專題講座-體外預應力課件

1、Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 12006.11.15Bridge E30 Doc, 2006Advanced Concrete Structures 2一、體外預應力概述一、體外預應力概述1 1、體外預應力橋梁的精確定義、體外預應力橋梁的精確定義2 2、體外預應力的應用范圍、體外預應力的應用范圍3 3、國外的研究現(xiàn)狀、國外的研究現(xiàn)狀4 4、國內(nèi)研究現(xiàn)狀、國內(nèi)研究現(xiàn)狀5 5、體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)的特點、體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)的特點Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 31

2、.1 1.1 體外預應力橋梁的精確定義體外預應力橋梁的精確定義 具有以下特性的橋梁是體外預應力橋梁：具有以下特性的橋梁是體外預應力橋梁：（1 1）所有的體外預應力鋼筋位于橋梁截面之外；）所有的體外預應力鋼筋位于橋梁截面之外；（2 2）預應力鋼筋對結(jié)構(gòu)抗彎剛度的影響很小）預應力鋼筋對結(jié)構(gòu)抗彎剛度的影響很小(5%)(5%)；（3 3）預應力鋼筋張拉到允許的最大張拉值；）預應力鋼筋張拉到允許的最大張拉值；（4 4）活載只產(chǎn)生有限的撓度，預應力鋼筋中的應力變化）活載只產(chǎn)生有限的撓度，預應力鋼筋中的應力變化 幅度也很?。▽τ谏贁?shù)荷載最多只達到幅度也很小（對于少數(shù)荷載最多只達到50MPa50MPa）。）。

3、Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 41.2 1.2 體外預應力的應用范圍體外預應力的應用范圍 （1 1）體外預應力現(xiàn)階段主要應用于預應力混凝土橋梁、）體外預應力現(xiàn)階段主要應用于預應力混凝土橋梁、特種結(jié)構(gòu)和大跨度建筑工程結(jié)構(gòu)；特種結(jié)構(gòu)和大跨度建筑工程結(jié)構(gòu)； （2 2）預應力混凝土結(jié)構(gòu)的重建、加固及維修；）預應力混凝土結(jié)構(gòu)的重建、加固及維修； （3 3）臨時性預應力混凝土結(jié)構(gòu)或作為施工臨時性鋼）臨時性預應力混凝土結(jié)構(gòu)或作為施工臨時性鋼 索。索。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structur

4、es 51.2.1 1.2.1 新建橋梁的應用新建橋梁的應用 從從Long KeyLong Key橋的設計建造至今，體外預應力技術發(fā)展了近橋的設計建造至今，體外預應力技術發(fā)展了近2020年，年，其主要用在以下幾個方面其主要用在以下幾個方面: : 首先，是以首先，是以Long KeyLong Key橋為代表的采用逐跨預制節(jié)段施工的長橋。橋為代表的采用逐跨預制節(jié)段施工的長橋。這種類型的體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)是應用最早、最為廣泛的體外預這種類型的體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)是應用最早、最為廣泛的體外預應力結(jié)構(gòu)形式。其突出的優(yōu)勢在于設計和施工的標準化和施工速度應力結(jié)構(gòu)形式。其突出的優(yōu)勢在于設計和施工的標準化和施

5、工速度快捷。出于它的體外預應力索與體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)同樣，采用普通多快捷。出于它的體外預應力索與體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)同樣，采用普通多股鋼絞線、錨具和水泥灌漿，故其預應力索的成本較低。這種類型股鋼絞線、錨具和水泥灌漿，故其預應力索的成本較低。這種類型的橋梁受支撐結(jié)構(gòu)的影響，跨徑一般為的橋梁受支撐結(jié)構(gòu)的影響，跨徑一般為30m50m30m50m。它通常在通航要求。它通常在通航要求不高的多跨橋，長大跨橋梁的引橋以及人口密集和交通組織困難的不高的多跨橋，長大跨橋梁的引橋以及人口密集和交通組織困難的城市高架公路和輕軌干線中采用。城市高架公路和輕軌干線中采用。 Bridge E30 Oct, 2006Advanced

6、 Concrete Structures 6 其二，是用粗大體外索代替原有配置在腹板內(nèi)大量體內(nèi)束筋的結(jié)其二，是用粗大體外索代替原有配置在腹板內(nèi)大量體內(nèi)束筋的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以簡化腹板的構(gòu)造及減少腹板的厚度。其主要應用與懸構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以簡化腹板的構(gòu)造及減少腹板的厚度。其主要應用與懸臂施工和頂推施工的橋梁中，全橋的預應力體系通常采用體內(nèi)有粘結(jié)臂施工和頂推施工的橋梁中，全橋的預應力體系通常采用體內(nèi)有粘結(jié)和體外無粘結(jié)混合配置的方式。由于腹板內(nèi)不放置預應力筋，所以可和體外無粘結(jié)混合配置的方式。由于腹板內(nèi)不放置預應力筋，所以可以把傳統(tǒng)的混凝土箱梁腹板改成混凝土桁架形式或直接在肋板式結(jié)構(gòu)以把傳統(tǒng)的混凝土箱梁腹

7、板改成混凝土桁架形式或直接在肋板式結(jié)構(gòu)中采用鋼腹板。采用的三角形斷面和波紋鋼腹板的法國中采用鋼腹板。采用的三角形斷面和波紋鋼腹板的法國Maupre橋是此橋是此類體外預應力結(jié)構(gòu)的代表作。類體外預應力結(jié)構(gòu)的代表作。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 7 此外，當體外預應力索在橋墩頂部的偏心距大于混此外，當體外預應力索在橋墩頂部的偏心距大于混凝土梁高時，稱為坦拉式體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)，由于凝土梁高時，稱為坦拉式體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)，由于這種結(jié)構(gòu)的外形除了主塔較矮以外，與斜拉橋基本相似，這種結(jié)構(gòu)的外形除了主塔較矮以外，與斜拉橋基本相似，故也

8、有學者稱之為故也有學者稱之為“部分斜拉橋部分斜拉橋”。它可以作為梁高較。它可以作為梁高較高的梁式橋與具有柔細梁的預應力混凝土斜拉橋之間平高的梁式橋與具有柔細梁的預應力混凝土斜拉橋之間平滑過渡的結(jié)構(gòu)形式。滑過渡的結(jié)構(gòu)形式。 下表為早期修建的下表為早期修建的十座體外預應力混凝土橋梁。十座體外預應力混凝土橋梁。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 8Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 91.2.2 1.2.2 體外預應力補強技術的應用體外預應力補強技術的應用 在大部分的場合中，由

9、于防護套斷裂造成鋼筋銹蝕、預應力鋼筋在大部分的場合中，由于防護套斷裂造成鋼筋銹蝕、預應力鋼筋磨損，以及混凝土的收縮徐變及溫度等各種因素的影響，導致橋梁中磨損，以及混凝土的收縮徐變及溫度等各種因素的影響，導致橋梁中的鋼筋破損嚴重的鋼筋破損嚴重, ,需要提供額外的或替換的力筋。由于采用了預應力需要提供額外的或替換的力筋。由于采用了預應力鋼筋布置在結(jié)構(gòu)體系之外的體外預應力技術，破損鋼筋的置換較容易鋼筋布置在結(jié)構(gòu)體系之外的體外預應力技術，破損鋼筋的置換較容易, ,同時此方法克服了許多加固方法材料中普遍存在的應力滯后的弱點，同時此方法克服了許多加固方法材料中普遍存在的應力滯后的弱點，并保證了新舊材料和結(jié)

10、構(gòu)的整體性與協(xié)同工作。并保證了新舊材料和結(jié)構(gòu)的整體性與協(xié)同工作。 體外預應力是一種有效的橋梁結(jié)構(gòu)加固方法，簡單易行，不影響體外預應力是一種有效的橋梁結(jié)構(gòu)加固方法，簡單易行，不影響行車，受力途徑明確，能顯著提高結(jié)構(gòu)承載力和抗裂度，能有效改善行車，受力途徑明確，能顯著提高結(jié)構(gòu)承載力和抗裂度，能有效改善結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)。正是由于體外預應力結(jié)構(gòu)的獨特優(yōu)點，所以體外預結(jié)構(gòu)的應力狀態(tài)。正是由于體外預應力結(jié)構(gòu)的獨特優(yōu)點，所以體外預Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 10 應力補強技術成為舊橋加固中最有效的方法，在我國橋梁建設中應力補強技術成為舊橋加

11、固中最有效的方法，在我國橋梁建設中有極其廣泛的應用前景。有極其廣泛的應用前景。 體外預應力加固體系的形式多種多樣，一般采用折線形，梁的體外預應力加固體系的形式多種多樣，一般采用折線形，梁的跨中部分體外束布置在腹板下緣處，主要通過水平力筋和斜筋提高梁跨中部分體外束布置在腹板下緣處，主要通過水平力筋和斜筋提高梁的承載能力。其中水平筋作用于梁底的水平預應力，產(chǎn)生一個反向彎的承載能力。其中水平筋作用于梁底的水平預應力，產(chǎn)生一個反向彎矩，用來抵抗由自重及活載產(chǎn)生的正彎矩，而斜筋給梁端部位提供負矩，用來抵抗由自重及活載產(chǎn)生的正彎矩，而斜筋給梁端部位提供負彎矩和預剪力。體外束材料一般由無粘結(jié)鋼絞線、粗鋼筋與

12、槽鋼組合彎矩和預剪力。體外束材料一般由無粘結(jié)鋼絞線、粗鋼筋與槽鋼組合而成。而成。 隨著近年來結(jié)構(gòu)建設隨著近年來結(jié)構(gòu)建設 的不斷發(fā)展，體外預應力補強技術已從最初的不斷發(fā)展，體外預應力補強技術已從最初應用于加固中小跨徑的簡支梁發(fā)展到廣泛應用于大、中跨的各種類應用于加固中小跨徑的簡支梁發(fā)展到廣泛應用于大、中跨的各種類Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 11 型橋梁，如預應力混凝土連續(xù)梁橋、預應力混凝土型剛構(gòu)、鋼管混型橋梁，如預應力混凝土連續(xù)梁橋、預應力混凝土型剛構(gòu)、鋼管混凝土系桿拱橋等等。凝土系桿拱橋等等。 a a、體外束加固橋梁受彎構(gòu)件

13、時，按偏心構(gòu)件計算。、體外束加固橋梁受彎構(gòu)件時，按偏心構(gòu)件計算。 b b、按無粘結(jié)部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)計算，根據(jù)預應力度確定預應、按無粘結(jié)部分預應力混凝土結(jié)構(gòu)計算，根據(jù)預應力度確定預應力鋼筋面積，分別驗算加固結(jié)構(gòu)的承載力、使用階段應力以及結(jié)構(gòu)的力鋼筋面積，分別驗算加固結(jié)構(gòu)的承載力、使用階段應力以及結(jié)構(gòu)的變形。變形。 c c、按加勁梁組合結(jié)構(gòu)分別計算對其受力和使用性能進行分析研究。、按加勁梁組合結(jié)構(gòu)分別計算對其受力和使用性能進行分析研究。按整體變形協(xié)調(diào)條件計算預應力筋在外載作用下的應力增量。按整體變形協(xié)調(diào)條件計算預應力筋在外載作用下的應力增量。 經(jīng)過幾年運營，橋梁結(jié)構(gòu)的某些主要受力構(gòu)件發(fā)生了變形

14、，原經(jīng)過幾年運營，橋梁結(jié)構(gòu)的某些主要受力構(gòu)件發(fā)生了變形，原Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 12受力筋也被嚴重銹蝕，考慮到橋梁結(jié)構(gòu)受力復雜多變，分析中常采用受力筋也被嚴重銹蝕，考慮到橋梁結(jié)構(gòu)受力復雜多變，分析中常采用有限元理論進行修復施工過程模擬計算。由于補強力筋或更換力筋在有限元理論進行修復施工過程模擬計算。由于補強力筋或更換力筋在原橋梁結(jié)構(gòu)上的作用點發(fā)生了變化，另外原力筋銹蝕造成力的大小變原橋梁結(jié)構(gòu)上的作用點發(fā)生了變化，另外原力筋銹蝕造成力的大小變化等因素都會使橋梁結(jié)構(gòu)的力學性能發(fā)生較大的改變，因此對修復施化等因素都會使橋梁結(jié)

15、構(gòu)的力學性能發(fā)生較大的改變，因此對修復施工的過程進行監(jiān)控是極為重要的。一般通過對施工控制參數(shù)中的索力、工的過程進行監(jiān)控是極為重要的。一般通過對施工控制參數(shù)中的索力、變位、應力變化的跟蹤觀測，將其與有限元理論計算值比較，檢驗橋變位、應力變化的跟蹤觀測，將其與有限元理論計算值比較，檢驗橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)是否在控制范圍之內(nèi)，以確保加固修復工程的施工梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)是否在控制范圍之內(nèi)，以確保加固修復工程的施工安全，如果施工中控制參數(shù)的出入較大，應及時分析并采取措施。安全，如果施工中控制參數(shù)的出入較大，應及時分析并采取措施。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete St

16、ructures 131.3 1.3 國外的研究現(xiàn)狀國外的研究現(xiàn)狀 19881988年，年，VirlogeuxVirlogeux采用塑性鉸區(qū)長度的方法，討論了很多與體外采用塑性鉸區(qū)長度的方法，討論了很多與體外預應力混凝土簡支和連續(xù)梁在正常工作和極限狀態(tài)下受力性能有關的預應力混凝土簡支和連續(xù)梁在正常工作和極限狀態(tài)下受力性能有關的問題，他注意到體外預應力梁偏心距的變化是由于錨固端（包括轉(zhuǎn)向問題，他注意到體外預應力梁偏心距的變化是由于錨固端（包括轉(zhuǎn)向塊）之間預應力筋保持直線，結(jié)構(gòu)變形為非線形，并給出了梁在未開塊）之間預應力筋保持直線，結(jié)構(gòu)變形為非線形，并給出了梁在未開裂、保持線彈性狀態(tài)下體外預應力混

17、凝土梁預應力筋伸長的計算公式，裂、保持線彈性狀態(tài)下體外預應力混凝土梁預應力筋伸長的計算公式，還利用塑性鉸長度公式提出了推測極限承載力時預應力筋平均伸長量還利用塑性鉸長度公式提出了推測極限承載力時預應力筋平均伸長量的模型。的模型。 19931993年，年，M.HarajliM.Harajli進行了進行了1616片梁的疲勞試驗。試驗結(jié)果表明：體片梁的疲勞試驗。試驗結(jié)果表明：體外預應力能夠增加梁的抗彎強度，且并不降低梁的延性和極限變形；外預應力能夠增加梁的抗彎強度，且并不降低梁的延性和極限變形；它可用來有效控制裂縫和改善梁在使用荷載下的撓度；它可以增加梁它可用來有效控制裂縫和改善梁在使用荷載下的撓度

18、；它可以增加梁Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 14 的疲勞壽命等。指出體外預應力是加固和改善混凝土構(gòu)件的一種很有效的疲勞壽命等。指出體外預應力是加固和改善混凝土構(gòu)件的一種很有效的技術。的技術。 19931993年，年，F(xiàn).M.AlkhainF.M.Alkhain通過有限元的方法推出了一種推測由預制構(gòu)通過有限元的方法推出了一種推測由預制構(gòu)件組成的體外預應力梁橋的彎距件組成的體外預應力梁橋的彎距- -撓度關系的非線性運算法則。在研究撓度關系的非線性運算法則。在研究中他考慮了兩種非線性的影響，即材料的非線性和預制節(jié)段分界處節(jié)點中他考慮

19、了兩種非線性的影響，即材料的非線性和預制節(jié)段分界處節(jié)點的開縫，并確定了幾種重要的極限狀態(tài)：混凝土開裂、節(jié)段間節(jié)點的開的開縫，并確定了幾種重要的極限狀態(tài)：混凝土開裂、節(jié)段間節(jié)點的開縫、無粘結(jié)預應力筋的屈服和極限承載力狀態(tài)?？p、無粘結(jié)預應力筋的屈服和極限承載力狀態(tài)。 19951995年，年，HindiHindi研究了體外預應力束與構(gòu)件連接的數(shù)目、體內(nèi)束研究了體外預應力束與構(gòu)件連接的數(shù)目、體內(nèi)束（灌漿和未灌漿）及節(jié)點類型對體外預應力拼裝箱梁強度和延性影響。（灌漿和未灌漿）及節(jié)點類型對體外預應力拼裝箱梁強度和延性影響。研究表明，提高體外預應力束與梁連接的數(shù)目或者對體內(nèi)束灌漿可以提研究表明，提高體外預應

20、力束與梁連接的數(shù)目或者對體內(nèi)束灌漿可以提高梁的強度。高梁的強度。 19971997年，年，Kiang.Hwee.TanKiang.Hwee.Tan等人的研究考慮了有效預應力大小的影響。等人的研究考慮了有效預應力大小的影響。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 15 得出結(jié)論：預應力偏心距變化導致的二次影響會使梁的承載力下降；得出結(jié)論：預應力偏心距變化導致的二次影響會使梁的承載力下降；設置轉(zhuǎn)向塊的梁比沒有設置轉(zhuǎn)向塊的梁具有更高的承載力；采用較小設置轉(zhuǎn)向塊的梁比沒有設置轉(zhuǎn)向塊的梁具有更高的承載力；采用較小的有效預應力將增加體內(nèi)鋼筋和體外預

21、應力鋼筋的應力，增大裂縫寬的有效預應力將增加體內(nèi)鋼筋和體外預應力鋼筋的應力，增大裂縫寬度和撓度，延性更好；采用折線布筋的梁剛度減小，裂縫寬度增加，度和撓度，延性更好；采用折線布筋的梁剛度減小，裂縫寬度增加，預應力筋應力增加，但與直線布筋梁相比延性變差。預應力筋應力增加，但與直線布筋梁相比延性變差。 19991999年，年，M.HarajliM.Harajli采用參數(shù)研究的方法來確定體外預應力混采用參數(shù)研究的方法來確定體外預應力混凝土構(gòu)件的性能。選用體外預應力筋的布置、轉(zhuǎn)向塊的個數(shù)及外荷載凝土構(gòu)件的性能。選用體外預應力筋的布置、轉(zhuǎn)向塊的個數(shù)及外荷載的形式來進行研究，并得出了這些因素對二次效應、結(jié)

22、構(gòu)承載力和體的形式來進行研究，并得出了這些因素對二次效應、結(jié)構(gòu)承載力和體外筋應力增量等的影響。合理考慮了構(gòu)件的跨高比和偏心距變化的影外筋應力增量等的影響。合理考慮了構(gòu)件的跨高比和偏心距變化的影響。通過對跨長方向上幾個不同點進行多級迭代非線形分析來計算無響。通過對跨長方向上幾個不同點進行多級迭代非線形分析來計算無粘結(jié)預應力筋平均伸長，提出了分析加載過程中體內(nèi)和體外無粘結(jié)預粘結(jié)預應力筋平均伸長，提出了分析加載過程中體內(nèi)和體外無粘結(jié)預應力梁受力性能的模型。應力梁受力性能的模型。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 16下表為一些國外的體外預

23、應力混凝土橋梁下表為一些國外的體外預應力混凝土橋梁Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 171.4 1.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀 19921992年，鐵道部科學研究院牛斌等通過十片體外預應力混凝土梁年，鐵道部科學研究院牛斌等通過十片體外預應力混凝土梁的試驗，利用試驗結(jié)果，建立了體外預應力混凝土梁受彎條件下全過程的試驗，利用試驗結(jié)果，建立了體外預應力混凝土梁受彎條件下全過程非線形分析的計算方法和計算機程序。在此基礎上，經(jīng)過一些合理的簡非線形分析的計算方法和計算機程序。在此基礎上，經(jīng)過一些合理的簡化，提出了體外預應力混凝土梁極限狀態(tài)的

24、計算方法?；?，提出了體外預應力混凝土梁極限狀態(tài)的計算方法。 19951995年，單成林利用無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)原理，提出體外預應力結(jié)年，單成林利用無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)原理，提出體外預應力結(jié)構(gòu)預應力筋的應力增量的計算公式，以及截面應力的計算方法。構(gòu)預應力筋的應力增量的計算公式，以及截面應力的計算方法。 19971997年，黃僑、張樹仁等試驗分析了年，黃僑、張樹仁等試驗分析了1212片鋼筋混凝土梁。驗證體片鋼筋混凝土梁。驗證體外索加固體系在正常使用階段的應力、裂縫以及撓度計算方法的正確性，外索加固體系在正常使用階段的應力、裂縫以及撓度計算方法的正確性，探討體外索斜鋼筋、水平鋼筋極限應力的合理取值，分析體外

25、索加固體探討體外索斜鋼筋、水平鋼筋極限應力的合理取值，分析體外索加固體系的極限破壞機理，并建立極限強度計算方法。系的極限破壞機理，并建立極限強度計算方法。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 18 19991999年，同濟大學的徐棟等用條帶法和分層模型的方法編制了有限年，同濟大學的徐棟等用條帶法和分層模型的方法編制了有限元非線性分析程序，通過試驗分析了體外預應力梁在整個加載過程中的反元非線性分析程序，通過試驗分析了體外預應力梁在整個加載過程中的反應。在單元剛度矩陣中比較全面地考慮了材料非線性、幾何非線性及軸力應。在單元剛度矩陣中比較全

26、面地考慮了材料非線性、幾何非線性及軸力二次矩等，還考慮了預應力筋的材料非線性本構(gòu)關系、體外預應力偏心距二次矩等，還考慮了預應力筋的材料非線性本構(gòu)關系、體外預應力偏心距的變化、轉(zhuǎn)向塊處預應力筋的摩擦和滑移的影響。通過有限元分析，研究的變化、轉(zhuǎn)向塊處預應力筋的摩擦和滑移的影響。通過有限元分析，研究中對整體施工與節(jié)段施工、節(jié)段施工時有無體內(nèi)鋼束、鋼束是完全粘結(jié)還中對整體施工與節(jié)段施工、節(jié)段施工時有無體內(nèi)鋼束、鋼束是完全粘結(jié)還離散粘結(jié)、轉(zhuǎn)向塊處有無滑動等對結(jié)構(gòu)力學性能的影響進行了介紹。計算離散粘結(jié)、轉(zhuǎn)向塊處有無滑動等對結(jié)構(gòu)力學性能的影響進行了介紹。計算表明由于接縫和普通鋼筋的影響，整體施工的體外預應力

27、與節(jié)段施工的體表明由于接縫和普通鋼筋的影響，整體施工的體外預應力與節(jié)段施工的體外預應力結(jié)構(gòu)力學性能有很大差別，其中接縫處的剛體轉(zhuǎn)動是本質(zhì)因素。外預應力結(jié)構(gòu)力學性能有很大差別，其中接縫處的剛體轉(zhuǎn)動是本質(zhì)因素。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 19 19991999年，同濟大學預應力研究所的孫海、黃鼎業(yè)等根據(jù)年，同濟大學預應力研究所的孫海、黃鼎業(yè)等根據(jù)4 4根體根體外預應力簡支梁的試驗，得出體外預應力簡支梁在非線形狀態(tài)下的外預應力簡支梁的試驗，得出體外預應力簡支梁在非線形狀態(tài)下的反應，并利用大變形條件下桿件結(jié)構(gòu)變形推導了包括幾何非線形

28、和反應，并利用大變形條件下桿件結(jié)構(gòu)變形推導了包括幾何非線形和材料非線形的單元剛度矩陣，同時編制了非線形有限元程序進行了材料非線形的單元剛度矩陣，同時編制了非線形有限元程序進行了驗證。驗證。 盡管我們已經(jīng)認識到了采用體外預應力的諸多優(yōu)點，但是，盡管我們已經(jīng)認識到了采用體外預應力的諸多優(yōu)點，但是，我國橋梁結(jié)構(gòu)中體外預應力的應用是屈指可數(shù)的。我國橋梁結(jié)構(gòu)中體外預應力的應用是屈指可數(shù)的。汕頭海灣大橋斷面Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 20年份年份地點地點橋名橋名19901990福建福建福州洪塘大橋福州洪塘大橋 19901990香港香港藍

29、巴勒海峽大橋藍巴勒海峽大橋19921992丹陽丹陽云陽大橋云陽大橋19951995廣東廣東汕頭海灣大橋汕頭海灣大橋20002000吉林吉林八寶欄子河橋八寶欄子河橋20012001上海上海長浜里立交橋長浜里立交橋20022002黑龍江黑龍江鐵嶺河橋鐵嶺河橋下表為我國的一些體外預應力橋梁下表為我國的一些體外預應力橋梁Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 211.5 1.5 體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)的特點：體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)的特點： 首先是在材料用量上，體外預應力結(jié)構(gòu)的鋼束用量的比體內(nèi)預應首先是在材料用量上，體外預應力結(jié)構(gòu)的鋼束用量的比體內(nèi)預

30、應力結(jié)構(gòu)多。但是，由于體外預應力結(jié)構(gòu)減輕占恒載較大比重的箱梁腹力結(jié)構(gòu)多。但是，由于體外預應力結(jié)構(gòu)減輕占恒載較大比重的箱梁腹板尺寸，節(jié)約了混凝土的數(shù)量；同時，上部結(jié)構(gòu)重量的減輕也導致了板尺寸，節(jié)約了混凝土的數(shù)量；同時，上部結(jié)構(gòu)重量的減輕也導致了下部結(jié)構(gòu)工程量的節(jié)??；施工方法及所耗用材料、施工速度、管理費下部結(jié)構(gòu)工程量的節(jié)?。皇┕し椒八挠貌牧?、施工速度、管理費用以及成橋后的維護費用較體內(nèi)預應力混凝土有優(yōu)勢。由上述因素組用以及成橋后的維護費用較體內(nèi)預應力混凝土有優(yōu)勢。由上述因素組成的結(jié)構(gòu)整體費用，預應力鋼束材料用量稍多一些，其影響是非常小成的結(jié)構(gòu)整體費用，預應力鋼束材料用量稍多一些，其影響是非常

31、小的。的。 其次是耐久性。對于體外預應力結(jié)構(gòu)和體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)究竟哪一其次是耐久性。對于體外預應力結(jié)構(gòu)和體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)究竟哪一種更容易腐蝕，哪一種結(jié)構(gòu)的耐久性更好，在近種更容易腐蝕，哪一種結(jié)構(gòu)的耐久性更好，在近2020年來，國際上的年來，國際上的Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 22普遍看法已傾向于體外預應力鋼束的耐久性更好。由于體內(nèi)預應力結(jié)普遍看法已傾向于體外預應力鋼束的耐久性更好。由于體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)在腹板內(nèi)往往布置大量的鋼束，而且彎道也多。擁擠的鋼束往往造構(gòu)在腹板內(nèi)往往布置大量的鋼束，而且彎道也多。擁擠的鋼束往往造成混凝土澆注的

32、困難，大量的彎道使灌漿質(zhì)量也無法保證。而體外預成混凝土澆注的困難，大量的彎道使灌漿質(zhì)量也無法保證。而體外預應力結(jié)構(gòu)的鋼束線形簡潔，灌漿容易。鋼束暴露在外，可以隨時方便應力結(jié)構(gòu)的鋼束線形簡潔，灌漿容易。鋼束暴露在外，可以隨時方便地進行檢測、修補乃至替換。其在耐久性方面的優(yōu)勢是顯而易見的。地進行檢測、修補乃至替換。其在耐久性方面的優(yōu)勢是顯而易見的。 除了以上特點外，與傳統(tǒng)的體內(nèi)布筋預應力混凝土橋梁相比體外除了以上特點外，與傳統(tǒng)的體內(nèi)布筋預應力混凝土橋梁相比體外預應力混凝土橋梁具有以下優(yōu)點：預應力混凝土橋梁具有以下優(yōu)點： 體外預應力筋大多通過轉(zhuǎn)向塊改變方向，形狀呈折線，力筋只在體外預應力筋大多通過轉(zhuǎn)

33、向塊改變方向，形狀呈折線，力筋只在轉(zhuǎn)向塊處與混凝土接觸，因此能夠大大減少預應力摩擦損失，提高預轉(zhuǎn)向塊處與混凝土接觸，因此能夠大大減少預應力摩擦損失，提高預應力效益。應力效益。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 23 力筋布置在腹板以外，可以減小腹板厚度。力筋布置在腹板以外，可以減小腹板厚度。 體外力筋大多放在聚乙烯或鋼管中，因此灌漿更加可靠。同時避免體外力筋大多放在聚乙烯或鋼管中，因此灌漿更加可靠。同時避免 了體內(nèi)布筋時定位網(wǎng)的設置，能大大簡化施工了體內(nèi)布筋時定位網(wǎng)的設置，能大大簡化施工。 便于隨時檢查力筋狀態(tài)，補拉應力損失，便于隨

34、時檢查力筋狀態(tài)，補拉應力損失， 替換失效鋼束，這是體替換失效鋼束，這是體內(nèi)布筋的預應力混凝土橋梁不可想象的。內(nèi)布筋的預應力混凝土橋梁不可想象的。 縮短了工期，加快了施工進度?？s短了工期，加快了施工進度。 構(gòu)件截面減小，有利于結(jié)構(gòu)輕型化。構(gòu)件截面減小，有利于結(jié)構(gòu)輕型化。 施工工序較為簡單，使?jié)沧⒒炷凛^方便，質(zhì)量容易保證。施工工序較為簡單，使?jié)沧⒒炷凛^方便，質(zhì)量容易保證。1.5.2 1.5.2 體外預應力結(jié)構(gòu)的不足：體外預應力結(jié)構(gòu)的不足： 錨固端部和轉(zhuǎn)向肋處配筋較密，混凝土施工澆筑振搗較為困難，必錨固端部和轉(zhuǎn)向肋處配筋較密，混凝土施工澆筑振搗較為困難，必要時需要改變水灰比和易性才能保證振搗質(zhì)量

35、；要時需要改變水灰比和易性才能保證振搗質(zhì)量；Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 24 體外預應力結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下可能因延性不足而產(chǎn)生沒有預警的失體外預應力結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下可能因延性不足而產(chǎn)生沒有預警的失效；效； 體外力筋易損壞和著火體外力筋易損壞和著火,并因為承受著振動要限制其自由長度；并因為承受著振動要限制其自由長度； 對于體外力筋對于體外力筋,錨頭失效則意味著預應力的喪失；錨頭失效則意味著預應力的喪失； 極限狀態(tài)下布置體外束梁的抗彎能力小于普通有粘結(jié)梁極限狀態(tài)下布置體外束梁的抗彎能力小于普通有粘結(jié)梁,在開裂荷載在開裂荷載和極限荷

36、載的作用下和極限荷載的作用下,體外束的應力不能僅按最不利截面來估算體外束的應力不能僅按最不利截面來估算,準確計準確計算較為復雜。算較為復雜。 目前，體外預應力結(jié)構(gòu)在國內(nèi)剛剛興起，預應力加工的廠家不多，目前，體外預應力結(jié)構(gòu)在國內(nèi)剛剛興起，預應力加工的廠家不多，獨家經(jīng)營，壟斷市場，加工的費用較高。因此，體外預應力橋梁造價遲獨家經(jīng)營，壟斷市場，加工的費用較高。因此，體外預應力橋梁造價遲遲降不下來，使得體外預應力結(jié)構(gòu)還不能充分推廣和廣泛應用。遲降不下來，使得體外預應力結(jié)構(gòu)還不能充分推廣和廣泛應用。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 25二、

37、體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)的性能與構(gòu)造二、體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)的性能與構(gòu)造1 1、預應力體系和結(jié)構(gòu)的基本組成、預應力體系和結(jié)構(gòu)的基本組成2 2、體外預應力筋布置形式、體外預應力筋布置形式3 3、受力特點、受力特點Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 26 預應力體系由四個基本部分組成：體外預應力索；體外索錨固預應力體系由四個基本部分組成：體外預應力索；體外索錨固系統(tǒng)；體外索轉(zhuǎn)向裝置；體外索防腐系統(tǒng)。基本構(gòu)造如圖（世界第系統(tǒng)；體外索轉(zhuǎn)向裝置；體外索防腐系統(tǒng)。基本構(gòu)造如圖（世界第一座體外預應力橋梁）一座體外預應力橋梁）體外預應力索轉(zhuǎn)向裝置Lon

38、g Key 橋Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 272.2 2.2 體外預應力筋布置形式體外預應力筋布置形式 預加力可以認為是對混凝土構(gòu)件施預加力可以認為是對混凝土構(gòu)件施加的外荷載，因此在實際工程中可以根加的外荷載，因此在實際工程中可以根據(jù)不同的使用荷載和結(jié)構(gòu)內(nèi)力，選用不據(jù)不同的使用荷載和結(jié)構(gòu)內(nèi)力，選用不同的布筋形式，使預加力對構(gòu)件施加的同的布筋形式，使預加力對構(gòu)件施加的作用力與外荷載方向相反，以平衡外荷作用力與外荷載方向相反，以平衡外荷載。載。 直線型布筋：利用偏心距在梁兩端直線型布筋：利用偏心距在梁兩端產(chǎn)生預加彎矩和軸力產(chǎn)生預

39、加彎矩和軸力 。 折線布筋：對于荷載分布較均勻的折線布筋：對于荷載分布較均勻的梁，可采用二折點或多折點的布筋形式；梁，可采用二折點或多折點的布筋形式；對于受較大的集中荷載的梁，預應力筋對于受較大的集中荷載的梁，預應力筋宜在集中荷載位置折彎，采用單折點的宜在集中荷載位置折彎，采用單折點的布筋形式，以期在彎折點產(chǎn)生較大的反布筋形式，以期在彎折點產(chǎn)生較大的反向作用力（見右圖）；向作用力（見右圖）；橫梁固定端體外索直線配筋梁 Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 28 (1) (1) 體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)一般采用折線形預應力束，預應力筋僅體外

40、預應力混凝土結(jié)構(gòu)一般采用折線形預應力束，預應力筋僅在錨固區(qū)域和轉(zhuǎn)向塊處與結(jié)構(gòu)相連。在錨固區(qū)域和轉(zhuǎn)向塊處與結(jié)構(gòu)相連。 (2) (2) 體外預應力結(jié)構(gòu)的受力特性與無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)類似。在正常體外預應力結(jié)構(gòu)的受力特性與無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)類似。在正常使用極限狀態(tài)下，可采用彈性分析方法設計；在極限承載力狀態(tài)下，體使用極限狀態(tài)下，可采用彈性分析方法設計；在極限承載力狀態(tài)下，體外預應力混凝土結(jié)構(gòu)一般應按無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)分析設計。但兩外預應力混凝土結(jié)構(gòu)一般應按無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)分析設計。但兩者也有區(qū)別，一般的無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)預應力筋是位于混凝土截者也有區(qū)別，一般的無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)預應力筋是

41、位于混凝土截面內(nèi)的，預應力筋的偏心矩固定；而體外預應力結(jié)構(gòu)僅在錨固點和轉(zhuǎn)向面內(nèi)的，預應力筋的偏心矩固定；而體外預應力結(jié)構(gòu)僅在錨固點和轉(zhuǎn)向塊處預應力筋在構(gòu)件截面上的相對位置不變，其它位置上偏心矩是會變塊處預應力筋在構(gòu)件截面上的相對位置不變，其它位置上偏心矩是會變化的，從而產(chǎn)生體外預應力的偏心矩損失，或稱為二次效應。化的，從而產(chǎn)生體外預應力的偏心矩損失，或稱為二次效應。 2.3 2.3 受力特點受力特點Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 29 (3) (3) 對于體外預應力梁的極限承載力，各國的試驗和實踐結(jié)論是對于體外預應力梁的極限承載

42、力，各國的試驗和實踐結(jié)論是一致的。即體外預應力梁極限承載力較有粘結(jié)預應力低，這一點與無一致的。即體外預應力梁極限承載力較有粘結(jié)預應力低，這一點與無粘結(jié)預應力是相同的。主要原因是體外預應力筋在受載變形后全長或粘結(jié)預應力是相同的。主要原因是體外預應力筋在受載變形后全長或部分長度范圍內(nèi)應變相同，因而當梁發(fā)生彎曲破壞，截面受壓區(qū)混凝部分長度范圍內(nèi)應變相同，因而當梁發(fā)生彎曲破壞，截面受壓區(qū)混凝土達到極限應變時，體外力筋極限應力低于有粘結(jié)情況。土達到極限應變時，體外力筋極限應力低于有粘結(jié)情況。 Bridge E30 Doc, 2006Advanced Concrete Structures 30三、體外預

43、應力梁承載力的研究三、體外預應力梁承載力的研究1 1、抗彎承載力、抗彎承載力2 2、抗剪承載力、抗剪承載力Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 31 3.1 3.1 體外預應力的抗彎性能體外預應力的抗彎性能 3.1.1 3.1.1 分析方法分析方法 （1 1）參數(shù)研究方法）參數(shù)研究方法 選取體外預應力筋的布置、轉(zhuǎn)向塊的個數(shù)及外荷載的形式來進選取體外預應力筋的布置、轉(zhuǎn)向塊的個數(shù)及外荷載的形式來進行研究，并得出了這些因素對二次效應、結(jié)構(gòu)承載力和體外筋應力行研究，并得出了這些因素對二次效應、結(jié)構(gòu)承載力和體外筋應力增量等的影響。增量等的影響。

44、 （2 2）塑性鉸區(qū)長度的方法）塑性鉸區(qū)長度的方法 以塑性鉸區(qū)理論為基礎，建立體外預應力混凝土梁極限狀態(tài)下以塑性鉸區(qū)理論為基礎，建立體外預應力混凝土梁極限狀態(tài)下的彎矩、撓度和體外預應力筋增量的計算方法。的彎矩、撓度和體外預應力筋增量的計算方法。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 32（3）彎矩曲率法）彎矩曲率法 首先假設一個體外預應力增量，通過截面內(nèi)力平衡首先假設一個體外預應力增量，通過截面內(nèi)力平衡方程和變形協(xié)調(diào)關系對體外預應力混凝土梁進行全過程方程和變形協(xié)調(diào)關系對體外預應力混凝土梁進行全過程分析，最后得出極限狀態(tài)下的抗彎承載力。分

45、析，最后得出極限狀態(tài)下的抗彎承載力。（4）有限元方法）有限元方法 用條帶法、分層模型等方法編制有限元非線性分析用條帶法、分層模型等方法編制有限元非線性分析程序，對結(jié)構(gòu)進行分析。程序，對結(jié)構(gòu)進行分析。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 333.1.2 3.1.2 體外預應力增量的計算體外預應力增量的計算 對于體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)而言，預應力筋在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，在荷載作對于體內(nèi)預應力結(jié)構(gòu)而言，預應力筋在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)，在荷載作用下，預應力筋和梁共同彎曲變形，預應力筋的偏心距和有效高度在用下，預應力筋和梁共同彎曲變形，預應力筋的偏心距和有效高度在受

46、力前后對每個截面來說都是不變的，可以由截面應變協(xié)調(diào)關系簡單受力前后對每個截面來說都是不變的，可以由截面應變協(xié)調(diào)關系簡單得出極限荷載作用下的截面抗力。但對于體外預應力結(jié)構(gòu)則不同，結(jié)得出極限荷載作用下的截面抗力。但對于體外預應力結(jié)構(gòu)則不同，結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，體外預應力筋的偏心距相對于每個截面而言發(fā)構(gòu)在豎向荷載作用下，體外預應力筋的偏心距相對于每個截面而言發(fā)生了改變，產(chǎn)生了二次影響，降低了體外預應力筋的承載作用，體外生了改變，產(chǎn)生了二次影響，降低了體外預應力筋的承載作用，體外預應力索在極限荷載作用下一般達不到屈服強度，因而無法從簡單的預應力索在極限荷載作用下一般達不到屈服強度，因而無法從簡單的截

47、面應變協(xié)調(diào)關系中求解其極限應力。以下列出的為各國對體外預應截面應變協(xié)調(diào)關系中求解其極限應力。以下列出的為各國對體外預應力增量的計算公式：力增量的計算公式： （1 1）美國）美國ACI 318-63:ACI 318-63:Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 34（2） Mattock等提出的公式等提出的公式：（3 3）根據(jù)上述研究成果，美國的）根據(jù)上述研究成果，美國的AC1318-71AC1318-71改用比上式更安全些的表達式改用比上式更安全些的表達式 （4） HarajiHaraji通過分析研究提出的建議公式：通過分析研究提出的建

48、議公式：Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 35（5 5）A.E.NaamanA.E.Naaman等通過引進有粘結(jié)預應力筋削減系數(shù)，以研究有粘結(jié)預等通過引進有粘結(jié)預應力筋削減系數(shù)，以研究有粘結(jié)預應力方法應力方法( (依賴截面的方法依賴截面的方法) )來研究無粘結(jié)預應力筋來研究無粘結(jié)預應力筋( (依賴于整體依賴于整體) )，并提，并提出以下公式出以下公式: :對于集中荷載：對于集中荷載：對均布荷載或三點加載：對均布荷載或三點加載：（6）加拿大加拿大CAN3-A23CAN3-A23、3-M843-M84規(guī)定：規(guī)定：Bridge E30

49、Oct, 2006Advanced Concrete Structures 36（7 7）英國的英國的BS8110BS8110規(guī)范公式規(guī)范公式 ：（8 8）德國的公式）德國的公式 ：（9）無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程無粘結(jié)預應力混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程中規(guī)定采用如下的公式中規(guī)定采用如下的公式: : 其中：其中：Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 37（1010）上述所有公式都沒有考慮到體外預應力筋偏心距的變化，日本綜合）上述所有公式都沒有考慮到體外預應力筋偏心距的變化，日本綜合考慮各方面的影響后提出了以下公式考慮各方面的影響后提出了以下

50、公式 ：對集中荷載對集中荷載: : 對兩點荷載對兩點荷載: : Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 38 這個公式過于復雜。這個公式過于復雜。Athent. JAthent. J等人在參數(shù)分析的基礎上，提出以等人在參數(shù)分析的基礎上，提出以下簡化公式下簡化公式: : 但是至今為止，還沒有一種計算方法能夠全面和準確地概括各種因但是至今為止，還沒有一種計算方法能夠全面和準確地概括各種因素的影響，它們也不夠簡化，較難推廣應用。所以，歐洲規(guī)范不考慮預素的影響，它們也不夠簡化，較難推廣應用。所以，歐洲規(guī)范不考慮預應力筋的應力增量，除非設計者能提

51、供精確的分析。應力筋的應力增量，除非設計者能提供精確的分析。 Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 393.2 3.2 外預應力的抗剪性能外預應力的抗剪性能 3.2.1 3.2.1 分析方法分析方法 （1 1）統(tǒng)計分析法）統(tǒng)計分析法 建立在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎上，通過研究影響結(jié)構(gòu)抗剪承載建立在大量試驗數(shù)據(jù)的基礎上，通過研究影響結(jié)構(gòu)抗剪承載力的主要因素，建立具有一定可靠度保證的結(jié)構(gòu)名義抗剪承載力力的主要因素，建立具有一定可靠度保證的結(jié)構(gòu)名義抗剪承載力的經(jīng)驗計算公式。的經(jīng)驗計算公式。 （2 2）極限平衡分析法）極限平衡分析法 通過對剪切機理

52、的研究，建立結(jié)構(gòu)剪切破壞極限狀態(tài)時的平通過對剪切機理的研究，建立結(jié)構(gòu)剪切破壞極限狀態(tài)時的平衡，求解極限抗剪承載力。衡，求解極限抗剪承載力。 Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 40（3）桁架理論）桁架理論 通過對剪切機理的研究，求解結(jié)構(gòu)受剪力作用的通過對剪切機理的研究，求解結(jié)構(gòu)受剪力作用的全過程結(jié)構(gòu)性能。包含古典桁架模型、壓力場理論、全過程結(jié)構(gòu)性能。包含古典桁架模型、壓力場理論、轉(zhuǎn)角軟化桁架模型、桁架拱理論等。轉(zhuǎn)角軟化桁架模型、桁架拱理論等。（4）非線性有限元分析法）非線性有限元分析法 采用非線性有限元程序?qū)Y(jié)構(gòu)受力全過程進行分采用

53、非線性有限元程序?qū)Y(jié)構(gòu)受力全過程進行分析。析。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 413.2.2 3.2.2 體外與體內(nèi)預應力梁的區(qū)別體外與體內(nèi)預應力梁的區(qū)別 （1 1）有無預應力鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)對抗剪的影響）有無預應力鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)對抗剪的影響 預應力混凝土抗剪機理中的兩種作用：預應力混凝土抗剪機理中的兩種作用：“齒作用齒作用”和和“拱作用拱作用”能夠很好的說明預應力鋼筋和混凝土之間有無粘結(jié)對抗剪性能的影響。能夠很好的說明預應力鋼筋和混凝土之間有無粘結(jié)對抗剪性能的影響。對于體內(nèi)預應力梁存在齒作用和拱作用，而體外預應力

54、混凝土只存在拱對于體內(nèi)預應力梁存在齒作用和拱作用，而體外預應力混凝土只存在拱作用。作用。齒作用拱作用Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 42 （2 2）預應力鋼筋銷栓力的影響）預應力鋼筋銷栓力的影響 體內(nèi)預應力鋼筋能夠提供銷栓力來承擔部分剪力而體外預應體內(nèi)預應力鋼筋能夠提供銷栓力來承擔部分剪力而體外預應力鋼筋則不能夠提供銷栓力承擔部分剪力。力鋼筋則不能夠提供銷栓力承擔部分剪力。 （3 3）骨料咬合力的影響）骨料咬合力的影響 當斜裂縫發(fā)展時，體內(nèi)預應力鋼筋可抑制其發(fā)展。而體外預當斜裂縫發(fā)展時，體內(nèi)預應力鋼筋可抑制其發(fā)展。而體外預應力鋼

55、筋無法抑制其發(fā)展。應力鋼筋無法抑制其發(fā)展。 （4 4）預應力鋼筋極限應力的不同）預應力鋼筋極限應力的不同 體外預應力筋的極限應力一般達不到屈服強度，而和斜裂縫體外預應力筋的極限應力一般達不到屈服強度，而和斜裂縫相交的體內(nèi)預應力筋的極限應力則一般相對較高。相交的體內(nèi)預應力筋的極限應力則一般相對較高。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 43（1 1） 無論在彈性階段還是在極限狀態(tài)，主梁的變形均符合無論在彈性階段還是在極限狀態(tài)，主梁的變形均符合平截面假定；平截面假定；（2 2） 不考慮體外鋼筋的摩阻損失，并設體外鋼筋的應力沿不考慮體外鋼筋

56、的摩阻損失，并設體外鋼筋的應力沿其長度大小相同；其長度大小相同；（3 3） 混凝土受壓時的應力應變關系采用二次拋物線及水平混凝土受壓時的應力應變關系采用二次拋物線及水平直線組成的曲線（如圖直線組成的曲線（如圖4 41a1a）；）；Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 44（4 4） 普通鋼筋及體外預應力鋼筋均采用簡化的理想彈塑普通鋼筋及體外預應力鋼筋均采用簡化的理想彈塑性應力應變關系（如圖性應力應變關系（如圖4 42b2b）；）；（5 5） 梁的失效狀態(tài)為受彎破壞；梁的失效狀態(tài)為受彎破壞；（6 6） 梁體配筋適當，破壞為塑性破壞，破壞

57、時在最大彎梁體配筋適當，破壞為塑性破壞，破壞時在最大彎矩截面處形成塑性鉸；矩截面處形成塑性鉸；（7 7） 梁體在極限破壞時，取混凝土的極限壓應變?yōu)榱后w在極限破壞時，取混凝土的極限壓應變?yōu)?.0030.003。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 45 2 - ( ) = 20 = 0 . 0 0 20c u 00 00ABky0gyAB4 41a)1a)混凝土應力混凝土應力- -應變曲線模式圖應變曲線模式圖 4 41b)1b)鋼筋應力鋼筋應力- -應變曲線模式圖應變曲線模式圖體外預應力混凝土梁抗彎承載力計算的材料本構(gòu)模型體外預應力混凝

58、土梁抗彎承載力計算的材料本構(gòu)模型Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 46圖圖4-2正截面抗彎承載力計算示意圖正截面抗彎承載力計算示意圖 psepepspsssscAAAAT（41）upsepeupse,psepsepseupseELL,（42）（43）Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 47Luu42LxdLupsepse圖圖4 43 3梁受彎破壞時整體變形示意圖梁受彎破壞時整體變形示意圖 （45）（44）Bridge E30 Oct, 2006Advanced Conc

59、rete Structures 48通過以上各式就可以確定出極限狀態(tài)下混凝土中性軸通過以上各式就可以確定出極限狀態(tài)下混凝土中性軸的計算方程：的計算方程： 023DCxBxAx（46）在在x x確定的情況下，就可求得體外預應力筋極限應力。確定的情況下，就可求得體外預應力筋極限應力。upse,對受壓區(qū)混凝土合力作用點取矩，對受壓區(qū)混凝土合力作用點取矩， 2222,adAadAadAadAMupseupsepsepsupspssyssysu（47）Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 495.15.1預應力損失計算預應力損失計算（1 1）

60、錨具變形和預應力鋼筋回縮引起的預應力損失；錨具變形和預應力鋼筋回縮引起的預應力損失；（2 2） 預應力筋的摩擦引起的預應力損失；預應力筋的摩擦引起的預應力損失；（3 3） 溫差引起的損失；溫差引起的損失；（4 4） 分批張拉引起的彈性壓縮損失；分批張拉引起的彈性壓縮損失；（5 5） 預應力鋼筋的松弛引起的預應力損失；預應力鋼筋的松弛引起的預應力損失；（6 6） 混凝土的收縮和徐變引起的預應力損失?；炷恋氖湛s和徐變引起的預應力損失。Bridge E30 Oct, 2006Advanced Concrete Structures 50圖圖5-3 5-3 體外預應力梁端鋼索錨固點的變形體外預應力梁