預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)總結(jié)

1、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)總結(jié)王暉 203121521 緒論1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的定義預(yù)應(yīng)力混凝土系其中已建立有內(nèi)應(yīng)力的混凝土，內(nèi)應(yīng)力的大小和分布能抵消給定外部加載所引起的應(yīng)力至所預(yù)期的程度。1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類1） 先張法和后張法；2） 體內(nèi)預(yù)應(yīng)力和體外預(yù)應(yīng)力；3） 有粘結(jié)和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力；4） 全預(yù)應(yīng)力和部分預(yù)應(yīng)力全預(yù)應(yīng)力在全部荷載最不利組合下，混凝土正截面不出現(xiàn)拉應(yīng)力；部分預(yù)應(yīng)力在全部荷載最不利組合下，正截面拉應(yīng)力或裂縫寬度不超過容許值。1.3 預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）提高了構(gòu)件的耐久性和剛度； 2）減小結(jié)構(gòu)的截面尺寸； 3）充分利用材料的高強(qiáng)度； 4）具有良好的變形恢復(fù)能力

2、； 5）提高抗剪強(qiáng)度； 6）提高疲勞強(qiáng)度；缺點(diǎn)：1）工藝較復(fù)雜，質(zhì)量要求高； 2）需要有一定的專門設(shè)備；3）預(yù)應(yīng)力反拱不易控制。1.4 預(yù)應(yīng)力混凝土的三種概念1）第一種概念預(yù)應(yīng)力變混凝土為彈性材料混凝土經(jīng)過預(yù)壓，如不產(chǎn)生裂縫，可視作彈性材料按照材料力學(xué)公式計(jì)算，并可在需要時采用疊加原理。當(dāng)預(yù)應(yīng)力為，偏心距為，截面積為，慣性矩為，梁上荷載及自重所引起的彎矩為時，截面上任意一點(diǎn)的正應(yīng)力可表示為：2）第二種概念預(yù)應(yīng)力為了使高強(qiáng)度鋼筋和混凝土結(jié)合在正常使用階段，預(yù)應(yīng)力基本保持不變，預(yù)應(yīng)力混凝土通過調(diào)整內(nèi)力偶臂來平衡外部彎矩。其中，為混凝土合力中心的偏心距。3）第三種概念預(yù)應(yīng)力實(shí)現(xiàn)荷載平衡在預(yù)應(yīng)力混凝土

3、結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)中，預(yù)應(yīng)力的效果被認(rèn)為是平衡重力荷載，以便受彎構(gòu)件在給定的荷載條件下將不受撓曲應(yīng)力。采用拋物線形預(yù)應(yīng)力筋的簡支梁，其等效向上的均布荷載用下式表示其中，為拋物線垂度，為跨長。對于一給定向下的均布荷載，由于力筋作用在梁上的橫向荷載會受到平衡，梁僅受軸力，它在混凝土內(nèi)產(chǎn)生均勻的應(yīng)力。1.5 預(yù)應(yīng)力混凝土的荷載階段1）初始階段預(yù)加預(yù)應(yīng)力之前承載能力弱，應(yīng)防止支座下沉和混凝土可能的收縮；預(yù)加應(yīng)力期間預(yù)應(yīng)力最大，力筋傳遞是非對稱的，須考慮張拉順序；預(yù)應(yīng)力傳遞時預(yù)應(yīng)力可能在梁頂引起過大拉應(yīng)力，造成梁的失效；拆模架及重張拉當(dāng)預(yù)應(yīng)力是分多個階段施加的，對每個階段梁的受力狀況都必須加以考慮；2）中間

4、階段即安裝運(yùn)輸階段，須保證構(gòu)件有正確的支承和吊運(yùn)；3）最后階段即工作使用階段，須考慮各種荷載的組合；持續(xù)荷載控制撓度和反撓度；工作荷載校驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變是否過大；開裂荷載對結(jié)構(gòu)的抗疲勞及耐久性有重要意義；極限荷載確定結(jié)構(gòu)的極限承載能力。2 材料2.1 混凝土的強(qiáng)度要求采用高強(qiáng)度混凝土的理由1）采用與高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋像匹配的高強(qiáng)混凝土，可以充分發(fā)揮材料的強(qiáng)度，減小構(gòu)件的截面尺寸，減輕自重；2）高強(qiáng)度混凝土可降低對錨具的要求，節(jié)省成本；3）高強(qiáng)度混凝土在受拉、受剪、粘結(jié)和承壓等方面有高的抗力；4）高強(qiáng)度混凝土不易產(chǎn)生收縮裂縫；5）高強(qiáng)度混凝土還具有較高的彈性模量及較小的徐變，減少預(yù)應(yīng)力損失。2.2 混凝土的

5、應(yīng)變特征2.2.1 應(yīng)變類型包括：彈性應(yīng)變、橫向應(yīng)變、徐變應(yīng)變、收縮應(yīng)變；橫向應(yīng)變利用泊松比來計(jì)算，泊松比在0.150.2之間；徐變應(yīng)變由于應(yīng)力的存在而引起的混凝土隨時間的變形；收縮應(yīng)變由于干燥和化學(xué)變化引起的混凝土的縮小。2.2.2 徐變應(yīng)變的影響因素1）加載時試件的齡期愈大，徐變愈??；2）每單位應(yīng)力的徐變在高應(yīng)力下比低應(yīng)力下僅略大一些，可認(rèn)為徐變與應(yīng)力成正比；3）環(huán)境相對濕度越高，徐變越??；4）徐變隨試件尺寸的增加而減小。2.2.3 收縮應(yīng)變收縮應(yīng)變的平均值約為0.00020.0006，收縮率主要取決于氣候條件。收縮和徐變的計(jì)算，須結(jié)合具體規(guī)范內(nèi)容。2.3 預(yù)應(yīng)力用鋼筋預(yù)應(yīng)力筋可分為鋼筋、

6、鋼絲和鋼絞線三類。屈服強(qiáng)度我國以0.2的殘余應(yīng)變對應(yīng)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度。預(yù)應(yīng)力松弛在持續(xù)高應(yīng)力的作用下，如長度和溫度保持不變，預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力隨時間增長而降低的現(xiàn)象稱為預(yù)應(yīng)力松弛。預(yù)應(yīng)力松弛與時間、溫度、初應(yīng)力有關(guān)?？蛊谀芰︻A(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在反復(fù)荷載作用下，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力將會出現(xiàn)波動，預(yù)應(yīng)力筋及錨具抵抗這種波動應(yīng)力的能力，稱為抗疲勞能力。為了滿足抗疲勞要求，需要限制應(yīng)力波動幅度。3 預(yù)應(yīng)力損失3.1 預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力張拉控制應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固前可測量的控制應(yīng)力；有效預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力預(yù)應(yīng)力損失；3.1.1張拉控制應(yīng)力太高將出現(xiàn)的問題：1） 可能引起鋼絲斷絲；2） 控制應(yīng)力越高，預(yù)應(yīng)

7、力松弛越大；3） 沒有足夠的安全系數(shù)來防止混凝土脆裂。對于鋼絞線，張拉控制應(yīng)力不小于0.4倍的極限抗拉強(qiáng)度，不超過0.7倍的極限抗拉強(qiáng)度。3.2 預(yù)應(yīng)力損失的類型1） 預(yù)應(yīng)力筋與孔道摩擦引起的損失；2） 錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和分塊拼裝構(gòu)件接縫壓密引起的損失；3） 預(yù)應(yīng)力筋與臺座之間溫差引起的損失；4） 混凝土彈性壓縮引起的損失；5） 預(yù)應(yīng)力筋松弛引起的損失；6） 混凝土收縮徐變引起的損失。3.3 混凝土的彈性縮短3.3.1 軸向縮短引起的預(yù)應(yīng)力損失其中：初始預(yù)應(yīng)力； 傳遞后的預(yù)應(yīng)力； 混凝土的凈截面面積； 換算截面積，； 傳遞時的彈性模量比，；設(shè)計(jì)時，可取近似計(jì)算公式其中：； 毛截面面積；3

8、.3.2 撓曲預(yù)應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力所引起的位于鋼筋水平處混凝土內(nèi)的應(yīng)力近似為：其中：； 在自重作用下的截面彎矩； 毛截面慣性矩；預(yù)應(yīng)力損失后張法多根力筋依次張拉時，可以取第一根力筋損失的一半作為所有力筋的平均損失。3.4 混凝土的收縮、徐變及應(yīng)力松弛引起的損失這些損失的計(jì)算，須結(jié)合具體規(guī)范。收縮引起的預(yù)應(yīng)力損失其中：自混凝土齡期開始的收縮應(yīng)變終值；徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失其中：預(yù)應(yīng)力及恒載引起的預(yù)應(yīng)力筋重心處的混凝土應(yīng)力； 徐變系數(shù)，結(jié)合圖表取值；預(yù)應(yīng)力松弛損失預(yù)應(yīng)力松弛引起的損失，取決于預(yù)應(yīng)力水平，同時是時間的函數(shù)。根據(jù)我國鋼材的情況，應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失用下式計(jì)算其中：張拉控制應(yīng)力； 松弛系數(shù)

9、，對于鋼絞線一次張拉為0.07；3.5 錨具變形引起的損失錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失損失大小與鋼束長度成反比，短小構(gòu)件應(yīng)注意選擇變形小的錨具；對于后張法構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力筋與孔道內(nèi)壁之間的反摩阻作用比較大時，此項(xiàng)損失就可能集中發(fā)生在靠近張拉端部位的預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)；損失只發(fā)生在張拉端，錨固端不存在該項(xiàng)損失。3.6 摩擦引起的損失摩擦損失長度效應(yīng)+曲率效應(yīng)；摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失其中：張拉端鋼筋應(yīng)力； 繞曲線角； 張拉端至計(jì)算截面的孔道長度； 摩擦系數(shù)； 偏差系數(shù)；若起點(diǎn)和曲線終點(diǎn)處的力筋拉力之間的總差不大時，則對全線可采用初始拉力的近似公式對于不同的張拉應(yīng)力，損失的比例可認(rèn)為是一樣的。由于混凝土構(gòu)件高長比很小

10、，可用力筋沿構(gòu)件軸的投影長度來計(jì)算摩擦損失，曲線段水平投影長度/曲率半徑。3.7 減少預(yù)應(yīng)力損失的方法1、減少摩擦引起的損失1）采用兩端張拉；2）進(jìn)行超張拉；2、減少錨具變形引起的損失1）選擇變形小的錨具；2）采用超張拉；3、減少混凝土彈性壓縮引起的損失后張構(gòu)件盡量采用較少的分批張拉次數(shù)；4、減少預(yù)應(yīng)力筋松弛引起的損失1）采用低松弛預(yù)應(yīng)力筋；2）采用超張拉及增加持荷時間；5、減少混凝土收縮、徐變引起的損失1）采用普通硅酸鹽水泥，控制水泥用量和水灰比；2）控制混凝土的加載齡期；4 受彎截面分析4.1 荷載及預(yù)應(yīng)力引起的混凝土應(yīng)力對于后張構(gòu)件，計(jì)算混凝土應(yīng)力粘結(jié)前應(yīng)采用凈截面，粘結(jié)后應(yīng)采用換算截面

11、，但通常采用毛截面就足夠精確了，計(jì)算方法可采用預(yù)應(yīng)力混凝土的第一或者第二概念?；蛘邇煞N方法實(shí)際上是等同的，但處理方法不一樣。第二種方法把所有的不精確性都集中在鋼筋有效應(yīng)力的估算中，一般可估算到誤差在5以內(nèi)。4.2 荷載引起的鋼筋應(yīng)力對于有粘結(jié)梁，正常工作狀態(tài)時，預(yù)應(yīng)力混凝土梁對外力矩的抗力是靠抗力和之間的力臂加長來提供，而與在數(shù)量上相對保持不變。當(dāng)截面開裂時，鋼筋應(yīng)力會突然增加。鋼筋應(yīng)力隨荷載將增加較快。隨著荷載再增加，截面將逐漸逼近其極限強(qiáng)度，內(nèi)力偶的力臂不可能再增加，伴隨荷載增加的是鋼筋應(yīng)力按比例增加。在梁失效時，鋼筋應(yīng)力接近其極限強(qiáng)度。對于無粘結(jié)梁，由于鋼筋相對混凝土滑移，力筋內(nèi)的任一應(yīng)

12、變將分布在整個長度上。采用如下方法計(jì)算：混凝土任一點(diǎn)的單位應(yīng)變沿鋼索的總變形平均應(yīng)力無粘結(jié)梁開裂后，鋼筋應(yīng)力隨荷載有較大增加，但比有粘結(jié)梁增加得要慢，破壞時的極限荷載也比有粘結(jié)梁小，通過附加有粘結(jié)的非預(yù)應(yīng)力筋，可以明顯增加強(qiáng)度。4.3 開裂彎矩如果為彎裂模量，由導(dǎo)出開裂彎矩為簡化計(jì)算可采用毛截面，當(dāng)孔洞面積比例較大時，采用凈截面。對于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土，如果鋼筋百分比高，采用換算截面。4.4 極限彎矩有粘結(jié)力筋方法使用條件：1）失效主要是受彎失效；2）梁是有粘結(jié)的；3）梁是靜定的，整體連續(xù)梁的極限強(qiáng)度要用塑性鉸理論來說明；4）所考慮的荷載是短期靜力試驗(yàn)所得到的極限荷載。為了防止預(yù)應(yīng)力混凝土梁脆

13、性破壞，ACI規(guī)定配筋指數(shù)其中為受壓區(qū)翼緣寬度，為有效高度。當(dāng)梁內(nèi)同時有普通受拉鋼筋和受壓鋼筋時，限制配筋比其中 及 及 同時需限制配筋比不小于0.10，防止混凝土開裂發(fā)生鋼筋拉斷。梁在極限狀態(tài)時的鋼筋應(yīng)力極限彎矩計(jì)算方法將混凝土受壓區(qū)應(yīng)力圖示假設(shè)成矩形，采用與普通鋼筋混凝土一致的計(jì)算方法，對于矩形受壓區(qū)梁設(shè)計(jì)極限彎矩其中：強(qiáng)度降低系數(shù)，可取0.9； 受壓區(qū)混凝土等效矩形高度，對于T形梁，可分為第一類和第二類采用類似方法計(jì)算。4.5 極限彎矩?zé)o粘結(jié)梁無粘結(jié)梁由于存在鋼筋滑移，破壞時鋼筋應(yīng)力遠(yuǎn)低于其極限強(qiáng)度，使得無粘結(jié)梁的極限承載能力比相應(yīng)的有粘結(jié)梁低1030。極限荷載時的鋼筋應(yīng)力其中：鋼筋中的

14、有效預(yù)應(yīng)力； 梁受彎至極限荷載而在鋼筋中產(chǎn)生的附加應(yīng)力，在ACI規(guī)范中，（psi）另有： 及 （psi）為了均勻開裂和有助于強(qiáng)度，梁和單向板必須包含的最少粘結(jié)配筋其中：撓曲受拉面至截面重心軸之間那部分截面的面積；極限承載彎矩計(jì)算方法可參見有粘結(jié)梁。4.6 組合截面在工作荷載條件下，截面應(yīng)力是由兩部分疊加而成1）現(xiàn)澆部分硬化前，預(yù)制部分的截面應(yīng)力；2）現(xiàn)澆部分硬化后，截面作為一個整體在硬化后所增加的荷載作用下的截面應(yīng)力；在極限彎矩下，預(yù)制部分和現(xiàn)澆部分都將受力至最大值而幾乎分不出差別。因此，可以將截面作為簡單截面用前面的方法來進(jìn)行分析。另外必須強(qiáng)調(diào)的是，在結(jié)合面必須設(shè)置適當(dāng)?shù)墓拷罨蜻B接件，防止水

15、平受剪失效。5 受彎截面設(shè)計(jì)5.1 初步設(shè)計(jì)截面是由控制工作荷載作用下應(yīng)力的總彎矩及確定位置和應(yīng)力傳遞時的大梁荷載彎矩兩個彎矩值支配的。當(dāng)設(shè)計(jì)由控制時，假定內(nèi)力偶臂為，則所需要的有效預(yù)應(yīng)力則需要的鋼筋面積對于初步設(shè)計(jì)，混凝土平均應(yīng)力可以假定為工作荷載下最大允許應(yīng)力的50，所需要的混凝土面積當(dāng)相對與說小時，設(shè)計(jì)由活載控制，假定活載抵抗力臂為，則需要的有效預(yù)應(yīng)力當(dāng)不明確是還是控制設(shè)計(jì)時，可兩種都計(jì)算，取兩個值中較大者。5.2 彈性設(shè)計(jì)，混凝土內(nèi)無拉力5.2.1 混凝土截面的上、下核界點(diǎn)當(dāng)與上核界點(diǎn)或下核界點(diǎn)重合時，應(yīng)力分布將呈三角形，相應(yīng)的在底部纖維或頂部纖維應(yīng)力為零。由此計(jì)算上、下核界點(diǎn)位置可得

16、當(dāng)落入核界以內(nèi)，全部截面將受壓；若在核界外，將有某些拉力。若與重合，整個截面將是均勻的。5.2.2 較小時的彈性無拉力設(shè)計(jì)對初步設(shè)計(jì)所得到的截面，計(jì)算出、各值；由確定布置位置，對于給定的，將正好在下核界點(diǎn)，而上下邊緣纖維的應(yīng)力將為：因此抵抗力矩可利用的力臂由給定，而有效預(yù)應(yīng)力在這個有效預(yù)應(yīng)力及總彎矩作用下，將位于上核界點(diǎn)，而上下邊緣纖維的應(yīng)力將為：因此兩次計(jì)算得到的取最大值，結(jié)合計(jì)算得到的，修正截面尺寸和鋼筋面積，并迭代計(jì)算，使得設(shè)計(jì)滿足要求。5.2.3 較大時的彈性無拉力設(shè)計(jì)由于計(jì)算得到的較大，截面不能按照計(jì)算結(jié)果滿足鋼筋布置時，可按照構(gòu)造要求確定鋼筋的布置位置。在初始條件下，剛傳遞后，底面

17、纖維應(yīng)力由此可計(jì)算出要求的混凝土面積頂面纖維存在壓應(yīng)力，但不控制設(shè)計(jì)。其余計(jì)算過程與較小時一致。5.3 彈性設(shè)計(jì)，允許并考慮拉應(yīng)力混凝土允許存在部分拉應(yīng)力時，抗力彎矩可以考慮成兩部分，一部分是由提供的，另一部分是由混凝土自身提供的。在剛傳遞后，如果頂面纖維允許拉應(yīng)力為，混凝土承受的彎矩為相應(yīng)的底面纖維壓應(yīng)力為取在工作狀態(tài)時，如果底面纖維允許拉應(yīng)力為，混凝土承受的彎矩為相應(yīng)的頂面纖維壓應(yīng)力為取分別以、及取代、及，利用彈性無拉力的計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。5.4 極限設(shè)計(jì)假設(shè)內(nèi)力偶臂為，所需要的鋼筋面積其中為安全系數(shù)。假定受壓混凝土的應(yīng)力達(dá)到，則所需要的極限混凝土受壓面積為這一面積由受壓翼緣提供。腹板

18、面積和受拉邊混凝土面積分別是為了提供抗剪強(qiáng)度和包容鋼筋來設(shè)計(jì)。極限設(shè)計(jì)和彈性設(shè)計(jì)比較無論用哪種方法去設(shè)計(jì)，往往必須用另一種方法來驗(yàn)算。如果在設(shè)計(jì)時使用的是彈性理論，通過驗(yàn)算截面的極限強(qiáng)度來查明是否具有承受超載的足夠強(qiáng)度。如果采用極限設(shè)計(jì)時，必須用彈性理論來確定截面在一定的荷載條件是否超應(yīng)力以及撓度是否過大。對于同一個截面，分別采用有粘結(jié)和無粘結(jié)配筋時，按彈性設(shè)計(jì)，兩個截面將承受同樣的力矩；但是按照極限設(shè)計(jì)，無粘結(jié)截面將承受小很多的力矩。5.5 鋼筋的布置分階段預(yù)加應(yīng)力重張拉分兩個或者多個階段對結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力稱為重張拉。在第一個階段，此時梁上彎矩小，只施加一部分預(yù)應(yīng)力；直待在梁上加了能對截面產(chǎn)生

19、較大彎矩的附加恒載時，再加全部預(yù)應(yīng)力。于是壓力中心不論什么時候都能保持在核界以內(nèi)，同時也能避免在受壓翼緣有過高的拉應(yīng)力和在受拉翼緣產(chǎn)生高壓應(yīng)力。6 剪切；粘結(jié)；承壓6.1 主拉應(yīng)力計(jì)算剪力失效模式1）由于高主拉應(yīng)力在腹板內(nèi)先開裂；2）首先發(fā)生垂直的撓曲裂縫，并逐漸發(fā)展為斜向裂縫。主拉應(yīng)力計(jì)算方法根據(jù)彈性理論1）計(jì)算混凝土承受剪力：；2）計(jì)算截面上的剪力分布：；3）計(jì)算截面正應(yīng)力分布：；4）計(jì)算最大主拉應(yīng)力：；對于組合截面箍筋的一個重要作用是防止兩個組成部分沿垂直接觸的方向分離。6.2 抗剪極限強(qiáng)度和腹筋配置抗剪極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定混凝土的抗剪強(qiáng)度，并和給定截面處極限剪力比較分析的一個過程。形成主拉

20、腹部開裂的剪力用表示；在形成斜彎開裂的剪力用表示。箍筋將按設(shè)計(jì)，其中為和中的較小者。設(shè)計(jì)計(jì)算箍筋時，偏安全假定斜裂縫投影長度為有效高度，由靜力平衡可得：其中：極限時名義剪力，； 單個箍筋面積； 箍筋的屈服應(yīng)力； 箍筋間距。國內(nèi)規(guī)范采用構(gòu)造及截面尺寸要求，來保證構(gòu)件不發(fā)生主拉腹部開裂，抗剪強(qiáng)度公式表達(dá)為具體公式意義及展開參見規(guī)范。6.3 先張構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力傳遞粘結(jié)力傳遞長度力筋的應(yīng)力從外露端的零值變化到進(jìn)入混凝土內(nèi)某一距離處的全部預(yù)應(yīng)力值，這一距離稱為傳遞長度。而這種粘結(jié)應(yīng)力叫做預(yù)應(yīng)力傳遞粘結(jié)力。粘結(jié)力包括膠結(jié)力、機(jī)械咬合力以及鋼筋與混凝土的摩擦力。對于先張構(gòu)件端錨固處，由于滑移，粘結(jié)力主要依靠

21、鋼筋與混凝土之間的摩擦。由于柏松效應(yīng)，沿著傳遞長度鋼筋直徑有一擴(kuò)張，它對周圍混凝土產(chǎn)生徑向壓力，由此壓力產(chǎn)生的摩擦力用來傳遞鋼筋和混凝土應(yīng)力。鋼筋尺寸較大、預(yù)應(yīng)力水平較高及混凝土強(qiáng)度較低，則傳遞長度較長?；炷廉a(chǎn)生撓曲裂縫時，粘結(jié)長度是應(yīng)力差、粘結(jié)應(yīng)力、力筋直徑和其它因素的函數(shù)。假設(shè)沿長度粘結(jié)應(yīng)力是均勻的，則由如果粘結(jié)長度和傳遞長度重疊，則力筋可能穿過混凝土而通。錨固長度構(gòu)件承載能力達(dá)到極限狀態(tài)時，為了使鋼筋不被拔出，鋼筋應(yīng)力從極限設(shè)計(jì)抗拉應(yīng)力過渡到零所需要的鋼筋長度稱為錨固長度。6.4 錨固處的承壓及抗裂錨固處為局部承壓，混凝土的局部承壓強(qiáng)度值要比抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值大得多，ACI規(guī)范規(guī)定混凝土允

22、許承壓應(yīng)力：在工作荷載時在傳遞荷載時其中：混凝土允許承壓應(yīng)力，為平均承壓應(yīng)力； 混凝土錨固表面部分的最大面積，即和錨具面積同心并幾何相似的那部分最大面積； 錨具的承壓面積；端塊預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中力筋錨具周圍的部分稱為端塊，通過端塊的全長，預(yù)應(yīng)力從集中區(qū)域傳遞并分布至整個梁截面，端塊的理論長度是產(chǎn)生這種變化所通過的距離。端塊能包含兩個受拉區(qū)：一個區(qū)域在截面中心，叫做“迸裂區(qū)”；另外一個在荷載兩邊靠近端面處，叫做“碎落區(qū)”。局部承壓的開裂和破壞機(jī)理“剪切破壞機(jī)理”，將局部承壓構(gòu)件假想為一個帶有多根拉桿的拱，據(jù)此進(jìn)行計(jì)算分析。在不同的受力階段，局部承壓構(gòu)件存在兩種劈裂力，一種是拱作用引起的橫向劈裂拉力；另

23、一種是接近破壞時，由楔形體形成引起的，作用部位在楔形體高度范圍內(nèi)。7 反撓度、撓度；鋼索布置7.1 撓度計(jì)算計(jì)算方法可以采用兩種：1）取混凝土作為分離體，把它和力筋分離，并用一組作用于混凝土上的力來取代力筋，該力包括原有錨固處的分力，以及力筋在每個轉(zhuǎn)彎處形成的橫向力或輻向力；2）依據(jù)線的形狀給出力筋所產(chǎn)生的彎矩圖，用材料力學(xué)的方法計(jì)算給定彎矩下梁的撓度。將預(yù)應(yīng)力和梁自重產(chǎn)生的撓度相加，可以得到傳遞時梁的撓度總值。對于最終撓度，還需要用預(yù)應(yīng)力損失及徐變進(jìn)行修正。對依據(jù)初始預(yù)應(yīng)力算得的初始撓度撓度采用一個比值來修正，這個比值等于經(jīng)過該段時間后的有效預(yù)應(yīng)力除以初始預(yù)應(yīng)力。前面得到的撓度最終還需要乘以

24、徐變系數(shù)來計(jì)算，設(shè)計(jì)時可取徐變系數(shù)為3.0。當(dāng)梁開始出現(xiàn)裂縫時，隨著裂縫的開展，截面慣性矩越來越小，截面撓度的增加遠(yuǎn)比開裂前為快。當(dāng)裂縫開展到一定程度，靠近裂縫的部分力筋的應(yīng)力將會產(chǎn)生塑性變形，卸載后會出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失，盡管梁破壞的極限強(qiáng)度不會降低，但再次加載時會過早的出現(xiàn)裂縫。7.2 簡支梁布置及鋼索縱斷面預(yù)應(yīng)力簡支梁的布置受控于兩個危險(xiǎn)截面：最大彎矩截面和梁端截面。最大彎矩截面在以下兩種荷載階段為控制情況，即傳遞時梁受最小彎矩的初始階段和梁受最大彎矩時的工作階段。梁端沒有外力矩，只需滿足抗剪要求，最好使與重合，以便得到均勻內(nèi)力分布。預(yù)應(yīng)力索界保證構(gòu)件所有截面在最小及最不利荷載作用下，混凝土上

25、下緣不出現(xiàn)超限拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力筋重心的布置范圍。為了不使混凝土壓力中心，即線，在工作荷載下出現(xiàn)在核心上界之上，須離開核心上界以下：同樣的，為了不使線出現(xiàn)在核心下界之下，不得低于核心下界以下：由傳遞階段及工作階段的彎矩圖，采用圖解法可確定無拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力索界。當(dāng)允許出現(xiàn)部分拉應(yīng)力時，在剛傳遞后，如果頂面纖維允許拉應(yīng)力為，取在工作狀態(tài)時，如果底面纖維允許拉應(yīng)力為，取分別以、取代、，利用彈性無拉力的計(jì)算方法可確定新的預(yù)應(yīng)力索界。當(dāng)采用極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)時，可確定的上限位置，下限仍需要用彈性理論方法來確定。取為荷載增大系數(shù)，承載力極限狀態(tài)時力臂混凝土等效受壓區(qū)高度在極限荷載作用下的壓力線在頂面以下處，至少離開

26、壓力線以下。8 部分預(yù)應(yīng)力及非預(yù)應(yīng)力配筋8.1 部分預(yù)應(yīng)力部分預(yù)應(yīng)力的獲得方法：1）采用較少的鋼筋加預(yù)應(yīng)力降低極限強(qiáng)度；2）采用同樣數(shù)量的高強(qiáng)鋼筋，但保留部分是非預(yù)應(yīng)力的；3）采用同樣數(shù)量的鋼筋，降低預(yù)應(yīng)力水平；4）采用較少的預(yù)應(yīng)力筋及增加部分軟鋼。部分預(yù)應(yīng)力與全預(yù)應(yīng)力對比的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）較好的控制反撓度；2）節(jié)省預(yù)應(yīng)力筋用量；3）節(jié)省張拉工作及錨具；4）有較大變形能，抗震效果好；5）經(jīng)濟(jì)的利用軟鋼。缺點(diǎn)：1）裂縫出現(xiàn)較早；2）超載撓度較大；3）工作荷載下主拉應(yīng)力較高；4）極限強(qiáng)度略有降低。8.2 非預(yù)應(yīng)力鋼筋作用及配置非預(yù)應(yīng)力鋼筋可以分散裂縫，增加極限強(qiáng)度，對構(gòu)件局部進(jìn)行加強(qiáng)以及為意外荷

27、載情況提供附加安全度。在裂縫形成前，非預(yù)應(yīng)力鋼筋通常不能有效工作；在極限狀態(tài)時，一般能受力到屈服點(diǎn)而有效發(fā)揮作用。如果首要的是極限強(qiáng)度而不是彈性強(qiáng)度，就可有利的利用非預(yù)應(yīng)力配筋。在施加外荷載前，鋼筋應(yīng)力可用下式表示右邊第二項(xiàng)為考慮混凝土收縮在鋼筋中產(chǎn)生的應(yīng)力。同時配有非預(yù)應(yīng)及預(yù)應(yīng)力鋼筋的梁的極限強(qiáng)度在計(jì)算方法上與普通鋼筋混凝土是一致的。簡支梁跨中起吊時，可用非預(yù)應(yīng)力鋼筋在梁的頂面進(jìn)行加強(qiáng)，假定混凝土的極限壓力中心與重合，則非預(yù)應(yīng)力鋼筋內(nèi)拉力對的彎矩構(gòu)件自重對截面的彎矩9 連續(xù)梁9.1 連續(xù)梁概述預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)是由于支座處的負(fù)彎矩，降低了跨中彎矩，使得跨度能夠更大、截面更小，具有很好的

28、經(jīng)濟(jì)性。缺點(diǎn)：1）摩擦損失大；2）由于預(yù)應(yīng)力、徐變收縮、溫度變化以及支座下沉所引起的次應(yīng)力對結(jié)構(gòu)影響很大；3）在支座處，最大彎矩和剪力匯合，降低梁的極限承載能力；4）考慮各跨最不利加載時，可能出現(xiàn)正負(fù)彎矩交變。連續(xù)梁的分類：1）全連續(xù)；2）部分連續(xù)簡支變連續(xù)。9.2 連續(xù)梁的彈性分析簡支梁預(yù)連續(xù)梁比較不考慮自重及其它所有外荷載時，連續(xù)梁中有因預(yù)加應(yīng)力而產(chǎn)生的外反力和外彎矩存在。不考慮自重及其它所有外荷載時主彎矩由于預(yù)應(yīng)力偏心所引起的混凝土內(nèi)的彎矩；次彎矩因預(yù)加應(yīng)力引起的反力所產(chǎn)生的混凝土內(nèi)的彎矩；次彎矩主彎矩綜合彎矩。假定預(yù)應(yīng)力的軸向分力沿構(gòu)件全長為常數(shù)，并等于預(yù)加應(yīng)力，任一截面處混凝土內(nèi)的主彎矩其中：為對的偏心距。分析步驟：1）將梁看作無支座，繪出梁僅由于預(yù)應(yīng)力偏心產(chǎn)生的主彎矩圖；2）根據(jù)主彎矩圖繪出相應(yīng)的剪力圖；3）根據(jù)剪力圖繪出相應(yīng)的荷載圖；4）將以上得到的荷載作用于有實(shí)