midas civil预应力计算要点.doc

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1、第12章PSC结构分析12-1预应力混凝土分析预应力混凝土结构在施工阶段和使用阶段的受力状态与有效预应力相关，因此准确计算各施工阶段预应力钢筋的应力是非常重要的。钢束根据张拉方法不同产生的预应力损失类型不同。先张法预应力构件的预应力损失有下列几种：1.影响传力锚固时的损失(第一批损失或短期损失)因素(1).锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩(程序中不能自动考虑)(2).预应力钢筋与台座之间的温差(程序中不能自动考虑)(3).混凝土的弹性压缩(程序中不能自动考虑)(4).预应力钢筋的应力松弛(程序中可以自动考虑)2.影响传力锚固后的

2、损失(第二批损失或长期损失)因素(1).预应力钢筋的应力松弛(程序中可以自动考虑)(2).混凝土的收缩和徐变(程序中可以自动考虑)后张法预应力构件的预应力损失有下列几种：1.影响传力锚固时的损失(第一批损失或短期损失)因素(1).预应力钢筋与管道壁之间的摩擦(程序中可以自动考虑)(2).锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩(程序中可以自动考虑)(3).混凝土的弹性压缩(程序中可以自动考虑)2.影响传力锚固后的损失(第二批损失或长期损失)因素(1).预应力钢筋的应力松弛(程序中可以自动考虑)(2).混凝土的收缩和徐变(程序中可以自动考

3、虑)另外，尚应考虑预应力钢筋与锚圈口之间的摩擦、台座的变形等因素的影响，但是这部分影响程序不能自动考虑。对以上说明中程序不能考虑的影响因素，用户在输入张拉控制应力时应予以手动扣除。在midasCivil中可以考虑温度和荷载引起的混凝土的弹性变形对预应力损失的影响。在midasCivil中截面的刚度在注浆之前采用净截面计算，在注浆之后采用换算截面计算。需要注意的是注浆前后截面的形心位置会发生变化，程序将以新的形心为基准计算预应力钢束引起的内力。在midasCivil中采用等效荷载来模拟预应力钢束，在计算换算截面的刚度时会自动考

4、虑钢束的影响。在midasCivil中做预应力结构的分析步骤如下。1.建立结构模型2.定义材料的时间依存特性3.定义钢束材料、钢束截面、管道直径、摩擦系数等钢束的特性。4.定义钢束的形状5.定义钢束的张拉控制力6.定义施工阶段7.运行分析12-2预应力的损失预应力钢筋的损失又可分为短期损失和长期损失。计算混凝土应力时使用的是相应阶段扣除预应力损失后的有效预应力，先张法的预应力损失一般可达到20%，后张法的预应力损失一般可达到15%。下面介绍midasCivil中计算各种预应力损失的方法。12-2-1预应力钢筋与管道壁之间摩擦

5、引起的预应力损失后张法预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失包含两个部分，一个是与钢束的角度变化相关的曲率摩擦(curvaturefriction)损失，一个是与钢束长度变化相关的摆动摩擦(wobblefriction)损失。曲率摩擦损失计算中使用每单位角度摩擦系数(/radian)，摆动摩擦损失计算中使用每米局部偏差对摩擦的影响系数k。后张法预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失计算公式如下：(1)其中，：预应力钢筋锚下的张拉控制应力：预应力钢筋与管道的摩擦系数：从张拉端到计算截面曲线管道部分切线的夹角之和(rad

6、)：管道每米局部偏差对摩擦的影响系数：从张拉端到计算截面的管道长度表12.2.1是公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJD62-2004)的6.2.2条中提供的系数和的值。表12.2.1公路规范提供的系数和的值管道成型方式钢绞线精轧螺纹钢筋预埋金属波纹管0.00150.20～0.250.50预埋塑料波纹管0.00150.14～0.17－预埋铁皮管0.00300.350.40预埋钢管0.00100.25－抽心成型0.00150.550.60表12.2.2是铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范(TB10002.

7、3－2005)的6.3.4-1条中提供的系数和的值。表12.2.2铁路规范提供的系数和的值。管道类型橡胶管抽芯成型的管道0.550.0015铁皮套管0.350.0030金属波纹管0.20～0.260.0020～0.003012-2-2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失张拉预应力钢筋时在张拉端因为锚具的变形、钢筋的回缩、接缝压缩等原因在锚固端会发生预应力损失。另外因为钢束和管道之间存在摩擦，该种预应力损失在端部最大，离端部越远损失越小。这种预应力损失一般可通过超张拉(Overstressing)方法补偿。程序目前不支

8、持先张法的锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩的预应力损失的计算。程序中后张法的计算中默认考虑锚固后反摩擦的影响。midasCivil中使用了铁路规范(TB10002.3－2005)的附录D中介绍的应力不动点的概念开发了更准确的考虑锚固后反摩擦影响的预应力损失计算方法，使其能适用于更为复杂的实际工