公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》-------------

1、學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 與與 應(yīng)應(yīng) 用用 講講 評(píng)評(píng)張樹仁 哈爾濱工業(yè)大學(xué)二零零四年 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的抗裂性驗(yàn)算包括正截面抗裂性和斜截面抗裂性驗(yàn)算兩部分。 正截面抗裂性是通過(guò)正截面混凝土的法向拉應(yīng)力來(lái)控制的。新 規(guī)定，正截面抗裂性應(yīng)滿足下列要求：（1）全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 （8-1） （2）部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 （8-2）但在作用（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)組合下 （8-3） 斜截面的抗裂性是通過(guò)斜截面混凝土的主拉應(yīng)力來(lái)控制的。新規(guī)定，斜截面抗裂性應(yīng)符合下列條件：0.850stpc0.75stpctkf0ltpc （1）全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作

2、用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 預(yù)制構(gòu)件 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆（包括預(yù)制拼裝）構(gòu)件 （8-4） （2）部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件和允許開裂B類構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 預(yù)制構(gòu)件 現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆（包括預(yù)制拼裝）構(gòu)件 （8-5）式中 在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂 性驗(yàn)算截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力； 在作用（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂 驗(yàn)算截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力； 扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂性 驗(yàn)算截面邊緣產(chǎn)生的混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力； 在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂 性驗(yàn)算截面混凝土的主拉應(yīng)力； 混凝土的抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。0.6tptkf0.35tptkf0.8tptkf

3、0.45tptkfstltpcpttkf 正截面抗裂性驗(yàn)算的實(shí)質(zhì)是選取若干控制截面（例如，簡(jiǎn)支梁的跨中截面，連續(xù)梁的跨中和支點(diǎn)截面等），計(jì)算在荷載短期效應(yīng)組合作用下截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力，并控制其滿足公式（8-1）或（8-2）的限制條件。 （1）荷載產(chǎn)生的截面受拉邊緣法向拉應(yīng)力計(jì)算 在荷載短期效應(yīng)組合 作用下抗裂驗(yàn)算截面受拉邊緣的法向拉應(yīng)力按下式計(jì)算： 對(duì)先張法構(gòu)件 （8-6） 對(duì)后張法構(gòu)件 （8-7） 在荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合 作用下 對(duì)先張法構(gòu)件 （8-8）0/stsMW120.4()1Q KLGKQ KMMMMu0/ltlMW120.71Q KsGKQ KMMMMu0212117.0WMM

4、MWMKQKQKGnKGst 對(duì)后張法構(gòu)件 （8-9）式中 永久荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 ； 構(gòu)件自重彎矩標(biāo)準(zhǔn)值； 恒載（橋面鋪裝，人行道、欄桿等）彎矩標(biāo) 準(zhǔn)值； 包括沖擊系數(shù)影響的汽車荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn) 值； 人群荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值； 構(gòu)件換算截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗 矩； 構(gòu)件凈截面對(duì)抗裂驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗矩。122100.4()1Q KG KQ KG KstnMMMMuWWGKM12GKG KG KMMM1G KM2G KM1Q KM2Q KM0WnW （2）預(yù)加力產(chǎn)生的截面邊緣混凝土有效預(yù)應(yīng)力計(jì)算 預(yù)加力產(chǎn)生的截面邊緣混凝土有效預(yù)應(yīng)力按材料力學(xué)給出的偏心受壓構(gòu)件應(yīng)力計(jì)算公式計(jì)算。預(yù)加力應(yīng)扣除全部預(yù)應(yīng)力

5、損失。對(duì)先張法構(gòu)件采用凈截面幾何性質(zhì)；對(duì)后張法構(gòu)件采用換算截面幾何性質(zhì)。 由預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力 ，應(yīng)按下式計(jì)算： 對(duì)先張法構(gòu)件 （8-10） 對(duì)后張法構(gòu)件 （8-11）式中 分別為先張法構(gòu)件、后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力 鋼筋與普通鋼筋的合力； 分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力，對(duì) 構(gòu)件換算截面、凈截面重心的偏心距； 分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)構(gòu)件換算截面和凈截 面重心的偏心距。00000ppppcNN eAWpppnpcnnNN eAWpc0ppNN、0ppnee、0ppnyy、Asl6yp0ys0yp0ys0l6As（ a)先 張 法 構(gòu) 件apas1Np0p0App0 APe

6、p0apasl6Asas(b)后 張 法 構(gòu) 件apysnypnysnypn2l6AsNppeAp APpeep nasap圖8-1 預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋合力及偏心距圖中：1.換算截面重心軸 2.凈截面重心軸 預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力 及其偏心距 按下列公式計(jì)算（圖8-1）：（1）先張法構(gòu)件 （8-12） （8-13） （8-14） （8-15）（2）后張法構(gòu)件 （8-16） （8-17） （8-18） （8-19）0ppNN、0ppnee、00066ppppplslsNAAAA66ppeppeplslsNAAAA6666peppnpeppnlssnlssnpnpeppeplslsA yA

7、yA yA yeAAAA 40llconp4llconp0 lconpelconpeAAAAyAyAyAyAelslppppsslsslppppppp6600060600000 應(yīng)該指出，上述計(jì)算混凝土法向拉應(yīng)力 和混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力 的計(jì)算公式，與老沒(méi)有實(shí)質(zhì)性區(qū)別。應(yīng)特別注意以下改進(jìn)變化說(shuō)明： 按新規(guī)定，按正常使用極限狀態(tài)要求，應(yīng)采用作用（或荷載）的短期效應(yīng)組合，長(zhǎng)期效應(yīng)組合或短期效應(yīng)組合，并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)組合，對(duì)構(gòu)件的抗裂性、裂縫寬度和變形進(jìn)行驗(yàn)算，在上述各種組合中，車輛荷載效應(yīng)不計(jì)沖擊系數(shù)。 按新規(guī)定，正截面抗裂性是以在荷載短期效應(yīng)組合（ ）作用下的截面受拉邊緣的法向力應(yīng)力來(lái)控制，這與按老

8、驗(yàn)算在使用荷載效應(yīng)（ ）作用下截面受拉邊緣的法向拉應(yīng)力的控制條件是不同。為了保持與老規(guī)范的銜接，新在抗裂性驗(yàn)算的應(yīng)力控制系數(shù)做了適當(dāng)調(diào)整，使得兩種計(jì)算結(jié)果的實(shí)際安全度相差不大。stpc120.71Q KsGKQ KMMMMu12GKQ KQ KMMMM 計(jì)算后張法構(gòu)件的截面應(yīng)力時(shí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件制造施工情況，考慮分階段受力特點(diǎn)，采用不同的截面幾何特征值。 在預(yù)加力和構(gòu)件自重效應(yīng)作用下，預(yù)應(yīng)力筋孔道尚未灌漿，應(yīng)采用扣除孔道影響（但應(yīng)計(jì)入普通鋼筋作用）的凈截面幾何特征值 ，其中 應(yīng)按受壓翼緣全寬計(jì)算， 應(yīng)按受壓翼緣的有效寬度 計(jì)算。 在附加恒載和使用荷載效應(yīng)作用下，預(yù)應(yīng)力孔道已灌漿，應(yīng)采用考慮預(yù)應(yīng)力鋼

9、筋和普通鋼筋作用的換算截面幾何特征值 。 對(duì)于上翼緣板間設(shè)有現(xiàn)澆段的情況，凈截面幾何特征值 應(yīng)按預(yù)制構(gòu)件部分計(jì)算。換算截面幾何特征值應(yīng)按考慮現(xiàn)澆段的整體截面計(jì)算。nnAJ、nAnJfb0JnnAJ、 在計(jì)算鋼筋合力 及相應(yīng)的偏心距 時(shí)，應(yīng)考慮混凝土收縮、徐變對(duì)普通鋼筋應(yīng)力的影響。當(dāng)混凝土產(chǎn)生收縮、徐變損失 時(shí)，普通鋼筋必將受到同樣大小的壓縮，相當(dāng)于普通鋼筋獲得一個(gè)壓力 或 ，為了平衡此項(xiàng)壓力，在混凝土中產(chǎn)生一個(gè)拉力 或 。換句話說(shuō)，考慮混凝土收縮和徐變的影響，相當(dāng)于在普通鋼筋截面重心處于對(duì)混凝土施加一個(gè)拉力 或 （圖8-1）。 對(duì)連續(xù)梁等超靜結(jié)構(gòu)，在計(jì)算鋼筋合力 及相應(yīng)的偏心距 時(shí)，應(yīng)考慮二次

10、力 的影響。0ppNN、0ppnee、6l6lsA6lsA6lsA6lsA6lsA6lsA0ppNN、2pM0ppnee、 斜截面抗裂性驗(yàn)算的實(shí)質(zhì)是選取若干最不利截面（例如支點(diǎn)附近截面，梁肋寬度變化處截面等），計(jì)算在荷載短期效應(yīng)組合作用下截面的主拉應(yīng)力，并控制其滿足公式（8-4）或（8-5）的限制條件。 全預(yù)應(yīng)力混凝土及部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，在荷載短期效應(yīng)組合作用下，全截面參加工作，構(gòu)件處于彈性工作階段。即使是允許開裂的部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件，驗(yàn)算抗裂性所選取的支點(diǎn)附近截面，在一般情況下，也是處于全截面參加工作的彈性工作狀態(tài)。因此，主拉應(yīng)力可按材料力學(xué)公式計(jì)算。 對(duì)于配有縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和

11、豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，由預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力，按下式計(jì)算： （8-20）2222cxcycxcytp （1）混凝土法向應(yīng)力 為在預(yù)加力（扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后）和荷載短期效應(yīng)組合彎矩（ ）作用下，計(jì)算主應(yīng)力點(diǎn)的混凝土法向應(yīng)力，其數(shù)值可參照公式（8-6）或（8-9）和公式（8-10）或（8-11）計(jì)算，但式中的 、 應(yīng)以 代替，式中 為所求應(yīng)力之點(diǎn)至凈截面和換算截面重心的距離。（2）混凝土豎向壓應(yīng)力 由豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土豎向壓應(yīng)力，按下式計(jì)算： （8-21）式中 豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力 ； 單肢豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積； 同一截面上豎向預(yù)

12、應(yīng)力鋼筋的肢數(shù)； 豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的縱向間距； 梁的腹板寬度。cxcx120.71QsGKQ KMMMMunW0W00nnJJyy，0nyy、cy.pe vpvcyvnAbS.pe vcon vl v.pe vpvAnvSb（3）混凝土剪應(yīng)力 為由預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋加力的豎直分力（又稱預(yù)剪力）和按荷載效應(yīng)短期組合剪力 產(chǎn)生的計(jì)算主應(yīng)力點(diǎn)處的混凝土剪應(yīng)力。 預(yù)剪力為 荷載效應(yīng)短期組合剪力為 由預(yù)剪力 和荷載剪力 產(chǎn)生的混凝土剪應(yīng)力，按下式計(jì)算： （8-22）spVsV.sinppe bpbpVA pVsVKQKQKGKGpVVVVV212117 . 0nnppbbpeKQKQKGnnKGSbJAbJS

13、VVVbJSVsin)17 . 0(.002121 在應(yīng)用上述公式計(jì)算主拉應(yīng)力時(shí)應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)： 主拉應(yīng)力計(jì)算公式（8-20）中的 和 應(yīng)是同一計(jì)算截面，同一水平纖維處，由同一荷載產(chǎn)生的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力值。一般是按最在活載剪力和與其對(duì)應(yīng)的活載彎矩組合計(jì)算，切不可不加分析的隨意組合。 對(duì)先張法構(gòu)件端部區(qū)段進(jìn)行抗裂性驗(yàn)算，計(jì)算由預(yù)加力引起的截面應(yīng)力時(shí)，應(yīng)考慮梁端預(yù)應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度 范圍內(nèi)預(yù)加力的變化。規(guī)定，預(yù)應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度 范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋的實(shí)際應(yīng)力值，在構(gòu)件端部取為零，在預(yù)應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度末端取有效預(yù)應(yīng)力，兩點(diǎn)之間接直線變化取值。cxstrltrl 部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件允許在正常使用階段出現(xiàn)裂縫。

14、因此，控制裂縫寬度是部分預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 新推薦的部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件裂縫寬度計(jì)算公式是有相同的形式。 （8-23）式中 鋼筋表面形狀系數(shù)，對(duì)光面鋼筋 ； 對(duì) 帶肋鋼筋 ； 作用（或荷載）長(zhǎng)期效應(yīng)影響系數(shù)， （8-24） 其中ML和MS分別為按作用（或荷載）長(zhǎng)期效 應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值； 與構(gòu)件形狀有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為板式受彎構(gòu)件時(shí)， ；當(dāng)為其他受彎構(gòu)件時(shí)， ； 12330()0.28 10ssfsdWC C CE1C11.4C 11.0C 210.5LSMCM 2C3C31.15C 31.0C 配筋率， ，當(dāng) 時(shí)， 取 ，當(dāng) 時(shí)，取 ； 縱向受拉鋼筋的直徑（mm

15、），對(duì)配有預(yù)應(yīng)力鋼 絞線束（或鋼絲束）和普通鋼筋的情況，d應(yīng)改 用等效直徑 代替； 由作用（或荷載）短期效應(yīng)組合引起的開裂截面 縱向受拉鋼筋的應(yīng)力，其數(shù)值可近下式近似公式 計(jì)算： （8-25） 混凝土法向應(yīng)力為零時(shí)縱向預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋 的合力，對(duì)先張法構(gòu)件，可按公式（8-12）計(jì) 算；對(duì)后張法構(gòu)件，應(yīng)按下式計(jì)算： （8-26）0()/()spffAAbhbb h0.020.020.0060.006d2iiiinddendss002()()spppsspSMNzdMAA z0pN006.66ppplspeEppc pplsconLEppcplsNAAAAA 在預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋合力（ ） 作用下，預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處的預(yù)壓應(yīng)力； 受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋合力作用點(diǎn) （近似取預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋截面重心）至截面 受壓區(qū)合力作用點(diǎn)的距離，其數(shù)值可按下列近似 公式計(jì)算： （8-27） （8-28）式中 混凝土法向力等于零時(shí)，縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋