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1、12.6预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件受力性能分析 一、施工阶段 P.267 1、先张法构件 Pre-tension,平衡条件,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,平衡条件,平衡条件,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,式中sl、spc、sp 和Np0为概括符号，即按不同的阶段代表相应阶段的预应力损失、混凝土、预应力筋应力和预应力筋合力取值即可。,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,2、后张法构件Post-tension P.
2、268,如所有钢筋同时张拉，则后张法构件无弹性压缩应力损失，即sle =0 (而先张法中sle=Epc)。因此扣除预应力损失后预应力筋承受的拉力直接与混凝土承受的压力平衡，故由平衡条件，采用概括符号可得混凝土的预压应力，,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,平衡条件,平衡条件,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,先张法,后张法, 有无弹性压缩损失sle是先张法与后张法计算公式的差异所在 假定两种张拉方法的scon和sl 相同，但先张法构件有弹性压缩损失，而后张法构件无弹性压缩损失，故得到的spc不等，先张法小于后张法。 预应力筋中应力也不
3、相等，先张法的预应力筋应力除需扣除sl外，还要扣除弹性压缩损失，而后张法构件则仅需扣除sl P.269,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,二、使用阶段 P.269,虽然先张法和后张法在施工阶段的应力计算有所差别，但混凝土中建立起预压应力spc后开始施加外荷载，两者的受力过程是相同的。 由于混凝土预先受到预压应力spc，因此轴向拉力N产生的混凝土拉应力sc，需先抵消spc，才能使混凝土进入受拉。 故在达到混凝土抗拉强度ftk之前，可按弹性材料力学用换算截面方法确定的截面拉应力，即,预应力筋的应力增量,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,二
4、、使用阶段,预应力筋的应力增量,混凝土中的实际应力：,预应力筋中的应力：,先,后,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,1、消压状态,当 时,消压轴力,先张法,后张法,消压状态是预应力混凝土构件计算中的一个重要概念，它相当于非预应力构件的起始状态。 从消压状态开始，以后荷载增量（N- N0）产生的应力增量与非预应力混凝土构件从零开始加荷产生的应力类似。,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,2、开裂轴力：,当 时,先张法,后张法,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,3、开裂后：NNcr，在裂缝截面轴力全部由预应力筋
5、承担，即,相当于钢筋混凝土构件直接加载产生的钢筋应力。将该应力增量代替裂缝宽度计算公式中的钢筋应力ssk后，即可计算预应力构件的裂缝宽度。,4、极限轴力： 当预应力筋的应力达到起抗拉强度时，极限轴力：,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,c,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,（1）使用阶段N0、Ncr、Nu的计算公式，无论是先张法还是后张法，形式相同，但公式中的pc的计算不同； （2）预应力筋从张拉到构件破坏，始终处于高拉应力状态，而混凝土在轴向拉力达到N0前始终处于受压状态，发挥了两种材料的优点； （3）预应力混凝土构件出现裂缝比钢筋
6、混凝土构件出现裂缝要迟得多，抗裂性能好，但延性较差； （4）当材料和截面尺寸相同时，预应力混凝土轴向受拉构件与钢筋混凝土受拉构件承载力相同。 P.271,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,第十二章 预应力混凝土构件受力性能分析,12.6 轴心受拉构件,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.8 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级,轴向受拉构件使用阶段设计 一、抗裂验算及裂缝宽度验算 P.272 规范根据环境条件，对结构构件正截面的裂缝控制分为三个等级。,1、一级：全预应力混凝土 严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘不应产生拉应力。 sc-sp
7、c0 2、二级：有限预应力混凝土 一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值ftk，而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘不应产生拉应力。,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.8 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级,一级：全预应力混凝土 严格要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘不应产生拉应力。 sck-spc0 二级：有限预应力混凝土 一般要求不出现裂缝的构件，按荷载标准组合计算时，构件受拉边缘拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值ftk，而按荷载准永久组合计算时，构件受拉边缘不应产生拉应力。,sck-spc0；scq-
8、spc ftk 三级：部分预应力混凝土 允许出现裂缝的构件，按荷载标准组合并考虑荷载长期作用影响计算时，构件的最大裂缝宽度应满足规定的限值。,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.8 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级,P.273,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.8 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.8 预应力混凝土的分类及裂缝控制等级,轴向受拉构件使用阶段设计 二、使用阶段承载力计算 P.272,三、施工阶段验算 P.274 1、张拉或放松预应力筋时，混凝土不被压碎。,fck张拉或放松预应力筋时，混凝土的抗压强度标准值,第十二章 预应力混凝土构
9、件的设计,11.13 施工阶段验算, 后张法构件张拉预应力时，锚具下有较大的局部压应力，要经过一段距离才能扩散的较大的混凝土受力面积上。 在局部受压区域，除正压应力外sx外，还存在横向应力sy和sz，处于三向应力状态。 在锚具垫板附近，横向应力sy和sz为压应力，而距构件端部一定距离后，横向应力sy和sz为则拉应力。 当拉应力超过ft时，将出现纵向裂缝，导致局部受压破坏。,2、局部承压验算 P.261,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,为提高局部抗压承载力，需在局部受压区内配置横向钢筋网或螺旋钢筋等间接钢筋。 但当局部压应力过大，间接钢筋配置过多时，会产生过大的局部下
10、陷变形，使预应力失效。规范规定局部受压面积应满足,Al ：为混凝土局部受压面积；可按沿锚具边缘在垫板中以 45角扩散后传到混凝土的受压面积计算。 Ab ：为局部受压的底面积，可根据局部受压面积与计算底面积同心、对称的原则按图取值。 为避免出现孔道愈大，b l值愈高的不合理现象，在计算b l时，Al和Ab均不扣除孔道面积。 Aln：扣除孔道面积的混凝土局部受压净面积， An - 孔道净面积。,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,局部受压承载力计算,当采用方格网时，,当采用螺旋配筋时，,P.263,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,图10-20(a),第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,预应力混凝土轴心受拉构件设计： 1、使用阶段 承载力设计 裂缝与变形验算 2、施工阶段 张拉时混凝土局压承载力验算 锚固时混凝土局压承载力验算,作业：P.307 10-1，10-2,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,第十二章 预应力混凝土构件的设计,11.13 施工阶段验算,