T混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理課件5

第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助第9章

預應力混凝土構(gòu)件設(shè)計第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助本章重點預應力混凝土的概念及其優(yōu)點；

預應力混凝土構(gòu)件的截面設(shè)計。預應力損失的原因及其計算和組合；

預應力混凝土構(gòu)件的受力性能分析；

施加預應力的方法及預應力混凝土材料的要求；第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助§9.1預應力混凝土的基本知識1.預應力混凝土的基本原理9.1.1一般概念普通混凝土的缺點：在使用荷載下帶裂縫工作，影響使用功能、耐久、剛度和抗疲勞性。難以利用高強度鋼筋。與wmax對應的s=200N/mm2。而高強鋼絲強度可達1600N/mm2以上。第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助預應力混凝土的基本原理：預應力：在混凝土結(jié)構(gòu)承受使用荷載之前的制作階段預先對混凝土施加應力。epNpspcsc

全預應力混凝土部分預應力混凝土有限預應力混凝土第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助日常生活中有許多應用預應力的例子。第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助2.預應力混凝土構(gòu)件的受力特征

提高了構(gòu)件的抗裂性；

預應力的大小可根據(jù)需要調(diào)整。

在使用荷載下，預應力混凝土構(gòu)件基本處于彈性工作階段(未裂)。施加預應力對構(gòu)件的正截面承載力無明顯影響。第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助3.預應力混凝土的優(yōu)、缺點優(yōu)點：b.增大了構(gòu)件的剛度，減小撓度，耐久性好，耐疲勞，提高抗剪承載力。c.充分利用高強度材料的性能。預應力筋NuNPyd.擴大了構(gòu)件的使用范圍：減輕自重，加大跨度，提高適用能力。缺點：成本高，材料質(zhì)量要求高，工序復雜，技術(shù)水平要求高。a.

提高構(gòu)件的抗裂能力。第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助9.1.2預應力混凝土的分類根據(jù)制作、設(shè)計和施工的特點，預應力混凝土可以有不同的分類：1.先張法和后張法鋼筋張拉先于混凝土澆筑——先張法鋼筋張拉后于混凝土澆筑——后張法部分截面受壓——部分預應力2.全預應力和部分預應力全截面受壓——全預應力3.有粘結(jié)預應力和無粘結(jié)預應力預應力筋與周圍的混凝土粘結(jié)、握裹在一起——有粘結(jié)第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助1.先張法張拉鋼筋支模、澆混凝土混凝土達到一定強度剪鋼絲產(chǎn)生預應力9.1.3預應力的建立方法①張拉鋼筋②澆注混凝土③剪斷鋼筋第9章混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理主頁目錄上一章下一章幫助澆混凝土，預留孔道達到強度，穿筋張拉鋼筋，錨固產(chǎn)生預應力孔道灌漿2.后張法①澆注混凝土②穿鋼筋、張拉、錨固③灌漿第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助先張法、、后張法法有各自自適用范范圍和優(yōu)優(yōu)、缺點點。非預應力鋼筋無粘結(jié)預預應力混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)通常常與后張張預應力力工藝相結(jié)合合。第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助錨、夾具具：用于固定定鋼筋構(gòu)件制作完后，能取下重復使用–––夾具用于永久固定鋼筋、作為構(gòu)件的一部分–––錨具不同種類類的錨具具，有不不同的固固定原理理。同時時，固定定預應力力筋、錨錨具則不不同，則則鋼筋的的回縮量量不同，，錨具的的尺寸外外形對構(gòu)構(gòu)件的影影響也不不同。9.1.4預應應力混凝凝土構(gòu)件件的錨、、夾具第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助(a)張拉端(b)分散式固定端(c)集中式固定端鐓頭錨具錐塞式錨具(a)JM12型錨具夾片式錨具(b)XM型與QM型錨具夾片(c)QM型單孔錨具(d)QM型多孔錨具QMXM常見的幾種錨具第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助混凝土：：一般要求求不應低低于C30；采用鋼絲絲，鋼鉸鉸線，熱處處理鋼筋筋作預應應力鋼筋筋時，混凝土土強強度等級級不宜低低于C40。。鋼筋：預應力鋼鋼筋宜采采用鋼絲絲、鋼鉸鉸線，也也可采用用熱處理理鋼筋；；普通鋼鋼筋宜采采用HRB400級和HRB335級鋼筋，，也可采采用HRB235級鋼筋。。9.1.5預應應力混凝凝土構(gòu)件件對材料料的要求求第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助1.使用用階段計計算承載力計算正截面：軸拉構(gòu)件、受彎構(gòu)件斜截面：受彎構(gòu)件裂縫控制驗算一級：嚴格不裂二級：一般不裂三級：允許開裂——裂縫寬度驗算抗裂度驗算§9.2預應力混凝土構(gòu)件設(shè)計的一般規(guī)定9.2.1計計算內(nèi)內(nèi)容第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助指構(gòu)件制制作、運運輸、吊吊裝等施施工階段段承載力力、抗裂裂或裂縫縫寬度驗驗算。2.施工工階段驗驗算con：張拉鋼筋筋時，張張拉設(shè)備備上的測測力計所所指示的的總張拉拉力除以以預應力力筋面積積。con的確定原原則：與與預應力力的施加方方式及鋼筋的強強度標準準值fptk有關(guān)。9.2.2張張拉控控制應力力con第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助con過高，可能引引起張張拉時時個別別鋼絲絲拉斷斷，所以以，控制制應力力的大大小必必須適適當。。con過高，施工階階段可可能引引起構(gòu)構(gòu)件某某些部部分受受拉開開裂或或局部部受壓壓破壞壞。確定con時考慮慮的因因素con增加。。產(chǎn)生的的預應應力大大，抗抗裂性性好。所以con>0.4fptk第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助張拉控制應力限值熱處理鋼筋消除應力鋼絲、鋼絞線0.75fptk

后張法先張法鋼筋種類張拉方法0.75fptk0.7fptk0.65fptk在考慮慮提高高施工工階段段的抗抗裂性性及減減少應應力松松馳、、摩擦擦、鋼鋼筋分分批張張拉及及臺座座之間間的溫溫差損損失時時，可可以提提高0.05fptk。第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助預應力力筋張張拉后后，由由于各種原原因其張拉拉應力力會下下降，，這一一現(xiàn)象象稱為為預應力力損失失。引起起預應應力損損失的的原因因有六大類類。先分分別找找出這這些損損失出出現(xiàn)的的原因因，再再根據(jù)據(jù)先張張法和和后張張法的的施工工特點點，了了解不不同預預應力力損失失的組組合。。9.2.3預預應力力損失失lpe=con–l最終有效預應力：第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助1.張張拉拉端錨錨具變變形和和鋼筋筋內(nèi)縮縮引起起的預預應力力損失失l1直線：…9－1曲線：…9－2第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助rc––––曲線的的曲率率半徑徑；,k––––預應力力筋與與孔道道壁之之間的的摩擦系系數(shù)及及局部部偏差的的摩擦擦系數(shù)數(shù)；x––––張拉端端至計計算截截面的的距離離xlf；l––––張拉端端至錨固端端距離離。lf––––反向摩摩擦影影響長長度，m；…9－－3a––––張拉端端錨具具變形形和鋼鋼筋回縮量量；式中：：第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助2.預預應應力鋼鋼筋與與孔道道壁之之間的的摩擦擦引起起的損損失l2x

–––從張拉端至計算截面的孔道長度，m，可用投影長度；

–––從張拉端至計算截面曲線孔道長度的夾角，rad。當（+kx）0.2時，

l2=con(kx+)…9－4第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助3.受受張張拉的的鋼筋筋與承承受拉拉力的的設(shè)備備之間間的溫溫差引引起的的預應應力損損失l3加熱養(yǎng)養(yǎng)護：：此時時混凝凝土未未硬結(jié)結(jié)，鋼筋自自由伸伸長，，而臺臺座不動動。鋼筋松松了––––產(chǎn)產(chǎn)生溫溫差損損失。。小鋼模模生產(chǎn)產(chǎn)的構(gòu)構(gòu)件無無此項項損失失。…9－5第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助4.預預應應力鋼鋼筋的的應力力松弛弛引起起的損損失l4應力松松弛現(xiàn)現(xiàn)象：：指鋼鋼筋在在高應應力狀狀態(tài)下下，由由于鋼鋼筋的塑性性變形形而使使應力力隨時時間的的增長長而降低低的現(xiàn)現(xiàn)象。。鋼筋長度不變，應力隨時間增長而降低。應力松弛損失的特點：與張拉時間有關(guān)，先快后慢。第1小時為50%，24小時完成80%。與預應力鋼筋種類有關(guān)。預應力鋼筋種類不同，則損失大小不同；第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助利用超超張拉拉工序序可以以減少少l4超張拉工序：第一種：從01.03con第二種：從01.05con(持荷2min)con原理：：超張拉拉的持持荷2min，已將部分松松弛在鋼筋錨錨固前完成成，所以可可達到減少少l4的目的。第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助預應力鋼絲絲、鋼絞線線：普通松馳：=1.0（一次），=0.9（超）熱處理鋼筋：低松馳：l4=0.05con(一次），l4=0.035con（超）當con0.5fptk,l4=0。因為，應力不高，，其徐變不不明顯。第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助5.由于混凝土土收縮、徐徐變引起的的預應力損損失l5收縮、徐變變將引起構(gòu)構(gòu)件縮短，，所以鋼筋筋回縮，引引起l5。此時預應力力損失值的的大小，與與縱筋含鋼鋼率ρ、混凝土預壓壓應力的大大小pc及混凝土抗抗壓強度f'cu有關(guān)。先張法：…9－6…9－7第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助、'–––受受拉區(qū)、受受壓區(qū)預應應力筋和非非預應力筋筋的含鋼率；；pc、'pc–––產(chǎn)生第一批批預應力損損失后，受受拉區(qū)、受受壓區(qū)預應應力鋼筋在在各自合力力點處混凝凝土的法向向壓應力。。后張法：…9－9…9－8第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助6.混凝土的局局部擠壓引引起的預應應力損失l6后張法中，，用螺旋式式預應力鋼鋼筋作配筋筋的環(huán)形構(gòu)構(gòu)件：電桿桿、水池、、壓力管道道等，直接接在混凝土土上進行預預應力鋼筋筋的張拉。。這時鋼筋筋對構(gòu)件產(chǎn)產(chǎn)生外壁的的徑向壓力力，使混凝凝土局部擠擠壓，構(gòu)件件的直徑局局部減小，，帶來一圈圈內(nèi)鋼筋周周長的減小小，因而鋼鋼筋松馳，，引起l6。d>3m，l6=0d3m，取l6=30N/mm2

第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助總損失：l=lI+lII先張法：ls

100N/mm2后張法：ls

80N/mm29.2.4預應力損失失值的組合合混凝土預壓前l(fā)I=l1+l3+l2混凝土預壓后lII=l5先張法構(gòu)件：混凝土預壓前l(fā)I=l1+l2混凝土預壓后lII=l4+l5+l6后張法構(gòu)件：第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助針對引起不不同預應力力損失的原原因，尋找找措施:l1：小變形夾具，減少墊板，增加臺座長度。l2：減少摩擦，兩端張拉。l3：采用二次升溫養(yǎng)護：t020C使混凝土達到一定強度，再升溫。l4：超張拉，減少l4，讓l4先部分完成。l5：控制pc(完成第一批損失后的混凝土預應力)，'pc

0.5f'

cu，f'

cu不太小。減小收縮徐變的一些措施。9.2.5減少少預預應應力力損損失失的的措措施施第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助§9.3軸心受拉構(gòu)件的應力分析9.3.1先張張法法軸軸心心構(gòu)構(gòu)件件(a)放張前(b)放張后(c)完成第二批損失1.施施工工階階段段第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助放松預應力筋之前：pe=con–lIpc=0

s=0放松預應力筋之后：pe=con–lI–EpcIs=EspcI(壓)

pc=pcI(壓)

第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助由截截面面平平衡衡條條件件：：pIAp=pcIAc+sIAs(con–lI–EpcI)Ap=pcIAc+sIAs式中中：：A0－換算算截截面面面面積積，A0=Ac+Es·As+E·Ap。扣除除孔孔道道、、鋼鋼筋筋等等截截面面面面積積后后截截面面上上的的混混凝凝土土截截面面面面積積。。完成成第第一一批批損損失失之之后后：：…9－－10第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助完成成第第二二批批損損失失之之后后：：預應力筋：pII=con–

l

–

EpcII非預應力筋：sII=EspcII+l5混凝土：pc=pcII同理，由截面平衡條件得：…9－11第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助2.使使用用階階段段受力力過過程程的的三三個個特特征征點點：：NNp0(c=0)Np,cr(c=ftk)Nu(s=fpy)(a)施加軸力前(b)消壓狀態(tài)(c)開裂軸力(d)極限軸力NuN0N0Ncr

NcrNu（+）（－）第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助加載載至至混混凝凝土土應應力力為為零零：：c=0s=l5p=p0=con–l

式中中Np0–––––消壓壓軸軸力力，抵抵消消截截面面上上混混凝凝土土有有效效預預壓應應力力所所需需的的軸軸向向力力。。Np0=p0Ap–sAs=(con–l)Ap–l5As=pcII·A0

…9－12第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助加載載至至構(gòu)構(gòu)件件截截面面即即將將開開裂裂：：式中Np,cr–––開裂軸力，

預應力軸拉構(gòu)件即

將開裂時所能承受的軸向力。(預應力的存在可以提高抗裂度)c=ftks=Esftk–l5p=con–l+Eftk

截面平衡：Np,cr=ftk·Ac+sAs+pApNp,cr=(ftk+pcII)A0…9－13第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助加載載至至構(gòu)構(gòu)件件破破壞壞：：c=0s=fyp=fpy

式中，Nu–––極限承載力。(預應力的存在不能提高正截面承載力)由截面平衡條件：Nu=fpy·Ap+fy·As

…9－14第9章混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計計原原理理主頁頁目錄錄上一一章章下一一章章幫助助預應應力力鋼鋼筋筋錨錨固固后后：：(完完成成lI)c=pcIs=EspcIp=con–lI

9.3.2后張法軸軸心構(gòu)件件式中:

An–––構(gòu)件的凈截面面積，An=A0–EAp=Ac+Es·As

截面平衡：pAp=c·Ac+s·

As…9－15第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助完成第二二批損失失后：c=pcIIs=EspcII+

l5(壓)p=con–l截面平衡衡：pAp=cAc+s·As…9－16第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助消壓(加載到混混凝土應應力為零零)c=0s=EspcII+

l5–

EspcII=l5(壓)p=con–l

+EpcII截面平衡：

Np0=pAp–Ass=pcII·A0…9－17第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助構(gòu)件即將將開裂c=ftks=Esftk–

l5(拉)p=con–l

+EpcII+

Esftk截面平衡：Ncr=pAp+Ass+Ac·ftkNcr=(pcII+ftk)A0…9－18第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助構(gòu)件加載載達到極極限承載載力：c=0s=fyp=fpy先張法、、后張法法軸心受受力構(gòu)件件各階段段的應力力狀態(tài)及及公式的的表達有有什么共共同點和和差異。。Nu=fpy·Ap+fy·As…9－19想一想：：第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章下一章幫助助r0–––結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；N

–––軸力設(shè)計值。上式主要用來求Ap和As，一般按構(gòu)造先設(shè)As，再求Ap。§9.4預應力軸心受拉構(gòu)件的計算和驗算9.4.1使用階段段計算1.正截截面承載載力計算算r0N

Nu=fyAs+fpy·Ap…9－20第9章混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計計原理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助2.裂裂縫縫控制制驗算算即：在荷載效應標準組合下，不出現(xiàn)拉應力。pc–––扣除全部預應力損失后的混凝土預壓應力?！?－21

嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件(一級)ck–pc0ck–––按荷載效應標準組合求得的混凝土的法向應力?！?－20第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助一般要要求不不出現(xiàn)現(xiàn)裂縫縫的構(gòu)構(gòu)件(二二級)上兩式表明：在荷載效應標準組合下，允許出現(xiàn)拉應力，但一定有限值；在荷載效應準永久組合下，不允許出現(xiàn)拉應力。cq–––在荷載效應準永久組合下的混凝土法向應力。荷載效應準永久組合下：cq–pc0…9－23荷載效應標準組合下：ck–pcftk…9－22第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助允許開開裂，，但要要限制制裂縫縫寬度度(三級級)cr—構(gòu)件受力特征系數(shù)，對軸拉構(gòu)件取2.2；式中:sk—縱向受拉鋼筋的等效應力，即wmaxwlim…9－24…9－25…9－26…9－27第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助先張法：放松預應力鋼筋時構(gòu)件承載力驗算。后張法：張拉鋼筋時構(gòu)件承載力驗算，端部錨固區(qū)局部受壓驗算。9.4.2施工階階段驗驗算第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助1.承載力驗算式中:fck'

–––放松(張拉)預應力鋼筋時,混凝土立方體抗

壓強度相應的抗壓強度標準值，用線性內(nèi)

插法求得；cc–––放松(張拉)鋼筋時混凝土的最大法向壓力。在施工階段：要求：fcu'

0.75fcucc=0.8fck'…9－28第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助2.錨錨固端端局即即承壓壓驗算算a.

防止局壓傳遞段劈裂(抗裂)–––局部受壓區(qū)的截面尺寸要求：Fl

1.35clfcAln…9－29第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助l––––混凝土土局壓壓強度度提高高系數(shù)數(shù)，“套箍””作用用Al––––局部受壓面積積；Ab––––局壓時時計算算底面面積，，按同同心、、對稱稱原則則確定定。式中:Fl––––局部受受壓面面上作作用的的局部部壓力力設(shè)計計值Fl=1.2conApAln––––局部受受壓凈凈面積積，從從錨具具邊45°°線沿墊板擴擴散至至構(gòu)件件表面面，并減去孔孔道凹凹槽部部分的的面積積。第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助式中

–––

體積配筋率，即b.局部受受壓承承載力力計算算：為防止構(gòu)件端部的局壓破壞，配方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋。…9－30第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助§9.5預應力混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計計算9.5.1各階段段應力力分析析預應力力構(gòu)件件直至至開裂裂前，，基本本處于于彈性性工作作狀態(tài)態(tài)。所以，由材力分析得：預應力作用下：使用彎矩作用下：第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助spc

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y0ApA'p

yp

y'p(b)放張前(c)放張后(a)截面(b)放張前(c)放張后(a)截面第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助若已知知N1，N2，A0，I0，ep，即可求得各各特征點的的應力狀態(tài)態(tài)表達式。。Np=N1+N2y以向下為正正，向上為為負。第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助1.先張張法預應力力受彎構(gòu)件件放松預應力力筋時：式中NpI

–––

已出現(xiàn)第一批預應力損失后預應力筋的

合力；NpI

=(con–lI)Ap+('con–'lI)A'p…9－31第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助在預應力鋼筋合力處混凝土受到的法向壓應力：法向壓應力引起混凝土壓縮，同時預應力筋受壓為EpcI，所以：pI

=con–lI–EpcI(yp)'pI

='con–'lI–E'pcI(y'p)第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助同理：預應力鋼筋的有效預應力：pe

=con–l

–EpcII(yp)'pe

='con–'l

–E'pcII(y'p)完成第二批損失之后：…9－32NpII

=(con–l)Ap+('con–'l)A'pNpII

–––

完成全部預應力損失后預應力鋼筋的合力。第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助加載至受彎彎構(gòu)件截面面下邊緣應應力為零時時：當外荷載作用的彎矩使截面下邊緣產(chǎn)生的拉應力正好為pcII(y0)–––消壓狀態(tài)，相應的彎矩稱為消壓彎矩。p(y0)=con–l

–EpcII(yp)+EpcII(y0)=con–l…9－33第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助受拉區(qū)混凝凝土即將開開裂時：E'c=0.5Ec所以

p,cr=con–l+2Eftk

'p進一步減少所以，

預應力提高了抗裂性能?？紤]塑性開裂彎矩Mcr=M0+Mscr=(pcII+r

ftk)W0…9－34第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助構(gòu)件破壞時時：='con–'l

–

E'pcII–f'py+E'pcII='con–'l

–f'py(以拉應力的形式表達)pu=fpy…9－35第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助2.后張張法預應力力受彎構(gòu)件件后張法受彎彎構(gòu)件的截截面應力分分析與先張張法相比有有如下特點：：截面幾何特特征不同；；各階段預應應力損失有有差異；后張法在超超靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)中會引起起次彎矩。。

ynt

ynbspc

yn

ypn

y'pn第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助9.5.2使用階段計計算1.正截面面承載力計計算矩形截面：：適用條件：：2a'xbh0As,Asˊ,Ap均屈服，

'pu=‘p0–f'py

…9－36第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助a

–––

縱向受壓鋼筋(包括預應力鋼筋和非預應力鋼筋)合力點至受壓區(qū)邊緣的距離，當pu

為拉應力時，a用as

代替。b

–––相對界限受壓區(qū)高度。破壞時，非非預應力鋼鋼筋達到屈屈服的條件件：有屈服點的鋼筋：…9－37無屈服點的鋼筋：…9－38第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助p0–––受拉區(qū)預應應力鋼筋合合力點處混混凝土法向向應力為零時預應力力鋼筋的應應力，p0=con–l。破壞時，預預應力鋼筋筋達到屈服服的條件：：有屈服點的鋼筋：…9－39無屈服點的鋼筋：…9－40第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助T形截面：xhf，第一類。按寬度為為bf的矩形截面面計算;x

>hf，第二類。按下式計算：…9－41第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助已知截面類類型后，即即可以分別別利用兩種種類型的計計算公式進行截截面設(shè)計。。利用正截面面承載力公公式，要求求在已知M的條件下，，確定As,As,Ap,Ap。當不配Ap時，可按構(gòu)構(gòu)造確定As,As，利用基本本公式求x和Ap；當配置Ap時，可先不不考慮Ap，并按構(gòu)造造確定As及As，估算Ap，再按Ap=(0.15~0.25)Ap，再由公式式計算pu，進而計算Ap和Ap。第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁目錄上一章下一章幫助受彎構(gòu)件由于預應力的存在，阻滯了斜裂縫的出現(xiàn)和開展，增加了混凝土剪壓區(qū)的高度和骨料咬合力，提高了斜截面抗剪強度Vp。VVcs+VpVp=0.05Np0Np0

–––

計算截面上混凝土的法向預應力為零時，預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力。Np0=App0+

Ap''p0–Asl5

–A's‘l52.斜截面面承載力計計算第9章混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助當Np0>0.3fcA0

取

Np0=0.3fcA0過大的壓力可能降低抗剪強度。一般在公式中，Vp、Vw、Vwp均已確定，按剪力設(shè)計值求得：當構(gòu)件同時配有箍筋和彎筋時：V

Vcs+VP+0.8

fyAsbsins+0.8

fpyApbsinp…9－42第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助3.正正截面面裂縫縫控制制驗算算一級ck–pc0

…9－43二級ck–pcftk…9－44cq–pc0…9－45三級wmaxwlim…9－46第9章混凝土土結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計原理理主頁頁目錄錄上一章章下一章章幫助助主要措措施是是限制制主拉拉應力力和主主壓應應力。。4.