[教育]預應力混凝土的原理及計算規(guī)定講座

1、第十章 預應力混凝土的原理及計算規(guī)定,10.1 預應力混凝土的概念(Concept of PRC)一、鋼筋混凝土的缺欠,跨度為5.2m的簡支梁，截面尺寸為200×450mm2，作用均布活荷載標準值qk=10kN/m，均布恒荷載gk=5kN/m。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,,,,★ 產生上述問題原因主要是因為混凝土的抗拉強度太低，導致受拉區(qū)混凝土過早開裂，截面抗

2、彎剛度顯著降低。★ 鋼筋混凝土梁應用于大跨度結構時，如為增加剛度而加大截面尺寸，會導致自重進一步增大，形成惡性循環(huán)?！?如增加鋼筋來提高剛度，則鋼材的強度得不到充分利用，造成浪費?！?采用高強鋼筋，按正截面承載力要求可減少配筋，截面抗彎剛度基本與配筋面積成比例降低，故撓度變形控制難以滿足?！?裂縫寬度與鋼筋應力基本成正比，一般Ms=(0.6~0.8)My，如配筋按正截面承載力計算，Ms下sss=(0.5~0.7)fy。對于Ⅱ級鋼

3、筋，fy =300MPa，sss=150~210MPa，裂縫寬度已達(0.15~ 0.25) mm。如采用Ⅵ級高強鋼筋，fy=580MPa，則sss= 290 ~406 MPa，裂縫寬度已遠遠超過容許限值。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,二、預應力的基本概念,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,,,由于預加應力spc較大，受拉邊緣仍處于受壓狀態(tài)，不會出現(xiàn)開裂；,受拉邊緣應力雖然受拉，但拉應力小于混凝土的抗拉強度

4、，一般不會出現(xiàn)開裂；,受拉邊緣應力超過混凝土的抗拉強度，雖然會產生裂縫，但比鋼筋混凝土構件（Np =0）的開裂明顯推遲，裂縫寬度也顯著減小。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,10.2 施加預應力的方法,,,,先張法,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理

5、及計算規(guī)定,,,,,,,后張法(Pretension),,,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,,,,,后張法Post-tension,,,,,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,,,,,,,,無粘結預應力混凝土,★錨具的可靠性★高強鋼絲的可靠度,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,10.3 預應力混凝土的基本受

6、力分析,一、截面應力計算,,,,二、截面受力特點,受荷以前,受荷以后,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,預應力混凝土受彎構件是依靠內力臂的變化來抵抗外彎矩的作用，在受力過程中預應力筋一直承受較大的拉力Np，而截面混凝土則一直主要承受壓力C。鋼筋混凝土受彎構件開裂后，內力臂基本保持不變，而鋼筋拉力T和壓區(qū)混凝土的壓力C隨彎矩增長而不斷增大。預應力混凝土的這種受力特點，充分利用了鋼筋抗拉強度和混凝土抗壓強度高特性，可以使得高強

7、度材料強度高的性能得以發(fā)揮。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,三、平衡荷載概念,取,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,r,當w=gk時，曲線預應力筋對混凝土產生橫向分布壓力恰好抵消梁均布恒荷載gk。按這種方法設計的預應力混凝土結構稱為平衡荷載法。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,10.4 預應力混凝土的材料及錨夾具,一、預應力鋼筋◆ 預應力鋼筋的強度越高越好。◆ 而且在預應力混凝土制作和使用過程中

8、，由于種種原因，預應力筋中預先施加的張拉應力會產生損失，因此，為使得扣除應力損失后仍具有較高的張拉應力，也必須使用高強鋼筋（絲）作預應力筋?！?為避免在超載情況下發(fā)生脆性破斷，預應力筋還必須具有一定的塑性。同時還要求具有良好的加工性能，以滿足對鋼筋焊接、鐓粗的加工要求?！?對鋼絲類預應力筋，還要求具有低松弛性和與混凝土良好的粘結性能，通常采用‘刻痕’或‘壓波’方法來提高與混凝土粘結強度。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,

9、,1、冷拉低合金鋼筋◆ 通常將Ⅳ級熱軋鋼筋經冷拉后作為預應力筋，抗拉強度可達580MPa?！?為解決粗直徑鋼筋的連接問題，鋼筋表面軋制成不帶縱向肋的精制螺紋，可用套筒直接連接。◆ 但隨著近年來高強鋼絲和鋼絞線的大量生產，這種預應力筋的應用已很少。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,2、中高強鋼絲中高強鋼絲是采用優(yōu)質碳素鋼盤條，經過幾次冷拔后得到。中強鋼絲的為800~1200MPa，高強鋼絲的強度為1470~186

10、0MPa。鋼絲直徑為3~9mm。為增加與混凝土粘結強度，鋼絲表面可采用‘刻痕’或‘壓波’，也可制成螺旋肋。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,消除應力鋼絲：鋼絲經冷拔后，存在有較大的內應力，一般都需要采用低溫回火處理來消除內應力。消除應力鋼絲的比例極限、條件屈服強度和彈性模量均比消除應力前有所提高，塑性也有所改善。,3、鋼絞線 鋼絞線是用2、3、7股高強鋼絲扭結而成的一

11、種高強預應力筋，其中以7股鋼絞線應用最多。7股鋼絞線的公稱直徑為9.5~15.2 mm，通常用于無粘結預應力筋，強度可高達1860MPa。2股和3股鋼絞線用途不廣，僅用于某些先張法構件，以提高與混凝土的粘結強度。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,無粘結預應力束,4、熱處理鋼筋 用熱軋中碳低合金鋼經過調質熱處理后制成的高強度鋼筋，直徑為6~10mm，抗拉強度為1470MPa。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,

12、除冷拉低合金鋼筋外，其余預應力筋的應力-應變曲線均無明顯屈服點，采用殘余應變?yōu)?.2%的條件屈服點作為抗拉強度設計指標。,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,二、混凝土——預應力混凝土要求采用高強混凝土★可以施加較大的預壓應力，提高預應力效率；★有利于減小構件截面尺寸，以適用大跨度的要求；★具有較高的彈性模量，有利于提高截面抗彎剛度，減少預壓時的彈性回縮；★徐變較小，有利于減少徐變引起的預應力損失；★與鋼筋有較大粘結

13、強度，減少先張法預應力筋的應力傳遞長度；★有利于提高局部承壓能力，便于后張錨具的布置和減小錨具墊板的尺寸；★強度早期發(fā)展較快，可較早施加預應力，加快施工速度，提高臺座、模具、夾具的周轉率，降低間接費用 一般預應力混凝土構件的混凝土強度等級不低于C30，當采用高強鋼絲時不低于C40。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,三、錨具和夾具,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定

14、,,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,夾片式錨具,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,10.5 張拉控制應力和預應力損失,◆ 在張拉預應力筋對構件施加預應力時，張拉設備（千斤頂油壓表）所控制的總張拉力Np,con除以預應力筋面積Ap得到的應力稱為張拉控制應力scon。,◆ 它是預應力

15、筋在在構件受荷以前所經受的最大應力?！?張拉控制應力scon取值越高，預應力筋對混凝土的預壓作用越大，可以使預應力筋充分發(fā)揮作用?！?但scon取值過高，可能會在張拉時引起破斷事故，產生過大應力松弛。因此，《規(guī)范》規(guī)定了張拉控制應力限值[scon]。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,因為對預應力筋的張拉過程是在施工階段進行的，同時張拉預應力筋也是對它進行的一次檢驗，所以表中[scon]是以預應力筋的標準強度給出的，且[s

16、con]可不受抗拉強度設計值的限制。在下列情況下， [scon]可提高0.05 fptk：⑴ 為提高構件在施工階段的抗裂性能，而在使用階段受壓區(qū)內設置的預應力筋；⑵為部分抵消應力松弛、摩擦、分批張拉和溫差產生預應力損失。 為避免scon的取值過低，影響預應力筋充分發(fā)揮作用，《規(guī)范》規(guī)定scon不應小于0.4 fptk。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,二、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

17、制作方法上原因，預應力筋中應力會從scon逐步減少，并經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?！?由于最終穩(wěn)定后的應力值才對構件產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?！?過高或過低估計預應力損失，都會對結構的使用性能產生不利影響。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,10.5 張拉控制應力和預應力損失,由于

18、預應力的通過張拉預應力筋得到，凡是能使預應力筋產生縮短的因素，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◆ 摩擦損失：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?！?混凝土的收縮和徐變引起的損失◆ 松弛損失：長度不變的預應力筋，在高應力的長期作用下會產生松弛，會引起預應力損失?！?溫差損失：先張法中的熱養(yǎng)護引起的溫差損

19、失◆ 彈性壓縮損失：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生分批張拉損失等。,1、錨固損失sl1 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，,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,2、摩擦損失sl2 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

20、增加而逐漸減少的現(xiàn)象。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,取dx=rdq，Np=spAp,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,q 為張拉端與計算截面曲線部分的切線夾角（rad）設該夾角很小，可近似取張拉端到計算截面的距離 x = rq ，則摩擦損失sl2為，,若,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,,對于曲線預應力筋張拉錨固時，由于錨具變形和鋼筋內縮a(mm)

21、，使預應力筋有回縮的趨勢，從而產生反向摩擦力以阻止其內縮。,反向摩擦力只在一定的影響長度lf(m)內發(fā)生，即在距張拉端lf處，預應力筋的內縮值為零。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,設反向摩擦和正向摩擦相同Ds =2sl2,,,內縮值,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,設反向摩擦和正向摩擦相同Ds =2sl2,,,減少摩擦損失的措施,第十章 預應力混凝土結構的原理及計

22、算規(guī)定,,3、熱養(yǎng)護損失sl3 為縮短先張法構件的生產周期，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

23、數(shù)為1×10-5/℃，則有，,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,4、鋼筋松弛損失sl4鋼筋在高應力長期作用下具有隨時間增長產生塑性變形的性質。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，《規(guī)范》取,普通預應力鋼絲和鋼絞線：,低松弛預應力鋼絲和鋼絞線：當scon≤0.7fptk時，,當0.7fptk <scon

24、≤0.8fptk時，,ψ為超張拉系數(shù)，一次張拉時，取ψ=1；超張拉時，取ψ=0.9。當scon≤0.5fptk時，可不考慮應力松弛損失，即取sl4=0。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,5、收縮徐變損失sl5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。《規(guī)范》對混凝土收縮和徐變引

25、起的損失，按下列公式計算：,先張法,后張法,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,An=Ac +asAs,先張法,后張法,A0=Ac+apAp+asAs,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,三、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)計算需要，考慮相應階段所產生的預應力損失。⑴混凝土預壓前完成的損失?lI；⑵混凝土

26、預壓后完成的損失?lII。根據(jù)上述預應力損失發(fā)生時間先后關系，具體組合見表。,第十章 預應力混凝土結構的原理及計算規(guī)定,,考慮到預應力損失計算的誤差，在總損失計算值過小時，產生不利影響，《規(guī)范》規(guī)定當總損失值?l =?lI +?lII小于下列數(shù)值時，按下列數(shù)值取用，先張法構件 100MPa后張法構件 80MPa,四、混凝土彈性壓縮引起的損失sle先張法構件放張時，預應力筋與混凝土一起受壓縮短，引起預應力

27、筋應力降低。設混凝土預壓應力在彈性范圍，則根據(jù)鋼筋與混凝土共同變形的條件，可得混凝土彈性壓縮引起的損失sle為，,對后張法構件，當一次張拉所有預應力筋時，無彈性壓縮損失。,10 預應力混凝土構件,本章目錄,10.1 預應力結構的基本概念及分類 10.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定 10.3 預應力各項損失的計算及工程應用 10.4 預應力筋傳遞長度及端錨區(qū)局壓計算 10.5 軸心受拉構件各階段應力分析 10.

28、6 預應力混凝土軸心受拉構件計算 10.7 預應力混凝土受彎構件 10.8 預應力混凝土構造要求 10.9 部分預應力混凝土構件和無粘結預應力混凝土,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,,10.1 概 述,10.1.1 預應力混凝土的基本概念,普通鋼筋混凝土結構工程應用存在的問題,1）在正常使用條件下構件受拉區(qū)裂縫的存在，導致了受拉區(qū)混凝土浪費，還使得構件剛度降

29、低，變形較大。,2）考慮到結構的耐久性與適用性，必須控制構件的裂縫寬度和變形。,在普通鋼筋混凝土結構中，高強混凝土及高強鋼材是不能充分利用,,,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,預應力混凝土結構的定義,在正常受荷前預先對混凝土受拉區(qū)施加壓應力以改善其在使用荷載作用下混凝土抗拉性能的結構稱為“預應力混凝土結構”。,ACI對預應力混凝土的定義為“預應力混凝土是根據(jù)需要人為施加

30、某一數(shù)值與分布的壓應力用以部分或全部抵消荷載應力的一種加筋混凝土?！?預應力混凝土結構的原理,,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,預應力混凝土結構的特點,預應力結構的工程應用,(1)改善結構的使用性能(2)減小構件截面尺寸，減輕自重(3)充分利用高強度鋼材(4)具合良好的裂縫閉合性能(5)提高抗疲勞強度(6)具有良好的經濟性,（1）大跨度結構（2）對抗裂縫有特殊

31、要求的結構（3）某些高聳結構（5）特殊要求的一般建筑（4）大量制造的預制構件,10.1.2（3） 預應力混凝土構件的分類及預加力的方法,根據(jù)預應力施加的程度分類,,或,,各符號含義見教材P215,,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,全預應力混凝土構件,部分預應力混凝土構件,混凝土構件的分類,目錄10.110.210.310.410.510.610.710

32、.810.9,根據(jù)預應力的施加方式,先張法,后張法,鋼筋在臺座上就位,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,有粘結預應力混凝土構件,無粘結預應力混凝土構件,先張法生產的預應力混凝土構件以及后張法張拉鋼筋后在孔道中灌漿所生產的預應力混凝土構件,受力性能好，裂縫分布均勻，裂縫寬度較小,或,后張法張拉鋼筋后不在孔道中灌漿所生產的預應力混凝土構件,造價低，便于以后再次張拉或更換預應

33、力鋼筋,根據(jù)預應力鋼材與混凝土之間是否存在粘結作用,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,*夾具：主要依靠摩擦力來夾住鋼筋，它不留在構件上，剪斷預應力筋后夾具的作用即消失,*錨具：永久地留在構件上，如錨具失效構件中的預應力將全部消失。,,,10.1.4錨具與夾具,螺絲端桿錨,,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,錐形錨具

34、,鐓頭錨具,夾片錨具,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,,強度高；與混凝土間有足夠的粘結力；良好的加工性能和一定的塑性,要求,,,處于侵蝕介質中的預應力混凝土構件，不宜采用熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線等作為預應力鋼筋,鋼筋類型,冷拉鋼筋、熱處理鋼筋、碳素鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線、冷拔低碳鋼絲,注意,,對直接承受動荷載的預應力混凝土構件，不得采用有焊接接頭的冷拉鋼筋,1

35、0.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,預應力鋼筋,,鋼絞線,目錄10.110.210.310.410.510.610.710.810.9,混凝土,要求,,高強度、收縮與徐變小、快硬、早強,混凝土強度等級不宜低于C40，且不應低于C30,張拉控制應力,,張拉控制應力范圍,,?con越大，混凝土中的預壓應力越大，但過大會產生如下問題,,,使構件出現(xiàn)脆性破壞,預應力筋過早進入流幅，降低其塑性,增加鋼筋的松弛損失,預應力筋強

36、度標準值（N/mm2）,由于錨具、墊塊本身的變形，其間裂縫的壓緊及鋼筋在錨具中的滑移引起的損失,,,張拉端至錨固端之間的距離,,預應力鋼筋的彈性模量,,張拉端錨具的變形和鋼筋的內縮值，見教材表10.1,10.3 預應力損失,10.3.1 張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失,,直線預應力鋼筋,后張曲線或折線預應力鋼筋,,,各符號含義見教材P184,,,后張法中，張拉鋼筋時，鋼筋在孔道中滑動，就會產生摩擦力,*孔道偏差等因素引起的,*

37、曲線型孔道而引起的,10.3.2 預應力鋼筋與孔道壁之間摩擦引起的預應力損失,考慮孔道每米長度局部偏差的摩擦系數(shù)，教材表10-2,預應力鋼筋與孔道壁間的摩擦系數(shù)，教材表10-2,,,,減小摩擦損失的措施：一是采用超張拉工藝；二是采用兩端張拉,！,,混凝土蒸汽養(yǎng)護時,預應力鋼筋與臺座之間溫差引起的損失,,鋼筋的線膨脹系數(shù),*采用二次升溫法可減少?l3:先在常溫下養(yǎng)護,當混凝土的強度達到7.5~10N/mm2時再逐漸升溫,10.3

38、.3 加熱養(yǎng)護時鋼筋與設備之間溫差引起的損失,,鋼筋在高應力作用下，長度不變而應力隨時間逐漸降低的現(xiàn)象稱為應力松弛,鋼筋張拉后1小時內約完成總松弛的50%，24小時內完成總松弛的80%，以后逐漸收斂,,,采用超張拉時為0.9，不采用時為1.0,常數(shù)參見教材P186或規(guī)范中的相關規(guī)定選用,10.3.4 預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失,,收縮和徐變兩者相互有關，很難精確計算，為了簡化兩項損失可合并考慮,,受拉區(qū)或受壓區(qū)各自預應力鋼筋

39、和非預應力鋼筋的配筋率,,,受拉區(qū)或受壓區(qū)預應力鋼筋在各自合力作用點處混凝土的法向壓應力,高濕環(huán)境中可降低50%干燥環(huán)境中應增加20~30%,系數(shù)A、B、C、D參見教材P186中的相關規(guī)定,10.3.5 溫凝土收縮和徐變引起的預應力損失,,采用螺旋式預應力筋作為配筋的環(huán)形構件，由于預應力筋對混凝土的局部擠壓使構件直徑減小所引起的損失,10.3.6 環(huán)形構件用螺旋式預應力配筋時所引起的損失,,預應力總損失的下限值,,先張法構件： ?l

40、l?100N/mm2,后張法構件： ?ll?80N/mm2,10.3.7 預應力損失的組合,10.4 預應力筋的傳遞長度和構件端部錨固區(qū)局部受壓承載力計算,10.4.1 預應力筋的傳遞長度,,先張法構件預應力筋的預應力傳遞長度：,,,,各符號含義見教材P187,10.4.2 構件端部錨固區(qū)局部受壓承載力計算,,后張法構件端部壓應力分布圖,局部受壓區(qū)的截面尺寸驗算,,,,混凝土局部受壓時的強度提高系數(shù),式中各符號的含義見教材p188,,

41、,局部受壓的計算底面積,局部承壓承載力計算,,,,方格網(wǎng)式配筋,螺旋式配筋,,,,局壓承載力公式（10.23）,局部受壓區(qū)的間接鋼筋（a）方格網(wǎng)式（b）螺旋式,,開裂前，荷載-位移關系為線性的，預應力鋼筋的應力增長較少,開裂后，預應力鋼筋的應力急增，進入非線性階段,10.5 軸心受拉構件各階段應力分析,受力特征,各階段應力受力示意圖,（a）截面圖（b）放松預應力筋（c）完成第二批損失（d）加荷至混凝土應力為零（e）裂縫即將出現(xiàn)（f）

42、破壞,10.5.1 先張法構件,1）張拉鋼筋,施工階段,2）完成第一批預應力損失,,,3）放松鋼筋,,,,4）完成第二批損失,混凝土中的有效預壓應力,,,,,,1）消壓狀態(tài)----加載至混凝土中的應力為0,,使用階段,,,,消壓軸力：,或,2）即將開裂狀態(tài),,,3）構件破壞狀態(tài),,開裂荷載,或,注意：預應力并不能提高構件的極限承載力,1）穿鋼筋,10.5.2 后張法構件,施工階段,,,公式各符號含義相見教材P192,,,,,3）完成第二

43、批損失,,混凝土中的有效預壓應力,,,,使用階段,1）消壓狀態(tài)----加載至混凝土中的應力為0,2）即將開裂狀態(tài),3）構件破壞狀態(tài),,10.5.3 先張法與后張法計算公式之比較,鋼筋應力,混凝土應力,軸向拉力,10.6 軸心受拉構件計算,計算內容,使用階段承載力計算 使用階段承載力計算與裂縫控制驗算 施工階段承載力計算 后張法構件端部局部承壓承載力驗算,10.6.1 使用階段承載力計算,！,構件破壞時，全部荷載有鋼筋承擔，

44、正截面承載能力可按下式計算：,,,,軸向拉力設計值,10.6.2 使用階段裂縫控制計算,1）一級：嚴格要求不出現(xiàn)受力裂縫的構件,,,,,,,,,2）二級：一般要求不出現(xiàn)受力裂縫的構件,在荷載標準組合下，受拉邊緣應力不應大于混凝土抗拉強度的標準值，即：,,,3）三級：允許出現(xiàn)裂縫的構件,按荷載的標準組合并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度,最大裂縫寬度限值,,,對環(huán)境類別為二a 類的預應力混凝土構件：,一般情況：,,荷載準永久組合下抗

45、裂驗算邊緣的混凝土法向應力,按荷載效應準永久組合計算的軸向拉力,,,結構構件的裂縫控制等級及最大裂縫寬度的限值Wlim（mm）,其中,10.6.3 施工階段驗算,各符號含義見教材P184,,10.6.4 端部錨固區(qū)局部受壓承載能力驗算,包括局部受壓區(qū)的截面尺寸驗算和局部受壓承載力計算，同學們結合教材P195的例題仔細研讀,10.7 預應力混凝土受彎構件的計算,10.7.1 受彎構件應力分析,施工階段（已產生第一批預應力損失）,先張法,

46、后張法,,,,,,,,,,各公式的符號含義可參見教材P198,,,施工階段（已完成第二批預應力損失）,先張法,后張法,,,,,,,,,,,各公式的符號含義可參見教材P198,,,使用階段（消壓狀態(tài)）,截面下邊緣應力為零時,,,,或,,,消壓彎矩,換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩,使用階段（即將開裂狀態(tài)）,即將開裂狀態(tài),,,,開裂彎矩,,換算截面抵抗矩塑性影響系數(shù),,！,其他符號詳見教材,承載能力極限狀態(tài),構件的應力狀態(tài)和計算方法與普通混

47、凝土受彎構件類似,正常工作狀態(tài),承載力極限狀態(tài),,,10.7.2 使用階段正截面承載力計算,除了考慮預應力筋的抗拉作用之外，其他方面計算與普通混凝土類似，此處不贅述。,10.7.3 使用階段斜截面承載力計算,,,各公式的符號含義可參見教材P198,,10.7.4 使用階段正截面裂縫控制驗算,預應力混凝土受彎構件正截面裂縫控制驗算與預應力混凝土軸心受拉構件類似 ，具體計算可參見教材或規(guī)范,10.7.5 使用階段斜截面裂縫控制驗算,預應力

48、混凝土受彎構件應分別對截面上的混凝土主拉應力和主壓應力進行驗算：,混凝土主拉應力,混凝土主壓應力,一級裂縫控制等級構件，應符合：,二級裂縫控制等級構件，應符合：,,,對一、二級裂縫等級構件，均應符合：,,10.7.6 使用階段撓度驗算,預應力混凝土受彎構件在標準荷載作用下并考慮荷載長期作用影響的撓度計算公式：,,,,,2是考慮荷載長期作用下混凝土徐變作用引起的撓度增大系數(shù),,1）對于使用階段不允許出現(xiàn)裂縫的構件（抗裂等級為一級和二

49、級），構件的短期剛度 可按下式計算：,,外荷載引起的撓度,預應力引起的反拱,2）對于使用階段允許出現(xiàn)裂縫的構件：,采用荷載標準組合時：,,式中各符號詳見教材P204,10.7.7 施工階段驗算,施工階段彎矩圖,,,預壓時,起吊時,施工階段計算簡圖,,,先張法構件,后張法構件,運輸?shù)跹b時吊點處截面上、下邊緣纖維混凝土的應力為,,,,,,,,,,,,10.8 預應力混凝土構件的構造要求,詳見教材P213，同學們在閱讀教材時注意思考