预应力混凝土受弯构件计算课件.ppt

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1、第12章预应力混凝土受弯构件计算12.1概述12.1.1各受力阶段的特点预应力混凝土受弯构件，主要可分为两个阶段：1）施工阶段2）使用阶段。1.施工阶段预应力混凝土构件的制作、运输和安装过程。本阶段构件在预应力作用下，全截面参与工作一般处于弹性工作阶段，可采用材料力学的方法。（1）预加应力阶段此阶段系指从预加应力开始，至预加应力结束(即传力锚固)为止。先张梁：当放松锚固在台座上的预应力钢筋时，由于钢筋与混凝土粘结成整体，混凝土阻止钢筋的回缩造成构件混凝土受压；后张梁：通过分批张拉预应力钢筋并利用锚具将钢筋锚固于梁端截面上，靠锚具将力传给构件使构件混凝土

2、受压。本阶段的设计计算要求如下：①在偏心预压力及梁自重作用下，梁主要控制截面上下翼缘混凝土的最大拉应力和压应力及梁中的主拉应力都不得超过规范规定的限值，以确保传力锚固阶段梁不至被拉裂及压坏。由于先张梁和后张梁的预加应力方式不同，两种构件的截面应力计算方法也有所不同。②控制预应力筋中的张拉控制应力应符合规范的规定值，不应过大，但为充分利用高强钢材的抗拉性能，也不能过小。③保证锚具下混凝土局部承压的容许承载能力，应大于实际承受的压力，并有足够的安全度，以保证锚下梁体不至发生局部破坏或开裂。（2）运输、安装阶段此阶段指预应力混凝土构件在工厂制造完成后，运送及

3、安装过程中的受力情况。该阶段梁所承受的荷载，仍是偏心预加力和梁的自重。本阶段由于与预加应力阶段在时间上有一定的间隔，因此，混凝土收缩、徐变及钢筋的松弛，将会进一步地引起预应力损失。由于运送及安装阶段过程中动力作用的影响，预应力及自重荷载在梁各截面所产生的弯矩及应力大小与预加应力阶段不同。应按梁起吊时自身恒载作用下的计算图式进行检算。特别需注意验算构件支点或吊点处上缘混凝土的拉应力。2.使用阶段该阶段是指桥梁建成通车后的整个使用阶段。在该阶段，梁除承受偏心预加力Np和梁的自身恒载g1外，还要承受桥面铺装、人行道、栏杆及线路设备重等后加二期恒载g2和车辆、

4、人群等活荷载P。在以上各外荷载作用下，梁截面产生的正应力，为偏心预加力和以上各项荷载所产生的应力之，一般要求下缘混凝土不致于受拉开裂，而上缘压应力不致于过大。并应满足耐疲劳性能要求。本阶段内各项预应力损失将相继全部发生、并全部完成，最后在预应力筋中建立相对不变的预拉应力(即扣除全部预应力损失后所存余的预应力)，并将此称为永存预应力。永存预应力要小于施工阶段的预应力值。注：后张法预应力构件中，外荷载产生的截面应力，应按换算截而计算。本阶段根据构件受力后的特征，又可分为如下几个受力状态：（1）加载至受拉边缘混凝土预压应力为零（2）加载至受拉区裂缝即将出现（

5、3）加载至构件破坏（1）加载至受拉边缘混凝土预压应力为零（2）加载至受拉区裂缝即将出现由于预应力混凝土梁的抗裂弯矩Mcr，要比同截面、同材料的普通钢筋混凝土梁的抗裂弯矩Mtk大一个消压弯矩M0，这说明了预应力混凝土梁的优越性——在外荷载作用下可以大大推迟裂缝的出现。一般的预应力混凝土结构在正常使用时，要求使用荷载最大弯矩小于消压弯矩M0，构件控制截面不会出现拉应力，结构在弹性范围内工作(所谓的全预应力)。若在使用荷载作用下，允许截面内出现拉应力甚至开裂，则结构在正常使用荷载作用下，将处于弹塑性状态(所谓的部分预应力)。（3）加载至构件破坏该阶段的设计计

6、算要求是：按照极限状态设计理论计算出截面的抗弯承载能力，并要求留有足够的安全储备。预应力混凝土梁的破坏弯矩，主要与构件的组成材料受力性能有关，而与是否在受拉区钢筋中施加预拉应力的影响很小。破坏弯矩值与同条件普通钢筋混凝土梁的破坏弯矩值几乎相同12.2预加力与预应力损失计算张拉控制应力的定义张拉控制应力是指张拉预应力钢筋时，张拉设备的测力仪表所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积得出的拉应力值，以表示。对于如钢制锥形锚具等一些因锚具构造影响而存在锚圈口摩阻力的锚具,是指经过锚具、扣除此摩阻力后的（锚下）应力值。因此,是指张拉预应力筋时的锚下张拉控制应力。

7、过大时可能出现的问题个别钢筋可能被拉断施工阶段可能会引起构件开裂后张法构件端部混凝土产生局部受压破坏使开裂荷载与破坏荷载相近，可能产生脆性破坏增大预应力钢筋的松弛损失张拉控制应力上限值钢丝、钢绞线精轧螺纹钢筋下列情况下，预应力钢筋的张拉控制应力限值可提高0.05fpk：(1)为了提高构件在施工阶段的抗裂性，而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；(2)为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与台座之间的温差等因素产生的预应力损失；另外，为了充分发挥预应力筋的作用，克服预应力损失，钢丝、钢绞线和热处理钢筋的最低张拉控制应力不应小于0.40fp

8、k。但在任何情况下，钢筋的最大张拉控制应力，对于钢丝、钢绞线不应超过0.8fpk；对于冷拉粗钢