预应力混凝土构件复核验算PPT学习教案

1、会计学1 概述 截面抗裂性验算 应力验算 变形计算第1页/共54页 计算分类 荷载内力与预加力 应力计算一般方法第2页/共54页 正截面抗裂性验算 斜截面抗裂性验算第3页/共54页1. 正截面抗裂性验算正截面抗裂性验算sMpnepeNstpc1200.7ggqrsstxnxxMMMMMWWWpepepnpcnnxNN eAWq 计算图式x第4页/共54页q 验算要求对于全预应砼构件,正截面砼法向应力 规定(不出现拉应力):pc式中短期荷载效应组合下砼边缘应力st0.850stpc扣除全部预应力损失后的预加力在砼边缘产生预压应力第5页/共54页q 计算公式式中短期荷载下弯矩组合值sM0.850s

2、tpcpepepnpcnnxNN eAW1200.7ggqrsstxnxxMMMMMWWW1gM一期恒载(自重)下弯矩值2gM二期恒载下弯矩值qM汽车荷载(不计冲击力)下弯矩值第6页/共54页使用阶段预应力钢筋永存应力的合力peN人群荷载下弯矩值rM构件净截面面积nApnenxW构件净截面对下边缘弹性抵抗矩预应力钢筋合力作用点至净截面形心距离0 xW构件换算截面对下边缘弹性抵抗矩第7页/共54页2. 斜截面抗裂性验算斜截面抗裂性验算q 验算要求对于全预应砼预制构件, 砼主拉应力 规定(不超过限值):tkf式中短期荷载效应组合和预加力产生的砼主拉应力tp0.6tptkf砼抗拉标准强度 为防止构件

3、腹部中间出现斜裂缝, 使斜截面与正截面有同样安全度第8页/共54页q 计算公式2224cxcxtp0.6tptkfcxpxsx1200.7pepepnggqrnnonnnNN eMMMMyyyAIII1200.7pggqrnnonnVVVVVSSSI bI bI b ps第9页/共54页式中主应力计算点由短期荷载效应组合与预加力产生的砼法向应力cx主应力计算点由短期荷载效应组合与预加力产生的砼剪应力构件净截面惯性矩nI构件换算截面惯性矩0I计算点构件净截面静矩nS计算点构件换算截面静矩0S计算点以净截面形心轴为原点的坐标值ny计算点以换算截面形心轴为原点的坐标值0y计算点截面宽b第10页/共5

4、4页1gV一期恒载(自重)下剪力值2gV二期恒载下剪力值qV汽车荷载(不计冲击力)下剪力值人群荷载下剪力值rVpV弯起预应力筋预加力引起的预剪力sinppepbpVA1gM2gMqMrM符号意义同前 第11页/共54页 预加力引起的上拱度 使用荷载作用下的挠度第12页/共54页q 计算图式1. 预加力引起的上拱度预加力引起的上拱度2pe1pe1ppN e2ppN e1l/ 4lpeMxM第13页/共54页q 计算公式预加力引起的上拱度xM式中由永存预加力引起的预弯矩peM0lpexppcMMfdxB跨中作用单位力引起的弯矩cB构件抗弯刚度, 按公预规6.5.4 :0ccBE I0I构件全截面换

5、算截面惯性矩p长期增长系数2.0p第14页/共54页2. 使用荷载作用下的挠度使用荷载作用下的挠度q 计算公式式中矩期荷载作用下的弯矩组合值sM2000lsxssM MM lfdxBB0B构件全截面抗弯刚度, 按公预规6.5.2 :000.95cBE I弯矩系数, 跨中时548短期荷载作用下挠度第15页/共54页3. 总挠度总挠度式中lsff短期荷载考虑长期效应影响的挠度长期增长系数当采用C40-C80砼时, 中间强度插值计算, C50:1.4251.45 1.35plfff 第16页/共54页4. 挠度验算要求挠度验算要求公预规6.5.3 :钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件按上述计算的长期挠

6、度值, 在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥最大挠度不应超过计算跨径的1/6002120()600sgglMMMllfB q 验算要求式中符号同前第17页/共54页5. 预拱度设置预拱度设置公预规6.5.5 :1)当预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时, 可不设预拱度 2)当预加力产生的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时, 应设预拱度 , 其值应按该项荷载挠度值与预加力长期反拱值之差采用plffq 预拱度公式时, 不设预拱度plff时, 应设预拱度lpff 第18页/共54页 持久状况下应力验算 短暂状况下应力验算第19页/共54页1. 持久状况下应力验算

7、持久状况下应力验算 本阶段计算特点: 预应力损失全部完成, 预应力为永存预应力 使用荷载取值为标准荷载, 计入冲击力 预加力作用时, 因孔道未压浆, 所以预加力和一期恒载的应力用净截面计算, 而二期恒载与活载的应力用换算截面计算 使用阶段构件须验算: 混凝土法向压应力 混凝土的主应力 受拉钢筋应力第20页/共54页1) 混凝土法向压应力kMpnepeNkcpt120ggqrkkcsnssMMMMMWWWpepepnptnnsNN eAWq 计算图式s第21页/共54页kMpnepeNkcpc120ggkktxnxxMMMWWWpepepnpcnnxNN eAWx(外荷载较小时:)第22页/共5

8、4页q 验算要求对于全预应砼构件,使用阶段正截面砼法向最大压应力 规定(不超过限值) :pt式中标准荷载效应组合下砼边缘应力kc0.5kcptckf扣除全部预应力损失后的预加力在砼边缘产生的法向拉应力ckf砼轴心抗压标准强度0.5ktpcckfktpc第23页/共54页q 计算公式0.5kcptckf120ggqrkkcsnssMMMMMWWWpepepnptnnsNN eAW0.5ktpcckf120ggkktxnxxMMMWWWpepepnpcnnxNN eAW第24页/共54页使用阶段预应力钢筋永存应力的合力peN人群荷载下弯矩组合值rM构件净截面面积nApnensW构件净截面对上下边缘

9、弹性抵抗矩预应力钢筋合力作用点至净截面形心距离0sW构件换算截面对上下边缘弹性抵抗矩式中标准荷载下弯矩组合值kM1gM一期恒载(自重)下弯矩值2gM二期恒载下弯矩值qM汽车荷载(计入冲击力)下弯矩值nxW0 xW第25页/共54页2) 预应力钢筋的拉应力kMpnepeN,ktkp1200()kpgpngqrpktnM yM eMMMeIIIkpEpkt q 计算图式s0pe第26页/共54页q 验算要求对于全预应砼构件,使用阶段预应力钢筋最大拉应力 规定(不超过限值) : pe式中标准荷载效应组合下产生的预应力筋的拉应力kp0.65kppepkf扣除全部预应力损失后的永存预应力pkf预应力钢筋

10、抗拉标准强度第27页/共54页q 计算公式式中标准荷载下弯矩组合值kM1gM一期恒载(自重)下弯矩值*2gM二期恒载下弯矩值qM汽车荷载(计入冲击力)下弯矩值0.65kppepkf1200()kpgpngqrpktnM yM eMMMeIIIkpEpkt 第28页/共54页使用阶段预应力钢筋永存预应力pe人群荷载下弯矩值rMpnenI构件净截面惯性矩预应力钢筋合力作用点至净截面形心距离0I构件换算截面惯性矩0pe预应力钢筋合力作用点至换算截面形心距离Ep*预应力钢筋控制应力是在预加力和自重共同作用测得的值, 所以在计算预应力筋应力时应不再计入自重的影响; 但考虑到在预加力时实际支承条件, 使得

11、实际受力比按简支算得要小, 所以偏安全地仍计入自重产生的应力预应力钢筋与砼弹性模量之比 第29页/共54页3) 混凝土主应力q 验算要求 为防止构件腹板在预加力和使用阶段作用下过高的主压应力导致截面抗裂能力降低, 并可能压坏,作为斜截面承载力的补充要验算砼的主压应力; 并且作为斜截面抗剪承载力的补充, 验算砼的主拉应力第30页/共54页 砼主压应力规定(不超过限值)ckf式中标准荷载效应组合和预加力产生的砼主压应力cp0.6cpckf砼轴心抗压标准强度砼主拉应力规定tkf式中标准荷载效应组合和预加力产生的砼主拉应力tp0.5tptkf砼抗拉标准强度 箍筋抗拉标准强度此区段箍筋可按构造要求定0.

12、5tptkf此区段箍筋间距娈满足下式要求:/vsksvtpsf Abskf第31页/共54页q 计算公式2224cxcxcxpxkx120pepepnggqrnnonnnNN eMMMMyyyAIII120pggqrnnonnVVVVVSSSI bI bI b ps0.6cpckf0.5tptkfcptp第32页/共54页式中主应力计算点由标准荷载效应组合与预加力产生的砼法向应力cx主应力计算点由标准荷载效应组合与预加力产生的砼剪应力构件净截面惯性矩nI构件换算截面惯性矩0I计算点构件净截面静矩nS计算点构件换算截面静矩0S计算点以净截面形心轴为原点的坐标值ny计算点以换算截面形心轴为原点的坐

13、标值0y计算点截面宽b第33页/共54页1gV一期恒载(自重)下剪力值2gV二期恒载下剪力值qV汽车荷载(不计冲击力)下剪力值人群荷载下剪力值rVpV弯起预应力筋预加力引起的预剪力sinppepbpVA 注: 计算主压应力, 当计算点在外荷载引起正截面受拉区内时, 要使法向压应力 最大, 活载弯矩 、 应取0值cxqMrM1gM2gMqMrM符号意义同前 第34页/共54页2. 短暂状况下应力验算短暂状况下应力验算 施工阶段构件须验算: 在制作、运输及安装各工况下, 由预加力、构件自重及施工荷载引起的应力不超过限值 常见施工阶段可分为: 预加应力阶段 运输安装阶段第35页/共54页1) 预加应

14、力阶段法向应力 本阶段计算特点: 预应力损失未全部完成, 预应力为传递锚固预应力 使用荷载取值为标准荷载, 外荷载为自重和施工荷载 因孔道未压浆, 所以应力用净截面计算第36页/共54页cMpne0pNccpt100gpppntctccptnsnnsMNN eWAWq 计算图式tctpccttcc100gpppntccctpcnxnnxMNN eWAW 第37页/共54页q 验算要求式中0.7tccckfckf制作、运输、安装各施工阶段的砼轴心抗压标准强度施工阶段正截面砼边缘法向压应力规定(不超过限值) :第38页/共54页施工阶段正截面砼边缘法向拉应力规定:0.7tcttkf预拉区应配置配筋

15、率不小于0.2%的纵向非预应力筋1.15tcttkf预拉区应配置配筋率不小于0.4%的纵向非预应力筋0.71.15ttkcttkff预拉区应配置配筋率按以上两者直线插值计算的纵向非预应力筋tct不应超过1.15tkf式中ckf制作、运输、安装各施工阶段的砼抗拉标准强度第39页/共54页q 计算公式式中1gM一期恒载(自重)下弯矩值0.7tccckf0.7,1.15tcttktkff100gpppntctccptnsnnsMNN eWAW100gpppntccctpcnxnnxMNN eWAW 预应力钢筋传力锚固时应力的合力0pNpne预应力钢筋合力作用点至净截面形心距离第40页/共54页2) 运输吊装阶段法向应力 本阶段计算特点: 预应力损失已近全部完成, 预应力为永存预应力 使用荷载取值为标准荷载, 外荷载为自重和施工荷载; 按桥规4.1.10, 构件重力应乘以动力系数1.2或0.85; 运输时中的支点或安装时的吊点位置常与正常支承点不同, 故计算图式有变化 由于预加力和自重作用时, 孔道尚未压浆, 所以应力用净截面计算第41页/共54页第42页/共54页第43页/共54页第44页/共54页第45页/共54页第46页/共54页3. 变形验算变形验算q验算要求及计算公式 ( ( 注注: : 公式符号要说明公式符号要说明) )q计算过程q说明验算是否通过第47页/共