学习情境二预应力混凝土简支梁的设计.ppt

学习情境二 预应力混凝土简支梁的计算,学习目标： 知道预应力混凝土简支梁的构造； 知道预应力混凝土受弯构件计算； 知道预应力损失的计算； 知道预应力混凝土受弯构件的应力计算； 知道预应力混凝土受弯构件抗裂性验算； 能力目标： 具备预应力混凝土结构的计算验算能力,后张法简支梁为例，其设计计算步骤如下： (1) 选定构件的截面形式与相应尺寸； (2) 根据结构可能出现的荷载效应组合，计算控制截面最大的设计弯矩和剪力； (3) 根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺寸，估算预应力钢筋的数量，并进行合理的布置； （4）计算主梁截面几何特性； （5）确定预应力钢筋的张拉控制应力，估算各项预应力损失并计算各阶段相应的有效预应力； （6）进行正截面与斜截面承载力计算； （7）按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算； （8）进行正截面与斜截面的抗裂验算； （9）主梁的变形计算； （10）锚固局部承压计算与锚固区设计子学习情境一 预应力混凝土简支梁的构造,一、预应力混凝土梁常用截面形式 1、预应力混凝土空心板 2、T形梁 3、预应力混凝土工字梁现浇整体组合式截面梁 4、预应力混凝土槽形截面梁。

5、预应力混凝土箱形截面梁,二、 预应力筋的选择及布置原则,1. 预应力筋的估算 2. 预应力筋的布置原则 (1) 大部分预应力钢筋在靠近支点时，均需逐步弯起 (2) 预应力钢筋束的起弯点一般设在距支点L/4~L/3之间，弯起角度一般不宜大于200c3. 非预应力筋的选择 (1) 箍筋的设置 (2) 纵向水平防收缩钢筋 (3) 局部加强钢筋,,子学习情境二 预应力混凝土受弯构件计算,一、预应力混凝土受弯构件各受力阶段分析 第一阶段——预施应力阶段此阶段是指从预加应力开始，至预加应力结束（即传力锚固）的受力阶段构件所承受的作用主要是偏心预压力（即预加应力的合力）；对于简支梁，偏心力将使构件产生向上的反拱，形成以梁两端为支点的简支梁，因此梁的一期恒载（自重）合一起同时参加作用,,2. 第二阶段——使用阶段 使用阶段是指桥梁建成营运通车的整个工作阶段在该阶段，构件除承受偏心预加力和梁的一期恒载外，还要承受桥面铺装、人行道、栏杆等后加的二期恒载和车辆、人群等活荷载Ｑ （1）整体工作阶段 （2）加载至受拉区裂缝即将出现 （3）带裂缝工作阶段 3. 第三阶段——破坏阶段,二、预应力与预应力损失的估算,预应力损失 ：预应力钢筋中应力减少的现象 原因： 张拉时的摩阻力；锚具变形、回缩等；放张时砼的弹性压缩变形；养生时温度差；松弛；砼的收缩和徐变。

结果导致： 力筋的应力应变减小；砼中的预压应力减小,在计算各阶段力筋的预应力时，应扣除该阶段以前所发生的预应力损失：计算ｐｅ 先确定σcon再准确估算ｌ，σcon过大，构件处于高应力状态σcon过小，构件抗裂性不足,,张拉控制应力 σcon,张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉设备所控制的总的张拉力除以预应力钢筋面积得到的应力值增大σcon的益处从力筋的利用率来说， σcon愈高越好; Ap不变时,建立的预压力愈大，抗裂性愈好; 同等抗裂时,可减少力筋面积σcon 过高的结果 ①易个别断丝（强度的变异性与下料误差） ②松弛具有非线性增长规律 ③开裂承载力与极限承载力较接近，呈脆性破坏特征（安全储备小）,,《公路桥规》关于σcon的规定,对于钢丝、钢绞线 对于精轧螺纹钢筋但采用超张拉和受压区的力筋，控制张拉应力可提高，但对于钢丝、钢绞线不应超过0.8fpk 对于精轧螺纹钢筋不应超过0.95fpk,,,1、预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失 σl1,式中： k——考虑孔道局部偏差对摩擦影响的系数，x——张拉端至计算截面的孔道长度，可近似取该孔道在纵轴上的投影长度，μ——预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数，θ——从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线的夹角（以弧度计）。

1,,减小摩阻损失的措施： ①两端张拉，以减小 θ和x； ②超张拉 对于钢绞线束0→初应力（0.1~0.15）→1.05（持荷2min）→（锚固） 对于钢丝束0→初应力（0.1~0.15）→1.05（持荷2min）→0→（锚固）,2、锚具变形和钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失σl2,式中 ： ∑△l——张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值；l——张拉端至锚固端之间的距离 减小 σl2的方法 ①采用超张拉 ②选择变形小或预应力钢筋回缩小的锚具，尽量减少垫板数；,3、混凝土加热养护时，钢筋与台座之间温差引起的损失 σl3,减少此项损失的措施有：①采用二次升温养护先在常温下养护至混凝土强度等级达到C7.5～C10，再逐渐升温至规定的养护温度. ②在钢模上张拉预应力钢筋由于钢模和构件一起加热养护，升温时两者温度相同，可不考虑此项损失,4、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4,（1）对先张构件放松力筋时，力筋的回缩变形与相邻砼的变形相等：,,,,,,（2）对后张构件,对同时张拉的后张构件，不产生砼弹性压缩损失 对分批张拉的后张构件，后张拉的对已锚固的力筋会产生弹性压缩损失，若各批张拉力相等，对力筋重心处砼产生的压应力为pe，则补救方法: ①重复张拉先张拉过的预应力钢筋 ②超张拉先张拉的预应力钢筋,,5、钢筋松弛（徐舒）引起的应力损失σl5,松弛 ：应变不变时，应力随时间降低的现象 钢筋松弛的特性： ①钢筋初应力越高，其应力松弛愈甚； ②松弛量与钢筋品质有关，冷拉钢筋、热处理钢筋的应力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线要小； ③松弛与时间有关，开始快，以后慢； ④超张拉可大幅度降低松弛； ⑤松弛与温度有关。

《桥规》中松弛的计算方式 ①对于精轧螺纹钢筋 一次张拉 超 张 拉 ②对钢丝、钢绞线减小措施： ①采用低松弛力筋； ②超张拉或增加持荷时间,,,,6、混凝土的收缩徐变引起的预应力损失σl6,混凝土结硬时产生体积收缩，在预压力作用作用下，混凝土会发生徐变，这都会使构件缩短，构件中的预应力钢筋跟着回缩，造成预应力损失 受拉区预应力钢筋的预应力损失,先张法构件,后张法构件,减少此项损失的措施有： ①采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比； ②采用级配良好的骨料，加强振捣，提高混凝土的密实性； ③加强养护，以减少混凝土的收缩，,钢筋的有效预应力计算,预应力损失值组合 各阶段预应力损失值的组合预应力损失值的组合 先张法构件 后张法构件传力锚固时（第一批）的损失σlⅠ σl2+σl3+σl4+0.5σl5 σl1 +σl2 +σl4 传力锚固后（第二批）的损失 σlⅡ 0.5σl5 +σl6 σl5+σl6,预应力钢筋的有效预应力：,预加力阶段 ， 使用阶段 。