《结构设计原理》教案 第十三章 预用力混凝土受弯构件的设计与计算.doc

第一节 预应力混凝土受弯构件的承载能力计算 第二节 预应力混凝土受弯构件的正应力验算 第三节 预应力混凝土受弯构件混凝土的主压应力和主拉应力计算 第四节 使用阶段正截面抗裂验算 第五节 受弯构件挠度验算 第一节 预应力混凝土受弯构件的承载能力计算 二、斜截面强度计算 一、正截面强度计算 预应力混凝土（prestressed concrete)受弯构件的正截面强度，取决于梁的最后破坏状态。其破坏状态与普通钢筋混凝土（reinforced concrete）受弯构件相似。依据配筋率大小分为：适钢筋梁的塑性破坏、超钢筋梁的脆性破坏和少钢筋梁的脆性破坏。 预应力混凝土受弯构件的正截面强度设计应保证控制在适筋梁的范围之内。计算式时采用的基本假定与普通钢筋混凝土受弯构件相同。 （一）矩形截面构件 1、计算图式：如图 2、公式：按下式计算整正截面强度： （二）T形截面 翼缘（flange）位于受压区的T形截面受弯构件，根据受压区x的大小分为两类： 1、第一种类型Ｔ形截面（x≤h’f）即： 可以按矩形截面计算。 2、第二种类型Ｔ形截面（xh’f） 正截面抗弯承载能力应按下列公式计算：由受拉区预应力钢筋和非预应力钢筋合力点的力矩平衡条件可得： 由水平方向的平衡条件得 （三）公式适用条件 混凝土受压区高度应符合下列条件： 当截面受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受压（）为正时， 受压区仅配纵向普通钢筋或配普通钢筋和预应力筋，且预应力钢筋受拉（）为负时 若＜２时，截面所承受的计算弯矩，可由下列近似公式求得： 1.当受压区配有纵向普通混凝土和预应力钢筋，且预应力钢筋截面受压时， 2.当受压区配有纵向普通钢筋或配有普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受拉时， 二、斜截面强度计算 根据试验，沿斜截面破坏（如图）的原因有二： １、弯矩破坏：当梁内纵向钢筋配置不足，钢筋屈服后，斜裂缝分开两个部分将围绕其公共铰（受压区０点）而转动，此时斜裂缝扩张，受压区减少，最后混凝土产生法向裂纹而破坏。 ２、剪力破坏：常见的情况是，当梁内纵向钢筋配置较多，且锚固可靠时，则阻碍着斜裂缝两侧部分的相对转动，受压区混凝土在压力与剪力的共同作用下被剪断或压碎，此时，距受压区较远的钢筋达到屈服强度，而另一部分尚未达到，钢筋受力是不均匀的。 （一）斜截面抗剪强度计算 对于矩形、Ｔ形和I形截面的受弯构件，其抗剪截面应符合下列要求： 当矩形、T形和I形截面的受弯构件符合下列条件 可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按构造要求配置箍筋。 矩形、T形和I形截面的受弯构件，当配置箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗弯承载力应按下列公式进行验算 对于变高度（承托）的钢筋混凝土连续梁和悬臂梁 （二）斜截面抗弯承载力计算 矩形、T形和I形截面的受弯构件，其斜截面抗弯承载力应按下列规定进行验算 最不利的斜截面水平投影长度按下面公式试算确定： 第二节 预应力混凝土受弯构件的正应力验算 二、施工阶段的正应力验算 三、使用阶段应力计算 四、后张构件锚下局部承压验算 应力验算内容包括混凝土的正应力、剪应力和主应力此外还需验算钢筋的应力。 一、正应力验算 计算时序注意的几个问题： a、予加力Np在不同阶段是个变值； b、计算截面特性时注意进行截面换算； c、在不同的工作阶段，计算的砼上、下缘应力，各有不同的控制值。 二、施工阶段的正应力验算 （一）预加力产生的混凝土法向压应力及预应力钢筋应力 1.先张法构件 预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力 相应阶段预应力钢筋的有效预应力 2.后张法构件 预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力 相应阶段预应力钢筋的有效预应力 （二）由构件自重和施工荷载产生的法向应力 1.先张法 2.后张法 （三）运输吊装阶段 当用吊机（车）行驶于桥梁进行安装时，应对已安装就位的构件进行验算，吊机（车）应乘以1.15的荷载系数，但当由吊机（车）产生的效应设计值小于按持久状况承载能力极限状态计算的荷载效应组合设计值时，则可不必验算。当进行构件运输和安装计算时，构件自重应乘以动力系数。构件动力系数为1.2或0.85，并可视具体情况作适当增减。 （四）施工阶段混凝土应力控制 对预拉区不允许出现裂缝的构件或预压时全截面受压的构件，在预加力、自重及施工荷载（必要时应考虑动力系数）作用下，其截面边缘的混凝土法向应力应符合下列规定。 混凝土压应力： 混凝土拉应力： 1）当时，预拉区应配置其配筋率不小于0.2%的纵向钢筋； 2）当时，预拉区应配置其配筋率不小于0.4%的纵向钢筋； 3）当时，预拉区应配置的纵向钢筋配筋率按以上两者直线内插取用。拉应力不应超过。 预应力混凝土结构构件预拉区纵向钢筋的配筋应符合下列要求： (1)施工阶段预拉区不允许出现裂缝的