīng)力、加快施工進度，應(yīng)采用快硬、早強混凝土；并應(yīng)采用收縮小和徐變小的早強混凝土；并應(yīng)采用收縮小和徐變小的混凝土。混凝土。 施加預(yù)應(yīng)力時，所需混凝土立方體抗壓施加預(yù)應(yīng)力時，所需混凝土立方體抗壓強度強度應(yīng)經(jīng)計算確定應(yīng)經(jīng)計算確定，且

10、不宜低于設(shè)計混凝，且不宜低于設(shè)計混凝土強度等級值的土強度等級值的75%。 logo228.5 8.5 張拉控制應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力損失張拉控制應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力損失8.5.1 張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力con 張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力(control stress by spread out) (control stress by spread out) 是指是指預(yù)應(yīng)力鋼筋在進行張拉時所控制達(dá)到的最大應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼筋在進行張拉時所控制達(dá)到的最大應(yīng)力值力值。預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積力張拉設(shè)備所顯示的總拉cona ap p concona ap p concona ap p concona ap p conconlogo

11、23產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力大，抗裂性好產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力大，抗裂性好 確定張拉控制應(yīng)力的原則是：盡量高一些。確定張拉控制應(yīng)力的原則是：盡量高一些。a ap p c conona ap p c conona ap p c conona ap p c conon concon不應(yīng)低于不應(yīng)低于0.4 f0.4 fptkptklogo24 不能過高，以避免個別預(yù)應(yīng)力鋼筋被不能過高，以避免個別預(yù)應(yīng)力鋼筋被拉斷，避免構(gòu)件的預(yù)拉區(qū)或端部開裂，同拉斷，避免構(gòu)件的預(yù)拉區(qū)或端部開裂，同時，過高的預(yù)應(yīng)力會使破壞前缺乏預(yù)兆。時，過高的預(yù)應(yīng)力會使破壞前缺乏預(yù)兆。 張拉控制應(yīng)力應(yīng)按表張拉控制應(yīng)力應(yīng)按表8.1的規(guī)定取用。的規(guī)定取用。 鋼種

12、鋼種張拉方法張拉方法先張法先張法后張法后張法消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線消除應(yīng)力鋼絲、鋼絞線0.75fptk0.75 fptk中強度預(yù)應(yīng)力鋼絲中強度預(yù)應(yīng)力鋼絲 0.70fptk0.70fptk預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋0.85 f pyk0.85 f pyklogo258.5.2 8.5.2 預(yù)應(yīng)力損失值及其組合預(yù)應(yīng)力損失值及其組合1. 預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力損失 任何使預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮的原因及阻止預(yù)應(yīng)任何使預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮的原因及阻止預(yù)應(yīng)力鋼筋獲得有效拉應(yīng)力的原因都將產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力力鋼筋獲得有效拉應(yīng)力的原因都將產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失。損失。 (1).由于錨具變形和預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮引起的損失由于錨具變形和預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)縮引起

13、的損失 預(yù)應(yīng)力直線鋼筋的該項損失值可由虎克定律求預(yù)應(yīng)力直線鋼筋的該項損失值可由虎克定律求得得: slela1logo26(2). 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失值預(yù)應(yīng)力損失值2lkxle11con2x 從張拉端至計算截面的孔道長度從張拉端至計算截面的孔道長度(m)(m)，可用投，可用投影長度影長度。 從張拉端至計算截面曲線孔道長度的夾角從張拉端至計算截面曲線孔道長度的夾角(rad)(rad)。k 考慮孔道每米長度局部偏差的摩擦系數(shù)，教材表考慮孔道每米長度局部偏差的摩擦系數(shù)，教材表 預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁間的摩擦系數(shù)，教材表預(yù)應(yīng)力鋼筋與孔道壁間的摩擦系

14、數(shù)，教材表當(dāng) + kx 0.2時， l2 = con(kx + )logo27溫度回落到溫度回落到t0時由于混凝土?xí)r由于混凝土已結(jié)硬和鋼筋同時回縮，已結(jié)硬和鋼筋同時回縮，此處的應(yīng)力為此處的應(yīng)力為 con con溫度為溫度為t0時的應(yīng)力為時的應(yīng)力為 con溫度升到溫度升到t1時由于混凝土?xí)r由于混凝土未結(jié)硬此處的應(yīng)力為未結(jié)硬此處的應(yīng)力為 con(3)受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的受張拉的鋼筋與承受拉力的設(shè)備之間的溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失值溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失值 tl 23logo28(4)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失損失 l4鋼筋在高應(yīng)力作用下，長度不變而應(yīng)

15、力隨時間逐漸鋼筋在高應(yīng)力作用下，長度不變而應(yīng)力隨時間逐漸降低的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛降低的現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛的特點與下列因素有關(guān)應(yīng)力松弛的特點與下列因素有關(guān)1 1）鋼種）鋼種 【軟鋼小而硬鋼大】2 2）時間）時間先快后慢。先快后慢?！疽恍r完成一小時完成50%50%，一天完成，一天完成80%80%，以后逐漸收斂】3 3）張拉方法）張拉方法logo29(5)混凝土的收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失值混凝土的收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失值 混凝土受到預(yù)壓后，混凝土的混凝土受到預(yù)壓后，混凝土的收縮和徐變變形將引起受拉區(qū)和受收縮和徐變變形將引起受拉區(qū)和受壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失和壓區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力損失和

16、 (收縮和徐變都導(dǎo)致構(gòu)件長度縮短，收縮和徐變都導(dǎo)致構(gòu)件長度縮短，預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮預(yù)應(yīng)力鋼筋回縮)。在總的預(yù)應(yīng)力。在總的預(yù)應(yīng)力損失中，此項損失值最大，約占總損失中，此項損失值最大，約占總損失值的一半以上損失值的一半以上。logo30先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件 后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件 151340605cupclf，151300555cupclflogo31式中式中 受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在合力點受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在合力點處混凝土法向壓應(yīng)力，此時僅考慮混處混凝土法向壓應(yīng)力，此時僅考慮混凝土預(yù)壓前凝土預(yù)壓前(第一批第一批)的預(yù)應(yīng)力損失值的預(yù)應(yīng)力損失值， (計算公式后面述及計算公式后面述及)，即，即 ， 且不得大于且不

17、得大于0.5 非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力值非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力值 應(yīng)取為零應(yīng)取為零; 施加預(yù)應(yīng)力時的混凝土立方施加預(yù)應(yīng)力時的混凝土立方體抗壓強度，不低于體抗壓強度，不低于0.75； pcpccuf5 lcuflogo32式中式中 受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在合力點受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋在合力點處混凝土法向壓應(yīng)力，此時僅考慮混處混凝土法向壓應(yīng)力，此時僅考慮混凝土預(yù)壓前凝土預(yù)壓前(第一批第一批)的預(yù)應(yīng)力損失值的預(yù)應(yīng)力損失值， (計算公式后面述及計算公式后面述及)，即，即 ， 且不得大于且不得大于0.5 非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力值非預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力值 應(yīng)取為零應(yīng)取為零; 施加預(yù)應(yīng)力時的混凝土立方施加預(yù)應(yīng)力時的混凝土立方體抗

18、壓強度，不低于體抗壓強度，不低于0.75； pcpccuf5 lcuflogo33 受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的配筋率；鋼筋的配筋率； 對先張法構(gòu)件對先張法構(gòu)件 對后張法構(gòu)件對后張法構(gòu)件 對于對稱配置預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力對于對稱配置預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的構(gòu)件，取鋼筋的構(gòu)件，取 = ，此時配筋率應(yīng)，此時配筋率應(yīng)按其鋼筋截面面的一半進行計算；按其鋼筋截面面的一半進行計算； a0、an換算截面面積、凈截面面積，換算截面面積、凈截面面積，計算方法詳后。計算方法詳后。0aaaspnspaaa logo34(6)用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋做配筋的環(huán)形構(gòu)件對混凝土用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋做配

19、筋的環(huán)形構(gòu)件對混凝土的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力的局部擠壓引起的預(yù)應(yīng)力損失損失 l6采用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作為配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于采用螺旋式預(yù)應(yīng)力筋作為配筋的環(huán)形構(gòu)件，由于預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的局部擠壓使構(gòu)件直徑減小預(yù)應(yīng)力筋對混凝土的局部擠壓使構(gòu)件直徑減小所引起的損失所引起的損失當(dāng)d3m時mpal306logo35 2 預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力損失的組合損失的組合前期損失前期損失(混凝土預(yù)壓前混凝土預(yù)壓前)稱第一批損失稱第一批損失后期損失后期損失(混凝土預(yù)壓后混凝土預(yù)壓后 )稱第二批損失稱第二批損失預(yù)應(yīng)力損失的預(yù)應(yīng)力損失的組合組合先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件第一批損失第一批損失 li l1+( l2) +

20、l3+ l4 l1+ l2第二批損失第二批損失 lii l5 l4+ l5+( l6)logo36預(yù)應(yīng)力總損失預(yù)應(yīng)力總損失的的下限值下限值先張法構(gòu)件先張法構(gòu)件： l 100n/mm2后張法構(gòu)件后張法構(gòu)件： l 80n/mm2總損失：總損失： l = li + liilogo373.減少預(yù)應(yīng)力損失的措施減少預(yù)應(yīng)力損失的措施 采用強度等級較高的混凝土和高標(biāo)號水泥，減少水泥采用強度等級較高的混凝土和高標(biāo)號水泥，減少水泥用量，降低水灰比，采用級配好的骨料，加強振搗和養(yǎng)護用量，降低水灰比，采用級配好的骨料，加強振搗和養(yǎng)護，以減少混凝土的收縮、徐變損失。，以減少混凝土的收縮、徐變損失。 控制預(yù)應(yīng)力鋼筋放張

21、時的混凝土立方體抗壓強度并控控制預(yù)應(yīng)力鋼筋放張時的混凝土立方體抗壓強度并控制混凝土的預(yù)壓應(yīng)力，以減少由于混凝土非線性徐變所引制混凝土的預(yù)壓應(yīng)力，以減少由于混凝土非線性徐變所引起的損失。起的損失。 對預(yù)應(yīng)力鋼筋進行超張拉，以減小鋼筋松弛損失。對預(yù)應(yīng)力鋼筋進行超張拉，以減小鋼筋松弛損失。 對后張法構(gòu)件的曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋采用兩端張拉的方法，對后張法構(gòu)件的曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋采用兩端張拉的方法，以減少預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦損失；但應(yīng)與進行以減少預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦損失；但應(yīng)與進行比較后確定。比較后確定。 選擇變形小和鋼筋內(nèi)縮小的錨夾具選擇變形小和鋼筋內(nèi)縮小的錨夾具,盡量減少墊板的數(shù)盡量減少墊板的

22、數(shù)量量,增加先張法臺座長度，以減少由于錨具變形和鋼筋內(nèi)增加先張法臺座長度，以減少由于錨具變形和鋼筋內(nèi)縮的預(yù)應(yīng)力損失?？s的預(yù)應(yīng)力損失。 按程序進行按程序進行“兩階段升溫養(yǎng)護兩階段升溫養(yǎng)護”,減少減少l3logo388.6 8.6 預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算8.6.1 應(yīng)力分析應(yīng)力分析 預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件經(jīng)歷預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件經(jīng)歷承受外荷載前的施承受外荷載前的施工階段工階段和和承受外荷載后的使用階段承受外荷載后的使用階段。在施工階段。在施工階段，預(yù)應(yīng)力鋼筋的控制應(yīng)力由于損失而下降、拉應(yīng)，預(yù)應(yīng)力鋼筋的控制應(yīng)力由于損失而下降、拉應(yīng)力減少，混凝土及非預(yù)應(yīng)力鋼筋則承受壓應(yīng)

23、力。力減少，混凝土及非預(yù)應(yīng)力鋼筋則承受壓應(yīng)力。在使用階段，預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力增加、直至受拉在使用階段，預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力增加、直至受拉屈服；而混凝土則經(jīng)歷壓應(yīng)力逐漸減少至零、拉屈服；而混凝土則經(jīng)歷壓應(yīng)力逐漸減少至零、拉應(yīng)力增加至受拉開裂。非預(yù)應(yīng)力鋼筋也經(jīng)歷壓應(yīng)應(yīng)力增加至受拉開裂。非預(yù)應(yīng)力鋼筋也經(jīng)歷壓應(yīng)力逐漸減少至零、拉應(yīng)力增加、直至受拉屈服。力逐漸減少至零、拉應(yīng)力增加、直至受拉屈服。在施工階段和使用階段中，先張法和后張法構(gòu)件在施工階段和使用階段中，先張法和后張法構(gòu)件又有不同的特點。又有不同的特點。logo39預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力： 非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力： 混凝土應(yīng)力：混凝土

24、應(yīng)力： ps pcpcpci acp aps ascseseecpepee或或 c c符號規(guī)定符號規(guī)定： logo401). 施工階段施工階段 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋conp0c預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力混凝土的應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力0s1、先張法構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析、先張法構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析logo41完成第一批預(yù)完成第一批預(yù) 應(yīng)力損失應(yīng)力損失 預(yù)應(yīng)力鋼筋未放張預(yù)應(yīng)力鋼筋未放張 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 p=con-li 非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 s=00c混凝土應(yīng)力：澆注澆注混凝土但不受力混凝土但不受力logo42從構(gòu)件端部開始起從構(gòu)

25、件端部開始起,取出隔離體取出隔離體, 利用力的平衡條件和應(yīng)變協(xié)調(diào)利用力的平衡條件和應(yīng)變協(xié)調(diào) 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 p=con-li - ep pcise pci pci放張放張(截斷截斷)預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋,混凝土受壓混凝土受壓logo430)(aapliconcpi混凝土應(yīng)力：a0稱為換算截面面積稱為換算截面面積 a0 =a+(e-1)as+( ep -1)aplogo44完成第二批損失完成第二批損失 也即完成全部預(yù)應(yīng)力損失也即完成全部預(yù)應(yīng)力損失,此時的混凝土此時的混凝土壓應(yīng)力稱為混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力壓應(yīng)力稱為混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力pcii 預(yù)應(yīng)力鋼筋中的拉力稱為有效預(yù)拉力預(yù)應(yīng)力鋼筋

26、中的拉力稱為有效預(yù)拉力np。 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力pii= con-l - ep pcii np = p ap logo45pciiesla5slpciiecpciippciieplconaaa)(505aaaslplconpciipciieplconpii5lpciiesii非預(yù)應(yīng)力鋼筋的壓應(yīng)力，一部分為非預(yù)應(yīng)力鋼筋的壓應(yīng)力，一部分為，另一部分則因混凝土收縮、徐變而產(chǎn)生，取為另一部分則因混凝土收縮、徐變而產(chǎn)生，取為，(近似近似考慮普通鋼筋對混凝土收縮、徐變的阻考慮普通鋼筋對混凝土收縮、徐變的阻止作用，該阻止作用使非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓而使混凝土受止作用，該阻止作用使非預(yù)應(yīng)力鋼筋受壓而使混凝

27、土受拉，從而抵消部分預(yù)壓應(yīng)力拉，從而抵消部分預(yù)壓應(yīng)力)，則由平衡條件，可得，則由平衡條件，可得整理后，有整理后，有 （拉）（拉） （壓）（壓）logo46 完成全部預(yù)應(yīng)力損失后的混完成全部預(yù)應(yīng)力損失后的混凝土預(yù)壓應(yīng)力，該應(yīng)力對使用階段凝土預(yù)壓應(yīng)力，該應(yīng)力對使用階段的構(gòu)件性能發(fā)生影響，故也稱為的構(gòu)件性能發(fā)生影響，故也稱為“有效預(yù)壓應(yīng)力有效預(yù)壓應(yīng)力”； 預(yù)應(yīng)力鋼筋在完成全部損失后預(yù)應(yīng)力鋼筋在完成全部損失后的拉應(yīng)力，稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋的的拉應(yīng)力，稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效有效預(yù)拉力預(yù)拉力； pciipiilogo472)使用階段使用階段 -加載至混凝土中的應(yīng)力為加載至混凝土中的應(yīng)力為0 c=0np0 此時此時

28、,預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力在外荷載預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力在外荷載np0作用下增作用下增加加,而混凝土中的應(yīng)力由減小為而混凝土中的應(yīng)力由減小為0,有有 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力p= con-l 鋼筋應(yīng)力鋼筋應(yīng)力s= l 5 (壓壓) np0 = (con-l )a p - l 5as =pcii a0 logo48-加載至混凝土開裂加載至混凝土開裂即將開裂時即將開裂時, ,混凝土達(dá)到抗拉強度混凝土達(dá)到抗拉強度f ftktk ftkncrpcon-l + epftkse ftk l 5 開裂時外荷載開裂時外荷載n cr =(pcii+ftk)a0logo49 - 構(gòu)件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)構(gòu)件達(dá)到承載能力極限

29、狀態(tài)當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉屈服，構(gòu)當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉屈服，構(gòu)件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時件達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時,有有 syppyuafafnlogo501) 施工階段施工階段完成第一批損失完成第一批損失澆混凝土構(gòu)件，并在構(gòu)件中預(yù)留孔道在構(gòu)件中預(yù)留孔道中穿鋼筋并張拉2、后張法構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析、后張法構(gòu)件各階段的應(yīng)力分析logo51 si si = = es es pci pci （壓）（壓） pipi= = con con li li 由截面平衡：由截面平衡： pi pi a ap p = = pci pci a ac c + + si si a as s非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：非

30、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：混凝土應(yīng)力為：混凝土應(yīng)力為： npliconcpliconpci)()(aaaaases凈截面面積凈截面面積 an=ac + e as 其中ac為扣去孔洞、鋼筋等面積后的混凝土截面積混凝土截面積logo52完成第二批損失完成第二批損失pii= con l由截面平衡由截面平衡： pii ap = cii ac + sii as非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：混凝土應(yīng)力為混凝土應(yīng)力為： 錨固灌漿naaasl5plconpcii)(sii = es pcii l 5 （壓）logo532.使用階段使用階段-加載至混凝土中的應(yīng)力為加載

31、至混凝土中的應(yīng)力為0np0 此時 pcon-l+ ep pcii sl 5 (壓)由平衡條件由平衡條件,有有 np0=p a p l 5 as =pciia0 其中其中a0=a n+ e p aplogo54 混凝土達(dá)到抗拉強度混凝土達(dá)到抗拉強度f ftktk 此時 預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 p=con-l+ ep (f ftktk+pc ii )非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 s= ef ftktk-l 5開裂荷載開裂荷載 n c r =(pcii+ftk)a0 -加載到破壞加載到破壞 同先張法構(gòu)件同先張法構(gòu)件-加載至混凝土開裂加載至混凝土開裂logo55 總之，預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)

32、件總之，預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的先張法和后張法，在施工階段完成第一的先張法和后張法，在施工階段完成第一批損失和完成全部損失時，混凝土預(yù)壓應(yīng)批損失和完成全部損失時，混凝土預(yù)壓應(yīng)力和有效預(yù)壓應(yīng)力的表達(dá)式，分別采用的力和有效預(yù)壓應(yīng)力的表達(dá)式，分別采用的是截面換算面積是截面換算面積ao(先張法先張法)和凈截面面積和凈截面面積an(后張法后張法)。而在使用階段，無論是消壓。而在使用階段，無論是消壓狀態(tài)的狀態(tài)的np0、還是構(gòu)件即將開裂時的、還是構(gòu)件即將開裂時的ncr、以及承載能力極限狀態(tài)下的以及承載能力極限狀態(tài)下的nu，先張法構(gòu)，先張法構(gòu)件和后張法構(gòu)件的表達(dá)式是相應(yīng)一致的。件和后張法構(gòu)件的表達(dá)式是相應(yīng)一

33、致的。而預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力而預(yù)應(yīng)力鋼筋的拉應(yīng)力p，相應(yīng)階段，相應(yīng)階段(至開至開裂前裂前)的后張法總比先張法的大，其原因在的后張法總比先張法的大，其原因在于張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋至錨固過程中于張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋至錨固過程中,混凝土完混凝土完成彈性壓縮的過程不同。成彈性壓縮的過程不同。logo568.6.2 8.6.2 計算內(nèi)容計算內(nèi)容 r0n nu = fyas + fpy apr r0 0 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；n n 軸力設(shè)計值軸力設(shè)計值上式主要用來求上式主要用來求a ap p（一般按構(gòu)造要求設(shè)（一般按構(gòu)造要求設(shè)a as s）。1、正截面受拉承載力計算、正截面受拉承載力計算logo57裂縫控制

34、等級分為三級。裂縫控制等級分為三級。1) 1) 嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 ( (一級一級) ) ck ck pcii pcii 0 0ck 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合求得的砼的法向應(yīng)力 0kckan即：在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，不出現(xiàn)拉應(yīng)力。即：在荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合下，不出現(xiàn)拉應(yīng)力。2、裂縫控制驗算、裂縫控制驗算logo582) 2) 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件 ( (二級二級) ) 裂縫控制等級為二級、即一般要求不出現(xiàn)裂縫裂縫控制等級為二級、即一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下的構(gòu)件，在荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下,混凝土拉應(yīng)力不混凝土拉應(yīng)力不應(yīng)大于混

35、凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)大于混凝土抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 ck ck pcii pcii f ftktk ck ck 按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合求得的砼的法向應(yīng)力按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值組合求得的砼的法向應(yīng)力: : 0kckanlogo593) 裂縫控制等級為三級時裂縫控制等級為三級時 對裂縫控制等級為三級、即允許對裂縫控制等級為三級、即允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用效應(yīng)影響計算的組合并考慮長期作用效應(yīng)影響計算的最大裂縫寬度應(yīng)滿足最大裂縫寬度應(yīng)滿足 limmaxwwlogo603.施工階段驗算施工階段驗算 由于構(gòu)件在制作、運輸、吊裝時的受由于構(gòu)件在制作、運輸、吊裝

36、時的受力狀態(tài)與使用階段受力不同，且混凝土的力狀態(tài)與使用階段受力不同，且混凝土的強度不一定達(dá)到混凝土的設(shè)計強度，故需強度不一定達(dá)到混凝土的設(shè)計強度，故需要對施工階段的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進行驗算。要對施工階段的預(yù)應(yīng)力構(gòu)件進行驗算。 先張法先張法,放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時構(gòu)件承載力放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時構(gòu)件承載力驗算驗算;后張法后張法,張拉鋼筋時構(gòu)件承載力驗算。張拉鋼筋時構(gòu)件承載力驗算。 后張法后張法, 端部錨固區(qū)局部受壓驗算。端部錨固區(qū)局部受壓驗算。logo611 1）構(gòu)件的承載力驗算）構(gòu)件的承載力驗算混凝土的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)符合下列條件：混凝土的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)符合下列條件：式中：式中：f fckck 放松放松( (張拉張拉)

37、)預(yù)應(yīng)力鋼筋時砼立方體抗壓強預(yù)應(yīng)力鋼筋時砼立方體抗壓強度相應(yīng)的抗壓強度設(shè)計值，直線內(nèi)插。度相應(yīng)的抗壓強度設(shè)計值，直線內(nèi)插。 cccc 放松放松( (張拉張拉) )鋼筋時砼的預(yù)應(yīng)壓力鋼筋時砼的預(yù)應(yīng)壓力0pliconcc)(aa先張法：npconccaa后張法：在施工階段：在施工階段： f fcncn 0.75 0.75 砼強度設(shè)計值砼強度設(shè)計值。8 . 0ckccflogo622)局部受壓承載力驗算局部受壓承載力驗算 后張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)壓力是通后張法構(gòu)件中，預(yù)應(yīng)力鋼筋中的預(yù)壓力是通過錨具傳遞給墊板、再由墊板傳遞給混凝土的過錨具傳遞給墊板、再由墊板傳遞給混凝土的,預(yù)預(yù)應(yīng)力在構(gòu)件的端面上

38、集中于墊板下一定的范圍之應(yīng)力在構(gòu)件的端面上集中于墊板下一定的范圍之內(nèi)，然后在構(gòu)件內(nèi)逐步擴散，經(jīng)過一定的擴散長內(nèi)，然后在構(gòu)件內(nèi)逐步擴散，經(jīng)過一定的擴散長度后才均勻地分布到構(gòu)件的全截面上，一般取擴度后才均勻地分布到構(gòu)件的全截面上，一般取擴散長度等于構(gòu)件的截面寬度散長度等于構(gòu)件的截面寬度b logo631)局部受壓區(qū)的截面尺寸要求局部受壓區(qū)的截面尺寸要求 為了防止構(gòu)件端部局部受壓面積太小而為了防止構(gòu)件端部局部受壓面積太小而在使用階段出現(xiàn)裂縫，混凝土局部受壓區(qū)在使用階段出現(xiàn)裂縫，混凝土局部受壓區(qū)的截面尺寸應(yīng)符合的截面尺寸應(yīng)符合 ln35. 1affclcllblaalogo64 局部受壓面上作用的局部

39、壓力設(shè)局部受壓面上作用的局部壓力設(shè) 計值計值,對有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件取對有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件??；對無粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件取和；對無粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件取和的較大值的較大值,fptk為無粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力鋼筋的為無粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值; c混凝土強度影響系數(shù)混凝土強度影響系數(shù),當(dāng)混凝土強當(dāng)混凝土強 度等級不超過度等級不超過c50時取時取1.0, 當(dāng)混凝當(dāng)混凝土強度等級為土強度等級為c80時取時取0.8,其間按線其間按線性內(nèi)插法確定；性內(nèi)插法確定；lflogo65l混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù)。是混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù)。是考慮到混凝土局部受壓時，周圍未直接

40、受考慮到混凝土局部受壓時，周圍未直接受力的混凝土阻礙局部受壓混凝土的橫向變力的混凝土阻礙局部受壓混凝土的橫向變形，使它處于約束受力狀態(tài)而取用的強度形，使它處于約束受力狀態(tài)而取用的強度提高系數(shù)。其中提高系數(shù)。其中al為混凝土局部受壓面積為混凝土局部受壓面積；ab 局部受壓時的計算底面積，可根據(jù)局部局部受壓時的計算底面積，可根據(jù)局部受壓面積與計算底面積同心、對稱的原則受壓面積與計算底面積同心、對稱的原則確定確定 logo66logo672 2） 局部受壓承載力計算局部受壓承載力計算為防止構(gòu)件端部的局壓破壞，配方格網(wǎng)式為防止構(gòu)件端部的局壓破壞，配方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋?；蚵菪介g接鋼筋。式中式中

41、p pv v 體積配筋率，體積配筋率，為方格網(wǎng)配筋時為方格網(wǎng)配筋時 lcorcor/ aaln29 . 0afffycorvclclsalanlancorssv222111logo68局部受壓局部受壓配筋配筋 logo698.6.3 8.6.3 設(shè)計計算例題設(shè)計計算例題 某某24m跨后張法預(yù)應(yīng)力混凝土拱形屋架下跨后張法預(yù)應(yīng)力混凝土拱形屋架下弦，截面尺寸為弦，截面尺寸為25omml8omm，兩個孔道的，兩個孔道的直徑均為直徑均為55mm，采用抽芯成型，端部尺寸及構(gòu)，采用抽芯成型，端部尺寸及構(gòu)造如圖造如圖8.12。混凝土的強度等級為?；炷恋膹姸鹊燃墳閏50，采用有，采用有粘結(jié)低松弛鋼絞線束配筋，

42、每束公稱直徑粘結(jié)低松弛鋼絞線束配筋，每束公稱直徑s11.l，as=74.2mm， =1860n/mm2，墩頭錨，墩頭錨具，一端張拉。非預(yù)應(yīng)力鋼筋按構(gòu)造要求配置具，一端張拉。非預(yù)應(yīng)力鋼筋按構(gòu)造要求配置412。下弦的軸心拉力設(shè)計值。下弦的軸心拉力設(shè)計值n=52okn，按，按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算的軸心拉力值荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合計算的軸心拉力值nk=400kn，按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計算的軸心拉力值，按荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合計算的軸心拉力值nq=30okn，混凝土達(dá)強度設(shè)計值后開始張拉，混凝土達(dá)強度設(shè)計值后開始張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋。試進行下弦的承載力計算、抗裂度預(yù)應(yīng)力鋼筋。試進行下弦的承載力計算、抗裂度驗算及屋架端部

43、的局部受壓承載力驗算。驗算及屋架端部的局部受壓承載力驗算。logo70【解解】 (1)基本設(shè)計資料基本設(shè)計資料 （2）按承載力計算以確定預(yù)應(yīng)力鋼筋面）按承載力計算以確定預(yù)應(yīng)力鋼筋面積積 （3）抗裂驗算）抗裂驗算 1）截面幾何特征）截面幾何特征 2)張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力 3）預(yù)應(yīng)力損失值）預(yù)應(yīng)力損失值 4)有效預(yù)壓應(yīng)力有效預(yù)壓應(yīng)力 5）抗裂驗算）抗裂驗算 （4）施工階段驗算）施工階段驗算 1)承載力驗算承載力驗算 2)屋架端部錨固區(qū)屋架端部錨固區(qū)的的 局部受壓驗算局部受壓驗算 logo718.7 8.7 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的一般配筋形式是預(yù)應(yīng)力混凝土

44、受彎構(gòu)件的一般配筋形式是：主要的預(yù)應(yīng)力鋼筋（截面面積為：主要的預(yù)應(yīng)力鋼筋（截面面積為ap）配）配置在使用階段的受拉區(qū)（即施工階段受壓置在使用階段的受拉區(qū)（即施工階段受壓區(qū)，也稱為預(yù)壓區(qū)）。次要的預(yù)應(yīng)力鋼筋區(qū)，也稱為預(yù)壓區(qū)）。次要的預(yù)應(yīng)力鋼筋（截面面積為（截面面積為ap）配置在使用階段的受壓）配置在使用階段的受壓區(qū)（也稱為預(yù)拉區(qū)），區(qū)（也稱為預(yù)拉區(qū)），目的是防止構(gòu)件在目的是防止構(gòu)件在施工階段受拉出現(xiàn)裂縫施工階段受拉出現(xiàn)裂縫，故該預(yù)應(yīng)力鋼筋，故該預(yù)應(yīng)力鋼筋不一定配置。非預(yù)應(yīng)力鋼筋配置在相應(yīng)預(yù)不一定配置。非預(yù)應(yīng)力鋼筋配置在相應(yīng)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力鋼筋的外側(cè)外側(cè)，與箍筋構(gòu)成鋼筋骨架。，與箍筋構(gòu)成鋼筋骨架。

45、logo728.7.1 8.7.1 應(yīng)力分析應(yīng)力分析 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力分析在預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的應(yīng)力分析在原則上與預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析原則上與預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分析并無區(qū)別，也分為施工階段和使用階段。并無區(qū)別，也分為施工階段和使用階段。在在構(gòu)件截面開裂前構(gòu)件截面開裂前，采用彈性材料的應(yīng)力，采用彈性材料的應(yīng)力分析方法分析方法(即即材料力學(xué)分析方法材料力學(xué)分析方法)。但是。但是, 預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的應(yīng)力分布并不相同：例如在施工階段件的應(yīng)力分布并不相同：例如在施工階段，預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件的混凝土預(yù)壓應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力軸

46、心受拉構(gòu)件的混凝土預(yù)壓應(yīng)力是均勻分布的是均勻分布的,而受彎構(gòu)件預(yù)壓應(yīng)力是線性而受彎構(gòu)件預(yù)壓應(yīng)力是線性分布的。分布的。 logo731. 施工階段的應(yīng)力分析施工階段的應(yīng)力分析 根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的大小和位置，混根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力的大小和位置，混凝土應(yīng)力圖形有如下三種：全截面受壓、凝土應(yīng)力圖形有如下三種：全截面受壓、全截面受壓但最小壓應(yīng)力為零、截面部分全截面受壓但最小壓應(yīng)力為零、截面部分受壓部分受拉。受壓部分受拉。logo74 但是不論是哪一種應(yīng)力圖但是不論是哪一種應(yīng)力圖, ,都可按材料力學(xué)公都可按材料力學(xué)公式確定混凝土沿截面高度處各點的應(yīng)力和相應(yīng)位式確定混凝土沿截面高度處各點的應(yīng)力和相應(yīng)位置的鋼

47、筋應(yīng)力：置的鋼筋應(yīng)力： yienanyppppc)( （8.30） logo75 預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力鋼筋as 、 as的合力的合力, as、 as為為 受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積；受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力筋的截面面積； np至換算截面重心的距離；至換算截面重心的距離； y高度高度y處的混凝土位置，以換算截面重心處的混凝土位置，以換算截面重心為零點，向下為正；為零點，向下為正；a截面面積，對先張法構(gòu)件采用換算截面面截面面積，對先張法構(gòu)件采用換算截面面積，對后張法構(gòu)件采用凈截面面積積，對后張法構(gòu)件采用凈截面面積;i截面慣性矩，對先張法，為換算截面慣性截面慣性矩，對先張法，為換算截面慣性矩矩

48、i0;對后張法，為凈截面慣性矩對后張法，為凈截面慣性矩in。pnpelogo76 利用上式利用上式,可以很方便地分析施工階段可以很方便地分析施工階段截面不同高度處的混凝土應(yīng)力。截面不同高度處的混凝土應(yīng)力。 (1) 預(yù)拉力預(yù)拉力np的確定的確定 與軸心受拉構(gòu)件的計算類似，在完成第與軸心受拉構(gòu)件的計算類似，在完成第一批損失值一批損失值1i、1i后，后， 在完成第二批預(yù)應(yīng)力損失、即完成全部損失在完成第二批預(yù)應(yīng)力損失、即完成全部損失后，后， plconplcontpdppaannnaaaannnslplconslplcontpdpp55logo77(2) 的確定的確定 通過通過 和和 對換算截面重心取

49、矩，則對換算截面重心取矩，則不難確定。不難確定。 (3)截面面積截面面積 a0、an 與軸心受拉構(gòu)件的確定方法相同，利用應(yīng)與軸心受拉構(gòu)件的確定方法相同，利用應(yīng)變協(xié)調(diào)條件，將鋼筋面積換算為相當(dāng)?shù)幕熳儏f(xié)調(diào)條件，將鋼筋面積換算為相當(dāng)?shù)幕炷撩娣e。凝土面積。pedpntpnlogo78(4) 換算截面重心軸位置換算截面重心軸位置 對先張法和后張法構(gòu)件，換算截面重對先張法和后張法構(gòu)件，換算截面重心軸至受拉邊緣心軸至受拉邊緣(預(yù)壓區(qū)邊緣預(yù)壓區(qū)邊緣)距離分別為距離分別為y0和和yn，可通過求，可通過求面積矩面積矩s0、sn確定，即確定，即 y0 = s0/a0 yn = sn/an logo79(5)截面上

50、下邊緣的混凝土法向應(yīng)力截面上下邊緣的混凝土法向應(yīng)力 截面上、下邊緣的混凝土法向應(yīng)力值，是進行抗截面上、下邊緣的混凝土法向應(yīng)力值，是進行抗裂驗算的控制應(yīng)力，將裂驗算的控制應(yīng)力，將(下邊緣下邊緣)及及(上邊緣上邊緣)代入代入一般式一般式(8.30)即可求出即可求出。 (6)預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點處的混凝土法向應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋合力點處的混凝土法向應(yīng)力 在完成第一批損失后，需要求出預(yù)應(yīng)力鋼筋在完成第一批損失后，需要求出預(yù)應(yīng)力鋼筋處的混凝土法向應(yīng)力，該應(yīng)力是確定的依據(jù)，同處的混凝土法向應(yīng)力，該應(yīng)力是確定的依據(jù)，同樣可用一般公式樣可用一般公式(8.30)計算。計算。 (7)預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力 先張法

51、和后張法構(gòu)件在不同階段的應(yīng)力表達(dá)式與先張法和后張法構(gòu)件在不同階段的應(yīng)力表達(dá)式與軸心受拉構(gòu)件的相同軸心受拉構(gòu)件的相同 logo802.使用階段的應(yīng)力分析使用階段的應(yīng)力分析 受力階段應(yīng)力分析與預(yù)應(yīng)力受力階段應(yīng)力分析與預(yù)應(yīng)力軸心受拉構(gòu)件相仿。此階段涉及截軸心受拉構(gòu)件相仿。此階段涉及截面幾何特征時，無論先張法構(gòu)件和面幾何特征時，無論先張法構(gòu)件和后張法構(gòu)件，都采用換算截面及換后張法構(gòu)件，都采用換算截面及換算截面形心軸。算截面形心軸。 在構(gòu)件截面開裂前，仍采用材料在構(gòu)件截面開裂前，仍采用材料力學(xué)分析方法力學(xué)分析方法。logo81(1)加荷至受拉邊混凝土應(yīng)力為零時的彎矩加荷至受拉邊混凝土應(yīng)力為零時的彎矩 p

52、c00wmpc 此時，有效預(yù)壓應(yīng)力此時，有效預(yù)壓應(yīng)力恰好抵消外荷載彎恰好抵消外荷載彎矩在受拉邊產(chǎn)生的拉應(yīng)力，故有矩在受拉邊產(chǎn)生的拉應(yīng)力，故有l(wèi)ogo82 w0換算截面彈性抵抗矩，；換算截面彈性抵抗矩，； 完成全部預(yù)應(yīng)力損失后，構(gòu)件受拉完成全部預(yù)應(yīng)力損失后，構(gòu)件受拉邊的有效預(yù)壓應(yīng)力邊的有效預(yù)壓應(yīng)力,由式（由式（8.30）計算，并）計算，并取取y=y0（先張法）或（先張法）或y=yn （后張法）。（后張法）。 此時，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為此時，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為 （先張法）（先張法）或或 （后張法）（后張法）pclconpopcelconpologo83(2)加荷至受拉區(qū)混凝土開裂前瞬間加荷至受拉區(qū)混凝土

53、開裂前瞬間 此時開裂彎矩應(yīng)為此時開裂彎矩應(yīng)為m0+m，由材料，由材料力學(xué)可知力學(xué)可知m= 故故 由于開裂前受拉混凝土的塑性變形由于開裂前受拉混凝土的塑性變形,則將上述則將上述公式修改為公式修改為: 式中式中 _換算截面抵抗矩塑性影響系數(shù)換算截面抵抗矩塑性影響系數(shù),按按下式計算下式計算: = 0wftk0wfmtkpccr0wfmtkpccrmh)1207.0（m_換算截面抵抗矩塑性影響系換算截面抵抗矩塑性影響系數(shù)基本值數(shù)基本值,查表查表8.5 logo848.7.2預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件承載力計算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件承載力計算 1. 正截面受彎承載力計算正截面受彎承載力計算 計算原則和方法都與鋼

54、筋混凝土受彎構(gòu)計算原則和方法都與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件中相同，只是要相應(yīng)考慮在承載力極限狀件中相同，只是要相應(yīng)考慮在承載力極限狀態(tài)時預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用態(tài)時預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用 (1)矩形截面矩形截面 logo85ppsycppysyaafbhfaafaf01pppssycuahaahafbhfamm002015 . 010hahh0p式中式中 截面有效高度，截面有效高度，；其中；其中a a為預(yù)應(yīng)力鋼筋為預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用位置至受拉邊距離用位置至受拉邊距離, 可用取面積矩方法可用取面積矩方法求得；求得；承載能力極限狀態(tài)下的預(yù)拉區(qū)預(yù)應(yīng)承載能力極限狀態(tài)下的預(yù)拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋

55、力鋼筋 的應(yīng)力的應(yīng)力，以受拉為正。，以受拉為正。palogo86popypf,0ppalconp0pceplconp0式中式中 構(gòu)件受拉邊混凝土應(yīng)力為零時構(gòu)件受拉邊混凝土應(yīng)力為零時 的的應(yīng)力應(yīng)力,對先張法為對先張法為 對后張法為對后張法為 logo87界限破壞時b的表達(dá)式 cuspycubefpo002. 011logo88(2) t形截面形截面 同樣包括一類同樣包括一類t形和二類形和二類t形。形。 區(qū)分一類區(qū)分一類t形和二類形和二類t形的方法仍與鋼形的方法仍與鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的相同，只需再加入預(yù)筋混凝土受彎構(gòu)件的相同，只需再加入預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用即可。應(yīng)力鋼筋的作用即可。 一類一類t形截面計

56、算式可利用矩形截面計形截面計算式可利用矩形截面計算式算式,僅將僅將b改為改為bf 對于二類對于二類t形截面，可在矩形截面計算形截面，可在矩形截面計算式的基礎(chǔ)上式的基礎(chǔ)上,加入受壓翼緣挑出部分作用即加入受壓翼緣挑出部分作用即可。可。logo892. 斜截面受剪承載力計算斜截面受剪承載力計算 由于預(yù)應(yīng)力的存在，可以推遲斜裂由于預(yù)應(yīng)力的存在，可以推遲斜裂縫的出現(xiàn)、減小斜裂縫寬度，從而增加混縫的出現(xiàn)、減小斜裂縫寬度，從而增加混凝土骨料咬合作用，增加了混凝土剪壓區(qū)凝土骨料咬合作用，增加了混凝土剪壓區(qū)高度。因此預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的斜截高度。因此預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的斜截面受剪承載力將高于對應(yīng)的鋼筋混凝土

57、受面受剪承載力將高于對應(yīng)的鋼筋混凝土受彎構(gòu)件受剪承載力。此外，斜向的預(yù)應(yīng)力彎構(gòu)件受剪承載力。此外，斜向的預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的預(yù)應(yīng)力垂直分量也可直接承受彎起鋼筋的預(yù)應(yīng)力垂直分量也可直接承受部分剪力。部分剪力。 logo90 (1)截面尺寸要求截面尺寸要求 受剪截面應(yīng)符合的條件同鋼筋混凝土受彎構(gòu)件,目的是防止斜壓破壞。 (2)一般受彎構(gòu)件僅配箍筋時一般受彎構(gòu)件僅配箍筋時 對矩形、t形和i截面的一般受彎構(gòu)件，當(dāng)僅配置箍筋時，其斜截面的受剪承載力應(yīng)符合如下規(guī)定： pcsvvvlogo91 式中 vcs 構(gòu)件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承載力設(shè)計值，同鋼筋混凝土受彎構(gòu)件； vp 由預(yù)加力所提高的構(gòu)件受剪承載力

58、設(shè)計值， vp = 0.05np0 np0 計算截面邊緣混凝土法向應(yīng)力等于零時的縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋及非預(yù)應(yīng)力鋼筋合力，當(dāng) 時, 取等于0.3fca0； 對先張法構(gòu)件對先張法構(gòu)件 p0= con- l ； p0= con- l ;對后張法構(gòu)件對后張法構(gòu)件p0= con- l + ep pc ； p0= con- l + ep pc; 003 . 0afncpaaaanslspslppp50500logo928.7.3 8.7.3 正常使用極限狀態(tài)驗算正常使用極限狀態(tài)驗算 1.裂縫控制驗算裂縫控制驗算 對裂縫控制等級為一級、二級、三級對裂縫控制等級為一級、二級、三級的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，其驗算公式與

59、的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，其驗算公式與預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的相同，但預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的相同，但應(yīng)注意應(yīng)注意:對荷載作用下的拉應(yīng)力和施工階段對荷載作用下的拉應(yīng)力和施工階段預(yù)壓應(yīng)力的計算預(yù)壓應(yīng)力的計算,是對驗算截面的邊緣進行是對驗算截面的邊緣進行的。的。logo93*2.斜截面抗裂驗算斜截面抗裂驗算 對嚴(yán)格要求和一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，應(yīng)控制斜裂縫的出現(xiàn)。而斜裂縫出現(xiàn)的原因，則是因為該處混凝土主拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強度或主壓應(yīng)力超過混凝土抗壓強度所致。故應(yīng)選擇跨度內(nèi)不利位置的截面，對該截面的換算截面重心處和截面寬度劇烈改變處驗算混凝土主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力并滿足下列要求：混凝土主拉應(yīng)力 (

60、一級)或 (二級)； 混凝土主壓應(yīng)力 。 tktpf85.0tktpf95.0tkcpf6.0logo94*3.預(yù)應(yīng)力傳遞長度預(yù)應(yīng)力傳遞長度 對于先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，由于對于先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，由于預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力傳預(yù)應(yīng)力是靠鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力傳遞的，因此構(gòu)件端部的預(yù)應(yīng)力是變化的。遞的，因此構(gòu)件端部的預(yù)應(yīng)力是變化的。在進行斜截面受剪承載力計算以及正截面在進行斜截面受剪承載力計算以及正截面、斜截面抗裂驗算時，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋、斜截面抗裂驗算時，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋在其預(yù)應(yīng)力傳遞長度范圍內(nèi)實際應(yīng)力值的在其預(yù)應(yīng)力傳遞長度范圍內(nèi)實際應(yīng)力值的變化。變化。 logo954.預(yù)應(yīng)