《结构设计原理》教案 第十四章 预用力混凝土简支梁设计.doc

第一节 预应力混凝土的构造及设计要点 第二节 预应力混凝土简支梁设计 第一节 预应力混凝土的构造及设计要点 一、预应力混凝土梁的构造 一、预应力混凝土梁的构造 （一）常用截面形式 预应力混凝土受弯构件，通常选用的截面形式如图所示。 １、预应力空心板图； ２、预应力混凝土T形梁； ３、预应力混凝土箱形截面梁（box-girder）； （二）钢筋布置 1、束界 根据全预应力混凝土构件要求使其上、下缘混凝土不出现拉应力的原则，可以按照在最小外荷载（例如只有构件自重），和最不利使用荷载（即自重、后加恒载和活载）作用下的两种情况，分别确定Np在各个截面上偏心距的极限值。由此可以绘出如图14-2所示的两条Ep的限值线E1和E2。只要Np（近似为预应力钢筋截面的重心）的位置落在由E1和E2所围成的区域内，就能保证构件在最小外荷载和最不利使用荷载作用下，其上、下缘混凝土均不会出现拉应力。因此，我们把由E1和E2两条曲线所围成的限制了钢丝束的布置范围称之为束界（或索界）。 　 在预加应力阶段，保证梁的上缘混凝土不出现拉应力的条件是： 当截面尺寸和钢筋面积已知时，可得出： 同理，在使用荷载作用下，根据保证构件下缘不出现拉应力的条件，同样可以求得预加力合力偏心距ey2为： （二）预应力钢束的布置 １、钢束布置原则，应使其重心线不超出束界范围。 2、钢束弯起角度，应与所承受的剪力变化规律相配合。弯起角α不宜大于20°；对于弯出梁顶锚固的钢束，α值往往超出此值，常常在20°～30°之间。 4、弯起钢丝束的形式，原则上宜为抛物线，若为施工方便则又宜采用悬链线，或采用圆弧弯起并以切线伸出梁端或梁面。后张法预应力混凝土构件的曲线形预应力钢筋，其曲线半径应符合下列规定： （1）钢丝束、钢绞线束的钢丝直径等于或小于5mm时，不宜小于4m；钢丝直径大于5mm时，不宜小于6m； （2）精轧螺纹钢筋的直径等于或小于25mm时，不宜小于12m；直径大于25mm时，不宜小于15m。 5.预应力钢筋弯起点的确定 （1）从受剪考虑，应提供一部分抵抗外荷载剪力的预剪力。但实际上，受弯构件跨中部分的肋部混凝土已足够承受荷载剪力，因此一般是根据经验，在跨径的三分点到四分点之间开始弯起。 （2）从受弯考虑，由于预应力钢筋弯起后，其重心线将往上移，使偏心距变小。即预加力弯矩将变小。因此，应满足预应力钢筋弯起后的正截面的抗弯承载力要求。预应力钢筋束的弯起点尚应考虑斜截面抗弯承载力要求。即保证钢筋束弯起后斜截面上的抗弯承载力，不低于斜截面顶端所在的正截面抗弯承载力。 （三）预应力钢筋布置的具体规定 1.先张法构件 1.5倍，且对1×2(二股)、1×3(三股)钢绞线不应小于20mm，对1×7(七股)钢绞线不应小于25mm。预应力钢丝间净距不应小于15mm。 在先张法预应力混凝土构件中，对于单根预应力钢筋，其端部应设置长度不小于150mm的螺旋筋；对于多根预应力钢筋，在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内，应设置3～5片钢筋网。 预应力钢丝束埋入式锚具之间的净距不应小于钢丝束直径，且不应小于60mm；预应力钢丝束与埋入式锚具之间的净距不应小于20mm。预应力钢筋或埋入式锚具的混凝土保护层厚度不应小于30mm，当构件处于受侵蚀环境时，该值应增加10mm。 2.后张法构件 在靠近端支座区段横向对称弯起，尽可能沿梁端面均匀布置，同时沿纵向可将梁腹板加宽。在梁端部附近，设置间距较密的纵向钢筋和箍筋。并符合T形和箱形梁对纵向钢筋和箍筋的要求。 预应力直线管道的混凝土保护层厚度，对构件顶面和侧面，当管道直径等于或小于55mm时，不应小于35mm；当管道直径大于55mm时，不应小于45mm；对构件底面不应小于50mm.当桥梁处于受侵蚀的环境时，上述保护层厚度应增加10mm。 后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.5%。 3.对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件 如图14-3所示，其曲线平面内管道的最小混凝土保护层厚度，应根据施加预应力时曲线预应力钢筋的张拉力，按下列公式计算： （1）曲线平面内最小混凝土保护层厚度 设置箍筋时，箍筋单肢的截面面积可按下列公式计算： （2）曲线平面外最小混凝土保护层厚度 (四)预应力钢筋管道的设置 （1）由钢管或橡胶管抽芯成型的直线管道，其净距不应小于40mm,且不宜小于管道直径的0.6倍；对于预埋金属或塑料波纹管和铁皮管,在竖直方向可将两管道叠置。 （2）曲线形预应力钢筋管道在曲线平面内相邻管道间的最小净距应按下式计算 当上述计算结果小于其相应直线管道净距时，应取用直线管道最小净距。 曲线形预应力钢筋管道在曲线平面外相邻管道间的最小净距应按下式计算 (3)管