預(yù)應(yīng)力混凝土受拉構(gòu)件計算PPT課件

1、11.1預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件受力全過程及各階段的應(yīng)力分析1.先張法構(gòu)件：先張法構(gòu)件：（1）施工階段：）施工階段：a）張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋：）張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋：此時此時：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為 ，混凝土應(yīng)力為，混凝土應(yīng)力為0， con非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為非預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力為0。第1頁/共22頁b）完成第一批損失（混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之前）完成第一批損失（混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之前)：此時，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：此時，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力： lconpe0pc混凝土應(yīng)力：混凝土應(yīng)力： c）放張預(yù)應(yīng)力鋼筋：）放張預(yù)應(yīng)力鋼筋：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力：預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力： pcElconpe非預(yù)應(yīng)力鋼筋獲得的預(yù)壓應(yīng)力：非預(yù)應(yīng)力鋼

2、筋獲得的預(yù)壓應(yīng)力： pcEscSEEE /第2頁/共22頁根據(jù)截面內(nèi)力平衡條件：根據(jù)截面內(nèi)力平衡條件：用于求收縮徐變。0pIconpcI)(AAl式中：式中：A0 = Ac + E As + E Ap 換算截面面積。換算截面面積?？鄢椎溃摻畹群蟮慕孛婵鄢椎?，鋼筋等后的截面面積的砼截面面積。面積的砼截面面積。sscpcppeAAAsscpcppcElconAAA)(力為混凝土產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)pc第3頁/共22頁d）完成第二批損失（混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之后）完成第二批損失（混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之后)：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：pcEs-pcElconpe應(yīng)力損失和，

3、即第一批和第二批預(yù)IIlIllpc應(yīng)力降低至低，導(dǎo)致混凝土的預(yù)壓因預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力降第4頁/共22頁使用階段受力過程的三個特征點：使用階段受力過程的三個特征點：N N0( c =0) Ncr( c =ftk) Nu(fpy)（2）使用階段：）使用階段：N0N00NcrNcrftkNuNu第5頁/共22頁加載至構(gòu)件截面即將開裂：加載至構(gòu)件截面即將開裂： cr= ftk sr= E ftk l5，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力 pr= con l + E ftk，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力 截面平衡：截面平衡：Ncr=ftkAc + sAs + p Ap式中式中 Ncr 預(yù)應(yīng)力軸拉構(gòu)件

4、即將開裂所能承預(yù)應(yīng)力軸拉構(gòu)件即將開裂所能承受的軸向力。受的軸向力。Ncr= (ftk + pcII)A0 (預(yù)應(yīng)力存在可以提高抗裂性)l5混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失第6頁/共22頁加載至構(gòu)件破壞：加載至構(gòu)件破壞： c= 0 s= fy p= fpy 所以：所以：Nu=fpyAP + fyAs (應(yīng)力的存在不能提高正截面承截力應(yīng)力的存在不能提高正截面承截力)Nu 極限承截力。極限承截力。第7頁/共22頁a)澆注混凝土，養(yǎng)護直至鋼筋張拉前，認為截面中澆注混凝土，養(yǎng)護直至鋼筋張拉前，認為截面中 不產(chǎn)生任何應(yīng)力。不產(chǎn)生任何應(yīng)力。 s= - E pcI，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力 p= c

5、on l2，預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力鋼筋中的應(yīng)力， l2為摩擦損失為摩擦損失 2.后張法構(gòu)件：后張法構(gòu)件：（1）施工階段：）施工階段：b)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋；張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋；根據(jù)截面平衡：根據(jù)截面平衡： p Ap = cAc + s As第8頁/共22頁根據(jù)截面平衡： p Ap = cAc + s Asnpl2concpl2conc)()(AAAAAsE式中： An 換算截面面積。ppA（壓）csEcnAAA第9頁/共22頁c) 完成第一批損失：c= pcI，混凝土的預(yù)壓應(yīng)力混凝土的預(yù)壓應(yīng)力sI= -EpcI，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的壓應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋的壓應(yīng)力pI= con l1 l2 = con -lI

6、，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力 截面平衡： pI Ap = cAc + sI AsnplconpcI)(AAcppA（壓）pcsEcnAAA第10頁/共22頁d) 完成第二批損失（混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之后）完成第二批損失（混凝土受到預(yù)壓應(yīng)力之后） ： c= pcII sII= （ E pcII+ l5） p= con l截面平衡：截面平衡： p Ap = pcAc + sII AsppA（壓）pc第11頁/共22頁 加載至裂縫即將出現(xiàn)c= ftks= Eftk l5 (拉) 非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力非預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力p= con l + EpcII + Eftk 預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力截

7、面平衡： Ncr = pAp + Ass + Acftk NcrNcrftk第12頁/共22頁c) 加載至破壞：c= 0s= fyp= fpy Nu = fpyAp + fy As作業(yè)：比較先、后張法各階段的應(yīng)力狀態(tài)及公式的表達。NuNu第13頁/共22頁3. 軸心受拉構(gòu)件應(yīng)力比較軸心受拉構(gòu)件應(yīng)力比較1 1）先張法和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件比較）先張法和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件比較 混凝土完成彈性壓縮的時間不同?；炷镣瓿蓮椥詨嚎s的時間不同。 先張法：先張法：在放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時在放松預(yù)應(yīng)力鋼筋時 后張法：后張法：在預(yù)應(yīng)力筋張拉至在預(yù)應(yīng)力筋張拉至concon時時 2 2）預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與普通鋼筋混

8、凝土構(gòu)件比較）預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與普通鋼筋混凝土構(gòu)件比較 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與普通鋼筋混凝土構(gòu)件在施工預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與普通鋼筋混凝土構(gòu)件在施工階段，二者鋼筋和混凝土兩種材料所處的應(yīng)力狀態(tài)不同，階段，二者鋼筋和混凝土兩種材料所處的應(yīng)力狀態(tài)不同，普通鋼筋混凝土構(gòu)件中，鋼筋和混凝土均處于零應(yīng)力狀普通鋼筋混凝土構(gòu)件中，鋼筋和混凝土均處于零應(yīng)力狀態(tài)，而預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，鋼筋和混凝土均有初應(yīng)力，態(tài)，而預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，鋼筋和混凝土均有初應(yīng)力，其中鋼筋處于拉應(yīng)力狀態(tài)，混凝土處于受壓狀態(tài)，一旦其中鋼筋處于拉應(yīng)力狀態(tài)，混凝土處于受壓狀態(tài)，一旦預(yù)壓應(yīng)力被抵消，預(yù)應(yīng)力混凝土和普通鋼筋混凝土之間預(yù)壓應(yīng)力被抵消，預(yù)應(yīng)

9、力混凝土和普通鋼筋混凝土之間沒有本質(zhì)的不同。沒有本質(zhì)的不同。 第14頁/共22頁 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫比預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫比普通鋼筋混凝土構(gòu)件遲得多，但裂縫普通鋼筋混凝土構(gòu)件遲得多，但裂縫出現(xiàn)的荷載與破壞出現(xiàn)的荷載與破壞荷載比較接近。荷載比較接近。 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與條件相同預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件與條件相同的未加預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土構(gòu)件承載的未加預(yù)應(yīng)力的鋼筋混凝土構(gòu)件承載能力相同，故預(yù)加能力相同，故預(yù)加應(yīng)力能推遲裂縫出應(yīng)力能推遲裂縫出現(xiàn)，但不能提高承載能力?，F(xiàn)，但不能提高承載能力。 第15頁/共22頁11.2 11.2 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土軸心受拉構(gòu)件的計算軸心受拉構(gòu)件的計算 預(yù)應(yīng)力混凝

10、土軸心受拉構(gòu)件的計算包括使用階段和施工階段的計算和驗算。 使用階段的計算內(nèi)容包括：正截面承載力計算、裂縫寬度驗算。其計算公式如下： 正截面承載力計算： 裂縫控制驗算： 、對嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（一級構(gòu)件） N Nu = fyAs + fpy Apck pcII 0 一般當(dāng)構(gòu)件在荷載標準值下產(chǎn)生的軸心拉力Nk不超過Ncr，構(gòu)件就不會開裂。 第16頁/共22頁、對一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件、對一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（二（二級構(gòu)件級構(gòu)件） 荷載效應(yīng)的標準組合抗裂驗算邊緣的混凝土法向應(yīng)力；在荷載效應(yīng)的標準組合下滿足：在荷載效應(yīng)的標準組合下滿足：tkpcckfck0ANkck第17頁/共22頁 按荷

11、載效應(yīng)的標準組合，并考慮長期作用的影響，計算的最大裂縫寬度應(yīng)滿足： 其中sk為按荷載效應(yīng)標準組合計算的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件縱向受拉鋼筋的等效應(yīng)力：maxlim1.90.08eqskcrctedcE 0spskpsNNAA 式中 混凝土法向應(yīng)力為零時，全部預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力。0pNspteteAAA、對允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件（三級構(gòu)件） sk，構(gòu)件受力特征系數(shù)2 . 2cr. 112 . 02 . 065. 01 . 1取為時，取，當(dāng)stetkf第18頁/共22頁2） 施工階段驗算 預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在放張預(yù)應(yīng)力鋼筋（先張法）或張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋完畢（后張法）時，混凝土受到的預(yù)壓應(yīng)力最大，而這時混凝土的強度通常僅達到設(shè)計強度的75，構(gòu)件承載力和后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓承載力是否足夠，應(yīng)予驗算。 張拉（或放張）預(yù)應(yīng)力鋼筋時，構(gòu)件承載力驗算：0.8cccfk 式中 放松預(yù)應(yīng)力鋼筋或張拉完畢時混凝土所受的 預(yù)壓應(yīng)力；cc 放張預(yù)應(yīng)力鋼筋或張拉完畢時混凝土的軸心 抗壓強度設(shè)計值。 cfk第19頁/共22頁10()conlpccAA 后張法構(gòu)件按不考慮損失計算，即 后張法構(gòu)件端部錨固區(qū)局部受壓驗算： 后張法構(gòu)件端部由于錨具下墊板面積很小而承