超静定预应力砼结构.ppt

第六章 超静定预应力混凝土结构,第一节 超静定预应力混凝土结构的优缺点,优点 设计弯矩小，可使截面尺寸减小 跨中和支座弯矩分布均匀 可考虑内力重分布 结构刚度好，变形小，抗侧刚度高 预应力筋的利用率高 减小锚具用量,超静定预应力混凝土结构体系 预应力混凝土连续梁 预应力混凝土框架结构 预应力混凝土井式楼板结构 预应力混凝土多跨刚架 缺点 预应力筋曲线布置，摩擦损失大 温度、徐变、支座变形引起附加内力 存在次内力，设计复杂 施工麻烦,第二节 次弯矩、次内力,静定预应力混凝土结构的验算 正常使用极限状态（抗裂）： 一般可采用名义拉应力法 承载能力极限状态,特点：预应力的施加不引起支座反力的变化,超静定结构中施加预应力后的支座反力,关于次弯矩 次弯矩是由于预应力施加时支座约束预应力构件变形产生的支座反力引起的 在超静定结构的受力验算时应考虑次弯矩,主弯矩： 预应力筋有效预应力合力与其偏心矩的乘积 综合弯矩 ：是预应力作用于结构产生的总效应弯矩,次弯矩的求解： 力法：根据变形协调，求解冗余支座的支座反力，进而求解 支座反力也可以通过将等效荷载作用在原结构上求出,等效荷载法 依据：等效荷载作用在原结构上的弯矩是预应力对结构的总弯矩，即综合弯矩。 注意点：等效荷载不要漏项,曲线预应力钢筋的等效荷载 构件及配筋 基本隔离体:构件隔离体与预应力钢筋组装件隔离体 曲线方程：y=ax2+bx+c,微段隔离体及其平衡 端部隔离体的平衡,预应力锚具组装件的受力 作用力与反作用力,次弯矩的特性 次弯矩不一定比主弯矩小 次弯矩在支座间直线分布 一般情况下，次弯矩位于框架梁下侧 次弯矩不仅存在于预应力构件,次内力：次弯矩、次剪力、次轴力 综合内力、主内力的概念 主内力：预应力等效荷载作用于超静定结构的静定基上产生的内力 按照前述公式进行验算时，应包含预应力引起的次内力,全面考虑次内力后的验算公式 正常使用极限状态（名义拉应力） 抗弯承载能力极限状态,很幸运！一般情况下梁的次轴力（柱的次剪力）较小 对于柱子抗侧刚度大的情况必须考虑次轴力的影响 极端的情况：两端固定梁,作业 预应力混凝土框架结构，预应力筋采用三段抛物线，反弯点位于距离柱轴线2.7米处，h1312mm，h2728mm，有效预应力合力为1000kN,1 不考虑柱次剪力、梁次轴力及其效应，计算次弯矩（提示：预应力等效荷载可不计入端部水平等效集中力） 2 考虑柱次剪力、梁次轴力及其效应，计算次内力 内力计算可采用有限元分析程序进行,第三节 压力线、线性变换和吻合束,压力线 各个截面上压力中心作用点的连线 静定结构中，压力线为预应力筋线 超静定结构中 ，压力线有偏移,预应力单独作用下的压力线表示了预应力对结构的总效应 压力线偏心与预应力筋有效预应力合力的矩为综合弯矩,线性变换 预应力筋在中间支座上移动而不改变其曲线形状，则由此引起的压力线不变 也就是综合弯矩不变 也就是预应力引起的各截面应力不变 从等效荷载的角度来解释,吻合束 超静定预应力结构中，预应力筋线与压力线重合时的预应力曲线 往往可以通过线性变换得到 吻合束中没有次弯矩,一根预应力梁里面可能存在多种吻合束方案 连续梁中，与竖向荷载弯矩图相似的预应力筋线形是吻合束 吻合束往往没有实际意义,第四节 荷载平衡法,等效荷载的概念,林同炎，1961 如果等效荷载的取值恒载活载0.5，则在所有荷载作用下的总效应为0.5活载，而所有活载不作用时为-0.5活载 前提：端部偏心矩0的连续梁 比较适合用于板的设计 一般来讲不经济,第五节 预应 力混凝土连续梁的设计,连续梁的形式 等截面连续梁 加腋连续梁 连接器连接 悬臂法施工的连续梁,预应力连续梁的研究成果 开裂前符合弹性，内力可叠加 开裂后有一定内力重分布，仍可用弹性 预应力连续梁的挠度比相应简支梁小 抗开裂性能好 恢复性能好 良好延性的预应力连续梁可实现内力重分布 次反力有一定变化,承载能力极限状态下次内力的考虑 正常使用极限状态下应考虑次内力 承载能力极限状态下次反力的考虑与否,设计基本步骤 基本尺寸：梁高：1/251/13；梁宽：1/61/3 T形截面 计算恒载、活载下的弯矩 选择合理的抗裂要求确定预应力曲线和配筋 次内力计算，抗裂验算 按照承载能力极限状态验算，若不够则补充非预应力钢筋 验算变形、抗剪、局部承压 预应力筋的布置原则：与外荷载弯矩图相似,相关计算公式,第六节 预应力混凝土框架设计,设计步骤 截面初定：梁高：1/201/15 荷载作用下的弯矩计算，综合内力、次内力计算 按照正常使用极限状态设计预应力钢筋 按照承载能力极限状态设计非预应力钢筋 上述两项中应考虑次内力 变形、抗剪、局部承压 延性的考虑,次内力的简化考虑 一般来讲，次内力主要是次弯矩 一般来讲，次弯矩占外荷载作用下弯矩的1020 一般来讲，次弯矩对支座有利，对跨中不利,第七节 等效荷载法,现有的计算公式 问题：正常使用极限状态只需使用综合内力，而承载能力极限状态必须使用次弯矩,进一步推广到压弯、拉弯结构构件 进一步的问题：为什么要划分次内力和主内力？,回顾：等效荷载的由来,等效荷载的实质：是为了保证预应力钢筋有效预应力和保持预应力钢筋形状，由构件隔离体施加给预应力钢筋组装件隔离体作用力的反力,粘结前作用和粘结后作用 分析隔离体 粘结前作用：等效荷载 粘结后作用：灌浆达到强度后，预应力钢筋和周围混凝土一起变形，产生应力增量。其实质是等效钢筋,实用计算方法 分析： ：将等效荷载和外荷载一起施加在结构上计算得到 ：等效钢筋的作用,预应力对正截面承载能力的作用 1、综合弯矩抵消一部分 2、综合轴力加强一部分 3、等效钢筋被动承受一部分,计算方法的验证 可得：,进一步的简化 注意点：常用预应力钢筋曲线的综合剪力,计算步骤 将设计荷载和预应