預應力混凝土受拉構件計算PPT課件

1、11.1預應力混凝土軸心受拉構件受力全過程及各階段的應力分析1.先張法構件：先張法構件：（1）施工階段：）施工階段：a）張拉預應力鋼筋：）張拉預應力鋼筋：此時此時：預應力鋼筋應力為：預應力鋼筋應力為 ，混凝土應力為，混凝土應力為0， con非預應力鋼筋應力為非預應力鋼筋應力為0。第1頁/共22頁b）完成第一批損失（混凝土受到預壓應力之前）完成第一批損失（混凝土受到預壓應力之前)：此時，預應力鋼筋應力：此時，預應力鋼筋應力： lconpe0pc混凝土應力：混凝土應力： c）放張預應力鋼筋：）放張預應力鋼筋：預應力鋼筋應力：預應力鋼筋應力： pcElconpe非預應力鋼筋獲得的預壓應力：非預應力鋼

2、筋獲得的預壓應力： pcEscSEEE /第2頁/共22頁根據截面內力平衡條件：根據截面內力平衡條件：用于求收縮徐變。0pIconpcI)(AAl式中：式中：A0 = Ac + E As + E Ap 換算截面面積。換算截面面積。扣除孔道，鋼筋等后的截面扣除孔道，鋼筋等后的截面面積的砼截面面積。面積的砼截面面積。sscpcppeAAAsscpcppcElconAAA)(力為混凝土產生的預壓應pc第3頁/共22頁d）完成第二批損失（混凝土受到預壓應力之后）完成第二批損失（混凝土受到預壓應力之后)：非預應力筋應力：非預應力筋應力：預應力筋應力：預應力筋應力：pcEs-pcElconpe應力損失和，

3、即第一批和第二批預IIlIllpc應力降低至低，導致混凝土的預壓因預應力筋的拉應力降第4頁/共22頁使用階段受力過程的三個特征點：使用階段受力過程的三個特征點：N N0( c =0) Ncr( c =ftk) Nu(fpy)（2）使用階段：）使用階段：N0N00NcrNcrftkNuNu第5頁/共22頁加載至構件截面即將開裂：加載至構件截面即將開裂： cr= ftk sr= E ftk l5，非預應力鋼筋的應力非預應力鋼筋的應力 pr= con l + E ftk，預應力鋼筋的應力預應力鋼筋的應力 截面平衡：截面平衡：Ncr=ftkAc + sAs + p Ap式中式中 Ncr 預應力軸拉構件

4、即將開裂所能承預應力軸拉構件即將開裂所能承受的軸向力。受的軸向力。Ncr= (ftk + pcII)A0 (預應力存在可以提高抗裂性)l5混凝土收縮徐變引起的預應力損失第6頁/共22頁加載至構件破壞：加載至構件破壞： c= 0 s= fy p= fpy 所以：所以：Nu=fpyAP + fyAs (應力的存在不能提高正截面承截力應力的存在不能提高正截面承截力)Nu 極限承截力。極限承截力。第7頁/共22頁a)澆注混凝土，養(yǎng)護直至鋼筋張拉前，認為截面中澆注混凝土，養(yǎng)護直至鋼筋張拉前，認為截面中 不產生任何應力。不產生任何應力。 s= - E pcI，非預應力鋼筋的應力非預應力鋼筋的應力 p= c

5、on l2，預應力鋼筋中的應力，預應力鋼筋中的應力， l2為摩擦損失為摩擦損失 2.后張法構件：后張法構件：（1）施工階段：）施工階段：b)張拉預應力鋼筋；張拉預應力鋼筋；根據截面平衡：根據截面平衡： p Ap = cAc + s As第8頁/共22頁根據截面平衡： p Ap = cAc + s Asnpl2concpl2conc)()(AAAAAsE式中： An 換算截面面積。ppA（壓）csEcnAAA第9頁/共22頁c) 完成第一批損失：c= pcI，混凝土的預壓應力混凝土的預壓應力sI= -EpcI，非預應力鋼筋的壓應力非預應力鋼筋的壓應力pI= con l1 l2 = con -lI

6、，預應力鋼筋的應力預應力鋼筋的應力 截面平衡： pI Ap = cAc + sI AsnplconpcI)(AAcppA（壓）pcsEcnAAA第10頁/共22頁d) 完成第二批損失（混凝土受到預壓應力之后）完成第二批損失（混凝土受到預壓應力之后） ： c= pcII sII= （ E pcII+ l5） p= con l截面平衡：截面平衡： p Ap = pcAc + sII AsppA（壓）pc第11頁/共22頁 加載至裂縫即將出現c= ftks= Eftk l5 (拉) 非預應力鋼筋的應力非預應力鋼筋的應力p= con l + EpcII + Eftk 預應力鋼筋的應力預應力鋼筋的應力截

7、面平衡： Ncr = pAp + Ass + Acftk NcrNcrftk第12頁/共22頁c) 加載至破壞：c= 0s= fyp= fpy Nu = fpyAp + fy As作業(yè)：比較先、后張法各階段的應力狀態(tài)及公式的表達。NuNu第13頁/共22頁3. 軸心受拉構件應力比較軸心受拉構件應力比較1 1）先張法和后張法預應力混凝土構件比較）先張法和后張法預應力混凝土構件比較 混凝土完成彈性壓縮的時間不同?；炷镣瓿蓮椥詨嚎s的時間不同。 先張法：先張法：在放松預應力鋼筋時在放松預應力鋼筋時 后張法：后張法：在預應力筋張拉至在預應力筋張拉至concon時時 2 2）預應力混凝土構件與普通鋼筋混

8、凝土構件比較）預應力混凝土構件與普通鋼筋混凝土構件比較 預應力混凝土構件與普通鋼筋混凝土構件在施工預應力混凝土構件與普通鋼筋混凝土構件在施工階段，二者鋼筋和混凝土兩種材料所處的應力狀態(tài)不同，階段，二者鋼筋和混凝土兩種材料所處的應力狀態(tài)不同，普通鋼筋混凝土構件中，鋼筋和混凝土均處于零應力狀普通鋼筋混凝土構件中，鋼筋和混凝土均處于零應力狀態(tài)，而預應力混凝土構件中，鋼筋和混凝土均有初應力，態(tài)，而預應力混凝土構件中，鋼筋和混凝土均有初應力，其中鋼筋處于拉應力狀態(tài)，混凝土處于受壓狀態(tài)，一旦其中鋼筋處于拉應力狀態(tài)，混凝土處于受壓狀態(tài)，一旦預壓應力被抵消，預應力混凝土和普通鋼筋混凝土之間預壓應力被抵消，預應

9、力混凝土和普通鋼筋混凝土之間沒有本質的不同。沒有本質的不同。 第14頁/共22頁 預應力混凝土構件出現裂縫比預應力混凝土構件出現裂縫比普通鋼筋混凝土構件遲得多，但裂縫普通鋼筋混凝土構件遲得多，但裂縫出現的荷載與破壞出現的荷載與破壞荷載比較接近。荷載比較接近。 預應力混凝土構件與條件相同預應力混凝土構件與條件相同的未加預應力的鋼筋混凝土構件承載的未加預應力的鋼筋混凝土構件承載能力相同，故預加能力相同，故預加應力能推遲裂縫出應力能推遲裂縫出現，但不能提高承載能力。現，但不能提高承載能力。 第15頁/共22頁11.2 11.2 預應力混凝土預應力混凝土軸心受拉構件的計算軸心受拉構件的計算 預應力混凝

10、土軸心受拉構件的計算包括使用階段和施工階段的計算和驗算。 使用階段的計算內容包括：正截面承載力計算、裂縫寬度驗算。其計算公式如下： 正截面承載力計算： 裂縫控制驗算： 、對嚴格要求不出現裂縫的構件（一級構件） N Nu = fyAs + fpy Apck pcII 0 一般當構件在荷載標準值下產生的軸心拉力Nk不超過Ncr，構件就不會開裂。 第16頁/共22頁、對一般要求不出現裂縫的構件、對一般要求不出現裂縫的構件（二（二級構件級構件） 荷載效應的標準組合抗裂驗算邊緣的混凝土法向應力；在荷載效應的標準組合下滿足：在荷載效應的標準組合下滿足：tkpcckfck0ANkck第17頁/共22頁 按荷

11、載效應的標準組合，并考慮長期作用的影響，計算的最大裂縫寬度應滿足： 其中sk為按荷載效應標準組合計算的預應力混凝土構件縱向受拉鋼筋的等效應力：maxlim1.90.08eqskcrctedcE 0spskpsNNAA 式中 混凝土法向應力為零時，全部預應力鋼筋和非預應力鋼筋的合力。0pNspteteAAA、對允許出現裂縫的構件（三級構件） sk，構件受力特征系數2 . 2cr. 112 . 02 . 065. 01 . 1取為時，取，當stetkf第18頁/共22頁2） 施工階段驗算 預應力混凝土構件在放張預應力鋼筋（先張法）或張拉預應力鋼筋完畢（后張法）時，混凝土受到的預壓應力最大，而這時混凝土的強度通常僅達到設計強度的75，構件承載力和后張法構件端部錨固區(qū)局部受壓承載力是否足夠，應予驗算。 張拉（或放張）預應力鋼筋時，構件承載力驗算：0.8cccfk 式中 放松預應力鋼筋或張拉完畢時混凝土所受的 預壓應力；cc 放張預應力鋼筋或張拉完畢時混凝土的軸心 抗壓強度設計值。 cfk第19頁/共22頁10()conlpccAA 后張法構件按不考慮損失計算，即 后張法構件端部錨固區(qū)局部受壓驗算： 后張法構件端部由于錨具下墊板面積很小而承