预应力混凝土构件承载能力极限状态计...

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1、5预应力混凝土构件承载能力极限状态计算本章为重点章节，主要介绍了受弯、受拉、受剪、受扭、截面计算，局压承载力和冲切承载力计算，以及构件的疲劳验算。重点掌握：各种不同受力形式的截面计算，局压和冲切承载力计算及疲劳验算。5.1一般规定《混凝土结构设计规范-2002》5.2受弯截面计算5.3受拉截面计算5.4受剪截面计算5.5受扭截面计算5.6局压承载力计算5.7受冲切承载力计算5.8疲劳验算5.1《规范-2002》一般规定5.1.1基本假定（1）混凝土构件截面应变保持平面；（2）不考虑混凝土的抗拉强度；（3）混凝土受压的应

2、力－应变关系满足响应的假设（P62）。5.1.2受压区混凝土的等效矩形应力图5.1.3相对界限受压区高度的计算5.1.4纵向钢筋应力计算5.1.5由预应力产生的混凝土法向应力与预应力筋应力计算5.1.6预应力筋与非预应力筋的合力及合力的偏心矩5.2预应力混凝土受弯构件的计算5.2.1受弯构件的应力分析一、施工阶段1、先张法构件2、后张法构件二、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

3、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Mcrgm=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5.2.2受弯构件使用阶段正截面承载力计算1、破坏阶段的截面应力状态随着荷载增加，如果x≤xb，受拉区预应力筋先达到屈服强度，受压边缘混凝土达到极限压应变ecu，截面达到受弯极限状态，其截面应力分布与钢筋混凝土受弯构件类似，但有以下几点不同之处：a.界

4、限破坏时截面相对受压区高度xb的计算0pespee-0pyexcecu界限破坏时截面应变分布设预应力钢筋合力作用点处混凝土预压应力为零时，预应力钢筋的应力为，预拉应变为，破坏时的应力增量为，应变增量为根据平截面假定0pespee-0pyexcecu界限破坏时截面应变分布h0设界限破坏时，界限受压区高度为xb，则有x=xb=b1xc对无明显屈服点的钢筋，根据条件屈服点的定义，钢筋达到条件屈服点的拉应变b.任意位置处预应力钢筋及非预应力钢筋应力的计算设的i根预应力钢筋的预拉应力为，到混凝土受压边缘的距离为hoi，由

5、平截面假定，可得近似公式为c.受压区预应力钢筋应力的计算先张法构件先张法构件2、正截面受弯承载力的计算适用条件当时，取5.2.3受弯构件使用阶段正截面抗裂度验算对使用阶段不允许出现裂缝受弯构件，其正截面抗裂度根据裂缝控制等级的不同要求，进行受拉边缘应力的验算：a、一级－严格要求不出现裂缝的构件，在荷载效应的标准组合下应符合下列规定。b、二级－一般要求不出现裂缝的构件，在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：在荷载效应的准永久组合下应符合下列规定：c、三级－允许出现裂缝的构件，按荷载效应的标准组合并考虑荷载长期作用影响时，

6、构件的最大裂缝宽度应满足规定的限值。－构件受力特征系数Np0ep(Ap+As)ssCMkeNp05.2.4受弯构件施工阶段的验算预应力混凝土受弯构件在制作、运输和安装等施工阶段的受力状态于使用阶段的情况是不同的。因此，有时其受力是不利的，应仔细考虑在施工阶段的荷载作用形式和受力情况，保证在施工阶段的安全性和可靠性。因此，应根据施工阶段构件的受力情况，验算施工阶段构件的承载力，保证其安全性。《规范》采用限制边缘纤维混凝土应力值的方法，来满足预拉区不允许或允许出现裂缝的要求，同时保证预压区的抗压强度。在制作、运输及安装施工

7、阶段，按施工阶段荷载标准值组合计算得到的截面上混凝土的拉应力sct和压应力scc应满足下列要求：对施工阶段不容许出现裂缝的构件，对施工阶段容许出现裂缝的构件，Nk、Mk为构件自重和施工阶段荷载的标准组合产生的轴向力和弯矩值。5.2.5受弯构件的变形验算预应力混凝土受弯构件的挠度由两部分叠加而成：一部分为使用荷载产生的挠度f1l；另一部分为预应力所产生的反拱f2l。构件最终挠度为f=f1l-f2l1、荷载作用下构件的挠度f1l对使用阶段不出现裂缝的构件，短期抗弯刚度取Bs=0.85EcI0系数0.85是考虑在使用阶段截面

8、混凝土有一定非弹性变形对刚度的折减。对于使用阶段容许出现的构件，其短期抗弯刚度按下列公式计算，按荷载效应标准组合并考虑荷载长期作用影响的刚度采用下式计算2、预加应力所产生的反拱f2l预应力混凝土构件在预应力作用下产生的反拱，可根据预应力作用或等效荷载，用结构力学的方法计算。计算时，构件的短期抗弯刚度可取0.85EcI0，长期抗弯刚