第十四章-预应力混凝土简支梁设计

1、第十四章预应力混凝土简支梁设计第一节预应力混凝土的构造及设计要点一、预应力混凝土梁的构造 一、预应力混凝土梁的构造（一）常用截面形式预应力混凝土受弯构件，通常选用的截面形式如图所示。、预应力空心板图；、预应力混凝土T形梁；、预应力混凝土箱形截面梁（box-girder）；（二）钢筋布置1、束界根据全预应力混凝土构件要求使其上、下缘混凝土不出现拉应力的原则，可以按照在最小外荷载（例如只有构件自重），和最不利使用荷载（即自重、后加恒载和活载）作用下的两种情况，分别确定Np在各个截面上偏心距的极限值。由此可以绘出如图14-2所示的两条Ep的限值线E1和E2。只要Np（近似为预应力钢筋截面的重心）的位

2、置落在由E1和E2所围成的区域内，就能保证构件在最小外荷载和最不利使用荷载作用下，其上、下缘混凝土均不会出现拉应力。因此，我们把由E1和E2两条曲线所围成的限制了钢丝束的布置范围称之为束界（或索界）。在预加应力阶段，保证梁的上缘混凝土不出现拉应力的条件是：当截面尺寸和钢筋面积已知时，可得出：同理，在使用荷载作用下，根据保证构件下缘不出现拉应力的条件，同样可以求得预加力合力偏心距ey2为：（二）预应力钢束的布置、钢束布置原则，应使其重心线不超出束界范围。2、钢束弯起角度，应与所承受的剪力变化规律相配合。弯起角不宜大于20；对于弯出梁顶锚固的钢束，值往往超出此值，常常在2030之间。4、弯起钢丝束

3、的形式，原则上宜为抛物线，若为施工方便则又宜采用悬链线，或采用圆弧弯起并以切线伸出梁端或梁面。后张法预应力混凝土构件的曲线形预应力钢筋，其曲线半径应符合下列规定：（1）钢丝束、钢绞线束的钢丝直径等于或小于5mm时，不宜小于4m；钢丝直径大于5mm时，不宜小于6m；（2）精轧螺纹钢筋的直径等于或小于25mm时，不宜小于12m；直径大于25mm时，不宜小于15m。5.预应力钢筋弯起点的确定（1）从受剪考虑，应提供一部分抵抗外荷载剪力的预剪力。但实际上，受弯构件跨中部分的肋部混凝土已足够承受荷载剪力，因此一般是根据经验，在跨径的三分点到四分点之间开始弯起。（2）从受弯考虑，由于预应力钢筋弯起后，其重

4、心线将往上移，使偏心距变小。即预加力弯矩将变小。因此，应满足预应力钢筋弯起后的正截面的抗弯承载力要求。预应力钢筋束的弯起点尚应考虑斜截面抗弯承载力要求。即保证钢筋束弯起后斜截面上的抗弯承载力，不低于斜截面顶端所在的正截面抗弯承载力。（三）预应力钢筋布置的具体规定1.先张法构件预应力钢绞线之间的净距不应小于其直径的1.5倍，且对12(二股)、13(三股)钢绞线不应小于20mm，对17(七股)钢绞线不应小于25mm。预应力钢丝间净距不应小于15mm。在先张法预应力混凝土构件中，对于单根预应力钢筋，其端部应设置长度不小于150mm的螺旋筋；对于多根预应力钢筋，在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内，应

5、设置35片钢筋网。预应力钢丝束埋入式锚具之间的净距不应小于钢丝束直径，且不应小于60mm；预应力钢丝束与埋入式锚具之间的净距不应小于20mm。预应力钢筋或埋入式锚具的混凝土保护层厚度不应小于30mm，当构件处于受侵蚀环境时，该值应增加10mm。2.后张法构件在靠近端支座区段横向对称弯起，尽可能沿梁端面均匀布置，同时沿纵向可将梁腹板加宽。在梁端部附近，设置间距较密的纵向钢筋和箍筋。并符合T形和箱形梁对纵向钢筋和箍筋的要求。预应力直线管道的混凝土保护层厚度，对构件顶面和侧面，当管道直径等于或小于55mm时，不应小于35mm；当管道直径大于55mm时，不应小于45mm；对构件底面不应小于50mm.当

6、桥梁处于受侵蚀的环境时，上述保护层厚度应增加10mm。后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.5%。3.对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件如图14-3所示，其曲线平面内管道的最小混凝土保护层厚度，应根据施加预应力时曲线预应力钢筋的张拉力，按下列公式计算：（1）曲线平面内最小混凝土保护层厚度设置箍筋时，箍筋单肢的截面面积可按下列公式计算：（2）曲线平面外最小混凝土保护层厚度(四)预应力钢筋管道的设置（1）由钢管或橡胶管抽芯成型的直线管道，其净距不应小于40mm,且不宜小于管道直径

7、的0.6倍；对于预埋金属或塑料波纹管和铁皮管,在竖直方向可将两管道叠置。（2）曲线形预应力钢筋管道在曲线平面内相邻管道间的最小净距应按下式计算当上述计算结果小于其相应直线管道净距时，应取用直线管道最小净距。曲线形预应力钢筋管道在曲线平面外相邻管道间的最小净距应按下式计算(3)管道内径的截面面积不应小于预应力钢筋截面面积的两倍。图14-4预应力混凝土T形梁的配筋(横断面)(4)按计算需要设置预拱度时，预留管道也应同时起拱。（三）非预应力筋布置、箍筋(1).箍筋直径和间距：预应力混凝土T形、I形截面梁和箱形截面梁腹板内应分别设置直径不小于10mm和12mm的箍筋，且应采用带肋钢筋，间距不应大于25

8、0mm；自支座中心起长度不小于一倍梁高范围内，应采用闭合式箍筋，间距不应大于100mm。(2).在T形、I形截面梁下部的马蹄内，应另设直径不小于8mm的闭合式箍筋，间距不应大于200mm。此外，马蹄内尚应设直径不小于12mm的定位钢筋。.其它辅助钢筋(1)、架立钢筋(2)、防收缩钢筋(3)、局部加强钢筋在先张法预应力混凝土构件中，预应力钢筋端部周围应采用以下局部加强措施：(1)、对于单根预应力钢筋，其端部设置长度不小于150mm的螺旋筋。(2)、对于多根预应力钢筋，在构件端部10d(d为预应力钢筋直径)范围内，设置35片钢筋网。在后张法预应力混凝土构件中，预应力钢筋端部周围应采用以下局部加强措

9、施：后张法预应力混凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不小于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.5%第二节预应力混凝土简支梁设计一、设计的主要内容二.构件截面和预应力钢筋数量的选定一、设计的主要内容()初步选定构件截面形式及确定截面尺寸；()计算控制截面最大设计内力（弯矩和剪力）；()估算预应力钢筋数量，并进行合理布置；()计算主梁截面几何特性；()确定张拉控制应力，计算预应力损失及有效预应力；()进行正截面及斜截面承载能力验算；()进行施工阶段和使用阶段的应力验算；()进行梁端部局部承压与传力锚固的设计计算；()主梁反拱及挠度验算；(

10、10)绘制施工图。 二.构件截面和预应力钢筋数量的选定（一）构件混凝土截面尺寸（二）预应力钢筋数量的估算1.按承载能力估算如图，设b、h为已知，且两式联立求解，可得所需之预应力钢筋面积为：对于常用带马蹄形的预应力混凝土形梁，其预应力钢筋数量，可按下列经验公式估算：2按预加应力阶段应力控制条件估算按预拉区边缘混凝土应力控制条件可得公式按预压区边缘混凝土压应力控制条件得公式按受压区不开裂控制条件：按受压区边缘混凝土压应力控制条件Np应满足以上四个不等式的要求，可以用图解法求得如图14-6。估算出预应力钢筋面积为预应力筋束数为 第十四章 预应力混凝土简支梁设计思 考 题14-1 常用的预应力构件截面形式有哪些？它们各自都有哪些特点？14-2后张法预应力混凝土构件中，对预应力钢筋管道设置有哪些要求？1