部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)配筋估算

《部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)配筋估算》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)配筋估算馮小龍（南京中醫(yī)藥大學(xué)）　徐秀麗（南京建筑工程學(xué)院）摘　要：對(duì)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)估方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，指出了各自的適用范圍及計(jì)算過程中的注意事項(xiàng)，有較實(shí)用的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力筋　非預(yù)應(yīng)力筋　配筋量　預(yù)應(yīng)力混凝土是當(dāng)今世界上技術(shù)最先進(jìn)、用途最廣、最有發(fā)展前途的工程材料之一。如何合理地配置預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋，是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋束與構(gòu)件軸線所圍成的形狀與構(gòu)件的彎矩圖形狀相似時(shí)，其作用發(fā)揮最有效。而確定預(yù)應(yīng)力筋的大小通常則是通過復(fù)核過程來完成的：首先根據(jù)結(jié)構(gòu)要求預(yù)估預(yù)應(yīng)力

2、筋和非預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，然后驗(yàn)算其是否能滿足結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力和正常使用要求，若預(yù)估方法合理，則能大大加快設(shè)計(jì)進(jìn)程。本文對(duì)部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力筋和非預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)估方法進(jìn)行了歸納總結(jié)，有助于工程設(shè)計(jì)人員理解各種方法的差異和聯(lián)系，以根據(jù)實(shí)際情況選擇最合適的方法進(jìn)行計(jì)算。1　按裂縫控制要求估算預(yù)應(yīng)力筋按裂縫控制要求估算預(yù)應(yīng)力筋的面積，能較直觀地體現(xiàn)預(yù)應(yīng)力筋的作用，估算結(jié)果較準(zhǔn)確，基于這一要求進(jìn)行估算的方法有荷載平衡法和名義拉應(yīng)力法。1.1　荷載平衡法［1］由于預(yù)應(yīng)力的作用在超靜定結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生次彎矩，故預(yù)應(yīng)力超靜定結(jié)構(gòu)的分析較煩，但若將預(yù)應(yīng)力對(duì)混凝土的作用

3、等效成一組荷載(這組荷載稱為等效荷載)，則能簡化其分析過程。等效荷載一般由兩部分組成：(1)在錨固處端部錨具對(duì)混凝土構(gòu)件作用的壓力和集中彎矩；(2)由預(yù)應(yīng)力筋曲率引起的垂直于束中心的橫向分布力或由預(yù)應(yīng)力筋轉(zhuǎn)折引起的集中力。筆者通過對(duì)等效荷載與預(yù)應(yīng)力筋的線形關(guān)系進(jìn)行較充分的研究后，提出了一種計(jì)算等效荷載的簡便方法［2］，其步驟為：①首先將預(yù)應(yīng)力筋的c.g.s圖的高度e（x）擴(kuò)大Npe倍(Npe為預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)拉力)；②將此圖作為靜定梁(簡支或懸臂梁)的彎矩圖，根據(jù)此彎矩圖推出對(duì)應(yīng)的荷載類型及大??；③將上面的荷載反向，再在梁兩端加一對(duì)軸向壓力Npe，所

4、得的荷載即為等效荷載?！〉刃Ш奢d通常與外載類型相同、方向相反，因此可以形象地認(rèn)為等效荷載能平衡一部分甚至全部外載，被平衡掉的這部分外載稱為平衡荷載。平衡荷載的大小實(shí)際上是由裂縫控制要求確定的。通常的原則是：對(duì)一級(jí)、二級(jí)裂縫控制等級(jí)［3］的結(jié)構(gòu)，當(dāng)準(zhǔn)永久荷載較大時(shí)，一般可取永久荷載和準(zhǔn)永久荷載的一部分(30%～70%)作為平衡荷載，可變荷載比例較大時(shí)，可取較大值，反之可取得小些。對(duì)于三級(jí)裂縫控制等級(jí)的結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋的用量可由正截面承載力計(jì)算確定，其中預(yù)應(yīng)力筋所貢獻(xiàn)的承載力不宜大于總承載力的75%。在確定了平衡荷載后，即可根據(jù)等效荷載求得所需的總預(yù)拉力N

5、pe，再由Npe＝σpe.Ap確定出所需的預(yù)應(yīng)力筋面積Ap，式中σpe（σpe＝σcon-σ1）為有效預(yù)應(yīng)力。在預(yù)應(yīng)力筋估算階段無法求出精確的預(yù)應(yīng)力損失σ1時(shí)，需對(duì)σ1進(jìn)行估算。對(duì)受彎構(gòu)件，一般取值為：①對(duì)單跨配筋的跨中截面，取0.2σcon；②對(duì)雙跨或三跨連續(xù)配筋的內(nèi)支座截面，取為0.3σcon；③對(duì)于三跨配筋的內(nèi)跨中截面則可取為0.4σcon.1.2　名義拉應(yīng)力法［4］名義拉應(yīng)力法是將預(yù)應(yīng)力混凝土梁視為不開裂的素混凝土梁，用材料力學(xué)公式計(jì)算出在設(shè)計(jì)彎矩和預(yù)加力共同作用下的截面最大拉應(yīng)力，即：(1)式中，σ——分別按短期和長期效應(yīng)組合下外載在混凝土

6、中產(chǎn)生的拉應(yīng)力，對(duì)受彎構(gòu)件，σ＝M／W，對(duì)受拉構(gòu)件，σ＝N／A；σpc——完成所有預(yù)應(yīng)力損失后，構(gòu)件截面上混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力，式中，M次——預(yù)應(yīng)力引起的次彎矩，對(duì)靜定結(jié)構(gòu)，M次＝0，需要指出的是，在對(duì)預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行估算時(shí)，還無法直接計(jì)算出次彎矩的影響，這時(shí)可根據(jù)次彎矩的特征，考慮其對(duì)支座截面的有利影響和對(duì)跨中截面的不利影響，將其并入外彎矩，對(duì)外彎矩值M(Ms，M1)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)支座截面取0.9M，對(duì)跨中截面取1.1M；e——預(yù)應(yīng)力筋對(duì)截面軸線的偏心距；A、W——混凝土截面面積及荷載作用下受拉區(qū)最大纖維處的抗彎模量，預(yù)估階段可用毛面積計(jì)算。在預(yù)應(yīng)力混凝

7、土構(gòu)件中，σct值往往超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，即構(gòu)件實(shí)際已開裂，因此有時(shí)σct其實(shí)不存在，它只是一種為方便分析而引用的參數(shù)，故稱為名義拉應(yīng)力(或廣義拉應(yīng)力)。在對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了達(dá)到控制裂縫寬度的目的，常采用對(duì)名義拉應(yīng)力進(jìn)行限值的方法，具體表達(dá)式如下：(2)式中，［σct］——允許名義拉應(yīng)力(允許廣義拉應(yīng)力)，其取值為：①一級(jí)裂縫控制(嚴(yán)格要求不出現(xiàn)裂縫)　按荷載短期效應(yīng)進(jìn)行組合時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力，即：σs-σpc＝Ms／W-σpc≤0，也即［σct］＝0。②二級(jí)裂縫控制(一般要求不出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件)　按荷載長期效應(yīng)組合

8、進(jìn)行計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣不應(yīng)產(chǎn)生拉應(yīng)力，即［σct］l＝0；而按荷載短期效應(yīng)組合進(jìn)行計(jì)算時(shí)，構(gòu)件受拉邊緣混凝