《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》預(yù)應(yīng)力混凝土愛彎構(gòu)件的設(shè)計與計算PPT精品文檔

1、青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理青海大學(xué)土木工程學(xué)院教授班級：交通2011(1、2)青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理13 預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件的設(shè)計與計算l提綱：l13.1 預(yù)應(yīng)力的計算與預(yù)應(yīng)力損失的估算 l13.2 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件承載力計算正截面和斜截面承載力計算l13.3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件的應(yīng)力計算和抗裂計算（自學(xué)）l13.4 變形計算l13.5 端部錨固區(qū)計算青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理13.4.2 使用荷載下的撓度 在使用荷載作用下，預(yù)應(yīng)力混凝土（包括全預(yù)應(yīng)力及部分預(yù)應(yīng)力混凝土）受彎構(gòu)件的撓度，可近似按結(jié)構(gòu)力學(xué)的公式進(jìn)行計

2、算。 公路橋規(guī)規(guī)定，對于全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件及A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，取抗彎剛度為：0095. 0IEBc13.4 預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件的變形計算青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理QsGGMswwww21式中：212121110 . 17 . 0QQQQQswwwww而：1.荷載短期效應(yīng)組合下的總撓度Mspesww13.4 預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件的變形計算13.4.3 預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件的總撓度青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理2.荷載短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)影響的撓度值)(21,QsGGMspepeMsMspepelwwwww13.4 預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件的變形計算13.4.3 預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件的總

3、撓度混凝土強度等級C40以下C40C45C50C55C60C65C70C75C801.601.451.441.431.411.401.391.381.361.35表表13-4 短期荷載效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)的撓度增長系數(shù)值表短期荷載效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)的撓度增長系數(shù)值表Ms,青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理13.6.4 預(yù)拱度的設(shè)置13.4 預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件的變形計算青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理先張法先張法 1.傳遞長度傳遞長度在先張法構(gòu)件中，鋼筋在lc以后的各截面將保持有效預(yù)應(yīng)力y鋼筋從應(yīng)力為零的端面到應(yīng)力為y的這一長度lc （鋼筋在lc以后的各截面將保持有效預(yù)應(yīng)力y

4、），稱為預(yù)應(yīng)力鋼筋的傳遞長度。2.錨固長度錨固長度在先張法構(gòu)件中，把鋼筋從應(yīng)力為零的端面至鋼筋應(yīng)力為Ry的截面為止的這一長度lm，稱之為錨固長度。13.5 端部錨固區(qū)計算青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理13.5 端部錨固區(qū)計算先張法中的傳遞長度和錨固長度可附表2-7進(jìn)行查找；相應(yīng)的端部錨固區(qū)計算：后張法按局部承壓驗算方法參閱第10章；先張法中端部錨固區(qū)需要采取局部加強措施。青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理13.8 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁設(shè)計一、設(shè)計計算步驟（后張法為例）1.根據(jù)設(shè)計要求，初步選定構(gòu)件截面形式及確定截面尺寸；.計算控制截面最大設(shè)計內(nèi)力（彎矩和剪力）；.估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)

5、量，并進(jìn)行合理布置；.計算主梁截面幾何特性；5.進(jìn)行正截面及斜截面承載能力驗算；青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理6.確定張拉控制應(yīng)力，計算預(yù)應(yīng)力損失及有效預(yù)應(yīng)力；.進(jìn)行施工階段和使用階段的應(yīng)力驗算；10.進(jìn)行梁端部局部承壓與錨固區(qū)設(shè)計。8.進(jìn)行正截面與斜截面的抗裂驗算.主梁的變形計算；13.8 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁設(shè)計青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理1.預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗彎效率指標(biāo)hKKbuKu混凝土截面上核心距：Ku=Wb/A抗彎效率指標(biāo)Wb構(gòu)件全截面對截面下緣的彈性抵抗矩。Kb混凝土截面下核心距：Kb=Wu/AWu構(gòu)件全截面對截面上緣的彈性抵抗矩。13.8 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁設(shè)

6、計青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理122.預(yù)應(yīng)力混凝土常用的截面形式1）預(yù)應(yīng)力混凝土空心板青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理2）預(yù)應(yīng)力混凝土T梁青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理3）預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理返回青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理三.截面尺寸和預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的選定 1.截面尺寸 截面尺寸的選擇，一般是根據(jù)已有的設(shè)計資料、經(jīng)驗方法及橋梁設(shè)計中具體要求事先擬定的，然后根據(jù)有關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行配筋驗算。2.預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量的估算 估算方法： 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)

7、正截面抗裂性確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量，然后再由構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求確定非預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量。青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（1）按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量全預(yù)應(yīng)力混凝土梁滿足作用短期效應(yīng)組合抗裂驗算所需的有效預(yù)應(yīng)力10.85()spMWpeeAWNNpe使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力。ep預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離。W構(gòu)件全截面對抗裂驗算邊緣彈性抵抗矩。13-122青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件滿足作用短期效應(yīng)組合抗裂驗算所需的有效預(yù)應(yīng)力13-123求得Npe后，再確定適當(dāng)?shù)膹埨刂茟?yīng)力并扣除相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失，就可以估算

8、出所需要的預(yù)應(yīng)力鋼筋的總面積Ap(1 0.2)pepconNA根據(jù)Ap可以求得鋼筋的束數(shù) 11ppAnA13-124)1(7 . 0WeAfWMNptkSpe青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（2）按構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量。第一類T形 截面xbfAfAffcdppdssd)2(00 xhxbfMfcdd第二類T形截面 ppdssdffcdcdAfAfhbbfbxf)()2()()2(000fffcdcddhhhbbfxhbxfM青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理估算時，先假定為第一類的T形梁，如果xhf，則受拉區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為如果算得的xhf且xb

9、h0的限制條件，則可得到受拉區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積為13-129dsppdfcdsfAfxbfAdsppdffcdsfAfhbbbxfA)(13-130如果算得的xhf且xbh0的限制條件，則需要修改截面尺寸，增加梁高。青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（3）最小配筋率的要求公路橋規(guī)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的最小配筋率應(yīng)滿足的要求0 . 1cruMM13-131Mcr受彎構(gòu)件正截面開裂彎矩值；Mcr的計算式0)(WfMtkpccrpc為扣除全部預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋 合力在抗裂邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓應(yīng)力。計算參 數(shù)00/2WS青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理四、 預(yù)應(yīng)力

10、鋼筋的布置1.束 界根據(jù)全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件要求使其上、下緣混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力的原則，可以按照在最小外荷載（構(gòu)件的一期恒載），和最不利使用荷載（即一期恒載，二期恒載和可變荷載）作用下的兩種情況，分別確定Np在各個截面上偏心距的極限值。由此可以繪出如圖13-7所示的兩條ep的限值線E1和E2。只要Np（近似為預(yù)應(yīng)力鋼筋截面的重心）的位置落在由E1和E2所圍成的區(qū)域內(nèi)，就能保證構(gòu)件在最小外荷載和最不利使用荷載作用下，其上、下緣混凝土均不會出現(xiàn)拉應(yīng)力。青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理把E1和E2兩條曲線所圍成的布置預(yù)應(yīng)力鋼筋時的鋼筋重心界限，稱為束界。0

11、uGupppctWMWeNAN由此得到PGbpNMKEe/11同理可得到uPspKNMEe/22預(yù)加力階段，保證梁的上緣混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力的條件：青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理在預(yù)加應(yīng)力階段，保證梁上緣混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力的條件為1/supbGPpMKeKMNN2.預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置原則（）鋼束布置原則，應(yīng)使其重心線不超出束界范圍。（2）鋼束彎起角度，應(yīng)與所承受的剪力變化規(guī)律相配合。彎起角不宜大于20；對于彎出梁頂錨固的鋼束，值往往超出此值，常常在2030之間。（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置應(yīng)符合構(gòu)造要求。 青海大學(xué)青海大學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(4)彎起鋼絲束的形式形式，原則上宜為拋物線，若為施工方便則又宜采用懸鏈線，或采用圓弧彎起并以切線伸出梁端或梁面。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的曲線形預(yù)應(yīng)力鋼筋，其曲線半徑應(yīng)符合下列規(guī)定：a)鋼絲束、鋼絞線束的鋼絲直徑直徑等于或小于5mm時，不宜小于4m；鋼絲直徑大于5mm時，不宜小于6m；b)精軋螺紋鋼筋的直徑等于或小于25mm時，不宜小于12m；直徑大于25mm時，不宜小于15m。(5)預(yù)應(yīng)力鋼筋彎起點彎起點的確定（a）從受剪考慮，應(yīng)提供一部分抵抗外荷載剪力的預(yù)剪力。但實際上，受彎構(gòu)件跨中部分的肋部混凝土已足夠承受荷載剪力，