预应力混凝土简支梁设计

第7章预应力混凝土简支梁设计11．初拟截面形状和截面尺寸；2.内力计算及组合，计算控制截面最大设计内力；3．估算预应力筋的数量，并进行合理布置；4．计算主梁截面的几何特性；5.确定；6.承载能力计算：正截面承载能力、斜截面承载能力；7．应力验算－施工制作阶段和使用阶段应力验算；8．裂缝宽度或抗裂验算；9．变形验算；

10.梁端局部承压计算与锚固区设计。7.1设计计算步骤27.2预应力混凝土类型选择按预应力度（抗裂等级）来划分：1.全预应力混凝土构件：

在使用荷载下，截面不出现拉应力。2.部分预应力混凝土A类构件:

在使用荷载下，截面出现拉应力，但拉应力不超过混凝土的抗拉强度。3.部分预应力混凝土B类构件：

使用荷载大于开裂荷载，即构件出现裂缝，但最大裂缝宽度控制在容许范围内。3按预应力筋的粘结情况来划分：1.有粘结预应力混凝土构件；

2.无粘结预应力混凝土构件:

包括体内无粘结和体外无粘结预应力混凝土构件。按施加预应力的方法划分：先张构件；后张构件。4全预应力混凝土构件的特点：抗裂、抗疲劳性能好，刚度大，设计计算简单。适用于对抗裂有很高要求的结构，如有防渗漏要求的压力容器（核反应堆压力容器和安全壳）、储液罐和在严重腐蚀环境下需防止钢材锈蚀的结构，以及承受高频反复荷载易产生疲劳破坏的结构。早期的预应力混凝土构件一般均为全预应力混凝土构件。5但全预应力混凝土也存在着以下的不足：⑴对抗裂要求过高，导致预应力筋配筋量往往由抗裂要求控制，而不是由承载力控制；⑵反拱过大，特别是在恒载小、活荷载大的情况下，混凝土处于长期高预压应力状态，引起徐变和反拱不断增长，以致影响结构的正常使用；⑶从开裂到破坏的过程很短，且破坏后延性小；⑷施加预应力大，对张拉设备、锚具等有较高的要求。6事实上，结构产生的裂缝不仅仅是荷载的原因，温度、收缩徐变以及其他因素产生的变形受到约束时（如沉降、水化热等），都可能使全预应力混凝土构件产生裂缝，有的还比较严重。◆此外全预应力混凝土构件中，由于局部高压应力会产生横向拉应力、剪力和扭转的产生斜拉应力等也会产生裂缝。因此，要完全靠预应力来保证结构中不出现裂缝，不仅技术很难做到，而且在经济上也是不合理的。7施加预应力的混凝土构件，即使出现裂缝，当活荷载移去后，裂缝还可以闭合，裂缝的开展是短暂的。因此，从满足结构功能要求的角度，很多情况不必采用全预应力混凝土。采用部分预应力混凝土可以节约预应力钢材、有效地控制反拱、提高延性，部分的开裂产生的刚度降低，也有助于结构内力的调整，以减小由于约束变形（如温差、不均匀沉降等）而产生的内力。因此，适当降低预压应力，容许混凝土出现拉应力甚至开裂，作成部分预应力混凝土，有时可以使设计更加合理和经济。◆部分预应力混凝土构件的适用性8预应力度l≥1：全预应力混凝土l=0：钢筋混凝土1>l>0：部分预应力混凝土90Wftkg0Wftkg钢筋混凝土(M0=0)全预应力(M≤M

0)Mu使用弯矩M部分预应力(M>M0)弯矩挠度10目前公路桥梁中预应力混凝土结构的应用情形是：一般采用有粘结的后张全预应力混凝土构件或部分预应力混凝土A类。且《规范（JTJD62－2004）明确规定：对跨径大于100m桥梁的主要受力构件，不宜设计成部分预应力混凝土构件。无粘结的体外预应力一般仅在旧桥加固时采用。11预应力混凝土受弯构件常用的截面形状有：矩形、T形、工字形、Π形和箱形等。7.3截面形状与跨高比12不同截面的核心区kukb13矩形截面外形简单，模板最省。但核心区域小，自重大，截面有效性差。一般适用于实心板和一些短跨先张预应力混凝土梁。工形截面核心区域大，预应力筋布置的有效范围大，截面材料利用较为有效，自重较小。但应注意腹板应保证一定的厚度，以使构件具有足够的受剪承载力，便于混凝土的浇筑。箱形截面具有与工形截面相类似的抗弯、抗剪性能，并具有良好的抗扭性能，因此在大跨桥梁结构中常用。不同形状截面的特点14预应力混凝土受弯构件的挠度变形控制容易满足，因此高跨比可取得较小。但跨高比过小，则反拱和挠度会对预加外力的作用位置以及温度波动比较敏感，对结构的振动影响也更为显著。一般预应力混凝土受弯构件的高跨比可比钢筋混凝土构件减小30%左右。预应力混凝土简支T形截面梁，其截面的高跨比一般为：1/15~1/25。截面的高跨比151.按正截面的抗裂要求估算7.4预应力筋数量的估算1617估算所需预应力筋总面积18确定AP后，AS根据正截面承载能力极限状态的要求来确定（以T梁为例）：2.按截面抗弯承载能力估算非预应力筋数量第一类T形截面利用第2式求出x，若满足x≤h’f，则由第1式：19第二类T形截面利用第语2式求雪出x，若满足x>h但’f，且x≤则由第惠1式：203.柄按所蛙需平阔衡的妙外荷严载w进行篇估算21当预汇应力涉筋的稀面积Ap和材料淡确定以勉后，则兵预加力遣的大小Np即可确片定。分别馒根据叫构件倒施工雷阶段丢和使手用阶别段各吴控制展截面群上、聋下边梁缘混三凝土蛛的应谁力限做值即和可确丹定相矮应截柴面预祸应力叙束的溉偏心些距限齐值，惯并由邻此确抬定了灵预应至力束彩的容招许布兰置区召域或束界。施工阶桐段根据Np、g1共同作浩用下各身控制截天面上缘塞混凝土诸应力不止超过相脊应的容心许应力林可确定司索界的词下限即墨下索界E1；根据Np、g1、g2和q共同作能用下各指控制截闲面下缘更混凝土县应力不僵超过相欲应的容峡许应力折可确定茎索界的持上限即馒上索界E2；计算奋时可聚近似害按混妈凝土累全截姜面计宁算并喜近似渔取有伍效压获应力母，并墨近似鹅取7.蛇5榜预应功力筋共的布跑置1、预应力纹筋的索胞界22E1E223（1）重拿心线秘超出拾束界皮范围腾；（2）弯起能角度与少剪力变距化规律辜配合；（3）符况合构况造要全求（既设计驰、施姐工、拢使用睛经验企确定谊的）瘦。2、预游应力更筋的愿布置久原则3、姐预应亏力筋染的弯朵起点弯确定（1）从义受剪角万度，理瓶论上应不从γ0Vd>Vcs截面夕开始竖弯起拴，实昆际一信般在盐跨径纪的三膨分点鲁到四阁分点悔之间舅开始忍弯起珍；（2）揉从受弯趋角度，哲注意弯持起后正俊截面抗朽弯承载祖力的要仇求；（3多）还崖应满泉足斜归截面蜡抗弯病承载钥力的距要求砌。24（1）不宜夹大于20°，弯缝出梁笼顶锚耍固的炎钢筋秤常在25°~3游0°；（2）在纱临近贪支点静梁段网，预坝应力绝筋满轻足抗凭弯的车条件自下弯荐起数变量尽苹可能构多些口。4、预挽应力毫筋弯深起角幸度5、此预应艺力筋踩弯起飘的曲港线形章状可采用垫圆弧线伸、抛物淡线或悬眯链线，隐其曲率科半径应怪满足：（1）叶钢丝束拦、钢绞鸟线的钢家丝直径甚小于5mm时，不超宜小于昏4m，否则不雕宜小于规6m；（2葱）精轧螺磨纹钢直毒径小于便25mm时，不删宜小于芳12m，否则悬不宜禾小于配15m；枯。251）后达张法秒构件（1）直缓线管滋道间鼠的水敢平净饲距不娘小于40收mm，且不小稼于管道勉直径的0.菠6倍；对视于预埋旁波纹管隔和铁皮非管，竖培向可将衡两管道银叠置。（2）曲绘线预报应力设筋管港道在用曲线峡平面治内相碗邻管仪道间摄的最架小距纠离：6、预应掉力筋布利置的具巷体要求（3嫩）曲隐线预嘉应力灿筋管巾道在馋曲线犯平面铁外相铺邻管跃道间拖的最屡小距奋离：26（4）管减道内删径的泉截面聚积不园应小摸于预言应力涉筋截映面积今的2倍；（5）设预绢拱度时洲，预留苍管道也斩要同时熄起拱；（6）保列护层靠厚度绵要求弊：2）碧先张月法构痒件对预殃应力浑筋的答间距色、锚盾固端播部加氧强钢磁筋构诊造、佳混凝微土保规护层肝厚度冲等也腐有相孙应规洋定。277.霜6忆非预境应力波筋的灰布置箍筋；《桥规JTG歉D6抚2》规定步，预皆应力纸混凝炊土T形截面英梁或箱伯形截面企梁腹板毒内应设将置直径堤不小于10和12mm的箍筋眠，且应制采用带必肋钢筋雀，其间宴距不应疲大于250mm，自支对座中怠心起谦长度佣不小段于一戏倍梁粪高范愤围内坏应采歌用闭意合箍李筋，叙其间香距不奸应大叼于100mm。在T形截面恭梁配有矛预应力秀钢筋的株马蹄形晚加宽部录分，应闹设置直尿径不小伶于8mm的闭独合式前辅助哥箍筋势，其黄间距笛不应缓大于迹20太0mm。此外歼，马祝蹄内盈尚应消设直笋径不绕小于冒12mm的定位景钢筋。282.水平印纵向胡钢筋设置在池腹板两矮侧的水何平纵向晋钢筋，谢宜采用垦直径为6～8mm的带廊肋钢咸筋，遍腹板议内钢或筋的秧截面菌面积锹宜为眠（0.0芽01～0.挥00厌2）;其间距钩在受拉钢区不应济大于腹倒板宽度歌，且不催应大于20制0mm，在受压烂区不应熊大于300mm，在支胀点附苦近剪育力较跃大区累段和非预应训力混旋凝土盾梁的艰锚固甚区段称，腹吐板两茄侧纵辨向钢桨筋截结面面后积应隶予增唐加，么纵向砖钢筋六间距疑宜为100～150mm。293.局部名加强奋钢筋“马蹄慕”、锚各固区、坏梁底支型座处应计设局部鹿加强钢饶筋；4.架止立钢筋恳与定位寄钢筋；30灌浆找用水大泥浆喊强度旷等级歌不应植低于30级。熟水泥餐浆应柿和易裤性良可好，块其水衔灰比消宜为0.葱4~浩0.释45。为赚减少塔收缩驳，可女通过础试验甩掺入早适量似膨胀鸦剂。锚具雕周围毁应设宅置构喉造钢厅筋与摸梁体很连接孔，然亚后浇普筑混换凝土呈封锚存。封吗锚混捎凝土垒强度须等级邀不应拿低于额构件匠本身感混凝户土强锣度等唱级的80烂%，且不灾低于C3仇0。7.遵7管道告压浆恳及封揭锚31《混凝录土结诱构设卖计原韵理》课程设侦计任务趴书预应力百混凝土苹简支梁筋设计计勉算32跨径：主梁标叛准跨径30m，梁全长29考.9漠6m，计算跨氧径29锯.1朱6m。2.基本亲构造喜：上翼缘编板宽2.飞3m，每一粪梁端检处横珍隔板递厚度30cm，读1/4跨和跨提中位置安处横隔湾板厚度稻为20cm溪，二期宽恒载6.活5kN/括m。3.活荷幻玉载：公路—Ⅰ级汽贫车荷娇载，县人群凳荷载恳按3.0kN昨/m2计算宗，撒活载配内力土计算糖结果舞如附锁表4.结构安骡全等级叔：一级一.糠设计稠资料335.材料映：预应眼力钢瞧筋：坡采用1×7φs15.帮2钢绞第线，fpk=18博60M绝pa；普通钢亿筋：纵窄向受力年钢筋采酒用HR撑B4取00级，箍宰筋及构剪造钢筋羊采用HR受B3朝35、R2览35级；混凝联土：桐≥C4哑06.施工方功法：采用后屈张法两勤端同时煤张拉，帐采用双促作用千著斤顶；斧预应力单孔道采常用塑料茧波纹管稼。34三.设计计搏算内容截面姥尺寸足确定掩；主梁妇内力砌计算灰及组衡合；预应力饺钢绞线万面积估饭算、布殿置及校危核；截面几盯何参数词的计算壤；确定张箩拉控制仅应力，危进行预废应力损列失估算倡；正截面掏、斜截膀面承载的能力计终算；应力验争算；抗裂性据验算；变形验马算及预暑拱度设刻置；锚固镜区局汽部承语压设毫计计克算二.牢设涌计要拨求