第13章預應力受彎構件的設計與計算

第13章

預應力混凝土受彎構件的設計與計算因為預加力的存在，對受力過程有所影響本章針對全預應力混凝土和A類部分預應力砼構件（使用階段截面上沒有裂縫）按三個階段：施工階段，使用階段，破壞階段概述

§13.113.1.1施工階段

這一過程處于彈性工作階段，可以直接采用材料力學的公式進行計算分為預加應力階段和運輸、安裝階段注意計算時，不同時期采用的截面特性不同預加應力階段從預加應力開始至預加應力結束（即傳力錨固）為止的受力階段。主要受預加力和恒荷載作用計算要求：（1）受彎構件控制截面上、下邊緣混凝土最大拉、壓應力不超過規(guī)定值；（2）控制預應力筋的最大張拉應力；（3）保證錨固區(qū)混凝土局部承壓力，并保證梁體不出現(xiàn)水平裂縫。運輸、安裝階段主要受仍然是預加力和恒荷載作用，但預應力損失增加，故實際預加力比第一階段要小恒載需要乘以動力系數(shù)按照起吊位置、支承點的不同，驗算控制截面的上、下邊緣的拉應力橋梁建成營運通車整個工作階段各項預應損失全部完成，并在預應力鋼筋中建立起相對不變的預拉應力，這個預拉力用符號σpe來表示。構件僅在永存預加力Np的作用下（此時預應力鋼筋的應力為σpe），相應此時其下邊緣混凝土的有效預壓力為σpc。加載到某一特定荷載時，其下邊緣混凝土預壓應力σpc恰好被抵消為零，這一特點荷載M0被稱為消壓荷載。13.1.2使用階段

1、加載至受拉邊緣混凝土預壓應力為零由公式表達如下定義從混凝土受拉區(qū)邊緣應力從零增加到ftk所需的外彎矩用表示Mcr，c

，則受壓區(qū)下邊緣在繼續(xù)加載狀態(tài)下，應力會繼續(xù)增加，當增加到ftk時，此外外荷載稱為開裂彎矩Mcr。2、加載至受拉區(qū)裂縫即將出現(xiàn)3、帶裂縫工作階段和普通鋼筋混凝土構件是一樣的。計算方法也一樣，破壞時大小也一樣。預應力砼不能提高強度，保是改善使用正常階段的工作性能！13.1.3破壞階段

承載力計算屬于承載力極限狀態(tài)，采用設計值和第三、四章區(qū)別不大，只是增加了一項Ap和fpd預應力混凝土受彎構件承載力計算

§13.213.2.1正截面承載力計算

仍然采用三個基本假定，仍然可能有三種破壞形態(tài)，1、受壓區(qū)不配鋼筋的矩形截面受彎構件仍以適筋梁為設計依據(jù)計算公式 矩形截面:ApAsh0ApfpdAsfsdfcdx 矩形截面:Ap’ApAs’Ash0ap’as’As’fy’Ap’σp’ApfpyAsfyα1fcx1、受壓區(qū)配鋼筋的矩形截面受彎構件

預應力損失σl： 設計預應力混凝土受彎構件時，由于施工因素、材料性能和環(huán)境條件等的影響，鋼筋中的預拉應力會逐漸減少，這種現(xiàn)象稱之。預加力的計算預應力損失的估算

§13.313.31. 張拉控制應力σcon張拉控制應力σcon

：是指預應力筋張拉時需要達到的應力。為充分發(fā)揮預應力筋的的優(yōu)勢，σcon

宜定得高些，以便混凝土獲得較高的預壓應力，提高混凝土構件的抗裂性，減少變形。1. 張拉控制應力σcon張拉控制應力過高會出現(xiàn)以下問題：1、可能引起鋼絲破斷；2、預應筋的應力松馳會增大；3、構件會更容易脆裂。對鋼絲、鋼鉸線鋼于精軋螺紋鋼筋2.預應力損失預應力損失◆預應力筋張拉后，由于混凝土和鋼材的性質以及制作方法上原因，預應力筋中應力會從scon逐步減少，并經(jīng)過相當長的時間才會最終穩(wěn)定下來，這種應力降低現(xiàn)象稱為預應力損失?！粲捎谧罱K穩(wěn)定后的應力值才對構件產(chǎn)生實際的預應力效果。因此，預應力損失是預應力混凝土結構設計和施工中的一個關鍵的問題?！暨^高或過低估計預應力損失，都會對結構的使用性能產(chǎn)生不利影響。2.預應力損失

由于預應力的通過張拉預應力筋得到，凡是能使預應力筋產(chǎn)生縮短的因素，都將引起預應力損失，主要有：◆

錨固損失：錨具變形引起預應力筋的回縮、滑移?！裟Σ翐p失：在預應力筋張拉過程中，后張法預應力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預應力筋與錨具之間以及折點處的摩擦，也會使張拉應力造成損失?！艋炷恋氖湛s和徐變引起的損失。◆松弛損失：◆溫差損失：先張法中的熱養(yǎng)護引起的溫差損失?！魪椥詨嚎s損失：混凝土彈性壓縮，后張法中后拉束對先張拉束造成的壓縮變形而產(chǎn)生分批張拉損失等。（1）錨固損失sl2

預應力筋張拉后錨固時，由于錨具受力后變形、墊板縫隙的擠緊以及鋼筋在錨具種的內縮引起的預應力損失記為sl1。對直線預應力筋，2.預應力損失（2）摩擦損失sl1

摩擦損失是指在后張法張拉鋼筋時，由于預應力筋與周圍接觸的混凝土或套管之間存在摩擦，引起預應力筋應力隨距張拉端距離的增加而逐漸減少的現(xiàn)象。直線預應力筋曲線預應力筋2.預應力損失（2）摩擦損失sl2

計算公式：減速少措施：（1）（2）2.預應力損失(3)熱養(yǎng)護損失sl3

為縮短先張法構件的生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護加快混凝土的凝結硬化。升溫時，新澆混凝土尚未結硬，鋼筋受熱膨脹，但張拉預應力筋的臺座是固定不動的，亦即鋼筋長度不變，因此預應力筋中的應力隨溫度的增高而降低，產(chǎn)生預應力損失sl3。降溫時，混凝土達到了一定的強度，與預應力筋之間已具有粘結作用，兩者共同回縮，已產(chǎn)生預應力損失sl3無法恢復。設養(yǎng)護升溫后，預應力筋與臺座的溫差為D

t℃，取鋼筋的溫度膨脹系數(shù)為1×10-5/℃，則有，2.預應力損失（4）鋼筋松弛損失sl5鋼筋在高應力長期作用下具有隨時間增長產(chǎn)生塑性變形的性質。在長度保持不變的條件下，應力值隨時間增長而逐漸降低，這種現(xiàn)象稱為松弛。 應力松弛與初始應力水平和作用時間長短有關。根據(jù)應力松弛的長期試驗結果，給出了計算公式。參考教材。2.預應力損失(5)收縮徐變損失sl6混凝土的收縮和徐變，都會導致預應力混凝土構件長度的縮短，預應力筋隨之回縮，引起預應力損失。由于收縮和徐變是同時隨時間產(chǎn)生的，且影響二者的因素相同時隨變化規(guī)律相似，《規(guī)范》將二者合并考慮?！兑?guī)范》對混凝土收縮和徐變引起的損失，按書上公式計算：2.彈性壓縮引起預應力損失對于先張法構件：對于后張法構件：減少預應力損失的措施：預應力損失對預應力構件是存在害處的，造成砼截面上的有效預應力的減少，因此在施工過程中要采取措施減少預應力的損失。2.預應力損失2.預應力損失預應力損失的組合

預應力混凝土構件從預加應力開始即需要進行計算，而預應力損失是分批發(fā)生的。因此，應根據(jù)計算需