混凝土结构设计原理关萍第11章课件教学.pptVIP

5）疲劳计算 试验表明，构件的疲劳强度主要取决于各组成部分的疲劳强度，且通常发生在高应力区钢筋的断裂，显然，它是直接与受拉区混凝土的裂缝有关。没有裂缝的构件是不会发生疲劳破坏的。 部分预应力混凝土受弯构件，只要预应力度选择适当，对于预应力混凝土梁而言，一般不会发生疲劳破坏。在可变作用效应与永久作用效应之比较大、且可变作用重复次数多的时候，疲劳问题就不可忽视。 目前，对于部分预应力混凝土受弯构件的疲劳校核，主要是验算预应力混凝土B类构件受拉区钢筋的应力、斜截面的疲劳验算主要是控制箍筋的应力问题。 受拉区钢筋的疲劳按计算应力变化幅Δσm=σpmax—σpmin校核， 11.7.2 预应力混凝土受弯构件的设计与计算 1、预应力混凝土受弯构件受力分析 1）施工阶段：预应力混凝土构件在制作、运输和安装施工中，构件在预应力作用下，全截面参与工作并处于弹性工作阶段，可根据材料力学的方法并根据《公路桥规》（JTG D62-2004）的要求进行设计计算。计算中应采用构件混凝土的实际强度和相应的截面特性。 （1）预加应力阶段：指从预加应力开始至预加应力结束（即传力锚固）为止的受力阶段。构件所承受的作用主要是偏心预压力（即预加应力的合力）。 本阶段的设计计算要求：① 受弯构件控制截面上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力都不应超过《公路桥规》（JTG D62-2004）的规定值；② 控制预应力筋的最大张拉应力；③ 保证锚固区混凝土局部承压承载力大于实际承受的压力并有足够的安全度，且保证梁体不出现水平纵向裂缝。 由于各种因素的影响，预应力钢筋中的预拉应力将产生部分损失，通常把扣除应力损失后的预应力筋中实际存余的预应力称为本阶段的有效应力σpe。 （2）运输、安装阶段：构件在运输中的支点或安装时的吊点位置常与正常支承点不同，故应按梁起吊时一期恒载作用下的计算简图进行验算，特别需要注意验算构件支点或吊点截面上缘混凝土的拉应力。 2）使用阶段：桥梁建成运营通车整个工作阶段，构件除了承受偏心预加力 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、人群等活载。试验结果表明，在使用阶段预应力混凝土梁基本处于弹性工作阶段。此时梁截面的正应力为偏心预加力 和恒载及活载所产生的应力之和。 本阶段各项预应力损失将相继发生并全部完成，最后在预应力钢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残存的预应力）σpe ，即永存预应力。永存预应力要小于施工阶段的有效预应力。 （1）加载至受拉边缘混凝土预加应力为零 。 受弯构件在消压弯矩M0和预加力Np的共同作用下，只有控制截面下缘纤维的混凝土应力为零（消压），而截面上其他点的应力都不为零（并非全截面消压）。 （2）加载至受拉区裂缝即将出现。 （3）带裂缝工作。 3）破坏阶段：对只在受拉区配置预应力钢筋且配筋率适当的受弯构件，在荷载作用下，受拉区的全部钢筋（包括预应力钢筋和非预应力钢筋）将先达到屈服强度，裂缝迅速向上延伸，而后受压区混凝土被压碎，构件破坏。破坏时，截面的应力状态与钢筋混凝土受弯构件相似，计算方法也基本相同。 2、预加力的计算与预应力损失的估算 1）设计中所需的钢筋预应力值，是扣除相应阶段的应力损失后，钢筋中实际存余的预应力（即有效预应力σpe ）值。如果钢筋初始张拉的预应力为σcon ，相应的应力损失值为σl，则 2）张拉控制应力σcon是指预应力钢筋锚固钱张拉钢筋的千斤顶所显示的总拉力与预应力钢筋截面面积的比值。对于有锚圈口摩阻损失的锚具，σcon应为扣除锚圈口摩擦损失后的锚下拉应力值，故《公路桥规》（JTG D62-2004）特别指出，σcon为张拉钢筋的锚下控制应力。 从提高预应力钢筋的利用率来讲，张拉控制应力σcon应尽可能定高些，这样可以使构件混凝土获得较大预压应力以提高构件的抗裂性，同时减少钢筋用量。但如果σcon定的过高，在张拉和施工过程中个别钢筋会出现被拉断的现象，同时σcon值增高，钢筋的应力松弛损失也将增大。另外，高应力状态会使构件可能出现纵向裂缝；并且过高的应力也降低了构件的延性。因此σcon不宜定的过高，一般宜定在钢筋的比例极限以下。 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；对于精轧螺纹钢筋不应超过0.95fpk。 3、钢筋预应力损失的估算 1）预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失σl1 摩擦损失主要由管道的弯曲和管道位置偏差引起。 减少摩擦损失σl1，可以采用如下措施：采用两端张拉，以减小θ值及管道长度x 值；采用超张拉。 2）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失σl2 减少摩擦损失σl2，可以采用如下措施：采用超张拉；注意选用ΣΔl值小的锚具，对于短小构件尤为重要