預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理-課件

現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1PPT課件現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計1PPT課件第一章預(yù)應(yīng)力混凝土總論一、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)定義(1)普通混凝土由于抗拉強度低，混凝土易開裂，荷載較大，裂縫寬度較大，同時構(gòu)件撓度較大。(2)為防止混凝土受拉開裂，預(yù)先讓受拉區(qū)混凝土在承受外荷載之前承受壓應(yīng)力，因此當(dāng)混凝土開裂，外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力為：—預(yù)壓應(yīng)力2PPT課件第一章預(yù)應(yīng)力混凝土總論—預(yù)壓應(yīng)力2PPT課件預(yù)先對受拉區(qū)混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法：1.先張法先將鋼筋張拉到兩固定臺座上，再澆混凝土，養(yǎng)護到混凝土達到一定強度，將張拉的鋼筋放松，由于鋼筋與混凝土已具有一定粘結(jié)，因此鋼筋通過與混凝土的粘結(jié)作用，給混凝土施加了預(yù)壓應(yīng)力，在混凝土構(gòu)件端部不需要預(yù)應(yīng)力錨具。

先張法主要用于施工中、小型預(yù)應(yīng)力預(yù)制構(gòu)件。例如：預(yù)應(yīng)力空心預(yù)制板3PPT課件預(yù)先對受拉區(qū)混凝土施加預(yù)應(yīng)力的方法：3PPT課件2.后張法先澆混凝土，待達到一定強度后，再用千斤頂張拉鋼筋，然后將錨具固定到位，放松鋼筋，鋼筋通過錨具固定到混凝土構(gòu)件兩端。需要配置專門的預(yù)應(yīng)力錨具。

后張法主要用于施工預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。本課程內(nèi)容主要針對后張預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)而言。一般有兩種形式：有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)4PPT課件2.后張法4PPT課件.

PrestressedConcrete

5PPT課件.PrestressedConcrete5P3.電熱法將鋼筋通電加熱伸長，待鋼筋伸長到一定長度，將錨具設(shè)置在混凝土結(jié)構(gòu)上，然后斷電冷卻后，鋼筋通過錨具固定到混凝土結(jié)構(gòu)上。需要配置專門的預(yù)應(yīng)力錨具。電熱法主要用于施工預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，尤其是環(huán)形混凝土結(jié)構(gòu)，如圓形水塔，圓形筒倉等。預(yù)應(yīng)力筋，不提預(yù)應(yīng)力鋼筋6PPT課件3.電熱法6PPT課件二、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)特點(1)改善結(jié)構(gòu)使用性能均勻結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布、提高抗裂能力或減小裂縫寬度、抵消外部荷載作用，反拱可以減小結(jié)構(gòu)撓度等。(2)充分利用高強鋼筋普通混凝土結(jié)構(gòu)高強鋼筋無法充分發(fā)揮強度，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)由于對高強鋼筋預(yù)先施加了較高的預(yù)拉力，預(yù)先產(chǎn)生了較大拉應(yīng)變，因此可以使高強鋼筋在結(jié)構(gòu)破壞前達到名義屈服強度或屈服強度。7PPT課件二、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)特點7PPT課件3.較強的裂縫閉合與變形恢復(fù)性能卸載時，開裂裂縫基本閉合，變形基本恢復(fù)4.提高抗剪承載能力混凝土預(yù)壓應(yīng)力延緩了斜裂縫產(chǎn)生，增大截面剪壓區(qū)面積，并且混凝土壓應(yīng)力提高了混凝土抗剪強度，因此提高抗剪承載能力。5.減小截面高度，減輕自重。6.提高抗疲勞強度預(yù)壓應(yīng)力可降低鋼筋應(yīng)力循環(huán)幅度，增加疲勞壽命。7.經(jīng)濟性較好，但材料單價較高。8PPT課件3.較強的裂縫閉合與變形恢復(fù)性能8PPT課件三、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的基本形式1.房屋結(jié)構(gòu)(1)預(yù)應(yīng)力混凝土框架結(jié)構(gòu)(2)預(yù)應(yīng)力混凝土平板結(jié)構(gòu)一般為無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土(3)預(yù)應(yīng)力混凝土門架結(jié)構(gòu)(4)預(yù)應(yīng)力混凝土轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)(5)預(yù)應(yīng)力鋼桁架結(jié)構(gòu)(6)預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)(7)預(yù)應(yīng)力鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)(8)預(yù)應(yīng)力砌體結(jié)構(gòu)9PPT課件三、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的基本形式9PPT課件2.橋梁結(jié)構(gòu)3.特種結(jié)構(gòu)(1)預(yù)應(yīng)力混凝土水池、筒倉(2)預(yù)應(yīng)力混凝土核安全殼(3)預(yù)應(yīng)力混凝土體育看臺(4)預(yù)應(yīng)力混凝土高聳結(jié)構(gòu)4.路面結(jié)構(gòu)5.加固改造結(jié)構(gòu)10PPT課件2.橋梁結(jié)構(gòu)10PPT課件四、力學(xué)概念

1.預(yù)加力使混凝土成為彈性材料

PrestressedConcreteReinforcedConcrete11PPT課件四、力學(xué)概念11PPT課件

預(yù)應(yīng)力使混凝土可以承擔(dān)較大的拉應(yīng)力。即使與普通混凝土截面相同，但預(yù)應(yīng)力推遲了混凝土進入非線性狀態(tài)的歷程，因此預(yù)應(yīng)力混凝土仍然具有比普通鋼筋混凝土剛度大的特性。12PPT課件預(yù)應(yīng)力使混凝土可以承擔(dān)較大的拉應(yīng)力。即使與普通混凝土截面2.對混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，使高強鋼筋和高強度等級混凝土能協(xié)同工作,能充分利用高強鋼筋,以提高構(gòu)件承載能力。鋼筋要達屈服強度,必須產(chǎn)生較大的應(yīng)變。對鋼筋施加預(yù)拉力是預(yù)先給鋼筋提供初應(yīng)變，而外荷載作用使鋼筋在初應(yīng)變基礎(chǔ)上變形，從而使鋼筋在混凝土破壞時達到屈服應(yīng)變。另外，對鋼筋施加預(yù)拉力相應(yīng)為混凝土提供了一個較大的預(yù)壓力，因此只能采用高強度等級混凝土。13PPT課件2.對混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，使高強鋼筋和高強度等級混凝土能協(xié)3.施加預(yù)應(yīng)力是實現(xiàn)部分荷載平衡的一種手段。14PPT課件3.施加預(yù)應(yīng)力是實現(xiàn)部分荷載平衡的一種手段。14PPT課件4.施加預(yù)應(yīng)力是實現(xiàn)截面彎矩平衡的一種手段?；炷潦芷膲毫κ够炷潦芷膹澗鼗炷潦芸倧澗厝?，則混凝土軸心受壓，無彎矩（抽掉預(yù)應(yīng)力筋）15PPT課件4.施加預(yù)應(yīng)力是實現(xiàn)截面彎矩平衡的一種手段。（抽掉預(yù)應(yīng)力筋）因此，只要按配預(yù)應(yīng)力筋，就能保證預(yù)應(yīng)力構(gòu)件混凝土軸心受壓，構(gòu)件無彎曲變形，無撓度16PPT課件因此，只要按配預(yù)應(yīng)力筋，就能保證預(yù)應(yīng)力構(gòu)件混凝土軸心5.施加預(yù)應(yīng)力是實現(xiàn)截面受力平衡的一種手段。

——預(yù)應(yīng)力筋拉力，混凝土壓力

——混凝土受壓區(qū)高度

令，則

若使混凝土軸心受壓，則，可得：（不抽掉預(yù)應(yīng)力筋）17PPT課件5.施加預(yù)應(yīng)力是實現(xiàn)截面受力平衡的一種手段。（不抽掉預(yù)應(yīng)力五、預(yù)應(yīng)力混凝土分類1.國外分類:全預(yù)應(yīng)力：混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力有限預(yù)應(yīng)力：全部荷載作用下,出現(xiàn)有限拉應(yīng)力長期持續(xù)荷載作用下,不出現(xiàn)拉應(yīng)力部分預(yù)應(yīng)力：全部荷載最不利組合作用下,出現(xiàn)裂縫2.我國分類全預(yù)應(yīng)力、部分預(yù)應(yīng)力(Ａ類構(gòu)件、B類構(gòu)件)18PPT課件五、預(yù)應(yīng)力混凝土分類18PPT課件3、預(yù)應(yīng)力度

(1)受彎或軸拉構(gòu)件預(yù)應(yīng)力度定義：(按使用階段定義)

—消壓彎矩、消壓軸力（構(gòu)件控制截面預(yù)壓受拉邊緣應(yīng)力抵消到零時的彎矩、軸力)

—使用荷載（不包括預(yù)加力）標準組合作用下控制截面的彎矩、軸力19PPT課件3、預(yù)應(yīng)力度19PPT課件全預(yù)應(yīng)力：部分預(yù)應(yīng)力：鋼筋混凝土：(2)用材料強度關(guān)系表達(按極限狀態(tài)定義)全預(yù)應(yīng)力：部分預(yù)應(yīng)力：鋼筋混凝土：20PPT課件全預(yù)應(yīng)力：20PPT課件4.體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土5.體外預(yù)應(yīng)力混凝土21PPT課件4.體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土21PPT課件六、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)展1.發(fā)展歷史

1866年，美國工程師Jackson首先將預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)。美國Steiner，Dill等對預(yù)應(yīng)力技術(shù)的嘗試均沒有成功。主要原因：預(yù)應(yīng)力筋強度太低，張拉應(yīng)力不大，由于預(yù)應(yīng)力損失造成有效預(yù)應(yīng)力幾乎消失。22PPT課件六、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)展22PPT課件1928年法國工程師Freyssinet(弗萊西奈特)提出：

預(yù)應(yīng)力混凝土必須采用高強鋼材和高強混凝土。這是預(yù)應(yīng)力混凝土在理論上的關(guān)鍵突破。

Freyssinet成為現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力之父。

1938年德國Hoyer研究成功先張法預(yù)應(yīng)力工藝。

美國華裔林同炎(T.Y.Lin)發(fā)明預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)分析的等效荷載法，將現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)推上了設(shè)計舞臺。

林同炎被稱為預(yù)應(yīng)力先生。

我國房屋建筑首先應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土屋架，再逐步應(yīng)用于預(yù)制混凝土構(gòu)件，現(xiàn)在已在大跨度混凝土結(jié)構(gòu)中大量應(yīng)用。23PPT課件1928年法國工程師Freyssinet(弗萊西奈特)提出：2.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力最新發(fā)展(1)結(jié)構(gòu)型式與體系1)結(jié)構(gòu)型式有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)2)結(jié)構(gòu)體系房屋建筑：框架結(jié)構(gòu)、門架結(jié)構(gòu)、平板結(jié)構(gòu)高層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層、鋼結(jié)構(gòu)、鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)特種結(jié)構(gòu)：橋梁工程：24PPT課件2.現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力最新發(fā)展24PPT課件(2)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計理論1)設(shè)計方法概率極限狀態(tài)設(shè)計方法2)部分預(yù)應(yīng)力與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)<1>部分預(yù)應(yīng)力混凝土

全預(yù)應(yīng)力混凝土具有缺陷

a.混凝土壓應(yīng)力過高，徐變大，反拱大

b.端部錨具過于集中

c.延性差，抗震能力差25PPT課件(2)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計理論25PPT課件

全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)阻尼小，耗能差，滯回環(huán)窄，地震作用下位移大，并且高強鋼筋、高強混凝土塑性差，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)延性差。地震作用下，存在錨具破壞，預(yù)應(yīng)力脆斷等二次破壞。<2>無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)用a.預(yù)應(yīng)力筋強度不能充分發(fā)揮b.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)承載能力低于有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，因此無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋配筋量增大。c.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工方便。26PPT課件全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)阻尼小，耗能差，滯回環(huán)窄，地震3)預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)次內(nèi)力與內(nèi)力重分布4)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)抗震理論5)空間曲線預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)分析6)結(jié)構(gòu)耐久性：目前還需要做大量的工作。(3)預(yù)應(yīng)力施工工藝研究

高噸位張拉千斤頂?shù)难芯繙p小預(yù)應(yīng)力松弛施工工藝研究27PPT課件3)預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)次內(nèi)力與內(nèi)力重分布27PPT課件FIP：國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會CEB:歐洲混凝土委員會28PPT課件FIP：國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會28PPT課件

第二章預(yù)應(yīng)力材料第一節(jié)預(yù)應(yīng)力筋一、預(yù)應(yīng)力筋要求1.高強度鋼材中添加合金元素冷拔、冷拉提高鋼材屈服強度通過熱處理提高鋼材強度2．塑性較好具有一定拉斷延伸率要求、彎折次數(shù)要求3.粘結(jié)性能較好選用刻痕鋼絲、鋼鉸線改善預(yù)應(yīng)力筋與混凝土之間的粘結(jié)性能29PPT課件第二章預(yù)應(yīng)力材料29PPT課件二、預(yù)應(yīng)力筋種類金屬預(yù)應(yīng)力筋、非金屬預(yù)應(yīng)力筋金屬預(yù)應(yīng)力筋：高強鋼筋、高強鋼絲、鋼鉸線非金屬預(yù)應(yīng)力筋：纖維增強塑料預(yù)應(yīng)力筋（FRP筋）1.高強鋼筋冷拉熱軋低合金鋼筋：冷拉Ⅱ級、冷拉Ⅲ級、冷拉Ⅳ級鋼筋、冷拉Q275鋼筋熱處理低合金鋼筋：Ⅳ級鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理，也稱為Ⅴ級鋼筋。30PPT課件二、預(yù)應(yīng)力筋種類30PPT課件

高強鋼筋焊接性能不穩(wěn)定，因此常在鋼筋端部冷軋螺紋或直接生產(chǎn)無縱肋的精軋螺紋鋼筋，在端部用螺紋套筒連接接長。高強鋼筋一般不焊接。2．高強鋼絲冷拉型、矯直回火型兩種形式外形：光面、刻痕、螺旋肋三種直徑：2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0、12.2高強鋼絲由優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)過一系列生產(chǎn)工藝后冷拔制成。預(yù)應(yīng)力鋼絲經(jīng)過矯直回火后，可消除鋼絲冷拔過程中的殘余應(yīng)力，其比例極限、屈服強度、彈性模量均有所提高，但松弛仍較大，成為消除應(yīng)力鋼絲。若按“穩(wěn)定化”要求矯直回火，其松弛僅為普通鋼絲的0.25～0.33左右，成為低松弛鋼絲。31PPT課件高強鋼筋焊接性能不穩(wěn)定，因此常在鋼筋端部冷軋螺紋或直接生我國消除應(yīng)力鋼絲分為：普通松弛(Ⅰ級松弛）、低松弛(Ⅱ級松弛）3.鋼絞線將冷拔鋼絲以一根稍粗直鋼絲為中心，其余鋼絲圍繞該鋼絲進行螺旋狀絞扭而成，再經(jīng)過低溫回火處理。

普通松弛鋼絞線、低松弛鋼絞線、鍍鋅鋼絞線、環(huán)氧涂層鋼絞線、拔模鋼絞線規(guī)格：

2股、3股、7股、19股

7股鋼絞線在預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中最常用。32PPT課件我國消除應(yīng)力鋼絲分為：32PPT課件4.非金屬預(yù)應(yīng)力筋纖維增強塑料預(yù)應(yīng)力筋（FRP筋），包括：玻璃纖維增強塑料預(yù)應(yīng)力筋（GFRP筋）芳綸纖維增強塑料預(yù)應(yīng)力筋（AFRP筋）碳纖維增強塑料預(yù)應(yīng)力筋（CFRP筋）表面形態(tài)：

光滑、螺紋或網(wǎng)狀力學(xué)特點：

抗拉強度高、抗腐蝕性能好、重量小、熱膨脹系數(shù)與混凝土相近、抗磁性能強、耐疲勞性能好、彈性模量小、抗剪強度低。

目前該結(jié)構(gòu)處于研究當(dāng)中。33PPT課件4.非金屬預(yù)應(yīng)力筋33PPT課件三、預(yù)應(yīng)力筋力學(xué)性能1.應(yīng)力—應(yīng)變曲線高強鋼筋或鋼絲曲線的計算模型:

無明顯屈服臺階的高強鋼筋或鋼絲，其模型如下：

34PPT課件三、預(yù)應(yīng)力筋力學(xué)性能34PPT課件高強鋼筋或鋼絲曲線的計算模型:

無明顯屈服臺階的高強鋼筋或鋼絲，其模型一般采用Ramberg-Osgood多項式的形式，表達式為：當(dāng)時，

——鋼筋彈性比例極限，根據(jù)試驗——極限抗拉強度

35PPT課件高強鋼筋或鋼絲曲線的計算模型:當(dāng)時，——鋼筋彈性比例極限，當(dāng)鋼筋曲線通過原點，其原點處曲線斜率為通過應(yīng)力為，應(yīng)變?yōu)榈臈l件應(yīng)力點，則：可得：36PPT課件當(dāng)鋼筋曲線通過原點，其原點處曲線斜率為通過應(yīng)力為，應(yīng)變?yōu)榈臈l.

式中n值約在(7～30)之間，n值愈大非彈性部分曲線愈平緩。因此，鋼筋曲線的計算模型為：

我國一般取，并根據(jù)試驗結(jié)果?。海?。37PPT課件.式中n值約在(7～30)之間，n值愈大非彈性部分FRP筋應(yīng)力應(yīng)變曲線：

線彈性

38PPT課件FRP筋應(yīng)力應(yīng)變曲線：38PPT課件3.預(yù)應(yīng)力筋的松弛持續(xù)高應(yīng)力作用下,鋼材應(yīng)力隨時間增長而降低的現(xiàn)象稱為松弛應(yīng)力與溫度不變,鋼材應(yīng)變隨時間而增加現(xiàn)象稱為蠕變。預(yù)應(yīng)力筋松弛試驗一般在20℃，初始應(yīng)力，

以1000小時作為推斷長期松弛的依據(jù)。可見，第一小時松弛非常顯著。

39PPT課件3.預(yù)應(yīng)力筋的松弛39PPT課件應(yīng)力狀態(tài)對松弛影響較大。彈性狀態(tài)幾乎沒有松弛。溫度對松弛影響更大。40PPT課件應(yīng)力狀態(tài)對松弛影響較大。40PPT課件因此，當(dāng)采用蒸汽養(yǎng)護或高溫工作的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮溫度對預(yù)應(yīng)力松弛損失的影響。

4.預(yù)應(yīng)力筋疲勞41PPT課件因此，當(dāng)采用蒸汽養(yǎng)護或高溫工作的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮溫度4第二節(jié)非預(yù)應(yīng)力筋縱筋：HRB335、HRB400箍筋：HPB235由于預(yù)應(yīng)力筋沒有明顯屈服臺階，因此全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)延性較差，結(jié)構(gòu)破壞幾乎沒有明顯預(yù)兆。采用部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)可提高其變形能力，增強結(jié)構(gòu)延性，一般預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)都需要配置一定比例的非預(yù)應(yīng)力筋。42PPT課件第二節(jié)非預(yù)應(yīng)力筋42PPT課件第三節(jié)混凝土一、對混凝土要求

高強度、小變形（包括收縮、徐變）輕質(zhì)、高性能（早硬、早強）1.高強度可以發(fā)揮材料強度，減小截面尺寸和自重可以減小彈性及塑性變形可以有較高抗拉強度、局部抗壓強度、粘結(jié)性能最好能夠早期高強我國預(yù)應(yīng)力混凝土一般不低于C40。43PPT課件第三節(jié)混凝土43PPT課件2.低收縮、低徐變可以減小混凝土收縮徐變產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力損失。水灰比、水泥用量、含水量骨料養(yǎng)護條件構(gòu)件尺寸工作應(yīng)力纖維減水劑

高效減水劑對混凝土徐變幾乎沒有影響。

44PPT課件2.低收縮、低徐變44PPT課件3.早硬、早強

高效減水劑（超塑化劑）能使混凝土早硬、早強，加快施工進度。45PPT課件3.早硬、早強45PPT課件二、混凝土種類

普通混凝土、高強混凝土、高性能混凝土、輕骨料混凝土1.普通混凝土2.高強混凝土：C50及其以上混凝土可以減小截面尺寸，降低用鋼量，在高層結(jié)構(gòu)中應(yīng)用很有意義。3.高性能混凝土高早期強度、高驗收強度、高彈性模量高耐久性良好工作性能可配制坍落度152～203mm，及坍落度大于203mm流態(tài)混凝土46PPT課件二、混凝土種類46PPT課件4.輕骨料混凝土混凝土一般強度／自重較小，因此跨度越大，自重在荷載占的份額約大，造成結(jié)構(gòu)配筋提高較大。因此，輕骨料混凝土應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)經(jīng)濟意義較大。47PPT課件4.輕骨料混凝土47PPT課件三、混凝土力學(xué)性能1.應(yīng)力—應(yīng)變曲線1、相對穩(wěn)定期.

微裂縫略有發(fā)展，有些會閉合，彈性狀態(tài)2、穩(wěn)定裂縫發(fā)展期

微裂縫增多發(fā)展，但荷載不增大，微裂縫發(fā)展停滯3、不穩(wěn)定裂縫發(fā)展期

微裂縫沿壓應(yīng)力方向發(fā)展、連通，構(gòu)成平行壓應(yīng)力方向的連續(xù)裂縫，形成縱向劈裂裂縫，將試件分成小柱體。應(yīng)力維持不變，裂縫會繼續(xù)增加，不再保持穩(wěn)定。（使用階段）48PPT課件三、混凝土力學(xué)性能（使用階段）48PPT課件

混凝土下降段存在反彎點、收斂點，混凝土破壞后存在殘余強度，但不穩(wěn)定，在結(jié)構(gòu)分析中一般可以不考慮。2.混凝土變形混凝土在時刻,承受不變應(yīng)力的混凝土構(gòu)件,在時刻的總應(yīng)變?yōu)?49PPT課件混凝土下降段存在反彎點、收斂點，混凝土破壞后存在殘余強度3.混凝土收縮、徐變混凝土收縮：混凝土水分蒸發(fā)及其他物理化學(xué)原因產(chǎn)生的體積縮小?；炷列熳儯汉奢d長期作用產(chǎn)生的隨時間增長的變形?；炷潦湛s、徐變將造成預(yù)應(yīng)力損失。(1)混凝土收縮初期發(fā)展較快

CEB-FIP（1978)建議：

50PPT課件3.混凝土收縮、徐變50PPT課件(2)混凝土徐變混凝土在應(yīng)力作用下產(chǎn)生變形，包括兩部分：

(1)齡期施加應(yīng)力立刻產(chǎn)生的初始應(yīng)變

(2)應(yīng)力持續(xù)作用不斷增大的應(yīng)變，稱為徐變當(dāng)應(yīng)力，混凝土變形增長收斂于極限值當(dāng)應(yīng)力，混凝土進入不穩(wěn)定裂縫發(fā)展期，變形不再收斂，當(dāng)變形達到某一極限狀態(tài)，雖然混凝土應(yīng)力不超過其抗壓強度，但混凝土仍發(fā)生破壞。因此稱為混凝土長期抗壓強度。51PPT課件(2)混凝土徐變51PPT課件彈性恢復(fù)、彈性后效：當(dāng)應(yīng)力卸載到零，混凝土產(chǎn)生即時恢復(fù)變形，為彈性恢復(fù)隨時間增長，再緩慢產(chǎn)生少量恢復(fù)變形，為彈性后效即使如此，仍有大量殘余變形不能恢復(fù)。52PPT課件彈性恢復(fù)、彈性后效：52PPT課件

混凝土徐變隨時間變化大部分徐變在前1～2年內(nèi)完成，前3～6月發(fā)展最快。53PPT課件混凝土徐變隨時間變化大部分徐變在前1～2年內(nèi)完成影響因素：1.應(yīng)力水平應(yīng)力長期作用下混凝土徐變收斂極限值，且任何時候徐變值約與應(yīng)力成正比，徐變度與應(yīng)力無關(guān)，線性徐變應(yīng)力長期作用下混凝土徐變收斂極限值，但徐變度隨應(yīng)力水平而增大，非線性徐變高應(yīng)力作用下，持續(xù)一段時間混凝土徐變發(fā)散，隨時間增大，混凝土破壞，非線性徐變，長期抗壓強度

實際結(jié)構(gòu)使用過程中，混凝土一般處于線性徐變范圍。54PPT課件影響因素：54PPT課件

混凝土徐變計算：公式實用范圍：不變環(huán)境硬化，壓應(yīng)力不超過,或維持時間有限，壓應(yīng)力超過的混凝土。

—徐變系數(shù)，混凝土徐變與初始應(yīng)變比值55PPT課件混凝土徐變計算：—徐變系數(shù)，混凝土徐變與初始應(yīng)變比

第四節(jié)孔道及灌漿材料一、孔道(1)抽拔式制孔器；(2)埋入式制孔器（波紋管）金屬波紋管、塑料波紋管灌漿孔、排氣孔、排水孔、泌水管灌漿孔、排氣孔：跨內(nèi)高點處設(shè)置在孔道上側(cè)方，跨內(nèi)底點處設(shè)置在孔道下側(cè)方排水孔：設(shè)置在每跨曲線孔道最低點，開口向下，排除灌漿前清洗用水或養(yǎng)護進入孔道水分。泌水管:設(shè)置在每跨曲線孔道最高點，開口向上，露出梁面不小于500mm。排除孔道灌漿后水泥漿泌水，并可二次補充水泥漿。泌水管一般與灌漿孔統(tǒng)一設(shè)置。56PPT課件第四節(jié)孔道及灌漿材料5二、灌漿材料水泥槳：

水灰比為0.4～0.45，強度等級不低于M30，加入鋁粉作膨脹劑，但應(yīng)控制膨脹率不大于5%。57PPT課件二、灌漿材料57PPT課件

第三章預(yù)應(yīng)力施工工藝一、對預(yù)應(yīng)力錨具的要求1.符合設(shè)計要求2.錨具具有足夠強度、剛度3.構(gòu)造簡單，制作方便4.施工方便，經(jīng)濟我國《預(yù)應(yīng)力筋用錨具、夾具和連接器應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》：Ⅰ類錨具：適用承受動、靜荷載的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。滿足靜載錨固性能、疲勞性能、抗震性能Ⅱ類錨具：適用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，且預(yù)應(yīng)力應(yīng)力變化不大。只滿足靜載錨固性能。58PPT課件第三章預(yù)應(yīng)力施靜載錨固性能：錨具組裝件靜載試驗測定的錨具效率系數(shù)，達到實測極限拉應(yīng)力時總應(yīng)變——錨具組裝件的實測極限拉應(yīng)力——錨具組裝件中各預(yù)應(yīng)力鋼材的計算極限拉力之和——預(yù)應(yīng)力筋的效率系數(shù)Ⅰ類錨具：Ⅱ類錨具：59PPT課件靜載錨固性能：——錨具組裝件的實測極限拉應(yīng)力——錨具組裝件中夾具的靜載錨固性能：夾具組裝件靜載試驗測定的夾具效率系數(shù)

——夾具組裝件的實測極限拉應(yīng)力——夾具組裝件中各預(yù)應(yīng)力鋼材的計算極限拉力之和要求夾具效率系數(shù)先張法：構(gòu)件制作后錨具可取下重復(fù)使用，常稱夾具、工作錨后張法：夾具或工作錨作用是臨時夾固預(yù)應(yīng)力筋連接器：預(yù)應(yīng)力筋的連接裝置60PPT課件夾具的靜載錨固性能：——夾具組裝件的實測極限拉應(yīng)力——夾具組錨下支撐系統(tǒng)：錨墊板、螺旋筋或鋼筋網(wǎng)片，作用是防止混凝土局部承壓破壞。錨固體系：國外：法國Freyssinet體系、瑞士VSL體系，BBRV體系等。中國：OVM錨固體系、HVM錨固體系、STM錨固體系等。61PPT課件錨下支撐系統(tǒng)：錨墊板、螺旋筋或鋼筋網(wǎng)片，作用是防止混凝土局6錐形錨具：錨圈、錨塞錨固楔緊時，錨圈承受很大徑向張力，約為鋼絲束張拉力4倍。錐形錨具常用于錨固18絲、24絲鋼絲束。錐形錨具鋼絲回縮較大，因此引起預(yù)應(yīng)力損失較大，無法重復(fù)使用與接長。62PPT課件錐形錨具：錨圈、錨塞錨固楔緊時，錨圈承受很大徑向張力，約為鋼2.鐓頭錨具錨固鋼絲束或直徑14mm以下鋼筋束錨杯、錨圈、冷鐓頭錨頭(DMA型)

錨板(DMB型)張拉前預(yù)應(yīng)力筋下料長度要求精確，但錨固損失較小63PPT課件2.鐓頭錨具錨頭(DMA型)錨板(DMB型)3.軋絲錨具錨固預(yù)應(yīng)力粗鋼筋64PPT課件3.軋絲錨具錨固預(yù)應(yīng)力粗鋼筋64PPT課件4.夾片錨具錨固7股φ4mm和7股φ5mm的預(yù)應(yīng)力鋼鉸線，可錨固多根。夾片(兩分式或三分式）、錨板、錨墊板夾片錨具錨固性能穩(wěn)定，應(yīng)力均勻，安全可靠65PPT課件4.夾片錨具夾片錨具錨固性能65PPT課件5.FRP筋錨具

FRP筋抗剪強度、抗擠壓強度很小，錨具專門研制66PPT課件5.FRP筋錨具66PPT課件

第二節(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝一、先張法鋼筋就位－張拉預(yù)應(yīng)力筋－錨固預(yù)應(yīng)力筋－放松預(yù)應(yīng)力筋，混凝土預(yù)壓。二、后張法1.有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力支模板、預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋孔道—澆注混凝土，達到一定強度，在孔道中穿預(yù)應(yīng)力筋—張拉預(yù)應(yīng)力筋，并錨固—孔道灌漿。2.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋準確定位—澆注混凝土，達到一定強度——張拉預(yù)應(yīng)力筋，并錨固。

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件對錨具要求較高。67PPT課件第二節(jié)預(yù)應(yīng)力施工工藝67PPT課件.68PPT課件.68PPT課件3．體外預(yù)應(yīng)力施工工藝澆注混凝土構(gòu)件，預(yù)留轉(zhuǎn)向塊—穿預(yù)應(yīng)力筋，定位—張拉，錨固。69PPT課件3．體外預(yù)應(yīng)力施工工藝69PPT課件

第四章預(yù)應(yīng)力損失

第一節(jié)張拉控制應(yīng)力不宜過高，原因：

(1)鋼絲脆斷

(2)應(yīng)力松弛損失大

(3)混凝土局部壓應(yīng)力大，宜脆裂。一般在比例極限以下，鋼絲、鋼鉸線塑性較差，應(yīng)定低些；冷拉熱軋鋼筋塑性較好，因此可取高些。鋼絲、鋼鉸線：熱處理鋼筋：(后張法)(先張法)70PPT課件第四章預(yù)應(yīng)力損失(后張法)(先張法)70PPT課件

第二節(jié)預(yù)應(yīng)力損失一、分類(1)摩擦損失(2)錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮損失(3)溫差損失(4)預(yù)應(yīng)力筋松弛損失(5)混凝土收縮、徐變損失(6)局部擠壓損失(7)混凝土彈性壓縮損失71PPT課件第二節(jié)預(yù)應(yīng)力損失71PPT課件二、摩擦損失包括兩部分：孔道彎曲、管道偏差1.孔道彎曲引起摩擦力72PPT課件二、摩擦損失72PPT課件2.孔道偏差引起摩擦力令孔道偏差系數(shù)3.摩擦引起預(yù)應(yīng)力損失—預(yù)應(yīng)力曲線筋起始端張拉力73PPT課件2.孔道偏差引起摩擦力令孔道偏差系數(shù)3.摩擦引起預(yù)應(yīng)

近似用在構(gòu)件軸線上投影長度代替，則：當(dāng)可得：74PPT課件近似用在構(gòu)件軸線上投影長度代替，則：4.多形狀孔道摩擦損失計算：按各段曲線起點分別計算分段計算誤差小于2%75PPT課件4.多形狀孔道摩擦損失計算：誤差小于2%75PPT課件.76PPT課件.76PPT課件減小方法：

(1)兩端張拉，可以減小該損失及管道長度x

(2)超張拉，比如持續(xù)兩分鐘，可以減小松弛損失的40%～50%。77PPT課件減小方法：持續(xù)兩分鐘，可以減小松弛損失的40%～50%。77三.錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮損失1.直線形預(yù)應(yīng)力筋

2.曲線或折線形預(yù)應(yīng)力筋a.拋物線形預(yù)應(yīng)力筋

預(yù)應(yīng)力筋正、反摩擦斜率相等—曲率半徑(m)78PPT課件三.錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮損失預(yù)應(yīng)力筋正、反—曲率半徑(m)反向摩擦長度推導(dǎo)：

單位取mm，則79PPT課件反向摩擦長度推導(dǎo)：單位取mm，則79PPT．反向摩擦長度(m)80PPT課件．反向摩擦長度(m)80PPT課件b.端部為直線，后接兩曲線預(yù)應(yīng)力筋

，則，則

,則81PPT課件b.端部為直線，后接兩曲線預(yù)應(yīng)力筋81PPT課件c.折線形預(yù)應(yīng)力筋

，則，則，則82PPT課件c.折線形預(yù)應(yīng)力筋82PPT課件減小方法：

超張拉83PPT課件減小方法：83PPT課件四、溫差損失存在于先張法。蒸汽養(yǎng)護，升溫時，預(yù)應(yīng)力筋與混凝土未建立粘結(jié)，預(yù)應(yīng)力筋受熱伸長，因此預(yù)應(yīng)力筋被放松，應(yīng)力下降。降溫時，預(yù)應(yīng)力筋與混凝土已建立粘結(jié)成為整體，無法恢復(fù)到原來應(yīng)力狀態(tài)，造成預(yù)應(yīng)力損失84PPT課件四、溫差損失84PPT課件五、預(yù)應(yīng)力筋松弛損失(1)預(yù)應(yīng)力筋初拉應(yīng)力越高，應(yīng)力松弛越大。(2)熱軋鋼筋松弛比碳素鋼絲小，鋼絞線松弛比原單根鋼絲大。(3)松弛在張拉初期發(fā)展快，第一小時松弛最大，24小時完成

50%以上，以后逐漸穩(wěn)定。(4)超張拉5%，保持2min以上，再降回控制應(yīng)力，可將預(yù)應(yīng)力松弛損失減小40%～50%。(5)應(yīng)力松弛隨溫度升高而增加。先張法認為：張拉階段完成預(yù)應(yīng)力筋松弛總損失一半，其余一半在使用階段完成。后張法認為：預(yù)應(yīng)力筋松弛總損失全在使用階段完成。85PPT課件五、預(yù)應(yīng)力筋松弛損失85PPT課件計算時，按預(yù)應(yīng)力筋松弛損失自建立預(yù)應(yīng)力開始，2天完成50%，40天完成100%，考慮相應(yīng)系數(shù)。計算公式：86PPT課件計算時，按預(yù)應(yīng)力筋松弛損失自建立預(yù)應(yīng)力開始，2天完成50

六、混凝土收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力損失1.不考慮非預(yù)應(yīng)力筋影響的理論計算公式混凝土收縮引起預(yù)應(yīng)力損失：當(dāng)混凝土壓應(yīng)力小于，則線性徐變：

混凝土徐變引起預(yù)應(yīng)力損失：當(dāng)非預(yù)應(yīng)力筋面積不大于預(yù)應(yīng)力筋面積30%，可按上述考慮?！炷潦湛s應(yīng)變混凝土收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力損失為：87PPT課件六、混凝土收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力損失混凝土徐變引起預(yù)應(yīng)力損失2.考慮非預(yù)應(yīng)力筋影響理論公式混凝土徐變引起非預(yù)應(yīng)力筋受壓，相應(yīng)在配筋形心處對混凝土施加一個拉力，引起換算截面形心處混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力損失為：88PPT課件2.考慮非預(yù)應(yīng)力筋影響理論公式88PPT課件任意位置混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力損失為：混凝土收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力損失為：89PPT課件任意位置混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力損失為：混凝土收縮、徐變引起預(yù)應(yīng)力3.中國規(guī)范計算方法90PPT課件3.中國規(guī)范計算方法90PPT課件七、局部擠壓損失91PPT課件七、局部擠壓損失91PPT課件

八、混凝土彈性壓縮引起的損失后批張拉預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮變形，將使先批張拉并錨固的預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失先張法：放松預(yù)應(yīng)力筋，即在混凝土中產(chǎn)生壓縮變形，引起彈性壓縮損失。后張法：

一批張拉，由于混凝土彈性壓縮發(fā)生在張拉過程中，因此無須考慮92PPT課件八、混凝土彈性壓縮引起的損失92PPT課件

分批張拉時，后張拉預(yù)應(yīng)力筋將在已張拉預(yù)應(yīng)力筋處引起彈性壓縮，引起彈性壓縮損失。簡化計算(精度不高)：

令m批預(yù)應(yīng)力筋張拉后總彈性壓縮損失為：93PPT課件分批張拉時，后張拉預(yù)應(yīng)力筋將在已張拉預(yù)應(yīng)力筋處引起彈性壓

T.Y.Lin建議的分項損失和總損失的百分比94PPT課件94PPT課件第三節(jié)有效預(yù)應(yīng)力及減小預(yù)應(yīng)力損失的措施一、有效預(yù)應(yīng)力預(yù)加應(yīng)力階段有效預(yù)應(yīng)力：使用階段有效預(yù)應(yīng)力：95PPT課件第三節(jié)有效預(yù)應(yīng)力及減小預(yù)應(yīng)力損失的措施預(yù)加應(yīng)力階段有效預(yù)應(yīng)預(yù)應(yīng)力損失值的組合96PPT課件預(yù)應(yīng)力損失值的組合96PPT課件二、減小預(yù)應(yīng)力損失的措施1.減小摩擦損失(1)兩端張拉；(2)超張拉；(3)盡可能避免彎折，避免超長束2.減小錨具與預(yù)應(yīng)力筋回縮損失(1)選變形小的錨具；(2)少用錨墊板；(3)超張拉3.減小溫差損失兩次升溫養(yǎng)護第一次升溫在混凝土結(jié)硬前第二次升溫在混凝土具備一定強度，預(yù)應(yīng)力筋與混凝土具備一定粘結(jié)力時。97PPT課件二、減小預(yù)應(yīng)力損失的措施97PPT課件4.減小混凝土彈性壓縮損失盡量減小分批張拉次數(shù)5.減小松弛損失(1)采用低松弛預(yù)應(yīng)力筋(2)超張拉6.減小混凝土收縮、徐變損失(1)減小混凝土收縮、徐變(2)控制混凝土加載齡期。98PPT課件4.減小混凝土彈性壓縮損失98PPT課件討論：1.預(yù)應(yīng)力損失對結(jié)構(gòu)極限強度影響較小。2.預(yù)應(yīng)力損失對結(jié)構(gòu)使用階段性能影響較大(1)過高估計預(yù)應(yīng)力損失，會使反拱加大。(2)過低估計預(yù)應(yīng)力損失，導(dǎo)致拉應(yīng)力甚至裂縫過早出現(xiàn)。精確計算預(yù)應(yīng)力損失困難，也不必要。99PPT課件討論：99PPT課件第五章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)一、基本假定(1)平截面假定(2)忽略混凝土抗拉強度(3)混凝土應(yīng)力—應(yīng)變曲線(4)鋼筋應(yīng)力—應(yīng)變曲線鋼筋極限拉應(yīng)變?yōu)?.01100PPT課件第五章預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)100PPT課件二、受壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖矩形應(yīng)力圖混凝土受壓區(qū)高度矩形應(yīng)力圖應(yīng)力值：101PPT課件二、受壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力圖矩形應(yīng)力圖應(yīng)力值：101PPT三、相對界限受壓區(qū)高度系數(shù)當(dāng)鋼筋種類不同時，應(yīng)分別計算，并取較小值?！炷翍?yīng)力為零時，預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力102PPT課件三、相對界限受壓區(qū)高度系數(shù)當(dāng)鋼筋種類不同時，應(yīng)分別計算，并取四、縱筋應(yīng)力1.計算公式普通鋼筋：

預(yù)應(yīng)力筋：各應(yīng)力以受拉為正，受壓為負103PPT課件四、縱筋應(yīng)力預(yù)應(yīng)力筋：各應(yīng)力以受拉為正，受壓為負103PPT2.簡化公式普通鋼筋：預(yù)應(yīng)力筋：各應(yīng)力以受拉為正，受壓為負104PPT課件2.簡化公式預(yù)應(yīng)力筋：各應(yīng)力以受拉為正，受壓為負104PPT五、混凝土法向應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力1.先張法:預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生混凝土法向應(yīng)力:預(yù)應(yīng)力筋合力點處混凝土法向應(yīng)力為零時的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：有效預(yù)應(yīng)力:105PPT課件五、混凝土法向應(yīng)力及預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力105PPT課件2.后張法:預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生混凝土法向應(yīng)力:有效預(yù)應(yīng)力:預(yù)應(yīng)力筋合力點處混凝土法向應(yīng)力為零時的預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力：106PPT課件2.后張法:106PPT課件六、預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋合力及合力點偏心矩1.先張法：2.后張法：107PPT課件六、預(yù)應(yīng)力筋與非預(yù)應(yīng)力筋合力及合力點偏心矩107PPT課件

第二節(jié)受彎截面計算一、破壞形態(tài)

1.少筋破壞混凝土開裂前，鋼筋已屈服，脆性破壞。

2.適筋破壞鋼筋先屈服，然后隨彎矩增加，混凝土壓碎，延性破壞。

3.超筋破壞

混凝土壓碎，但鋼筋沒有屈服，撓度很小，脆性破壞。108PPT課件第二節(jié)受彎截面計算108PPT課件二、計算公式當(dāng)，則受壓鋼筋不屈服:(受壓鋼筋屈服）109PPT課件二、計算公式當(dāng)，則受壓鋼筋不屈服:(受壓鋼筋屈服）第三節(jié)受拉截面計算一、破壞過程三階段：開裂前、鋼筋屈服前、預(yù)應(yīng)力筋拉斷前二、計算公式1.軸心受拉構(gòu)件

2.偏心受拉構(gòu)件

(1)小偏心受拉110PPT課件第三節(jié)受拉截面計算110PPT課件(2)大偏心受拉

當(dāng)，則：111PPT課件(2)大偏心受拉當(dāng)，則：111PPT課件

第四節(jié)受剪截面計算一、預(yù)應(yīng)力對受剪截面有利作用原因：

(1)斜裂縫出現(xiàn)前，預(yù)壓力減小了混凝土主拉應(yīng)力并改變了其作用方向，提高了混凝土抗裂性，提高了箍筋抗裂性能。

(2)斜裂縫出現(xiàn)后，預(yù)壓應(yīng)力能阻止斜裂縫開展，增大剪壓區(qū)高度，提高抗剪能力。

(3)曲線預(yù)應(yīng)力筋豎向分力可部分抵消荷載剪力。但換算截面形心混凝土預(yù)壓應(yīng)力，有利作用下降。斜壓破壞、斜拉破壞、剪壓破壞三種形式112PPT課件第四節(jié)受剪截面計算112PPT課件二、計算公式1.截面限制條件113PPT課件二、計算公式113PPT課件2.計算公式不須做抗剪承載力計算的條件：均布荷載作用：集中荷載作用：114PPT課件2.計算公式不須做抗剪承載力計算的條件：均布荷載作用：集中荷第五節(jié)受扭截面計算一、預(yù)應(yīng)力對受扭截面有利作用施加預(yù)應(yīng)力可以推遲受扭截面斜裂縫的出現(xiàn)，提高抗扭承載力，其他和受剪截面相似。二、計算公式1.彎矩、剪力、扭矩共同作用下，截面限制條件：115PPT課件第五節(jié)受扭截面計算115PPT課件.116PPT課件.116PPT課件.117PPT課件.117PPT課件2.不進行剪扭承載力計算的條件118PPT課件2.不進行剪扭承載力計算的條件118PPT課件3.純扭構(gòu)件受扭承載力119PPT課件3.純扭構(gòu)件受扭承載力119PPT課件4.軸壓力與扭矩共同作用5.剪力與扭矩共同作用(1)一般剪扭構(gòu)件120PPT課件4.軸壓力與扭矩共同作用120PPT課件(2)受扭承載力(2)集中荷載作用下獨立剪扭構(gòu)件121PPT課件(2)受扭承載力121PPT課件6.彎、剪、扭構(gòu)件計算(1)

可僅按純彎、純扭分別計算(2)

可僅按受彎、斜截面受剪承載力分別計算。122PPT課件6.彎、剪、扭構(gòu)件計算122PPT課件

第六節(jié)局壓承載力計算一、局壓應(yīng)力分布1.沿構(gòu)件中心線豎向應(yīng)力自上而下逐漸減小，水平應(yīng)力在上端為壓應(yīng)力，往下逐漸為拉應(yīng)力，在處出現(xiàn)最大拉應(yīng)力，再往下趨近零。2.分為Ⅲ個區(qū)，各區(qū)受力特點不一。Ⅰ區(qū)：局部受壓面積下的混凝土，受壓橫向膨脹，受周圍混凝土約束，處于三向受壓狀態(tài)（Ｃ/Ｃ/Ｃ）Ⅱ區(qū)：Ⅰ區(qū)周圍混凝土，受Ⅰ區(qū)混凝土的橫向擠壓力，產(chǎn)生沿周邊的水平拉應(yīng)力，處于二向拉壓狀態(tài)（Ｔ/Ｃ）123PPT課件第六節(jié)局壓承載力計算123PPT課件Ⅲ區(qū)：Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)之間的主壓力跡線范圍內(nèi)混凝土，處于三向拉壓狀態(tài)（Ｔ/Ｔ/Ｃ）二、破壞形態(tài)破壞形態(tài)：（1）局部受壓面積較大，破壞發(fā)生在Ⅲ區(qū)，水平拉應(yīng)力作用產(chǎn)生裂縫并逐漸貫通，劈裂破壞，形成倒角錐。（2）局部受壓面積較小，破壞發(fā)生在Ⅱ區(qū)，拉應(yīng)力作用下突然開裂成數(shù)塊破壞。（3）局部受壓面積很小，破壞發(fā)生在Ⅰ區(qū)，混凝土受很大壓應(yīng)力使加載板下陷，沿加載板周邊混凝土被剪壞。將長度約等于構(gòu)件寬度的區(qū)段，稱為過渡段或錨固段，也稱為端塊。（受力較復(fù)雜）124PPT課件Ⅲ區(qū)：Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)之間的主壓力跡線范圍內(nèi)混凝土，處于三向拉壓1.125PPT課件.125PPT課件126PPT課件126PPT課件

提高混凝土強度等級，但混凝土抗拉強度提高不大，因此局部抗壓強度的提高幅度逐漸減小。

Ⅱ區(qū)配置螺旋箍筋，限制了混凝土裂縫發(fā)展，增強了混凝土的約束應(yīng)力，能顯著提高混凝土的局部抗壓強度。

Ⅲ區(qū)配置方格網(wǎng)鋼筋，承當(dāng)了混凝土的水平拉應(yīng)力，增強了Ⅲ區(qū)混凝土的抗裂能力，因此能顯著提高混凝土的局部抗壓強度。

Ⅰ區(qū)混凝土應(yīng)具備足夠的局部抗壓強度，防止加載周邊混凝土剪壞。承受條形荷載的局部受壓構(gòu)件，除加載板下靠中心的一小部分為三軸受壓，大部分混凝土處于二軸應(yīng)力狀態(tài)，對加載區(qū)約束程度比矩形加載板的雙向約束小得多，局部抗壓強度提高較小。127PPT課件提高混凝土強度等級，但混凝土抗拉強度提高不大，因此局部抗壓三、計算公式1.配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋，局部受壓區(qū)截面尺寸應(yīng)滿足下列要求：2.配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋且其核心面積按照與同心對稱的原則確定。128PPT課件三、計算公式按照與同心對稱的原則確定。128PPT課件

第七節(jié)受沖切承載力計算一、預(yù)應(yīng)力混凝土抗沖切破壞形態(tài)無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土板柱體系平板節(jié)點存在抗沖切問題。沖切破壞錐，水平傾斜角為20°～45°之間。預(yù)壓應(yīng)力提高了抗沖切承載力。二、計算公式—預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土平均預(yù)壓應(yīng)力，當(dāng)兩個方向預(yù)壓應(yīng)力不同時，取加權(quán)平均值。129PPT課件第七節(jié)受沖切承載力計算—預(yù)應(yīng)力筋有效預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的混

第六章正常使用極限狀態(tài)計算一、裂縫控制等級一級：嚴格不出現(xiàn)裂縫。荷載標準組合不出現(xiàn)拉應(yīng)力二級：一般要求不出現(xiàn)拉應(yīng)力。荷載標準組合混凝土拉應(yīng)力不超過混凝土抗拉強度；荷載效應(yīng)準永久組合，不宜產(chǎn)生拉應(yīng)力。三級：允許出現(xiàn)裂縫。荷載效應(yīng)標準組合，并考慮準永久組合作用影響計算的最大裂縫寬度不超過限值。130PPT課件第六章正常使用極限狀態(tài)計算130PPT課件.131PPT課件.131PPT課件混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別：一、室內(nèi)正常環(huán)境二、a.室內(nèi)潮濕環(huán)境；非嚴寒和非寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。

b.嚴寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕性的水或土壤直接接觸的環(huán)境。三、使用除冰鹽的環(huán)境；嚴寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動的環(huán)境；濱海室外環(huán)境。四、海水環(huán)境五、受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境132PPT課件混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境類別：132PPT課件二、簡化方法有些文獻按拉應(yīng)力限制系數(shù)控制抗裂要求：一級二級三級對于三級控制，則塑性影響系數(shù)見《混凝土規(guī)范》133PPT課件二、簡化方法一級二級三級對于三級控制，則塑性影響系數(shù)見《混凝三、最大裂縫寬度計算荷載效應(yīng)標準組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬度：軸心受拉構(gòu)件：受彎構(gòu)件：134PPT課件三、最大裂縫寬度計算軸心受拉構(gòu)件：受彎構(gòu)件：134PPT課件四、使用階段應(yīng)力驗算1.混凝土法向應(yīng)力驗算2.混凝土主拉應(yīng)力與主壓應(yīng)力驗算滿足斜向抗裂要求(1)混凝土主拉應(yīng)力一級：嚴格要求不出現(xiàn)裂縫構(gòu)件二級：一般要求不出現(xiàn)裂縫構(gòu)件(2)混凝土主壓應(yīng)力嚴格要求與一般要求不出現(xiàn)裂縫構(gòu)件

135PPT課件四、使用階段應(yīng)力驗算135PPT課件五、施工階段驗算1.施工階段不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件或預(yù)壓時全截面受壓的構(gòu)件2.施工階段允許出現(xiàn)裂縫且在預(yù)拉區(qū)不配預(yù)應(yīng)力筋的構(gòu)件136PPT課件五、施工階段驗算136PPT課件第二節(jié)受彎構(gòu)件撓度計算一、概述1.計算規(guī)定等截面構(gòu)件中，假定同號彎矩區(qū)段剛度相等，并取最大彎矩處的剛度。（最小剛度原則）當(dāng)支座截面剛度不大于跨中剛度兩倍，或不小于跨中剛度的一半，則可按等剛度計算，并取跨中最大彎矩截面的剛度。撓度應(yīng)按荷載效應(yīng)標準組合并考慮荷載準永久組合作用影響的剛度B計算。2.預(yù)應(yīng)力反拱按彈性剛度計算，并考慮預(yù)壓應(yīng)力長期作用影響，將計算反拱乘增大系數(shù)2.0。137PPT課件第二節(jié)受彎構(gòu)件撓度計算137PPT課件二、剛度荷載效應(yīng)標準組合并考慮荷載準永久組合作用影響的剛度B：——荷載效應(yīng)標準組合作用下受彎構(gòu)件的短期剛度三、短期剛度1.要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件2.允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件138PPT課件二、剛度——荷載效應(yīng)標準組合作用下受彎構(gòu)件的短期剛度三、短期.139PPT課件.139PPT課件四、有效慣性矩法(美國ACI規(guī)范)——開裂截面慣性矩140PPT課件四、有效慣性矩法(美國ACI規(guī)范)——開裂截面慣性矩1.將預(yù)壓力移動到可得：141PPT課件.將預(yù)壓力移動到可得：141PPT課件.(1)(2)式(2)代入式(1)，化簡，得：142PPT課件.(1)(2)式(2)代入式(1)，化簡，得：142PPT課第三節(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)允許預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下出現(xiàn)拉應(yīng)力，在某些環(huán)境下甚至還允許出現(xiàn)有限寬度的裂縫或允許配置一定量的非預(yù)應(yīng)力筋目的：(1)提高混凝土結(jié)構(gòu)延性及耗能，提高結(jié)構(gòu)抗震能力。

(2)合理控制裂縫，允許標準組合作用下出現(xiàn)拉應(yīng)力或開裂，但由于混凝土受壓應(yīng)力，在荷載準永久組合作用下拉應(yīng)力消失或裂縫避合。

(3)減小結(jié)構(gòu)徐變

(4)避免過大反拱度

(5)優(yōu)化結(jié)構(gòu)力學(xué)性能。143PPT課件第三節(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)143PPT課件應(yīng)控制預(yù)應(yīng)力度：按抗裂要求控制：按抗震要求控制：（按使用階段定義）（按極限狀態(tài)定義）144PPT課件應(yīng)控制預(yù)應(yīng)力度：按抗裂要求控制：按抗震要求控制：（按使用階段

第八章無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一、特點優(yōu)點：不需要預(yù)留孔道、穿筋、灌漿、抗腐蝕能力強摩擦損失小，易彎成多跨曲線形狀缺點：裂縫條數(shù)比有黏結(jié)少得多，但裂縫寬度大荷載增加，則裂縫寬度和長度發(fā)展很快，破壞呈脆性無粘結(jié)梁極限抗彎強度比有粘結(jié)小10%～30%，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋極限狀態(tài)達不到屈服。滯回環(huán)窄，滯回阻尼小，抗震性能差（有爭議）

上述缺點可配置有粘結(jié)普通鋼筋改善145PPT課件第八章無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)145PPT課件國內(nèi)外經(jīng)驗表明：無論粘結(jié)與無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，只要設(shè)計合理，都能獲得相同的抗震安全性，都可以在地震區(qū)采用。

無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)耗能能力不如有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，但具有良好的撓度恢復(fù)性能，只要錨具具有強度保證，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋變形總可沿全長均勻分布。配適當(dāng)有粘結(jié)非預(yù)應(yīng)力鋼筋的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，動力性能良好，在框架混凝土梁體開裂后，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋比有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋起更好的約束作用，具有更強的變形恢復(fù)能力，只要設(shè)計合理，并保證無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋錨固不受損害，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)是能夠具備足夠的抗震能力的。146PPT課件國內(nèi)外經(jīng)驗表明：146PPT課件我國《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)程》（JGJ140-2004）規(guī)定：無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋不得用于承重結(jié)構(gòu)的受拉桿件及抗震等級為一級的框架結(jié)構(gòu)。地震作用效應(yīng)和重力荷載效應(yīng)組合下，當(dāng)符合下列之一時，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可在二、三級框架梁中應(yīng)用；當(dāng)符合第一條時，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可在懸臂梁中應(yīng)用。

(1)框架梁端部截面及懸臂梁根部截面由非預(yù)應(yīng)力筋承擔(dān)的彎矩設(shè)計值，不應(yīng)少于組合彎矩設(shè)計值的65%，或僅用于滿足構(gòu)件的撓度和裂縫要求。

(2)設(shè)有剪力墻或筒體，且在基本振型地震作用下，框架承當(dāng)?shù)牡卣饍A覆力矩小于總地震傾覆力矩的35%。147PPT課件我國《預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計規(guī)程》（JGJ140-2004二、錨具要求：錨具、夾具、連接器(1)Ⅰ類錨具要求錨具效率系數(shù)達到實測極限拉力時預(yù)應(yīng)力筋總應(yīng)變(2)錨具組裝件應(yīng)具有抗疲勞性能抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)具有50次低周期荷載試驗要求(3)夾具組裝件具有靜載錨固能力，要求夾具效率系數(shù)(4)連接器錨固性能應(yīng)符合Ⅰ類錨具要求。錨具應(yīng)具備防腐蝕、防火措施保護，錨具最好用混凝土封閉或涂環(huán)氧樹脂水泥漿。局部灌漿。148PPT課件二、錨具要求：148PPT課件

三、結(jié)構(gòu)形式：(1)平板結(jié)構(gòu)（無梁樓蓋）普通鋼筋混凝土平板：，最大跨度一般8m無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土平板：，最大跨度一般10m(2)梁板結(jié)構(gòu)普通鋼筋混凝土板：單向板雙向板149PPT課件三、結(jié)構(gòu)形式：單向板雙向板149PPT課件預(yù)應(yīng)力混凝土板：單向板雙向板普通鋼筋混凝土梁：預(yù)應(yīng)力混凝土梁：150PPT課件預(yù)應(yīng)力混凝土板：單向板雙向板普通鋼筋混凝土梁：預(yù)應(yīng)力混凝土梁(3)扁梁板結(jié)構(gòu)普通鋼筋混凝土扁梁：最大跨度15m預(yù)應(yīng)力混凝土扁梁：最大跨度20m無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁型式：矩形梁、空心板梁、T形梁、箱形梁151PPT課件(3)扁梁板結(jié)構(gòu)普通鋼筋混凝土扁梁：最大跨度15m預(yù)應(yīng)力混凝四、破壞形態(tài)1.受彎構(gòu)件受力性能無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁：只出現(xiàn)一條或很少幾條裂縫，其中一條主裂縫一出現(xiàn)就迅速開展，其上部呈叉形，撓度增長較快，無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增長較慢，最后呈帶拉桿的扁拱式破壞。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁：

裂縫分布均勻，間距較小，裂縫與撓度增長較慢，撓度較小，極限承載能力高出10%～30%。混合配筋無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁：結(jié)構(gòu)性能與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁相似，呈延性破壞。152PPT課件四、破壞形態(tài)152PPT課件2.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力承載能力極限狀態(tài)的極限應(yīng)力（試驗研究的經(jīng)驗公式）

(1)《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T92-93）a.跨高比不超過35，且153PPT課件2.無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力153PPT課件b.跨高比超過35，且的構(gòu)件(2)《無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T92-2004）154PPT課件b.跨高比超過35，且的(3)美國ACI規(guī)定為改善裂縫分布，規(guī)定梁、單向板必須配：變形鋼筋155PPT課件(3)美國ACI規(guī)定變形鋼筋155PPT課件(３)CP-110(英國規(guī)范)與《PPC建議》規(guī)定按表格給出(N/mm2)156PPT課件(３)CP-110(英國規(guī)范)與《PPC建議》規(guī)定156梁中受拉區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋面積應(yīng)滿足：157PPT課件梁中受拉區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋面積應(yīng)滿足：157PPT課件五、單向板與雙向板設(shè)計板設(shè)計要求：保護層厚應(yīng)考慮防腐要求。平均預(yù)壓應(yīng)力，不宜小于1.0MPa，不宜大于3.5Mpa。一般工業(yè)與民用建筑平均預(yù)壓應(yīng)力采用1.0～2.0MPa，效果較好。1.單向板設(shè)計無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力單向板常用跨度：6～9m

板厚預(yù)應(yīng)力筋采用拋物線布置，間距不超過6h，可按荷載平衡法估算。預(yù)應(yīng)力筋沿一個方向布置。158PPT課件五、單向板與雙向板設(shè)計158PPT課件預(yù)應(yīng)力筋在內(nèi)支座兩側(cè)設(shè)置反彎點，支座兩側(cè)反彎點水平長度分別為設(shè)計內(nèi)容：

(1)抗彎承載力計算

(2)抗裂控制驗算

(3)撓度校核

為了避免偶然荷載或意外造成某一跨破壞而引起連續(xù)倒塌，可將預(yù)應(yīng)力筋分段錨固。非預(yù)應(yīng)力筋最小配筋率：單向板受拉區(qū)直徑不小于8mm，間距小于200159PPT課件預(yù)應(yīng)力筋在內(nèi)支座兩側(cè)設(shè)置反彎點，支座兩側(cè)反彎點水平長度直徑不二、雙向板設(shè)計

跨度在7～12m，活載

曲率大的方向，彎矩大，因此短邊方向彎矩大。

預(yù)應(yīng)力筋沿二個方向布置。預(yù)應(yīng)力筋在內(nèi)支座兩側(cè)設(shè)置反彎點，支座兩側(cè)反彎點水平長度分別為一般按彈性理論計算彎矩、撓度，但應(yīng)考慮次彎矩影響。應(yīng)考慮活載不利分布。160PPT課件二、雙向板設(shè)計160PPT課件三、平板結(jié)構(gòu)設(shè)計雙向板帶平托板時，平托板由柱中心開始的延伸長度不宜小于板跨度的1/6，平托板厚度大于1.5倍板厚和柱網(wǎng)長邊尺寸的（1/50～1/45）無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土無梁樓蓋（板柱體系）:豎向荷載作用下，計算體系：——長邊尺寸161PPT課件三、平板結(jié)構(gòu)設(shè)計——長邊尺寸161PPT課件.162PPT課件.162PPT課件無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土無梁樓蓋（板柱體系）:豎向荷載作用，等代框架的計算寬度：

——平托板有效寬度163PPT課件無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土無梁樓蓋（板柱體系）:163PPT課件164PPT課件164PPT課件無粘接預(yù)應(yīng)力筋宜滿足下列要求：(1)柱上板帶占60%～75%，跨中板帶占40%～25%。(建議采用)(2)一向集中布置，另一向均勻布置。(建議采用)集中布置的無粘接預(yù)應(yīng)力筋布置在各離柱邊1.5h范圍內(nèi)，對均勻布置預(yù)應(yīng)力筋，最大間距不超過板厚度6倍，且不宜大于1m。各布置方式每一方向穿過柱子的預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量不少于2根。

為了防止屋面漏水，每個方向至少要有1.4N/mm2的均勻壓應(yīng)力；為了防止混凝土開裂，每個方向至少要有1.0N/mm2的均勻壓應(yīng)力。(一般1.0Mpa～2.0Mpa)。

（壓應(yīng)力一般不宜大于3.5Mpa）165PPT課件無粘接預(yù)應(yīng)力筋宜滿足下列要求：165PPT課件(3)兩方向均沿柱軸線均勻布置預(yù)應(yīng)力筋形成暗梁支撐平板，按四邊梁支承的雙向板計算抗彎承載力與抗裂要求。(4)在一個方向上按柱上板帶集中布置(75％預(yù)應(yīng)力筋），跨中板帶均勻分散布置(25％預(yù)應(yīng)力筋），另一個方向均勻分散布置。166PPT課件(3)兩方向均沿柱軸線均勻布置預(yù)應(yīng)力筋166PPT課件等厚實體雙向板，非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積符合下列要求：1.負彎矩區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋。在柱邊負彎矩區(qū)，每一方向上非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積：2.正彎矩區(qū)非預(yù)應(yīng)力鋼筋。在正彎矩區(qū)，每一方向上非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積：

——截面寬度當(dāng)正常使用狀態(tài)受拉區(qū)不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力時，雙向板每一方向上非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積：——平行于計算縱向鋼筋方向上板的跨度——板的厚度167PPT課件等厚實體雙向板，非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積符合下列要求：——平行于3.平板邊緣和拐角處，應(yīng)設(shè)置暗圈梁或鋼筋混凝土邊梁。暗圈梁縱筋直徑不小于6mm，間距不大于12mm，且不應(yīng)少于4根。箍筋直徑不應(yīng)小于6mm，間距不應(yīng)大于250mm。

168PPT課件3.平板邊緣和拐角處，應(yīng)設(shè)置暗圈梁或鋼筋混凝土邊梁。168P第七章預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定結(jié)構(gòu)1.靜定結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)預(yù)應(yīng)力將使梁產(chǎn)生反拱預(yù)應(yīng)力將在梁內(nèi)產(chǎn)生彎矩（主彎矩）169PPT課件第七章預(yù)應(yīng)力混凝土超靜定結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力將使梁產(chǎn)生反拱預(yù)應(yīng)力主彎矩圖：170PPT課件主彎矩圖：170PPT課件2.超靜定結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)171PPT課件2.超靜定結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)171PPT課件次彎矩：(與外荷載無關(guān)）

超靜定結(jié)構(gòu)支座將約束結(jié)構(gòu)變形，因而在結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支座反力，由此在結(jié)構(gòu)中引起次彎矩，相應(yīng)產(chǎn)生次剪力。

次彎矩圖一定按線性分布，對支座受力有利，對跨中不利靜定結(jié)構(gòu)不存在次彎矩、次剪力。(梁內(nèi)次彎矩一般為正彎矩）172PPT課件次彎矩：(與外荷載無關(guān)）172PPT課件３.等效荷載(1).折線形鋼筋端部偏心壓力也為等效荷載。173PPT課件３.等效荷載端部偏心壓力也為等效荷載。173PPT課(2).拋物線形鋼筋拋物線方程：174PPT課件(2).拋物線形鋼筋174PPT課件等效荷載：

端部偏心壓力也為等效荷載?！行ьA(yù)拉力，同一跨內(nèi)可將最大與最小值平均175PPT課件等效荷載：端部偏心壓力也為等效荷載?！行ьA(yù)拉力，同一4.次彎矩計算（等效荷載法）

結(jié)構(gòu)在等效荷載作用下產(chǎn)生的彎矩，稱為綜合彎矩包括兩部分:(1)主彎矩：由于軸壓力偏心引起(2)次彎矩：由于支座約束變形引起因此：綜合彎矩＝主彎矩＋次彎矩

次彎矩＝綜合彎矩－主彎矩(包括彎矩符號)176PPT課件4.次彎矩計算（等效荷載法）176PPT課件因此次彎矩按下列原則計算：a.由結(jié)構(gòu)等效荷載作用，按結(jié)構(gòu)力學(xué)計算綜合彎矩b.計算結(jié)構(gòu)主彎矩c.次彎矩＝綜合彎矩－主彎矩(包括彎矩符號)

次彎矩＝綜合彎矩+(－主彎矩)（1）對靜定結(jié)構(gòu)，綜合彎矩等于主彎矩，次彎矩為零。（2）超靜定結(jié)構(gòu)隨著結(jié)構(gòu)由彈性狀態(tài)向彈塑性狀態(tài)過度，則結(jié)構(gòu)中次彎矩逐漸減小。（3）橋梁結(jié)構(gòu)次彎矩與施工過程有關(guān)，成橋之前若結(jié)構(gòu)為靜定結(jié)構(gòu)，張拉預(yù)應(yīng)力筋次彎矩為零，僅在成為超靜定結(jié)構(gòu)后張拉的預(yù)應(yīng)力筋才產(chǎn)生次彎矩。橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋較多，其等效荷載應(yīng)分析清楚．177PPT課件因此次彎矩按下列原則計算：177PPT課件(4)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力狀態(tài)（混凝土截面應(yīng)力）、變形狀態(tài)（反拱、撓度），由結(jié)構(gòu)的綜合彎矩（或等效荷載）確定。

在實際計算中，只要將等效荷載連同外荷載直接作用到結(jié)構(gòu)上，就可計算出結(jié)構(gòu)撓度、反拱等變形，而截面應(yīng)力狀態(tài)也可根據(jù)此時的內(nèi)力狀態(tài)計算，不需要先計算次彎矩。(5)結(jié)構(gòu)次彎矩沿結(jié)構(gòu)線性分布，并與預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。(6)在結(jié)構(gòu)承載能力計算時，當(dāng)預(yù)應(yīng)力效應(yīng)有利時，預(yù)應(yīng)力分項系數(shù)取1.0，不利時取1.2。(7)正常使用極限狀態(tài)，預(yù)應(yīng)力分項系數(shù)取1.0。(8)由次彎矩可計算結(jié)構(gòu)次剪力、次軸力。178PPT課件(4)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力狀態(tài)（混凝土截面應(yīng)力）、變形狀態(tài)（反拱、承載能力極限狀態(tài)計算:抗彎承載力:彎剪承載力:正常使用極限狀態(tài)計算:179PPT課件承載能力極限狀態(tài)計算:179PPT課件5.壓力線、線性變換、吻合束(1)壓力線若各截面壓力中心的連線，稱為壓力線（C線）a.

不受外荷載的靜定結(jié)構(gòu)由于外彎矩M=0，因此截面上預(yù)應(yīng)力筋拉力與混凝土壓力應(yīng)重合，即力臂為0壓力線（C線）與預(yù)應(yīng)力筋合力作用線（c.g.s線）重合即c.g.s線為壓力線（C線）180PPT課件5.壓力線、線性變換、吻合束180PPT課件b.

受外荷載的靜定結(jié)構(gòu)外荷載作用下，截面承受外彎矩為M，因此截面預(yù)應(yīng)力筋拉力與混凝土壓力不再重合，產(chǎn)生力臂

壓力線由預(yù)應(yīng)力筋位置向上移動壓力線偏心181PPT課件b.受外荷載的靜定結(jié)構(gòu)壓力線由預(yù)應(yīng)力筋位置向上移動壓力線偏c.

不受外荷載的超靜定結(jié)構(gòu)由于存在次彎矩，因此c.g.s線與c線不重合，存在偏位由于次彎矩沿結(jié)構(gòu)線性變化，因此C線偏離c.g.s線的距離也是線性變化壓力線偏心：只要結(jié)構(gòu)綜合彎矩不變，則結(jié)構(gòu)壓力線位置不變182PPT課件c.不受外荷載的超靜定結(jié)構(gòu)182PPT課件d.

受外荷載的超靜定結(jié)構(gòu)c.g.s線與c線不重合，存在偏位壓力線偏心：只要綜合彎矩不變，則壓力線位置不變壓力線位置不變，則結(jié)構(gòu)使用性能不變（反拱、撓度、混凝土拉、壓應(yīng)力等均不變）183PPT課件d.受外荷載的超靜定結(jié)構(gòu)183PPT課件圖只要壓力線位置不變，截面混凝土拉、壓應(yīng)力大小不變。結(jié)構(gòu)的使用性能根據(jù)外荷載作用、綜合彎矩計算。184PPT課件圖184PPT課件(2)線性變換預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁的預(yù)應(yīng)力束（c.g.s線）在各中間支座處的位置移動，但不改變該束每一跨的本征特征（預(yù)應(yīng)力筋曲率和彎折），并且預(yù)應(yīng)力束在梁端的偏心距保持不變。線性變換后有下列性質(zhì)：

a.結(jié)構(gòu)綜合彎矩不變（等效荷載不變）

b.壓應(yīng)力線位置不變

c.主彎矩、次彎矩會發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)承載力發(fā)生變化可以在不改變混凝土受壓應(yīng)力合力作用位置的前提下，進行線性變換，調(diào)整預(yù)應(yīng)力筋布置，在保證使用性能不變的前提下，適應(yīng)混凝土構(gòu)造上要求。185PPT課件(2)線性變換185PPT課件(3)吻合束能使c.g.s線和c線重合的c.g.s線，此時在超靜定結(jié)構(gòu)中不產(chǎn)生次內(nèi)力（次彎矩、次剪力）——不產(chǎn)生次內(nèi)力靜定結(jié)構(gòu)每一根c.g.s線均為吻合束超靜定結(jié)構(gòu)，截面混凝土形心線即為一條吻合束，但吻合束不是唯一的。186PPT課件(3)吻合束186PPT課件分析：對超靜定結(jié)構(gòu)，去掉多余約束成靜定結(jié)構(gòu)，在支坐位置處結(jié)構(gòu)變形為取超靜定結(jié)構(gòu)最終外彎矩Ｍ相似，即對于超靜定結(jié)構(gòu)外荷載作用下，多余約束處位移為零，則187PPT課件分析：187PPT課件即超靜定結(jié)構(gòu)多余約束處約束位移為零，則結(jié)構(gòu)沒有約束反力，則次內(nèi)力為零。因此，只要預(yù)應(yīng)力筋形狀與超靜定結(jié)構(gòu)外彎矩圖相似，即則結(jié)構(gòu)沒有次內(nèi)力，此時預(yù)應(yīng)力筋即為吻合束可見，超靜定結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋吻合束有無限條。當(dāng)配置預(yù)應(yīng)力筋接近吻合束時，次彎矩很小。188PPT課件即超靜定結(jié)構(gòu)多余約束處約束位移為零，則結(jié)構(gòu)沒有約束反力，則次但結(jié)構(gòu)設(shè)計，沒有必要將預(yù)應(yīng)力筋布置為吻合束，良好的預(yù)應(yīng)力筋布置應(yīng)該是能得到一條理想的壓力線

綜合彎矩決定結(jié)構(gòu)使用性能（混凝土應(yīng)力狀態(tài)、反拱、撓度），僅僅次彎矩為零不一定是最佳狀態(tài)，因此預(yù)應(yīng)力筋布置為吻合束沒有必要。預(yù)應(yīng)力超靜定梁設(shè)計，一般使預(yù)應(yīng)力筋在支座截面布置高些，在跨中截面布置得低些，使兩者均具有預(yù)加力偏心距，以提高預(yù)應(yīng)力筋在結(jié)構(gòu)中的最佳效果，這樣布置一般均不會形成吻合束。189PPT課件