混凝土结构预应力混凝土受弯构件学习教案.pptx

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1、会计学1混凝土结构混凝土结构(jigu)预应力混凝土受弯构预应力混凝土受弯构件件第一页，共34页。12.1 12.1 受弯受拉构件受弯受拉构件(gujin)(gujin)受力全过程及应力分析受力全过程及应力分析 预应力混凝土受弯构件(gujin)截面内钢筋布置第1页/共34页第二页，共34页。第九章第九章 预应力混凝土构件预应力混凝土构件(gujin)(gujin)混凝土预应力混凝土预应力 仿照轴心受拉构件，计算预应力混凝土受弯构件中由预加力产生仿照轴心受拉构件，计算预应力混凝土受弯构件中由预加力产生的混凝土法向应力的混凝土法向应力 时，可看作将一个偏心压力时，可看作将一个偏心压力 作用于构件

2、截面作用于构件截面上，然后按材料力学公式计算。计算时，先张法用构件的换算上，然后按材料力学公式计算。计算时，先张法用构件的换算(hun(hun sun)sun)截面（截面（，），而后张法用构件的净截面（），而后张法用构件的净截面（，）。）。12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力受弯受拉构件受力全过程及应力(yngl)(yngl)分分析析 第2页/共34页第三页，共34页。预应力构件直至开裂前，基本处于弹性(tnxng)工作状态。由材料力学分析得：预应力作用(zuyng)下：使用(shyng)弯矩作用下：若已知N1，N2，A0，I0，ep，即可求得各特征点的应力状态表达式。y以向下为正

3、，向上为负。12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力分析受弯受拉构件受力全过程及应力分析 第3页/共34页第四页，共34页。1 施工(sh gng)阶段 先张法受弯构件 放松(fn sn)预应力钢筋，压缩混凝土12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力受弯受拉构件受力全过程及应力(yngl)(yngl)分析分析 第4页/共34页第五页，共34页。法向压应力引起混凝土压缩，同时(tngsh)预应力筋受压，所以：12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力受弯受拉构件受力全过程及应力(yngl)(yngl)分析分析 第5页/共34页第六页，共34页。完成(wn chng)第二批预

4、应力损失 考虑混凝土收缩和徐变对非预应力钢筋(gngjn)的影响12.1 12.1 受弯受拉构件受弯受拉构件(gujin)(gujin)受力全过程及应力分受力全过程及应力分析析 第6页/共34页第七页，共34页。12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力受弯受拉构件受力全过程及应力(yngl)(yngl)分析分析 第7页/共34页第八页，共34页。后张法受弯构件(gujin)完成(wn chng)第一批预应力损失12.1 12.1 受弯受拉构件受弯受拉构件(gujin)(gujin)受力全过程及应力分析受力全过程及应力分析 第8页/共34页第九页，共34页。12.1 12.1 受弯受拉构

5、件受力全过程及应力受弯受拉构件受力全过程及应力(yngl)(yngl)分析分析 第9页/共34页第十页，共34页。完成(wn chng)第二批预应力损失 12.1 12.1 受弯受拉构件受弯受拉构件(gujin)(gujin)受力全过程及应力分受力全过程及应力分析析 第10页/共34页第十一页，共34页。12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力受弯受拉构件受力全过程及应力(yngl)(yngl)分析分析 第11页/共34页第十二页，共34页。2 使用阶段(jidun)1）开裂前阶段(jidun)荷载(hzi)作用下，截面正应力：截面(jimin)最大拉应力：先张法荷载作用前该处混凝土的

6、预压应力：后张法12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力分析受弯受拉构件受力全过程及应力分析 第12页/共34页第十三页，共34页。当外弯矩M产生的截面受拉边缘的拉应力恰好抵消(dxio)混凝土的预压应力时，这时的弯矩称为消压弯矩MP0消压弯矩此时(c sh)，相应的预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时，受拉区及受压区的预应力钢筋的应力为：先张法后张法12.1 12.1 受弯受拉构件受弯受拉构件(gujin)(gujin)受力全过程及应力分析受力全过程及应力分析 第13页/共34页第十四页，共34页。2）开裂(ki li)阶段 当荷载超过抗裂荷载时，受拉区出现垂直裂缝。这时，在裂缝

7、截面上受拉区混凝土退出工作，全部拉力由受拉区钢筋承担(chngdn)。随着裂缝的增大，裂缝逐步向上延伸和开展。3）破坏(phui)阶段 对于只在受拉区配置预应力钢筋且配筋率适当的受弯构件（适筋梁），在荷载作用下，受拉区全部钢筋（包括预应力钢筋和非预应力钢筋）将达到屈服强度，裂缝迅速向上延伸，而后受压区混凝土被压碎，构件即告破坏。破坏时，截面的应力状态与钢筋混凝土受弯构件相似。对于受压区还配置有预应力钢筋的构件，破坏时，受压区预应力钢筋的应力状态将与钢筋混凝土双筋梁的受压钢筋有较大的不同。它可能受拉或受压，但不屈服。开裂弯矩12.1 12.1 受弯受拉构件受力全过程及应力分析受弯受拉构件受力全过

8、程及应力分析 第14页/共34页第十五页，共34页。12.2 12.2 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)的承载力计算的承载力计算正截面正截面(jimin)(jimin)受弯承载力计算受弯承载力计算 矩形(jxng)截面受弯构件正截面受弯承载力计算 12.2、预应力受弯构件的承载力计算第15页/共34页第十六页，共34页。预应力受弯构件在荷载作用下发生(fshng)破坏时，截面受拉区预应力钢筋和非预应力钢筋的应力先达到屈服强度fpy和fy，然后受压区边缘混凝土应变达到极限压应变致使混凝土压碎，构件达到极限承载力。此时，受压区非预应力钢筋的应力可达到受压屈服强度fy。而受压

9、区预应力钢筋的应力p可能是拉应力，也可能是压应力，但一般达不到受压屈服强度fpy。矩形截面预应力混凝土受弯构件，与普通钢筋混凝土受弯构件相比，截面中仅多出AP与AP两项钢筋。12.2 12.2 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)的承载力计算的承载力计算第16页/共34页第十七页，共34页。两个独立平衡方程(fngchng)：公式的适用条件为：12.2 12.2 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)的承载力计算的承载力计算第17页/共34页第十八页，共34页。12.2 12.2 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)的承载力计算的承载力

10、计算第18页/共34页第十九页，共34页。斜截面承载力计算 斜截面受剪承载力计算 只需在钢筋混凝土梁的基础上考虑预应力对受剪承载力的影响。矩形、T形和I形截面的预应力混凝土受弯构件(gujin)，当配置箍筋和弯起钢筋时，其斜截面受剪承载力应按下列公式计算：斜截面受弯承载力构造(guzo)措施保证12.2 12.2 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)的承载力计算的承载力计算第19页/共34页第二十页，共34页。正截面裂缝控制验算正截面裂缝控制验算 一级一级严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件(gujin)(gujin)二级二级 一般要求不出现裂缝的构件一般要求不

11、出现裂缝的构件(gujin)(gujin)三级三级允许出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件(gujin)(gujin)12.3 12.3 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)裂缝验算裂缝验算12.3、预应力受弯构件(gujin)的裂缝验算第20页/共34页第二十一页，共34页。斜截面抗裂度验算斜截面抗裂度验算 混凝土主拉应力混凝土主拉应力（1 1）一级）一级严格要求不出现裂缝的构件严格要求不出现裂缝的构件(gujin)(gujin)（2 2）二级）二级一般要求不出现裂缝的构件一般要求不出现裂缝的构件(gujin)(gujin)混凝土主压应力混凝土主压应力对严格要求和一般要求不出

12、现裂缝的构件对严格要求和一般要求不出现裂缝的构件(gujin)(gujin)，均应符合下，均应符合下列规定：列规定：12.3 12.3 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)裂缝验算裂缝验算第21页/共34页第二十二页，共34页。12.3 12.3 预应力受弯构件裂缝预应力受弯构件裂缝(li fng)(li fng)验算验算第22页/共34页第二十三页，共34页。挠度挠度(nod)(nod)验算验算与普通混凝土受弯构件不同，预应力混凝土受弯构与普通混凝土受弯构件不同，预应力混凝土受弯构件的挠度件的挠度(nod)(nod)由两部分组成。第一部分是外荷载产由两部分组成。第一部分是

13、外荷载产生的向下挠度生的向下挠度(nod)fl (nod)fl ；另一部分是预应力产生的向；另一部分是预应力产生的向上变形上变形 fp fp，称为反拱。，称为反拱。预应力受弯构件由于预应力的作用产生反拱预应力受弯构件由于预应力的作用产生反拱(向上向上的挠曲变形的挠曲变形)，在使用荷载作用下产生的变形要抵消一，在使用荷载作用下产生的变形要抵消一部分反拱，所以预应力构件的变形将比普通混凝土构件部分反拱，所以预应力构件的变形将比普通混凝土构件小一些。小一些。预应力混凝土受弯构件在正常使用极限状态下的预应力混凝土受弯构件在正常使用极限状态下的挠度挠度(nod)(nod)验算公式为：验算公式为：12.4

14、 12.4 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)变形验算变形验算12.4、预应力受弯构件的变形(bin xng)验算第23页/共34页第二十四页，共34页。荷载(hzi)作用下的挠度计算1）刚度(n d)短期(dun q)抗弯刚度Bs=0.85EcI0使用阶段要求不出现裂缝的构件允许出现裂缝的构件12.4 12.4 预应力受弯构件变形验算预应力受弯构件变形验算第24页/共34页第二十五页，共34页。考虑荷载长期作用影响(yngxing)的抗弯刚度取长期荷载(hzi)影响系数=2按荷载效应标准(biozhn)组合计算，并考虑荷载长期效应组合影响的受弯构件挠度：12.4 12.

15、4 预应力受弯构件变形验算预应力受弯构件变形验算第25页/共34页第二十六页，共34页。预加力产生(chnshng)的挠度（反拱值）短期(dun q)抗弯刚度Bs=EcI0考虑荷载长期作用(zuyng)影响的抗弯刚度Bl=0.5EcI0荷载长期效应组合下的反拱值：Np0为完成全部预应力损失后的预应力合力的大小。12.4 12.4 预应力受弯构件变形验算预应力受弯构件变形验算第26页/共34页第二十七页，共34页。12.5、预应力受弯构件的施工阶段(jidun)验算12.5 12.5 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)施工阶段验算施工阶段验算第27页/共34页第二十八页，共

16、34页。对预拉区不允许出现裂缝的构件或预压时全截面(jimin)受压的构件，在预加力、自重及施工荷载(必要时应考虑动力系数)作用下，其截面(jimin)边缘的混凝土法向应力应符合下列规定：截面(jimin)边缘的混凝土法向应力可按下列公式计算：12.5 12.5 预应力受弯构件预应力受弯构件(gujin)(gujin)施工阶段验算施工阶段验算第28页/共34页第二十九页，共34页。对施工阶段(jidun)预拉区允许出现裂缝而在预拉区不配置纵向预应力钢筋的构件，除应进行承载能力极限状态验算外，其截面边缘的混凝土法向应力应符合下列规定：注：后张法预应力混凝土受弯构件的端部局部受压计算内容与轴心受拉

17、构件相同，不赘述。12.5 12.5 预应力受弯构件施工预应力受弯构件施工(sh gng)(sh gng)阶段验算阶段验算第29页/共34页第三十页，共34页。12.12.预应力混凝土构件预应力混凝土构件(gujin)(gujin)的构造要求的构造要求 1先张法构件 预应力钢筋（丝）的净间距预应力钢筋、钢丝的净间距应根据便于浇灌混凝土、保证钢筋（丝）与混凝土的粘结锚固、以及施加预应力（夹具及张拉设备的尺寸）等要求来确定。当预应力钢筋为钢筋时，其净距不应小于钢筋及25mm；当预应力钢筋为钢丝时，其净距不宜小于15mm。混凝土保护层厚度为保证钢筋与混凝土的粘结强度，防止放松预应力钢筋时出现纵向劈裂

18、裂缝(li fng)，必须有一定的混凝土保护层厚度。当采用钢筋作预应力筋时，其保护层厚度要求同钢筋混凝土构件；当预应力钢筋为光面钢丝时，其保护层厚度不应小于15mm。12.6、预应力混凝土构件(gujin)的构造要求第30页/共34页第三十一页，共34页。钢筋、钢丝的锚固先张法预应力混凝土构件应保证钢筋（丝）与混凝土之间有可靠的粘结力，宜采用变形(bin xng)钢筋、刻痕钢丝、螺旋肋钢丝、钢绞线等。端部附加钢筋为防止放松预应力钢筋时构件端部出现纵向裂缝，对预应力钢筋端部周围的混凝土应设置附加钢筋：当采用单根预应力钢筋，其端部宜设置长度不小于150mm螺旋筋。当钢筋直径d16mm时，也可利用支

19、座垫板上的插筋，但插筋根数不应少于4根，其长度不宜小于120mm。当采用多根预应力钢筋时，在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内，应设置35片与预应力钢筋垂直的钢筋网。采用钢丝配筋的预应力薄板，在端部100mm范围内，应适当加密横向钢筋。第31页/共34页第三十二页，共34页。2后张法构件 预留孔道的构造要求预留孔道的布置应考虑到张拉设备的尺寸、锚具尺寸及构件端部混凝土局部受压承载力的要求等因素。孔道直径应比预应力钢筋束外径、钢筋对焊接头处外径及锥形螺杆锚具的套筒等外径大1015mm，以便于穿入预应力钢筋，并保证孔道灌浆质量。孔道间的净距不应小于25mm；孔道至构件边缘的净距不应小于25mm，且

20、不宜小于孔道的半径。构件两端及跨中应设置灌浆孔或排气孔，孔距不宜大于12m。孔道灌浆所用的水泥砂浆强度等级(dngj)不应低于M20，水灰比宜为0.40.45，为减少收缩，宜掺入0.01%水泥用量的铝粉凡需要起拱的构件，预留孔道宜随构件同时起拱。第32页/共34页第三十三页，共34页。曲线(qxin)预应力钢筋的曲率半径 钢丝束、钢绞线束以及钢筋直径d12mm的钢筋束，不宜小于4m。1225mm的钢筋，不宜小于15mm。端部构造 为防止施加预应力时，构件端部产生沿截面中部的纵向水平裂缝，宜将一部分预应力钢筋在靠近支座区段弯起，并使预应力钢筋尽可能沿构件端部均匀布置。如预应力钢筋在构件端部不能均匀布置而需集中布置在端部截面下部时，应在构件端部0.2倍截面高度范围内设置竖向附加焊接钢筋网等构造钢筋。预应力钢筋锚具及张拉设备的支承处，应采用预埋钢垫板，并设置上述附加钢筋网和附加钢筋。当构件端部有局部凹进时，为防止端部转折处产生裂缝，应增设折线构造钢筋。第33页/共34页第三十四页，共34页。