超靜定預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)

超靜定預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)第1頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第一節(jié)超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點優(yōu)點設(shè)計彎矩小，可使截面尺寸減小跨中和支座彎矩分布均勻可考慮內(nèi)力重分布結(jié)構(gòu)剛度好，變形小，抗側(cè)剛度高預(yù)應(yīng)力筋的利用率高減小錨具用量第2頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二超靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土井式樓板結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力混凝土多跨剛架缺點預(yù)應(yīng)力筋曲線布置，摩擦損失大溫度、徐變、支座變形引起附加內(nèi)力存在次內(nèi)力，設(shè)計復(fù)雜施工麻煩第3頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié)次彎矩、次內(nèi)力靜定預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的驗算正常使用極限狀態(tài)（抗裂）：一般可采用名義拉應(yīng)力法承載能力極限狀態(tài)第4頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二特點：預(yù)應(yīng)力的施加不引起支座反力的變化第5頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二超靜定結(jié)構(gòu)中施加預(yù)應(yīng)力后的支座反力第6頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第7頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二關(guān)于次彎矩次彎矩是由于預(yù)應(yīng)力施加時支座約束預(yù)應(yīng)力構(gòu)件變形產(chǎn)生的支座反力引起的在超靜定結(jié)構(gòu)的受力驗算時應(yīng)考慮次彎矩第8頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二主彎矩：預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力合力與其偏心矩的乘積綜合彎矩：是預(yù)應(yīng)力作用于結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的總效應(yīng)彎矩第9頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二次彎矩的求解：力法：根據(jù)變形協(xié)調(diào)，求解冗余支座的支座反力，進而求解支座反力也可以通過將等效荷載作用在原結(jié)構(gòu)上求出第10頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二等效荷載法依據(jù)：等效荷載作用在原結(jié)構(gòu)上的彎矩是預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的總彎矩，即綜合彎矩。注意點：等效荷載不要漏項第11頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋的等效荷載構(gòu)件及配筋基本隔離體:構(gòu)件隔離體與預(yù)應(yīng)力鋼筋組裝件隔離體曲線方程：y=ax2+bx+c第12頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二微段隔離體及其平衡端部隔離體的平衡第13頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二預(yù)應(yīng)力－錨具組裝件的受力作用力與反作用力第14頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二次彎矩的特性次彎矩不一定比主彎矩小次彎矩在支座間直線分布一般情況下，次彎矩位于框架梁下側(cè)次彎矩不僅存在于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件第15頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二次內(nèi)力：次彎矩、次剪力、次軸力…綜合內(nèi)力、主內(nèi)力的概念主內(nèi)力：預(yù)應(yīng)力等效荷載作用于超靜定結(jié)構(gòu)的靜定基上產(chǎn)生的內(nèi)力按照前述公式進行驗算時，應(yīng)包含預(yù)應(yīng)力引起的次內(nèi)力第16頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二全面考慮次內(nèi)力后的驗算公式正常使用極限狀態(tài)（名義拉應(yīng)力）抗彎承載能力極限狀態(tài)第17頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二很幸運！一般情況下梁的次軸力（柱的次剪力）較小對于柱子抗側(cè)剛度大的情況必須考慮次軸力的影響極端的情況：兩端固定梁第18頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二作業(yè)預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋采用三段拋物線，反彎點位于距離柱軸線2.7米處，h1＝312mm，h2＝728mm，有效預(yù)應(yīng)力合力為1000kN第19頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二1不考慮柱次剪力、梁次軸力及其效應(yīng)，計算次彎矩（提示：預(yù)應(yīng)力等效荷載可不計入端部水平等效集中力）2考慮柱次剪力、梁次軸力及其效應(yīng)，計算次內(nèi)力內(nèi)力計算可采用有限元分析程序進行第20頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)壓力線、線性變換和吻合束壓力線各個截面上壓力中心作用點的連線靜定結(jié)構(gòu)中，壓力線為預(yù)應(yīng)力筋線超靜定結(jié)構(gòu)中，壓力線有偏移第21頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二預(yù)應(yīng)力單獨作用下的壓力線表示了預(yù)應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的總效應(yīng)壓力線偏心與預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力合力的矩為綜合彎矩第22頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二線性變換預(yù)應(yīng)力筋在中間支座上移動而不改變其曲線形狀，則由此引起的壓力線不變也就是綜合彎矩不變也就是預(yù)應(yīng)力引起的各截面應(yīng)力不變從等效荷載的角度來解釋第23頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二吻合束超靜定預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋線與壓力線重合時的預(yù)應(yīng)力曲線往往可以通過線性變換得到吻合束中沒有次彎矩第24頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二一根預(yù)應(yīng)力梁里面可能存在多種吻合束方案連續(xù)梁中，與豎向荷載彎矩圖相似的預(yù)應(yīng)力筋線形是吻合束吻合束往往沒有實際意義第25頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第四節(jié)荷載平衡法等效荷載的概念第26頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二林同炎，1961如果等效荷載的取值＝恒載＋活載×0.5，則在所有荷載作用下的總效應(yīng)為0.5×活載，而所有活載不作用時為-0.5×活載前提：端部偏心矩＝0的連續(xù)梁比較適合用于板的設(shè)計一般來講不經(jīng)濟第27頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的設(shè)計連續(xù)梁的形式等截面連續(xù)梁加腋連續(xù)梁連接器連接懸臂法施工的連續(xù)梁第28頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的研究成果開裂前符合彈性，內(nèi)力可疊加開裂后有一定內(nèi)力重分布，仍可用彈性預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的撓度比相應(yīng)簡支梁小抗開裂性能好恢復(fù)性能好良好延性的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁可實現(xiàn)內(nèi)力重分布次反力有一定變化第29頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二承載能力極限狀態(tài)下次內(nèi)力的考慮正常使用極限狀態(tài)下應(yīng)考慮次內(nèi)力承載能力極限狀態(tài)下次反力的考慮與否第30頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二設(shè)計基本步驟基本尺寸：梁高：1/25~1/13；梁寬：1/6~1/3T形截面計算恒載、活載下的彎矩選擇合理的抗裂要求確定預(yù)應(yīng)力曲線和配筋次內(nèi)力計算，抗裂驗算按照承載能力極限狀態(tài)驗算，若不夠則補充非預(yù)應(yīng)力鋼筋驗算變形、抗剪、局部承壓預(yù)應(yīng)力筋的布置原則：與外荷載彎矩圖相似第31頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二相關(guān)計算公式第32頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第六節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土框架設(shè)計設(shè)計步驟截面初定：梁高：1/20~1/15荷載作用下的彎矩計算，綜合內(nèi)力、次內(nèi)力計算按照正常使用極限狀態(tài)設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼筋按照承載能力極限狀態(tài)設(shè)計非預(yù)應(yīng)力鋼筋上述兩項中應(yīng)考慮次內(nèi)力變形、抗剪、局部承壓延性的考慮第33頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二次內(nèi)力的簡化考慮一般來講，次內(nèi)力主要是次彎矩一般來講，次彎矩占外荷載作用下彎矩的10％～20％一般來講，次彎矩對支座有利，對跨中不利第34頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第七節(jié)等效荷載法現(xiàn)有的計算公式問題：正常使用極限狀態(tài)只需使用綜合內(nèi)力，而承載能力極限狀態(tài)必須使用次彎矩第35頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二進一步推廣到壓彎、拉彎結(jié)構(gòu)構(gòu)件進一步的問題：為什么要劃分次內(nèi)力和主內(nèi)力？第36頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二回顧：等效荷載的由來第37頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第38頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二粘結(jié)前作用和粘結(jié)后作用分析隔離體粘結(jié)前作用：等效荷載粘結(jié)后作用：灌漿達到強度后，預(yù)應(yīng)力鋼筋和周圍混凝土一起變形，產(chǎn)生應(yīng)力增量。其實質(zhì)是等效鋼筋第39頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二實用計算方法分析：：將等效荷載和外荷載一起施加在結(jié)構(gòu)上計算得到：等效鋼筋的作用第40頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二第41頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二計算方法的驗證可得：第42頁，共45頁，2023年，2月20日，星期二進一步的簡化注意點：常用預(yù)應(yīng)力鋼筋曲線的綜合剪力第43頁，共45頁，2023年，2