第9章 正常使用極限狀態(tài)驗算及耐久性設計

1、混凝土結構設計原理第9章 預應力混凝土構件,教材作者：李方圓課件制作：李方圓,主要內容：　　預應力混凝土的概念及其與普通鋼筋混凝土的區(qū)別　　預應力混凝土構件（包括軸心受拉、受彎構件）設計　　構造要求 重點：　　預應力混凝土的基本概念 　　各項預應力損失的意義、計算方法、減小措施 　　預應力混凝土軸心受拉構件各階段的應力狀態(tài)、設計計算方法,第九章 預應力混凝土構件,,1　 一般概念 預應力混凝土（pre

2、stressed concrete）是在混凝土構件承受外荷載之前，對其受拉區(qū)預先施加壓應力。這種預壓應力可以部分或全部抵消外荷載產(chǎn)生的拉應力，因而可減少甚至避免裂縫的出現(xiàn)。,第九章 預應力混凝土構件,9.1 預應力混凝土的基本知識,,,預應力混凝土受彎構件,第九章 預應力混凝土構件,9.1 預應力混凝土的基本知識,,,通過人為控制預壓力Np的大小，可使梁截面受拉邊緣混凝土產(chǎn)生壓應力、零應力或很小的拉應力，以滿足不同的裂縫控制要求

3、，從而改變了普通鋼筋混凝土構件原有的裂縫狀態(tài)，成為預應力混凝土受彎構件。　　美國混凝土協(xié)會（ACI）對預應力混凝土下的定義是：“預應力混凝土是根據(jù)需要人為地引入某一數(shù)值與分布的內應力，用以全部或部分抵消外荷載應力的一種加筋混凝土”。,2　 施加預應力的方法 通常通過機械張拉鋼筋給混凝土施加預應力。按照施工工藝的不同，可分為先張法和后張法兩種。 　先張法 在澆灌混凝土之前張拉預應力鋼筋，故稱

4、為先張法（pretensioning type）?？刹捎门_座長線張拉或鋼模短線張拉。 先張法構件是通過預應力鋼筋與混凝土之間的粘結力傳遞預應力的。此方法適用于在預制廠大批制作中、小型構件，如預應力混凝土樓板、屋面板、梁等。,第九章 預應力混凝土構件,9.1 預應力混凝土的基本知識,,,第九章 預應力混凝土構件,,,先張法構件制作,9.1 預應力混凝土的基本知識,第九章 預應力混凝土構件,,,后張法

5、 在澆灌混凝土并結硬之后張拉預應力鋼筋，故稱為后張法（post-tensioning type）。 后張法構件是依靠其兩端的錨具錨住預應力鋼筋并傳遞預應力的。因此，這樣的錨具是構件的一部分，是永久性的，不能重復使用。此方法適用于在施工現(xiàn)場制作大型構件，如預應力屋架、吊車梁、大跨度橋梁等。,9.1 預應力混凝土的基本知識,第九章 預應力混凝土構件,,,后張法構件制作,9.1 預應力混凝土的基本知識,第九章 預應力

6、混凝土構件,,,3　錨具 錨具是錨固預應力筋的裝置，它對在構件中建立有效預應力起著至關重要的作用。先張法構件中的錨具可重復使用，也稱夾具或工作錨；后張法構件依靠錨具傳遞預應力，錨具也是構件的組成部分，不能重復使用。 對錨具的要求是：安全可靠，使用有效、節(jié)約鋼材及制作簡單。 錨具按其構造形式及錨固原理，可以分為三種基本類型：錨塊錨塞型錨具；螺桿螺帽型錨具；鐓頭型錨具。,9.1 預應力混凝土

7、的基本知識,第九章 預應力混凝土構件,,,4　預應力混凝土的材料 　鋼筋 預應力混凝土結構中的鋼筋包括預應力鋼筋（prestressing tendon）和非預應力鋼筋（ordinary steel bar）。 非預應力鋼筋宜采用HRB400級和HRB335級鋼筋，也可采用RRB400級鋼筋。由于通過張拉預應力鋼筋給混凝土施加預壓應力，因此預應力鋼筋首先必須具有很高的強度，才能有效提高構件

8、的抗裂能力。規(guī)范規(guī)定，預應力鋼筋宜采用預應力鋼絞線、消除應力鋼絲及熱處理鋼筋。 　混凝土 規(guī)范規(guī)定，預應力混凝土結構（prestressed concrete structure）的混凝土強度等級不應低于C30；當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時，混凝土強度等級不宜低于C40。,9.1 預應力混凝土的基本知識,第九章 預應力混凝土構件,,,9.1 預應力混凝土的基本知識,5　預應力混凝土的特點

9、 預應力混凝土與普通鋼筋混凝土相比，有如下特點：　　提高了構件的抗裂能力　　增大了構件的剛度　　充分利用高強度材料　　擴大了構件的應用范圍 預應力混凝土具有施工工序多、對施工技術要求高，且需要張拉設備、錨夾具及勞動力費用高等特點，因此特別適用于普通鋼筋混凝土構件力不能及的情形（如有防水、抗?jié)B要求者或大跨度及重荷載結構）。,第九章 預應力混凝土構件,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,1　

10、張拉控制應力σcon 張拉控制應力（controlling stress）是指張拉預應力鋼筋時，張拉設備的測力儀表所指示的總張拉力除以預應力鋼筋截面面積得出的拉應力值。 σcon是施工時張拉預應力鋼筋的依據(jù)，其取值應適當。若過大，則會產(chǎn)生如下問題：（1）個別鋼筋可能被拉斷；（2）施工階段可能會引起構件某些部位受到拉力（稱為預拉區(qū)）甚至開裂，還可能使后張法構件端部混凝土產(chǎn)生局部受壓破壞；（3）使開裂荷載與破

11、壞荷載相近，一旦裂縫，將很快破壞，即可能產(chǎn)生無預兆的脆性破壞。另外，還會增大預應力鋼筋的松弛損失。因而對張拉控制應力應規(guī)定上限值。 同時，為了保證構件中建立必要的有效預應力，張拉控制應力取值也不能過小，即也應有下限值。,第九章 預應力混凝土構件,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,混凝土規(guī)范規(guī)定預應力鋼筋的張拉控制應力值不宜超過下表規(guī)定的張拉控制應力限值，且不應小于0.4 fptk 。,,張拉控制應力限值,第九

12、章 預應力混凝土構件,,,,,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,2　預應力損失 將預應力鋼筋張拉到控制應力后，由于種種原因，其拉應力值將逐漸下降到一定程度，即存在預應力損失（loss of prestress）。經(jīng)損失后預應力鋼筋的應力才會在混凝土中建立相應的有效預應力（effective prestress）。 下面分項討論引起預應力損失的原因、損失值的計算以及減少預應力損失的措施。,第九

13、章 預應力混凝土構件,,,張拉端錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損失 無論先張法臨時固定預應力鋼筋還是后張法張拉完畢錨固預應力鋼筋時，在張拉端由于錨具的壓縮變形，錨具與墊板之間、墊板與墊板之間、墊板與構件之間的所有縫隙被擠緊，或由于鋼筋、鋼絲、鋼絞線在錨具內的滑移，使得被拉緊的預應力鋼筋松動縮短從而引起預應力損失。 預應力直線鋼筋錨具變形損失應按下列公式計算：,,,為了減小錨具變形和鋼筋內縮引起的預應力損

14、失，應盡量少用墊板；先張法采用長線臺座張拉時損失較??；而后張法中構件長度越大則損失越小。,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,第九章 預應力混凝土構件,,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失,,摩擦損失計算簡圖,第九章 預應力混凝土構件,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,后張法由于孔道的制作偏差、孔道壁粗糙以及鋼筋與孔壁的擠壓等原因，張拉預應力筋時，鋼筋將與孔壁發(fā)生摩

15、擦（friction）。距離張拉端越遠，摩擦阻力的累積值越大，從而使構件每一截面上預應力鋼筋的拉應力值逐漸減小，這種預應力值差額稱為摩擦損失。預應力鋼筋與孔道壁之間的摩擦引起的預應力損失的計算公式如下：,,,為了減小摩擦損失，對于較長的構件可采用一端張拉另一端補拉，或兩端同時張拉，也可采用超張拉。 超張拉程序為

16、 。,,第九章 預應力混凝土構件,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,混凝土加熱養(yǎng)護時，受張拉的鋼筋與承受拉力的設備之間的溫差引起的預應力損失 制作先張法構件時，為了縮短生產(chǎn)周期，常采用蒸汽養(yǎng)護，促使混凝土快硬。由于預應力鋼筋與臺座間形成溫差，產(chǎn)生的預應力損失，按下式計算： 式中， 以N/mm2計，為預應力鋼筋與臺座間的溫差，以 計。通常采用兩階段

17、升溫養(yǎng)護來減小溫差損失：先升溫20～25 ，待混凝土強度達到7.5～10N/mm2后，混凝土與預應力鋼筋之間已具有足夠的粘結力而結成整體；當再次升溫時，二者可共同變形，不再引起預應力損失。因此，計算時取　　　　　　　。,,,,,第九章 預應力混凝土構件,,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,預應力鋼筋的應力松弛引起的預應力損失 應力松弛（stress relaxation）是指鋼筋受力后，在長度不變

18、的條件下，鋼筋應力隨時間的增長而降低的現(xiàn)象。,,預應力鋼絲、鋼絞線： 普通松弛 低松弛 熱處理鋼筋： 可以采用超張拉的方法減小松弛損失。,,,,,,第九章 預應力混凝土構件,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,混凝土的收縮和徐變引起的預應力損失 混凝土在空氣中結硬時體積收縮（shrinkag

19、e），而在預壓力作用下，混凝土沿壓力方向又發(fā)生徐變（creep）。收縮、徐變都導致預應力混凝土構件的長度縮短，預應力鋼筋也隨之回縮，產(chǎn)生預應力損失。 混凝土收縮、徐變引起受拉區(qū)和受壓區(qū)縱向預應力鋼筋的預應力損失值 、 （N/mm2）可按下列方法確定：,,,,,,,,先張法：后張法：,所有能減少混凝土收縮徐變的措施，相應地都將減少 。,,第九章 預應力混凝土構件,,,9.2 預

20、應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,用螺旋式預應力鋼筋作配筋的環(huán)形構件，由于混凝土的局部擠壓引起的預應力損失 對水管、蓄水池等圓形結構物，可采用后張法施加預應力。把鋼筋張拉完畢錨固后，由于張緊的預應力鋼筋擠壓混凝土，鋼筋處構件的直徑減小,一圈內鋼筋的周長減小，預拉應力下降，即產(chǎn)生了預應力損失。規(guī)范規(guī)定：當構件直徑d≤3m時， N/mm2； 當構件直徑d>3m

21、時， 。,,第九章 預應力混凝土構件,,,預應力損失的分階段組合 不同的施加預應力方法，產(chǎn)生的預應力損失也不相同。一般地，先張法構件的預應力損失有 ；而后張法構件有 （當為環(huán)形構件時還有 ）。 在實際計算中，以“預壓”為界，把預應力損失分成兩批?！?各階段預

22、應力損失值的組合,,,,,,,,,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,第九章 預應力混凝土構件,,,考慮到預應力損失計算值與實際值的差異，并為了保證預應力混凝土構件具有足夠的抗裂度，應對預應力總損失值做最低限值的規(guī)定?！兑?guī)范》規(guī)定，當計算求得的預應力總損失值小于下列數(shù)值時，應按下列數(shù)值取用： 先張法構件 100N/mm2； 后張法構件 80N/mm2。,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,

23、第九章 預應力混凝土構件,,,混凝土的彈性壓縮（或伸長） 當混凝土受預應力作用而產(chǎn)生彈性壓縮（或伸長）時，若鋼筋（包括預應力鋼筋和非預應力鋼筋）與混凝土協(xié)調變形（即共同縮短或伸長），則鋼筋的應力變化量為,,式中 為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值，即,,,9.2 預應力混凝土構件設計的一般規(guī)定,第九章 預應力混凝土構件,,,預應力混凝土軸心受拉構件從張拉鋼筋開始到構件破壞為止，可分為兩個階段：施工階段和

24、使用階段。 構件內存在兩個力系：內部預應力（施工制作時施加的）和外荷載（使用階段施加的）。 用Ap和As表示預應力鋼筋和非預應力鋼筋的截面面積，Ac為混凝土截面面積；以 、 及 表示預應力鋼筋、非預應力鋼筋及混凝土的應力。 規(guī)定： 以受拉為正， 及 以受壓為正。,,,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,第九章 預應力混凝

25、土構件,,1　先張法軸心受拉構件 　　 施工階段 施工制作階段，應力圖形如圖所示。此階段構件任一截面各部分應力均為自平衡體系。,先張法構件截面預應力 平衡方程為,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,放松預應力鋼筋，壓縮混凝土（完成第一批預應力損失） 代入平衡方程可得,,,此時的應力狀態(tài)，可作為施工階段對構件進行承載能力計算

26、的依據(jù)。另外， 還用于計算 。,,,第九章 預應力混凝土構件,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,完成第二批預應力損失,,,代入平衡方程解得,上式給出了先張法構件中最終建立的混凝土有效預壓應力。,第九章 預應力混凝土構件,,使用階段 　　 加荷至混凝土預壓應力被抵消時,消壓狀態(tài),,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,

27、,平衡條件為 代入可得,,,此時，構件截面上混凝土的應力為零，相當于普通鋼筋混凝土構件還沒有受到外荷載的作用，但預應力混凝土構件已能承擔外荷載產(chǎn)生的軸向拉力，故稱為“消壓拉力”。,第九章 預應力混凝土構件,,,繼續(xù)加荷至混凝土即將開裂,截面即將開裂,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,平衡條件為 代入可得,,,上式可作為使用階段對構件進行抗裂

28、驗算的依據(jù)。,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,加荷直至構件破壞 貫通裂縫截面相應的軸向拉力極限值（即極限承載力），如圖所示。,極限狀態(tài) 由平衡條件可得上式可作為使用階段對構件進行承載能力極限狀態(tài)計算的依據(jù)。,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,2　 后張法軸心受拉構件 　　 施工階段應力圖形如圖所示，構件任一截面各部分應力亦為

29、自平衡體系。,后張法構件截面預應力平衡方程為,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,在構件上張拉預應力鋼筋至 ，同時壓縮混凝土,,,代入平衡方程可解得,,當 （張拉端）時， 達最大值，即,,,,上式可作為施工階段對構件進行承載力驗算的依據(jù)。,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,完成第一批預應力損失,,代入平衡方程解

30、得,,這里的 用于計算 。,,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,完成第二批預應力損失,,代入平衡方程，可解得,,即為后張法構件中最終建立的混凝土有效預壓應力。,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,使用階段 相應時刻的應力圖形與先張法構件的相同，外荷載產(chǎn)生的軸向拉力符號也相同。相應計算公式如下：,,,,注意：后張法

31、中,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,3　 先、后張法計算公式的比較　　 鋼筋預應力 無論先、后張法，非預應力鋼筋任何相應時刻的應力公式形式均相同；預應力鋼筋應力公式中，后張法比先張法的相應時刻應力多 ?！　?混凝土預應力 施工階段，兩種張拉方法的 、 公式形式相似，差別在于：先張法公式中用構件的換算截面面積

32、 ，而后張法用構件的凈截面面積 。,,,,,,9.3 預應力混凝土軸心受拉構件的應力分析,,第九章 預應力混凝土構件,,軸向拉力 使用階段，構件在各特定時刻的軸向拉力 ， 及 的公式形式均相同。無論先、后張法，均采用構件的換算截面面積 計算。 由

33、 可知，預應力混凝土構件比同條件的普通鋼筋混凝土構件的開裂荷載提高了 。,,,,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,為了保證預應力混凝土軸心受拉構件（uniaxial tensile member of prestressed concrete）的可靠性（reliability），除要進行構件使用階段的承載力（load-carrying capa

34、city）計算和裂縫控制（crack control）驗算外，還應進行施工階段（制作、運輸、安裝）的承載力驗算，以及后張法構件端部混凝土的局部受壓驗算。1　使用階段正截面承載力計算 目的是保證構件在使用階段具有足夠的安全性。因屬于承載能力極限狀態(tài)的計算，故荷載效應及材料強度均采用設計值。計算公式如下,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,2　 使用階段正截面裂縫控制驗算

35、 預應力混凝土軸心受拉構件，應按所處環(huán)境類別和結構類別選用相應的裂縫控制等級，并按下列規(guī)定進行混凝土拉應力或正截面裂縫寬度驗算。由于屬正常使用極限狀態(tài)的驗算，因而須采用荷載效應的標準組合或準永久組合，且材料強度采用標準值?！　?一級——嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構件 在荷載效應的標準組合下應符合下列規(guī)定：,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,二級——一般要求不出現(xiàn)裂縫的構件

36、應同時滿足如下兩個條件：　　在荷載效應的標準組合下應符合下列規(guī)定：　　在荷載效應的準永久組合下宜符合下列規(guī)定：,,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,三級——允許出現(xiàn)裂縫的構件 按荷載效應的標準組合并考慮長期作用影響計算的最大裂縫寬度，應符合下列規(guī)定：,,,,,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,3　施工階段混凝土壓應力驗算

37、 為了保證預應力混凝土軸心受拉構件在施工階段（主要是制作時）的安全性，應限制施加預應力過程中的混凝土法向壓應力值，以免混凝土被壓壞?；炷练ㄏ驂簯舷铝幸?guī)定：,,對先張法構件對后張法構件,,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,4　 施工階段后張法構件端部局部受壓承載力計算,后張法構件端部錨固區(qū)的應力狀態(tài) 　　構件端部截面尺寸驗算,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計

38、算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,構件端部局部受壓承載力驗算 當配置方格網(wǎng)式或螺旋式間接鋼筋且其核心（core）面積 時，局部受壓承載力應按下列公式計算：,,,當為方格網(wǎng)式配筋時，其體積配筋率應按下列公式計算：,,當為螺旋式配筋時，其體積配筋率應按下列公式計算：,,9.4 預應力混凝土軸心受拉構件的計算和驗算,,第九章 預應力混凝土構件,,局部受壓區(qū)的間接鋼筋(a) 方格網(wǎng)式配

39、筋 (b) 螺旋式配筋,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,1　各階段應力分析 鋼筋應力先張法后張法 分別加荷至受拉區(qū)和受壓區(qū)預應力鋼筋各自合力點處混凝土法向應力等于零時，受拉區(qū)和受壓區(qū)的預應力鋼筋 和 的應力為：先張法后張法,預應力混凝土受彎構件截面內鋼筋布置,,,,,,,9.５ 預應力混凝土受

40、彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,混凝土預應力 仿照軸心受拉構件，計算預應力混凝土受彎構件中由預加力產(chǎn)生的混凝土法向應力 時，可看作將一個偏心壓力 作用于構件截面上，然后按材料力學公式計算。計算時，先張法用構件的換算截面（ ， ），而后張法用構件的凈截面（ ， ）。,,,,,,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件

41、,,計算公式如下:先張法構件后張法構件,,,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,預應力鋼筋及非預應力鋼筋的合力無論先、后張法，偏心壓力 均按下式計算：,,,預應力鋼筋及非預應力鋼筋合力點的偏心距先張法構件：后張法構件：,,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,截面幾何特征:先張法構件后張法構件,,9.５ 預應力混凝土受彎構

42、件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,外荷載作用下構件截面內混凝土應力計算　　施加預應力后，構件在正常使用時可能不開裂甚至不出現(xiàn)拉應力，因而可以視混凝土為理想彈性材料。仿照軸心受拉構件，在外荷載作用下，無論先、后張法，均采用構件的換算截面，按材料力學公式計算混凝土應力?！　±纾孛婵沽羊炈銜r，加荷至構件受拉邊緣混凝土應力為零時，設外彎矩為　　，則有　　加荷至受拉邊緣混凝土即將開裂時，則開裂彎矩為,,,9.５ 預應

43、力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,2　使用階段計算 　　正截面受彎承載力計算,矩形截面受彎構件正截面受彎承載力計算,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,兩個獨立平衡方程：公式的適用條件為：,,,,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,斜截面承載力計算 　　斜截面受剪承載力計算 　　只需考慮施加預應力對受剪承載力的影響。

44、　　矩形、T形和I形截面的預應力混凝土受彎構件，當配置箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面受剪承載力應按下列公式計算：　　斜截面受彎承載力計算（略）,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,正截面裂縫控制驗算 　　一級——嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構件　　二級—— 一般要求不出現(xiàn)裂縫的構件 　　三級——允許出現(xiàn)裂縫的構件,,,,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構

45、件,,斜截面抗裂度驗算 　　混凝土主拉應力（1）一級——嚴格要求不出現(xiàn)裂縫的構件 （2）二級——一般要求不出現(xiàn)裂縫的構件　　混凝土主壓應力對嚴格要求和一般要求不出現(xiàn)裂縫的構件，均應符合下列規(guī)定：,,,,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,撓度驗算　　與普通混凝土受彎構件不同，預應力混凝土受彎構件的撓度由兩部分組成。第一部分

46、是外荷載產(chǎn)生的向下?lián)隙?fl ；另一部分是預應力產(chǎn)生的向上變形 fp ，稱為反拱。　　預應力混凝土受彎構件在正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗算公式為：,,,,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,３　施工階段驗算,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,對預拉區(qū)不允許出現(xiàn)裂縫的構件或預壓時全截面受壓的構件，在預加力、自重及施工荷載 (必要時應考慮動力系數(shù)) 作用下，其

47、截面邊緣的混凝土法向應力應符合下列規(guī)定： 　　截面邊緣的混凝土法向應力可按下列公式計算：,,9.５ 預應力混凝土受彎構件的設計與計算,,第九章 預應力混凝土構件,,對施工階段預拉區(qū)允許出現(xiàn)裂縫而在預拉區(qū)不配置縱向預應力鋼筋的構件，除應進行承載能力極限狀態(tài)驗算外，其截面邊緣的混凝土法向應力應符合下列規(guī)定：注：后張法預應力混凝土受彎構件的端部局部受壓計算內容與軸心受拉構件相同，不贅述。,,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,

48、,第九章 預應力混凝土構件,,1　先張法構件 　　多根相同直徑鋼絲并筋配筋：并筋的等效直徑，對雙并筋應取為單筋直徑的1.4倍，對三并筋應取為單筋直徑的1.7倍。并筋的保護層厚度、錨固長度、預應力傳遞長度及正常使用極限狀態(tài)驗算均應按等效直徑考慮。當預應力鋼絞線、熱處理鋼筋采用并筋方式時，應有可靠的構造措施。　　先張法預應力鋼筋之間的凈間距 ：不應小于其公稱直徑或等效直徑的1.5倍，且應符合下列規(guī)定：對熱處理鋼筋及鋼絲，不應小于15m

49、m；對三股鋼絞線，不應小于20mm；對七股鋼絞線，不應小于25mm。,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,,第九章 預應力混凝土構件,,對先張法預應力鋼筋端部周圍的混凝土應采取加強措施，以防止放松預應力鋼筋時，端部產(chǎn)生劈裂縫。　?。?）對單根配置的預應力鋼筋，其端部宜設置長度不小于150mm且不少于4圈的螺旋筋；當有可靠經(jīng)驗時，亦可利用支座墊板上的插筋代替螺旋筋，但插筋數(shù)量不應少于4根，其長度不宜小于120mm；　　（2）對分散布

50、置的多根預應力鋼筋，在構件端部10（為預應力鋼筋的公稱直徑）范圍內應設置3～5片與預應力鋼筋垂直的鋼筋網(wǎng)；　?。?）對采用預應力鋼絲配筋的薄板，在板端100mm范圍內應適當加密橫向鋼筋。,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,,第九章 預應力混凝土構件,,槽形板類構件，應在構件端部100mm范圍內沿構件板面設置附加橫向鋼筋，其數(shù)量不應少于2根?！　☆A制肋形板，宜設置加強其整體性和橫向剛度的橫肋。端橫肋的受力鋼筋應彎入縱肋內。當采用先

51、張長線法生產(chǎn)有端橫肋的預應力混凝土肋形板時，應在設計和制作上采取防止放張預應力時端橫肋產(chǎn)生裂縫的有效措施?！　≈本€配筋的先張法構件,當構件端部與下部支承結構焊接時,應考慮混凝土收縮、徐變及溫度變化所產(chǎn)生的不利影響，宜在構件端部可能產(chǎn)生裂縫的部位設置足夠的非預應力縱向構造鋼筋。,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,,第九章 預應力混凝土構件,,2　后張法構件 　　后張法預應力鋼絲束、鋼絞線束的預留孔道應符合下列規(guī)定：對預制構件，孔道

52、之間的水平凈間距不宜小于50mm；孔道至構件邊緣的凈間距不宜小于30mm，且不宜小于孔道直徑的一半。在框架梁中，預留孔道在豎直方向的凈間距不應小于孔道外徑,水平方向的凈間距不應小于1.5倍孔道外徑；從孔壁算起的混凝土保護層厚度，梁底不宜小于50mm，梁側不宜小于40mm。預留孔道的內徑應比預應力鋼絲束或鋼絞線束外徑及需穿過孔道的連接器外徑大10～15mm。在構件兩端及跨中應設置灌漿孔或排氣孔，其孔距不宜大于12m。凡制作時需要預先起拱的

53、構件，預留孔道宜隨構件同時起拱。,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,,第九章 預應力混凝土構件,,后張法預應力混凝土構件的端部錨固區(qū)應配置間接鋼筋，除進行局部受壓承載力計算外，其體積配筋率不應小于0.5%。為了防止沿孔道產(chǎn)生劈裂，在局部受壓間接鋼筋配置區(qū)以外，在構件端部長度不小于3ｅ但不大于1.2ｈ、高度為2ｅ的附加配筋區(qū)范圍內，應均勻配置附加箍筋或網(wǎng)片，其體積配筋率不應小于0.5%（下圖）。,防止沿孔道劈裂的配筋范圍1—局部受壓

54、間接鋼筋配置區(qū)；2—附加配筋區(qū)；3—構件端面,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,,第九章 預應力混凝土構件,,后張法預應力混凝土構件端部鋼筋布置規(guī)定：　?。?）宜將一部分預應力鋼筋在靠近支座處彎起，彎起的預應力鋼筋宜沿構件端部均勻布置；　?。?）當構件端部預應力鋼筋需集中布置在截面下部或集中布置在上部和下部時，應在構件端部0.2ｈ范圍內設置附加豎向焊接鋼筋網(wǎng)、封閉式箍筋或其它形式的構造鋼筋；　?。?）附加豎向鋼筋宜采用帶肋鋼筋

55、 。　　當端部截面上部和下部均有預應力鋼筋時，附加豎向鋼筋的總截面面積應按上部和下部的預應力合力分別計算的數(shù)值疊加后采用?！　嫾瞬砍叽鐟紤]錨具的布置、張拉設備的尺寸和局部受壓的要求，必要時應適當加大。,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,,第九章 預應力混凝土構件,,當構件在端部有局部凹進時，應增設折線構造鋼筋或其它有效的構造鋼筋。,端部凹進處構造配筋1—折線構造鋼筋；2—豎向構造鋼筋,9.６ 預應力混凝土構件的構造要求,