第10章 预应力混凝土结构(2014水工).ppt

第十章 二、使用阶段 ◆ 无论是先张法还是后张法，施加外弯矩M后，预应力筋与混凝土是共同变形的。 ◆ 因此在达到混凝土抗拉强度ftk之前，可按弹性材料力学按换算截面惯性矩I0来确定由弯矩产生的截面应力，即 拉为正 1、消压弯矩M0 当外弯矩M产生的截面受拉边缘的拉应力sc恰好抵消混凝土的预压应力spc时，这时的弯矩称为消压弯矩M0， W0b为换算截面对受拉边缘的弹性抵抗矩 梁底边应力 2、开裂弯矩Mcr gm=0.256×6=1.536 截面抵抗矩塑性系数，与截面形状和截面高度有关 在锚固区内的混凝土处于复杂的三向应力状态，除正压应力外sx外，还存在横向应力sy和sz。 在锚具垫板附近，横向应力sy和sz为压应力，而距构件端部一定距离后，横向应力sy和sz为则拉应力。 当拉应力超过 ft 时，将出现纵向裂缝，导致局部受压破坏。 为提高局部抗压承载力，需在局部受压区内配置横向钢筋网或螺旋钢筋等间接钢筋。 Fl 为局部受压面上作用的局部压力设计值；按Fl =1.05σconAp Al 为混凝土局部受压面积； Ab 为局部受压的计算底面积，可根据局部受压面积与计算底面积同心、对称的原则按下图取值； bl－混凝土局部受压时的强度影响系数； 若局部压应力过大，间接钢筋配置过多时，会产生过大的局部下陷变形，使预应力失效。 《规范》规定局部受压面积应满足 计算中均不扣除开孔构件的孔道面积 需注意： 注意：若上述条件不满足，则需要加大端部锚固区的截面尺寸，调整锚具位置或提高混凝土强度等级。 Ab ：局部受压的计算底面积，可根据局部受压面积与计算底面积同心、对称的原则按下图取值； 局部受压承载力计算公式 在锚固区段内配置焊接钢筋网或螺旋式钢筋提高局部抗压强度。 fc : 混凝土的轴心抗压强度设计值； fy : 钢筋抗拉强度设计值； βl：混凝土局部受压时的强度影响系数； bcor为配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数。 局部受压承载力计算 Aln——扣除孔道面积的混凝土局部受压净面积，可按沿锚具边缘在垫板中以 45°角扩散后传到混凝土的受压面积计算； rv 为间接钢筋的体积配筋率。 当采用方格网时， 当采用螺旋配筋时， 10.2 预应力混凝土轴心受拉构件的计算 10.2.1 轴心受拉构件各阶段的应力分析 施工阶段 使用阶段 混凝土和钢筋应力的变化 若干特征受力过程 Ap，As，混凝土的应力 若干特征受力过程 Ap，As，混凝土的应力 一、先张法构件Pre-tension 1、施工阶段 1）张拉预应力钢筋 张拉 sconAp sconAp 2）混凝土受到预压应力之前，完成第一批预应力损失－放张前 放张前 l con p0I s s s - = I scon－sl I 3）放松预应力钢筋－放张瞬间（混凝土弹性回缩） 放张后 平衡条件 应变协调 4）混凝土受到预压应力，完成第二批预应力损失 完成第二批损失 －完成第一批损失后，预应力钢筋的总预拉力 平衡条件 －完成全部损失后，预应力钢筋与非预应力钢筋的合力 －预应力混凝土中所建立的“有效预压应力” 2、使用阶段 1）加载至混凝土应力为零－消压状态 由于混凝土预先受到预压应力spcⅡ，因此轴向拉力N产生的拉应力sc，需先抵消spc Ⅱ ，才能使混凝土进入受拉状态。 混凝土应力 预应力钢筋应力 非预应力筋应力 由力的平衡条件 由 得 = s pcⅡ E peII p s a s s + = 0 0 c 消压状态 N 0 N 0 N0：混凝土应力为零时的轴向拉力。 2）加载至裂缝即将出现时 消压状态是预应力混凝土构件计算中的一个重要概念，它相当于非预应力构件的起始状态。 从消压状态开始，以后荷载增量（N- N0）产生的应力增量与非预应力混凝土构件从零开始加荷产生的应力类似。 当轴向拉力超过N0后，混凝土开始受拉。当荷载加至Ncr，即混凝土拉应力达到其抗拉强度标准值ftk时，混凝土即将出现裂缝。 tk E p pcr f a s s + = 0 tk c f = s 开裂轴力 N cr N cr 混凝土应力 非预应力筋应力 由力的平衡条件 预应力钢筋应力 3）加载至破坏时 py p f = s 极限轴力 N u N u 二、后张法构件Post-tension 1、施工阶段 1）浇筑混凝土，养护直至钢筋张拉前，截面中不产生任何应力 2）张拉预应力钢筋 预应力钢筋的拉应力 非预应力钢筋的压应力 混凝土的预压应力 混凝土的预压应力 由力的平衡求得 由千斤顶的反作用力通过传力架传给混凝土； 混凝土的弹性回缩已经完成，不再造成钢筋的应力损失 3）混凝土预压之前，完成第一批预应力损失