西南交通大学土木工程学院混凝土结构课件第十章 预应力混凝土构件.pptVIP

第十章 预应力混凝土构件 10.6 预应力 轴心受拉构件各个阶段的 应力分析 10.6.1 先张法预应力混凝土轴心杆各阶 段应力状态 ? 放松预应力筋之前： ?pc = 0 ?p = ?con –?lI ?s = 0 ? 放松预应力筋之后： ?pI = ?con – ?lI –?E?pcI ?sI = αE? ?pcI 截面平衡条件： ?pI ? Ap = ?pcI ? Ac+ ?sI ? As (?con–?lI –?E ?pcI ) Ap = ?pcI ? Ac + ?sI ? As 式中：A0 = Ac +?E ·As + ?E ·Ap 换算截面面积。 扣除孔道，钢筋等后的截面面积的混凝土截面面积。 ? 完成第二批损失之后： 非预应力筋：?sII=?E?pcI+ ? l5 预应力筋： ?pII=?con – ?l – ?E?pcII 砼的有效预压应力，用于抗裂性验算 ?pcI、?pcII 可分别将Np =(?con – ?l)Ap看作外力除以构件的核算截面面积。 ? 考虑非预应力筋对预应力的影响： 非预应力筋阻止徐变，使混凝土产生拉应力，使?pcII降低： ?sII= ?E?pcII + ?l5 使用阶段：受力过程的三个特征点： N ? Np0(?c =0) ?Np,cr(?c =ftk) ? Nu(fpy) ? 加载至砼应力为零： ?c= 0 ?s= ?l5 ?p= ?p0 = ?con – ?l N0=?p0Ap – ?sAs=(?con – ?l)Ap – ?l5As=?pcII·A0 式中 Np0 ––– 消压轴力，抵消截面上混凝土有效预压应力所需的轴向力。 ? 加载至构件截面即将开裂： ?c= ftk ?s= ?E ftk – ?l5 ?p= ?con – ?l + ?E ftk 截面平衡：Np,cr=ftk·Ac + ?sAs + ?p Ap 式中 Np,cr ––– 预应力轴拉构件即将开裂所能承受的轴向力。 Np,cr= (ftk + ?pcII)A0 (预应力存在可以提高抗裂度) ? 加载至构件破坏： ?c= 0 ?s= fy ?p= fpy 所以：Nu=fpyAp + fyAs (应力的存在不能提高正截面承截力) Nu ––– 极限承截力。 10.6.2 后张法预应力轴心拉杆个阶段应力的状态 ? 预应力钢筋锚固后：(完成?lI) ?c= ?pcI ?p= ?con – ?lI 截面平衡： ?p Ap = ?c·Ac + ?s · As 试中 An ––– 构件的净截面面积 An = Ac + ?E·As ? 完成第二批损失后： ?c= ?pcII ?p= ?con – ?l 截面平衡： ?p Ap = ?cAc + ?s · As ? 消压 (加载到混凝土应力为零) ?c= 0 ?p= ?con – ?l + ?E?pcII 截面平衡： N0 = ?pAp – As?s = ?pcII·A0 ? 构件即将开裂 ?p= ?con – ?l + ?E?pcII + ?Eftk ?c= ftk 截面平衡： Np,cr = ?pAp + As?s + Ac·ftk = (?pcII + ftk)A0 ? 构件加载达到极限承载力： ?c= 0 ?p= fpy Nu = fpy·Ap + fy ·As 作业：比较先、后张法各阶段的应力状态及公式的表达。 10.7 预应力混凝土轴心受拉构件的计算 10.7.1 使用阶段强度计算 r0N ? Nu = fyAs + fpy ·Ap r0 ––– 结构重要性系数； N ––– 轴力设计值 式中，主要用来求Ap和As，一般按构造设As求Ap。 10.7.2 使用极端 裂缝验算 裂缝控制等级分为三级。 ? 严格要求不出现裂缝的构件 (一级) ?ck – ?pc ? 0 ?sc ––– 按荷载标准组合求得的混凝土的法向应力 ?pc ––– 扣除全部预应力损失后的混凝土预压应力 即：在荷载短期效应组合下，不出现拉应力。 ? 一般要求不出现裂缝的构件 (二级) 标准组合：?c k– ?pc ? ftk 即：在荷载短期效应组合下，允许出现拉应力，但一定有限值；在荷载长期效应组合下，不允许出现拉应力。 准永久组合：?cq – ?pc ? 0 ?lc ––– 荷载准永久组合下的混凝土法向应力。 ? 允许开裂，但限制裂缝密度 (三级) Wmax ? Wlim ? 轴拉 ?cr = 2.4 受弯 ?cr = 1.7 10.7.3. 施工阶段验算 先张法：放松预应力钢筋时构件承载力验算。 后张法：张拉钢筋时构件承载力验算，端部锚固区局压验算。 10.8 预应