预应力混凝土梁及组合结构检算结构的内力及两种检算状态

预应力混凝土梁及组合结构检算一、结构的内力及两种检算状态1、结构内力1、结构内力组成1）恒载内力2）活载内力3）预应力内力（包括一次力与二次力）4）收缩内力5）徐变内力6）支座沉降内力7）均匀温度内力8）非均匀温度内力（包括内力效应与自应力效应）传统的说法是：恒载、活载、预应力一次力称为“内力”，预应力二次力、收缩、徐变、温度、支座沉降称为“次内力”在计算应力时，所有荷载均为结构内力；在计算强度安全系数时，预应力一次力的极限状态为抗力，预应力二次力为荷载。2、预应力内力包括以下两部分1）预应力一次力：预应力的直接效应对混凝土截面产生的内力，就是各截面预应力钢索实际张力的效应，计算强度时由于采用预应力（或者包括普通钢筋）的极限状态作为抵抗效应，实际上预应力一次力对计算强度无意义。2）预应力二次力：预应力的张拉引起的结构的约束反力从而导致结构内力的变化，计算强度时相当于结构的荷载。3、非均匀温度内力非均匀温度效应包括以下两部分1）内力效应：使得结构内力发生变化，从而产生应力。2）混凝土截面的自应力。4、正常使用状态时的计算应力计算包括以下几个内容1）正应力2）剪应力3）主应力：6.3.7中KF1=1.0抗裂计算包括两种情况，同时要考虑是否有拼缝4）对于不允许出现拉应力的构件的正截面与斜截面抗裂。5）对于允许出现拉应力但是不开裂的构件的正截面与斜截面抗裂。特别说明：计算应力时除考虑所有内力产生的应力效应以外，还应计入非均匀温度产生的自应力效应。5、承载能力极限状态计算强度安全系数计算包括以下几个内容1）正截面抗弯2）斜截面抗弯3）斜截面抗剪除预应力（包括施工及运营阶段）一次力以外，其他内力均当作荷载效应。二、BSAS与桥梁博士的处理1、应力计算1）两模型均考虑了所有内力（包括预应力的二次力）产生的应力，以及非均匀温度产生的自应力。2）BSAS自动计入了顶板非均匀升温一半的附效应，与桥梁博士的自组合有一定的差别（当然顶板非均匀升温及其1/2附效应均按照可选组合计入，偏于安全）。3）、BSAS的后期收缩徐变按照必选组合计入，没有考虑成桥时马上行车的状态，偏于不安全。2、强度计算两程序对强度计算时处理方式差别比较大。1）BSAS程序计算强度时，（1）程序按照铁路规范给出强度安全系数。（2）预应力的一次力单独给出。（3）运营阶段结构恒载内力包括：恒载、预应力二次力、施工期间的混凝土收缩徐变内力，运营阶段温度内力及支座沉降内力单独列出（与活载相同）。（4）荷载组合（自动组合）也不包括预应力一次力。2）桥梁博士（1）程序没有按照铁路规范给出强度安全系数，而是计入安全系数以后进行判断是否满足，运用时需要注意对应那种组合！。（2）预应力效应中的一次力与二次力绑在一起，没有分开，即计算预应力则预应力的效应包括一次力与二次力，不计算预应力则无一次力与二次力。（3）运营阶段结构恒载内力包括：恒载、预应力一次力与二次力、施工期间的混凝土收缩徐变内力，运营阶段温度内力及支座沉降内力单独列出（与活载相同）。（4）荷载组合（自动组合）也包括预应力一次力。3）关于强度计算标准的荷载效应定义（1）荷载效应的严格标准应该是有索情况下的内力扣除预应力的一次力，同时后期徐变内力仍然按照有索情况计入。（2）预应力的二次力按照铁路标准可计入也可不计入，为了与BSAS统一，同时不计入时强度有时无法通过，因此计算强度时统一计入预应力二次力。4）关于强度计算标准的荷载效应求法（1）从桥梁博士有索情况下，通过钢索永存预应力推算荷载效应：针对成桥及1000（预应力转换到施工阶段，相应后期收缩徐变也转换到施工阶段）以后， 有索内力预应力的一次力，预应力的一次力通过各钢索的永存预应力求出，但是由于永存预应力计算麻烦且不够精确，因此难以实现。（2）从桥梁博士无索情况下推算荷载效应。 有索、无索情况下相差体现的预应力的总效应（预应力一次力、二次力以及收缩徐变变化内力）上面。荷载 = 有索内力 预应力一次力 = 无索内力 + 预应力一次力 + 预应力二次力 + 收缩徐变变化内力 预应力一次力 = 无索 + 预应力二次力 + 收缩徐变变化内力预应力的二次力及收缩徐变变化内力均反应在约束反力的变化上，因此直接通过约束反力即可求出。（3）从桥梁博士有索情况下，通过支座反力和外部荷载直接推算荷载效应。 由于桥博自动计入预应力的全部效应，预应力的全部效应也体现在约束反力上，而预应力的三种效应中，一次力对约束反力无影响，二次力及收缩徐变变化内力对约束反力有影响，因此通过约束反力及外荷载即可求出无一次力的梁部内力即荷载效应。 具体求法如下：针对成桥及1000天， A、读出有索情况下检算时刻的全部约束反力。 B、将结构转换为静定模型，加入结构原有恒载，同时在拆掉的约束处将约束反力当荷载加入。 C、建立下一个施工阶段，约束条件、结构单元与成桥时的模型相同，但是不再计入任何恒载。 D、读出该时刻下的主力及主+附组合，进行检算。 E、建立模型时有两种方案，一是无索模型，内力按照常用的自定义组合（正常使用）读出；二是有索模型，内力按照承载自组合（承载能力）读出。由于方法二不计入预应力的任何效应，且组合时荷载种类及系数为与方法一相同，同时考虑了预应力索对结构刚度及重量的影响，因此更为精确。三、通过桥梁博士对结构应力及强度进行全面的检算1、应力计算应力检算1）正应力2）剪应力3）主应力：分清组合，确定Kf1=1.0抗裂性检算1）正截面抗裂安全系数 如何求出有待考察。2）斜截面 分清组合，确