PKPM预应力教程

PREC软件的功能及其在预应力混凝土结构设计中的应用介绍，邵广新，中国建筑科学院建筑工程软件研究所，综述：1。预应力结构设计基本概念介绍；2.PREC软件功能模块介绍；第三，PREC软件计算分析的依据和过程；第四，用PREC软件设计预应力结构时应注意的问题；五、结合具体工程，介绍如何利用PREC软件做预应力结构设计。首先，介绍预应力结构设计的基本概念，首先，介绍预应力结构设计的基本概念，首先，了解预应力混凝土的三个不同概念，其次，了解预应力等效荷载的相关概念，第三，了解预应力次内力的概念，第四，预应力结构设计的内容，第一，了解预应力的三个概念，第一，等效荷载的概念，预应力钢筋对混凝土结构的作用力可以分解和简化为外荷载。预应力筋引起的等效竖向分布力和水平分力可以通过计算预应力筋的曲率和倾角来确定。预应力筋产生的等效竖向分布力和水平分力共同保持混凝土结构的静力平衡，是一个自平衡的力系统。等效荷载法通常用于分析作为外荷载作用在结构上的预应力筋。其概念清晰易懂，是目前最常用的概念。根据对预应力这三个概念的理解，预应力钢的抗拉强度大约是普通钢的四倍，但一般来说价格不到普通钢的四倍。预应力钢是一种更经济的材料。然而，高强钢不能有效地用于普通钢筋混凝土，因为钢的大应变会导致混凝土裂缝宽度过大，不能满足正常使用状态的要求，导致高强钢不能充分发挥其强度。对混凝土施加预应力后，混凝土和高强度预应力钢可以共同工作到极限破坏状态，从而充分发挥高强度混凝土和预应力钢的材料强度。1、关于理解预应力的三个概念，(3)、弹性的概念是通过张拉预应力筋的回弹挤压，使预应力混凝土构件的截面受到一定量和分布的内压，以部分或全部抵消使用的荷载应力。张拉预应力筋中存在预应力。这个概念将预应力视为预先施加的永久内应力。钢中的拉应力和混凝土中的压应力形成一个自平衡系统。这可以改善结构构件的裂纹和变形性能，从而使构件趋向于弹性材料，并改善其耐久性和正常使用性能。2.了解预应力等效荷载的相关概念，将预应力钢筋的力视为外荷载来分析结构的方法通常称为等效荷载法。不同的预应力筋线对应不同的预应力等效荷载形式。软件将根据预应力筋的布局自动计算预应力等效荷载。本文以简支梁的抛物线预应力筋为例，说明如何计算等效预应力荷载。抛物线预应力筋及其等效荷载，如下图所示。如果坐标原点设在二次抛物线预应力筋的中点，则预应力筋重心的曲线方程如下：这样，从材料力学的概念就可以知道任何一点的剪力， 我们还可以从前面的图中推导出以下两个有用的概念：保持预应力筋的形状不变，并使其相对于梁的重心平行地上下移动，那么预应力筋在梁的横向作用上的等效载荷将不会改变，但是两端的偏心力距离将随着其偏心距离的改变而改变。 如果预应力筋的形状仍然保持不变，预应力筋的一端围绕另一端旋转。在这个时候，我们仍然可以实际工程中连续梁的预应力筋曲线不能是简单理想化的抛物线尖角连接，而往往是通过增加一小段反向抛物线来平滑连接。如下图所示。线性变换的定义：当各跨连续梁的预应力筋形状保持不变，并在各中间支座处上下垂直移动时，称为线性变换。定理：连续梁预应力筋重心的线性变换不影响其等效荷载值。一、连续梁预应力筋位移前的等效荷载图，连续梁预应力筋位移后的等效荷载图，3、对预应力次内力概念的理解，超静定预应力混凝土在预应力的作用下，结构由于受迫挠度变形或轴向膨胀变形，并在结构的多余约束处产生多余约束力，导致结构的附加内力，这部分附加内力一般称为预应力次内力。一次弯矩、二次弯矩、吻合束和线性变换的概念，以及一次弯矩：每个截面上的重心轴预应力产生的弯矩称为一次弯矩。二次弯矩：在超静定结构中，由于多余约束的存在，结构的变形受到约束，产生多余的反作用力。梁中多余反作用力引起的弯矩值称为次弯矩。一次弯矩、二次弯矩、吻合束和线性变换的概念。吻合束：应用线性原理，将预应力筋的重心转化为压力线(即调整次弯矩引起的压力线与预应力筋重心的偏差)。此时，当次弯矩为零时，预应力的总弯矩可以保持不变。二次力矩为零的腱的位置称为吻合位置。吻合束和非吻合束，一次弯矩、二次弯矩、吻合束和线性变换的概念，线性变换：在超静定梁中，预应力产生的二次弯矩是线性的，由此引起的混凝土压力线和钢筋束重心线的偏差也是线性的；然而，混凝土梁的压力线只与梁端钢筋束的偏心力矩和跨中钢筋束的形状有关，与中间支点钢筋束的偏心力矩无关。由此可见，只要超静定梁中钢筋束两端的位置保持不变，跨中钢筋束的形状保持不变，只有中间支点上钢筋束的偏心力矩发生变化，梁中的混凝土压力线保持不变，即主弯矩保持不变，这就是所谓的超静定梁中预应力钢筋束的线性转换原理。线性变换图，超静定结构二次弯矩的工程意义，现代预应力混凝土超静定结构设计需要准确考虑二次弯矩的影响；准确地说：在计算抗裂性时，应考虑主弯矩M1和次弯矩M2的综合叠加的综合弯矩Mp；(2)在强度计算中，二次弯矩M2应作为一种特殊的“内力”，并在荷载组合时加入到设计弯矩中。4、预应力结构设计内容，1)。计算模型和参数2)。预应力效应分析3)。抗裂性和承载力检查4)。局部承载力检查，1)。计算模型和参数，确定梁柱形状和截面尺寸、墙体厚度、层高等信息，选择合适的结构设计参数和预应力参数。2)。预应力效果分析、预应力工艺类型选择、预应力筋形状、张拉控制应力、长短期预应力损失计算；计算了预应力引起的等效荷载，以及弯矩和次弯矩的组合2.预应力等效荷载基于材料的弹性特性，适用于截面不开裂的情况。在不开裂的前提下，预应力等效荷载可与外荷载叠加。然而，在承载力阶段，等效荷载分析是无效的。3.预应力梁极限抗弯承载力的精确计算是基于截面弯曲的协调性和截面上的力平衡，通过反复迭代可以精确计算。4.从概念上讲，预应力梁的抗弯承载力可能略大于普通梁(因为高强度钢筋的利用率提高了)，但如果要通过采用预应力的方法来提高抗弯承载力，就要通过增加梁的宽度而不是梁的高度来提高抗弯承载力。(2)PREC软件功能模块介绍。预应力混凝土结构设计软件包括：三维整体预应力结构分析与设计二维框架、连梁预应力结构分析与设计预应力混凝土楼板有限元分析与设计预应力施工图各模块功能。对于常见的梁式结构形式，PREC软件为用户提供了三维整体分析和二维框架连续梁计算两种计算分析模型，可任意用于不同的实际工程。对于板柱结构体系，PREC软件为用户提供了先进的有限元分析方法。二维预应力结构设计二维预应力计算提供二维预应力框架和连续梁的计算，预应力梁的施工图可连续绘制。该程序在PMCAD中建模，生成各框架和连续梁的预应力计算分析数据文件。程序可以读取PK数据文件，然后补充输入的预应力计算信息，或者直接交互式输入一帧，生成PREC可以计算的数据文件。对于每一个框架和连续梁，分别执行二维计算程序，最终计算出梁的预应力和非预应力钢筋。经过适当的人工干预和修改后，分别绘制施工图纸。二维预应力结构设计二维结构计算可以考虑预应力张拉顺序对结构的影响。预应力张拉顺序可根据工程要求设置。张拉模型的定义和张拉过程的分析可以确定张拉端的位置。一维预应力结构设计用户可以自行指定预应力筋的线形、布置和数量。该软件还可以自动排列和估计元素的数量。现在软件增加了直接读取SATWE内力和直接进行二维预应力设计的功能。张拉端的类型和位置可以灵活定义，可以考虑预应力次轴力对预应力构件承载力的影响。2.三维预应力结构设计PREC软件利用PMCAD进行建筑建模，输入结构布置信息和荷载信息，并输入预应力设计的相关信息。用户可根据结构布置和荷载情况进行预应力筋线形布置，并可手动修改。预应力三维计算模型采用高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE对预应力结构进行整体分析，并根据预应力计算的要求对程序进行扩展。在PMCAD建模后，通过手动或自动排列每层梁的预应力筋线，自动生成三维分析的等效荷载。2.应用SATWE软件的核心计算模块对三维预应力结构设计的等效荷载进行计算分析，得到结构的综合内力和次内力。结合SATWE的恒定、现场、风和地震作用，进一步确定预应力筋和非预应力筋的用量。三维分析计算完成后，可以连续绘制预应力梁的施工图。(3) PREC-C预应力楼板结构设计软件预应力混凝土楼板设计采用板壳有限元法(3)预应力楼板结构设计预应力混凝土楼板设计模块的功能和特点：可处理各种工况下形状和荷载复杂的预应力楼板。采用等效荷载法处理预应力作用，逐一计算预应力钢筋的等效荷载和连接力，采用弹性板壳有限元法进行分析计算，使结构分析模型更接近实际情况。3、预应力楼盖结构设计直接采用等效荷载计算结果(综合内力)，根据单位板宽进行抗裂、平均预压应力、挠度和抗冲切计算，以及普通钢筋的配筋设计；可以计算任意预应力筋的线形，不同张拉方式下的各种预应力损失和张拉伸长值；可以自动统计锚固用量，并根据实际线性统计预应力筋下料长度和下料数量；可以输出预应力筋布置图、线性定位图和铺设顺序图等。4。预应力施工图的绘图功能。施工图部分包括：梁的截面图、预应力筋束图、张拉端和固定端的结构详图、普通钢筋的局部承压验算图和截面图。预应力施工图的绘图功能。预应力施工图的绘图功能。预应力施工图的绘图功能。预应力施工图的绘图功能。预应力施工图的绘图功能。预应力施工图的绘图功能。预应力施工图的绘图功能。预应力施工图的绘图功能，不同模块的应用范围PREC软件：PREC1具有复杂形状的多层和高层建筑或横梁系统PREC2相对规则的框架结构、连续梁结构及其厂房结构板预应力无梁楼盖结构、复杂板结构3。PREC软件计算分析的依据和过程。PREC软件的编制以： 混凝土结构设计规范 GB 50010-2002 建筑抗震设计规范 GB 50011-2001 预应力混凝土结构抗震设计规程 JGJ 140-2004 无粘结预应力混凝土结构技术规程 JGJ 92-2004上海市标准预应力混凝土结构设计规程 DBJ08-69-97为基础，预应力结构设计过程采用PREC软件、四、PREC软件进行预应力混凝土结构抗震设计中如何考虑竖向构件的侧向约束？如何考虑预应力次内力对柱配筋的影响？预应力设计过程与预应力施工密切相关。因此，用户需要分析和检查软件的计算结果，并对加固结果进行适当的调整。在应用预应力混凝土结构设计软件PREC做预应力设计时，应注意上述问题。该软件为预应力筋数量的初步估算提供了两种方法。即软件根据预应力构件的抗裂要求和用户手动指定的预应力钢筋数量自动估算预应力钢筋的数量。当使用软件自动估算预应力筋数量时，用户需要根据荷载分布来确认和修改预应力筋用量的估算值。预应力筋数量估算软件首先根据截面抗裂等级计算有效预应力Npe，并根据以下两个公式估算取较大值。混凝土容许名义拉应力，容许名义拉应力仍应以构件的实际高度乘以表5.3中规定的修正系数为基础。在估算构件高度修正系数和预应力钢筋数量的问题后，软件将根据计算的Npe和用户指定的有效预应力系数以及以下公式估算所需预应力钢筋的面积。为了估计张力控制应力预应力筋数量的估算平衡荷载值的选择，预应力筋数量的估算用户根据工程的实际情况选择合适的荷载后，可根据以下公式估算预应力筋数量n，并在软件中手动指定每根预应力梁的预应力筋数量。在公式中，平衡载荷值；-预应力钢筋的跨度长度；-单根预应力钢筋束的有效预应力；-预应力钢筋的上升。用户根据上述方法估算预应力钢筋束的数量，并通过如图所示的“指定钢筋束数量”菜单设置数量。如果用户没有指定预应力筋的数量，PREC软件将根据用户指定的抗裂等级自动估算预应力筋的数量。软件不按上述方法估算预应力筋的数量，而是按抗裂等级估算预应力筋的数量，按抗弯承载力计算普通钢筋的配筋面积，并检查构件在正常使用极限状态下的应力和变形状态是否满足规范要求。预应力筋和非预应力筋的调整问题用户可以通过计