第三講預應力鋼束估束及布置

1、第三講：預應力束估束及計算2012屆本科畢業(yè)設計中期檢查通知時間：5月 7日 公布抽查名單； 5月 8日 交材料，包括畢業(yè)設計中期報 告、中期檢查表、指導記要； 5月10日 確定面談學生名單，校級專家 組專家面談抽查學生。 抽查比例：20% 預應力束設計預應力束設計設計流程設計流程擬定結(jié)構(gòu)尺寸，確定施工方法擬定結(jié)構(gòu)尺寸，確定施工方法估束、布束、調(diào)束鋼束幾何要素估束、布束、調(diào)束鋼束幾何要素計算預應力損失計算計算預應力損失計算計算內(nèi)力影響線計算內(nèi)力影響線恒、活載內(nèi)力相加，增大恒、活載內(nèi)力相加，增大15%15%左右得到估左右得到估束內(nèi)力包絡圖束內(nèi)力包絡圖計算自重引起的徐變次內(nèi)力等計算自重引起的徐變次

2、內(nèi)力等按施工方法計算自重內(nèi)力，按施工方法計算自重內(nèi)力，計算活載內(nèi)力和附加恒載內(nèi)力計算活載內(nèi)力和附加恒載內(nèi)力劃分施工階段，計算截面幾何特性劃分施工階段，計算截面幾何特性預應力鋼束設計預應力鋼束設計預 應 力 束 設 計估算計算中使用的組合結(jié)果并不是橋梁的真實受力 未考慮預加力的影響 未考慮預加力對徐變、收縮的影響 未考慮（鋼束）孔道的影響 各鋼束的預應力損失值只能根據(jù)經(jīng)驗事先擬定預應力束 的調(diào)束預應力束 的布置預應力束 的估束 預備知識預備知識（1）預應力鋼筋7-j15.24表示：一束由7股15.24 的鋼絞線組成，每股鋼絞線由6根直徑5mm的鋼絲圍繞 一根直徑5.5mm的芯絲順一個方向扭結(jié)而成

3、的7股鋼絞 線，其理論重量1.101Kg/m。其參數(shù)如下所示：抗拉強度標準值： fpk =1860MPa張拉控制應力： con0.75 fpk抗拉強度設計值： fpd =1260MPa有效張拉力： pe= con - l 預備知識預備知識預加力合力偏心距e上、e下的計算通過查詢Midas截面特性值來計算。通過AutoCad查詢截面特性值來計算；右擊“截面”（如右圖所示）單擊“表格”如圖4-1所示提取其中的面積、IyyIyy、 Czp Czp、CzmCzm。其中：IyyIyy：對單元局部坐標系y y軸的慣性距； CzpCzp：沿單元局部坐標系+z+z軸方向，單元截面中和軸到邊緣纖維的距離。Czm

4、Czm：沿單元局部坐標系-z軸方向，單元截面中和軸到邊緣纖維的距離。 預備知識預備知識截面特性值表格思考題預加力合力偏心距e上、e下與Czp、Czm 的關(guān)系？ 圖 4 - 1預應力束估算預應力束估算根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范JTG D62-2004）規(guī)定 在選定預應力筋的數(shù)量時，應滿足以下三方面要求：(1)承載能力極限狀態(tài)下的強度要求；(2)正常使用極限狀態(tài)下的應力要求；(重點)(3)施工階段的應力要求。預應力估算依據(jù) 按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求 受壓區(qū)混凝土應力達到混凝土抗壓設計強度 受拉區(qū)鋼筋達到抗拉設計強度 承載能力極限狀態(tài)極限狀態(tài)整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的某一特定狀

5、態(tài)，超過這一狀態(tài)界限結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不再滿足設計規(guī)范的某一功能要求。預應力束估算預應力束估算2002PcdMxhhf b0(/2)PppdMnA fhx2002cdcppdcdf bMnhhA ff b受壓區(qū)高度 預應力筋數(shù)或 （1）對于僅承受一個方向的彎矩的單筋截面梁 0NpcdppdNf bxnA fPMM0(/2)PcdMf bx hx矩形截面判斷截面類型ppdnA f按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求預應力束估算預應力束估算（2）若截面承受雙向彎矩時，需配雙筋的梁 可據(jù)截面上正、負彎矩按上述方法分別計算上、下緣所需預應力筋數(shù)量。 這忽略實際上存在的雙筋影響（受拉區(qū)和受壓區(qū)都有力筋）會使

6、計算結(jié)果偏大，作為力筋數(shù)量的估算是允許的。按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求預應力束估算預應力束估算思考題： 為什么忽略實際上存在的雙筋影響會使計算結(jié)果 會偏大？按正常使用極限計算時滿足應力要求正常使用極限狀態(tài)預壓應力 荷載引起的拉應力 預壓應力 荷載引起的壓應力 混凝土的允許壓應力 + 截面上、下緣均不產(chǎn)生拉應力 截面上、下緣的混凝土均不被壓壞預應力束估算預應力束估算min0MWp上上按正常使用極限計算時滿足應力要求max0MWp下下maxMRWp上上minMRWp下下預壓應力荷載引起的拉應力預壓應力荷載引起的壓應力混凝土允許的壓應力+預應力束估算預應力束估算peppAnN上上（1）由預

7、加力引起截面上、下翼緣混凝土應力上上下下下上上上上pppppWeNANWeNAN下下下下下下上上上pppppWeNANWeNANpeppAnN下下按正常使用極限計算時滿足應力要求預應力束估算預應力束估算注意 對于公路橋，在使用階段配筋估算時，預應力鋼筋有效預應力pe=（ 0.6-0.65）fpk ；在施工階段配筋估算時，預應力鋼筋有效預應力（1.0-1.15）pe 。上翼緣最大配筋為： pepAeeKKeKMKeMn1)()()(minmax下上下上下上下下上pepAeeKKeKMeKMn1)()()(minmax下上下上上上上下下pepcdAfeeKKeWWeKMKeMn)()()()(mi

8、nmax下上下上下下上下下上下上pepcdAfeeKKeWWeKMeKMn)()()()(maxmin下上下上上下上下上上下下上翼緣最小配筋為： 下翼緣最大配筋為： 下翼緣最小配筋為 ：按正常使用極限計算時滿足應力要求 截面上核心距 截面下核心距預應力束估算預應力束估算pppNNeAW下下 下下下（2）截面只在下緣布置力筋以抵抗正彎矩pepAKeMn1min下下下pepAKeMn1max上下下按正常使用極限計算時滿足應力要求pppNNeAW下下 下上上預應力束估算預應力束估算pppNNeAW上上 上下下（3）當截面中只在上緣布置力筋以抵抗負彎矩pepAKeMn1min下上上pepAKeMn1m

9、ax下上上按正常使用極限計算時滿足應力要求pppNNeAW上上 上上上預應力束估算預應力束估算0n上0n下按正常使用極限計算時滿足應力要求（4）上、下緣配筋的判別條件受彎構(gòu)件截面配筋數(shù)量截面承受的彎矩截面的幾何特性()ppKKeKKe下下下下下上上上（- ）()ppKKeK下下下上上上以截面上下緣均配有力筋抵抗正負彎矩的情況下所導出的公式為依據(jù)：配底板筋配頂板筋預應力束估算預應力束估算按正常使用極限計算時滿足應力要求 彎矩M取值說明注意： 一次落架生成形成的內(nèi)力包絡圖與分階段依次落架生成的內(nèi)力包絡圖存在不小的差異。預應力束估算預應力束估算預應力束估算預應力束估算三跨連續(xù)剛構(gòu)橋彎矩包絡圖考慮施工

10、過程的彎矩變化體系轉(zhuǎn)換前的最大彎矩包絡圖預應力束估算預應力束估算預應力束布置預應力束布置預應力束的布置（1）鋼束布置原則，應使其重心線不超出束界范圍。（2）鋼束彎起角度，應與所承受的剪力變化規(guī)律相配 合。彎起角不宜大于20；對于彎出梁頂錨固的鋼 束，值往往超出此值，常常在2030之間。（3）彎起鋼絲束的形式，原則上宜為拋物線，若為施 工方便則又宜采用懸鏈線，或采用圓弧彎起并以切線 伸出梁端或梁面。后張法預應力混凝土構(gòu)件的曲線形 預應力鋼筋，其曲線半徑應符合下列規(guī)定：鋼絲束、 鋼絞線束鋼絲直徑等于或小于5mm時，不宜小于4m ； 鋼絲直徑大于5mm時，不宜小于6m。（4）預應力鋼筋彎起點的確定：

11、 a）從受剪考慮，應提供一部分抵抗外荷載剪力的預 剪力。但實際上，受彎構(gòu)件跨中部分的肋部混凝土已 足夠承受荷載剪力，因此一般是根據(jù)經(jīng)驗，在跨徑的 三分點到四分點之間開始彎起。 b）從受彎考慮，由于預應力鋼筋彎起后，其重心線 將往上移，使偏心距變小。即預加力彎矩將變小。因 此，應滿足預應力鋼筋彎起后的正截面的抗彎承載力 要求。預應力鋼筋束的彎起點尚應考慮斜截面抗彎承 載力要求。即保證鋼筋束彎起后斜截面上的抗彎承載 力，不低于斜截面頂端所在的正截面抗彎承載力。預應力束布置預應力束布置預應力束的布置預應力束布置預應力束布置預應力束布置的具體規(guī)定（1）在靠近端支座區(qū)段橫向?qū)ΨQ彎起，盡可能沿梁端 面均勻

12、布置，同時沿縱向可將梁腹板加寬。在梁端部 附近，設置間距較密的縱向鋼筋和箍筋。并符合T形 和箱形梁對縱向鋼筋和箍筋的要求。（2）預應力直線管道的混凝土保護層厚度，對構(gòu)件頂 面和側(cè)面，當管道直徑大于55mm時，不應小于45mm； 對構(gòu)件底面不應小于50mm.當橋梁處于受侵蝕的環(huán)境 時，上述保護層厚度應增加10mm。后張法預應力混 凝土構(gòu)件的端部錨固區(qū)，在錨具下面應設置厚度不小 于16mm的墊板或采用具有喇叭管的錨具墊板。錨墊 板下應設間接鋼筋，其體積配筋率不應小于0.5%。后張法構(gòu)件（3）后張法預應力混凝土構(gòu)件，其預應力管道的混凝土保護層厚度，應符合公路橋規(guī)的下列要求：直線形預應力鋼筋的最小混凝

13、土保護層厚度不應小于鋼筋公稱直徑，后張法構(gòu)件預應力直線形鋼筋不應小于管道直徑的1/2且應滿足下表規(guī)定：預應力束布置預應力束布置預應力束布置的具體規(guī)定對外形呈曲線形且布置有曲線預應力鋼筋的構(gòu)件，其曲線平面內(nèi)和曲線外的管道的最小混凝土保護層厚度，也應根據(jù)公路橋規(guī)給出公式計算得到。按上述公式計算的保護層厚度，如小于各類環(huán)境的直線管道的保護層厚度，應取相應環(huán)境條件的直線管道的保護層厚度。預應力束布置預應力束布置預應力束布置的具體規(guī)定預應力束管道的構(gòu)造要求（1） 直線管道之間的水平凈距不應小于40mm，且不宜小于管道直徑的0.6倍；對于預埋的金屬或塑料波紋管和鐵皮管，在豎直方向可將兩管道疊加。后張法構(gòu)件

14、 （4）按計算需要設置預拱度時，預留管道也應同時起拱。 （3）管道內(nèi)徑的截面面積不應小于預應力鋼筋截面面積的兩倍。 （2）曲線形預應力鋼筋管道在曲線平面內(nèi)或曲線平面外相鄰管道間的最小距離可據(jù)公路橋規(guī)有關(guān)公式計算。預應力束布置預應力束布置（1）應選擇適當?shù)念A應力束的型式與錨具型式 （3）預應力束的布置，既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又 要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的結(jié)構(gòu)次 內(nèi)力。（4） 預應力束的布置，應考慮材料經(jīng)濟指標的先進性（5） 預應力束應避免合用多次反向曲率的連續(xù)束（6） 預應力束的布置，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的 彈性力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段 時的需要。預應力束布置預應力束布置（2）應力束的布置要考慮施工的方便預應力束布置的注意事項（7） 預應力筋應盡量對稱布置。（8） 應留有一定數(shù)量備用管道，一般占總數(shù)的1%。 （9）預