《新桥规》jtg__d62的学习和使用[1]1

预应力混凝土的裂缝控制及抗裂设计,（新桥规JTG D62的学习和使用之四） 浙江省交通规划设计研究院,本讲主要内容,1. 前言 荷载作用效应组合 正截面拉应力和斜截面主拉应力计算 裂缝控制规定 关于预应力限值的讨论 部分预应力混凝土结构裂缝控制 斜截面抗裂性和斜向主压应力验算 预应力混凝土箱梁截面抗裂效应,1. 前言,裂缝工程实例裂缝特征：具有规律性；属于结构性；有 发展趋势；腹板裂缝居多；斜裂 缝为主；倾角较小；缝宽较大。裂缝原因：计算误差；荷载因素；材料因素； 构造因素；施工因素；温度影响； 综合影响。控制措施：严格掌握规范和规程中抗裂控制标 准；对一些无法准确确定的不利因 素留有适当余地；选择适当的结构 抗裂安全度。, 荷载作用效应组合, 荷载作用效应组合,永久作用,正截面拉应力计算 s t M s / W 0 0.8t l t M l / W 0 0.8t M s M G 1 M G 2 0.7 M a 1.0 M p M l M G 1 M G 2 0.4 M a 0.4 M p 注意：抗裂验算时，汽车荷载不计冲击系数。与新桥规第七章“应力计算”意义不同； 对于超静定结构考虑效应组合时应计及次应力影响； 荷载长期效应组合时，不考虑间接施加作用影响； B类构件在自重下不得消压。, 正截面拉应力和斜截面主拉应力计算,3.2 斜截面主拉应力计算,全预应力及部分预应力A类构件 混凝土法向应力cx, 混凝土竖向压应力c y 混凝土剪应力同一计算截面、同一水平纤维处、由同一荷载产生的应力值。, 裂缝控制规定,正截面抗裂 全预应力混凝土构件，短期效应组合： 预制构件 s t 0.85 p c 0 分段浇筑或砂浆接缝的纵向分块构件 s t 0.80 p c 0 A类预应力混凝土构件，短期效应组合： s t p c 0.7 f t k 荷载长期效应组合： l t p c 0, 裂缝控制规定,斜截面抗裂 全预应力构件，短期效应组合： 预制构件 t p 0.6 f t k 现场浇筑（包括预制拼装）构件 t p 0.4f t k A类和B类构件，短期效应组合： 预制构件 t p 0.7 f t k 现场浇筑（包括预制拼装）构件 t p 0.5 f t k, 关于预应力限值的讨论,按应力状态把预应力混凝土分为三类： 全预应力；A类预应力；B类预应力。正截面抗裂的应力限值（新、老桥规比较）：老桥规： 全预应力 hl0 A类预应力，荷载组合 ： hl0.8Rlb 荷载组合或： hl0.9Rlb,斜截面抗裂的应力限值,新桥规 C40 C50 C60 全预应力(短期效应) 预制：t p0.6 f tk 1.44 1.59 1.71 现浇：t p0.4 f tk 0.96 1.06 1.14 A类和B类(短期效应) 预制：t p0.7 f tk 1.68 1.86 2.00 现浇：t p0.5 f tk 1.20 1.33 1.43老桥规 C42 C52 C62 组合 ： tp0.8 f tk 2.14 2.48 2.78组合、：tp0.9 f tk 2.00 2.77 3.13,国外规范主拉应力的限值,德国DIN(4227) B35 B45 B55全预应力 (剪力扭转、中面) 0.9 0.9 1.0 限制预应力(剪力扭转、中面) 2.2 2.6 3.0日本国铁(1988) C37 C50 C60 剪力或扭矩 1.08 1.27 1.47 剪力和扭矩 1.37 1.66 1.96, 部分预应力混凝土结构裂缝控制,国内外常用的方法： 直接计算裂缝宽度，并加以限制； 计算名义拉应力，间接控制裂缝宽度；限制消压后钢筋的应力或应变增量。新桥规裂缝宽度的限值：在类和类环境条件下，为0.1mm；在类和类环境条件下，不允许采用开裂的B类构件。,新桥规裂缝宽度计算,B类构件和钢筋混凝土构件：B类构件钢筋应力计算：,影响裂缝宽度的主要因素,由上述公式可见： 受拉钢筋的应力ss和弹性模量Es； 钢筋的粘结性能（与表面形状有关）C1； 荷载作用特性（长期效应扩大系数）C2； 钢筋的直径d与配筋率； 构件的受力方式与截面形式C3； 保护层厚度（随着保护层厚度的增大，构件表面的裂缝也增大）。本公式按“粘结-滑移理论”未反映这一因素。,铁路规范裂缝宽度计算,铁路部分预应力混凝土梁设计及验收规定TBJ106-91裂缝宽度计算:式中c纵向钢筋侧面的净保护层厚度(mm); d钢筋直径(mm); 钢筋粘结特性系数,钢绞线可取0.06； 2 特征裂缝宽度与平均裂缝宽度相比的扩大系数,2 = 1.8; t e 纵向受拉钢筋的有效配筋率； s s 消压后按开裂截面计算的非预应力钢筋的应力增量(MPa) 。, 斜截面抗裂性和斜向主压应力验算,主压应力cp：主压应力的限值： c p 0.6f c k 主压应力和主拉应力的限值系数不完全相同； 它们的最大值不发生在同一截面同一点处； 防止腹板在预加应力和计算荷载下被压坏。,纵向和竖向预应力（应力莫尔圆）,cy,cx, 预应力混凝土箱梁截面抗裂效应,8.1 竖向预应力的强度效应竖向预应力是由主拉应力为零的条件中得到： c y 2 / c x 主拉应力的判别条件： t p > 0时c x c y > 2 t p < 0时c x c y <2 随c y 增大t p 可大于零,也就是说主拉应力可变为主压应力,此时混凝土处于双轴受压状态,双向受压状态时混凝土强度,据分析提高约有16%，甚至可提高27%。,8.2 箱梁的“框架效应”,腹板发生较大的弯曲外凸，引起竖向拉应力。,8.3 箱梁截面的空间效应,偏心荷载,弯曲,扭转,变形,正应力,剪应力,截面不变形,截面可变形,自由扭转,约束扭转,局部荷载,纵向截面,横向截面,弯矩,箱形截面上的总应力,横截面上： 纵向正应力 Z M W dW 剪应力 M K W dW 纵截面上： 横向弯曲应力 S dt C,8.4 箱梁截面的剪滞效应,剪滞效应,初等梁理论,正剪力滞,负剪力滞,翼缘有效分布宽度,剪滞影响产生裂缝实例,五座桥有效宽度比及剪滞系数值,8.5 箱梁截面的温度效应,温度梯度模式通用规范：,温度作用的效应,自约束应力：结构约束应力：（按结构计算）横向温度应力裂缝的主要特征： 裂缝与桥轴线平行，呈水平向； 裂缝的位置与构造密切相关； 纵向预应力导致的横向拉应力。,8.6 预应力箱梁受力的局部效应, 锚头和接缝处局部受力裂缝 接缝处混凝土抗拉强度要折减。 锚后局部拉应力。 预应力筋在拼接缝处局部受力。,先浇节段张拉,后浇节段张拉,接缝截面处应力,张拉筋,横向拉力,连接筋,张拉连接筋,横向拉力, 齿块局部受力裂缝,齿板锚块局部受力崩裂钢筋A 1 ；径向推力钢筋 A3 ； 中间钢筋A2 。,径向拉力破坏, 齿块后面牵制拉力产生底板裂缝,齿块板体受力平衡体牵制拉力约为锚固力的1550%。,齿块后拉力裂缝, 曲束转向和曲束径向受力产生裂缝,底板曲束产生裂缝箱梁底板厚度不小于3D；底板应配置足够的横向钢筋及防崩钢筋；钢束尽可能靠近腹板布置；通过平衡箍筋传递于上层钢筋,曲束横向拉力,底板裂缝,斜腹板中弯起预应力筋,底板中横向拉力,底板曲束配置,