混凝土结构设计课件 第12章 预应力混凝土受弯构件.ppt

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1、混凝土结构设计第十二章预应力混凝土受弯构件的计算预应力混凝土受弯构件的应力分析与预应力混凝土轴心受拉构件并无原则区别，也分为施工阶段和使用阶段。在施工阶段和使用阶段混凝土开裂前都用材料力学的分析方法。主要不同点在于轴心受拉构件预应力钢筋一般对称布置，混凝土受到的预压应力是全截面均匀受压；而对于预应力混凝土受弯构件，预应力钢筋一般布置在截面受拉区，截面受偏心预压力，因此，其截面应力分布不均匀。对于预应力混凝土受弯构件的设计计算，主要包括预应力张拉施工阶段的应力验算、正常使用阶段的裂缝控制和变形验算、正截面承载力和斜截面承

2、载力计算及施工阶段的局部承压验算等内容，其中使用阶段的裂缝控制验算包括正截面抗裂和裂缝宽度验算及斜截面抗裂验算。12.1、预应力受弯构件受力全过程及应力分析12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析预应力混凝土受弯构件截面内钢筋布置第九章预应力混凝土构件混凝土预应力仿照轴心受拉构件，计算预应力混凝土受弯构件中由预加力产生的混凝土法向应力时，可看作将一个偏心压力作用于构件截面上，然后按材料力学公式计算。计算时，先张法用构件的换算截面（，），而后张法用构件的净截面（，）。12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析预应力构件直至

3、开裂前，基本处于弹性工作状态。由材料力学分析得：预应力作用下：使用弯矩作用下：若已知N1，N2，A0，I0，ep，即可求得各特征点的应力状态表达式。y以向下为正，向上为负。12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析1施工阶段先张法受弯构件放松预应力钢筋，压缩混凝土12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析法向压应力引起混凝土压缩，同时预应力筋受压，所以：12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析完成第二批预应力损失考虑混凝土收缩和徐变对非预应力钢筋的影响12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析12.1受弯受拉构件受力全过程及

4、应力分析后张法受弯构件完成第一批预应力损失12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析完成第二批预应力损失12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析2使用阶段1）开裂前阶段荷载作用下，截面正应力：截面最大拉应力：先张法荷载作用前该处混凝土的预压应力：后张法12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析当外弯矩M产生的截面受拉边缘的拉应力恰好抵消混凝土的预压应力时，这时的弯矩称为消压弯矩MP0消压弯矩此时，相应的预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时，

5、受拉区及受压区的预应力钢筋的应力为：先张法后张法12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析2）开裂阶段当荷载超过抗裂荷载时，受拉区出现垂直裂缝。这时，在裂缝截面上受拉区混凝土退出工作，全部拉力由受拉区钢筋承担。随着裂缝的增大，裂缝逐步向上延伸和开展。3）破坏阶段对于只在受拉区配置预应力钢筋且配筋率适当的受弯构件（适筋梁），在荷载作用下，受拉区全部钢筋（包括预应力钢筋和非预应力钢筋）将达到屈服强度，裂缝迅速向上延伸，而后受压区混凝土被压碎，构件即告破坏。破坏时，截面的应力状态与钢筋混凝土受弯构件相似。对于受压区还配置有预应

6、力钢筋的构件，破坏时，受压区预应力钢筋的应力状态将与钢筋混凝土双筋梁的受压钢筋有较大的不同。它可能受拉或受压，但不屈服。开裂弯矩12.1受弯受拉构件受力全过程及应力分析12.2预应力受弯构件的承载力计算正截面受弯承载力计算矩形截面受弯构件正截面受弯承载力计算12.2、预应力受弯构件的承载力计算预应力受弯构件在荷载作用下发生破坏时，截面受拉区预应力钢筋和非预应力钢筋的应力先达到屈服强度fpy和fy，然后受压区边缘混凝土应变达到极限压应变致使混凝土压碎，构件达到极限承载力。此时，受压区非预应力钢筋的应力可达到受压屈服强度f

7、y'。而受压区预应力钢筋的应力p可能是拉应力，也可能是压应力，但一般达不到受压屈服强度fpy'。矩形截面预应力混凝土受弯构件，与普通钢筋混凝土受弯构件相比，截面中仅多出AP与A‘P两项钢筋。12.2预应力受弯构件的承载力计算两个独立平衡方程：公式的适用条件为：12.2预应力受弯构件的承载力计算12.2预应力受弯构件的承载力计算斜截面承载力计算斜截面受剪承载力计算只需在钢筋混凝土梁的基础上考虑预应力对受剪承载力的影响。矩形、T形和I形截面的预应力混凝土受弯构件，当配置箍筋和弯起钢筋时，其斜截面受剪承载力应按下列公式计

8、算：斜截面受弯承载力构造措施保证12.2预应力受弯构件的承载力计算正截面裂缝控制验算一级——严格要求不出现裂缝的构件二级——一般要求不出现裂缝的构件三级——允许出现裂缝的构件12.3预应力受弯构件裂缝验算12.3、预应力受弯构件的裂缝验算斜截面抗裂度验算混凝土主拉应力（1）一级——严格要求不出现裂缝的构件（2）二级——一般要求不出