PSC橋梁(預(yù)應(yīng)力荷載,收縮徐變及預(yù)應(yīng)力損失)

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1、用MIDAS/Civil做橋梁設(shè)計－PSC橋梁1.PSC橋梁施工階段分析1.1PSC橋梁分析必要的功能PSC橋梁是給混凝土構(gòu)件施加人為變形和預(yù)應(yīng)力來保證結(jié)構(gòu)安全性的一種橋梁?？梢哉f如何考慮預(yù)應(yīng)力荷載和時間依存特性是PSC橋梁分析中至關(guān)重要的。鋼束的形狀和張拉力的大小是鋼束預(yù)應(yīng)力的最大影響因素。輸入距截面中心的距離來確定鋼束形狀。當(dāng)中和軸的位置變化時（如施工階段聯(lián)合截面），要正確反映出各個施工階段的變化。鋼束預(yù)應(yīng)力還要考慮管道摩阻、錨具變形、混凝土彈性壓縮、鋼束應(yīng)力松弛、收縮/徐變的應(yīng)力損失?；炷翗?gòu)件在施工過程中，會遇到不同的

2、荷載、不同的邊界條件，還有隨時間變化的收縮/徐變等。做橋梁分析的時候，這些變化情況都要一一反映到結(jié)構(gòu)分析中。PSC橋梁的混凝土構(gòu)件在施工過程產(chǎn)生的應(yīng)變，可以看作是下列因素之和。收縮/徐變引起的應(yīng)變就像溫度荷載下產(chǎn)生的應(yīng)變一樣，是不會產(chǎn)生附加應(yīng)力的應(yīng)變。oε()ttttt=+++εεεε()()()()=ε()tt+ε′′()=ε(t)+ε(t)ecshTeσ式中ε()t:彈性應(yīng)變,ε(t):徐變應(yīng)變,ε(t):收縮應(yīng)變ecshε(t):溫度引起應(yīng)變,ε′′(t):非彈性應(yīng)變Toεσ(t):與應(yīng)力有關(guān)應(yīng)變,ε(t):與應(yīng)力無關(guān)應(yīng)

3、變2005年MIDAS橋梁技術(shù)講座(Civil-01.2005.7.8)1用MIDAS/Civil做橋梁設(shè)計－PSC橋梁1.2鋼束預(yù)應(yīng)力荷載鋼束預(yù)應(yīng)力隨鋼束形狀和張拉力大小而變化。1.2.1鋼束形狀變化鋼束形狀根據(jù)沿著軸方向（單元-x）坐標(biāo)輸入距截面中心的距離（單元-y、單元-z）來確定?；炷恋膹椥阅Ａ渴请S時間變化的，當(dāng)混凝土與鋼束粘結(jié)時，截面中和軸的位置會產(chǎn)生變化。截面的分階段施工，也會使截面的中和軸位置產(chǎn)生變化。此時，雖然鋼束位置形狀沒有變，但施加到混凝土構(gòu)件上的預(yù)應(yīng)力效應(yīng)會產(chǎn)生變化。為了正確考慮這類情況，有必要在每個施

4、工階段計算一次截面中和軸的位置。1.2.2鋼束預(yù)應(yīng)力的變化鋼束預(yù)應(yīng)力因各種因素會產(chǎn)生應(yīng)力損失。進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件施工階段分析時，要準(zhǔn)確計算各個階段的有效預(yù)應(yīng)力以及預(yù)應(yīng)力的變化。圖1鋼束預(yù)應(yīng)力損失(瞬時+長期損失)2005年MIDAS橋梁技術(shù)講座(Civil-01.2005.7.8)2用MIDAS/Civil做橋梁設(shè)計－PSC橋梁1.2.2.1鋼束預(yù)應(yīng)力損失鋼束預(yù)應(yīng)力因各種因素產(chǎn)生應(yīng)力損失，最終應(yīng)力為扣除各種損失后的應(yīng)力。各種預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生的原因如下。?張拉鋼束時瞬間產(chǎn)生的損失(InstantaneousLoss)預(yù)應(yīng)力鋼筋與

5、管道壁之間摩阻(Friction&Wobble)錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮(AnchorageSlip)混凝土彈性壓縮(ElasticShortening)?張拉錨固后產(chǎn)生的損失(TimeDependentLoss)混凝土徐變(Creep)混凝土收縮(Shrinkage)預(yù)應(yīng)力鋼束的松弛(SteelRelaxation)對于后張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，六種損失都要考慮，對于先張法構(gòu)件不考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間摩阻損失。張拉鋼束瞬間損失與張拉錨固后產(chǎn)生損失的總損失量占張拉力(OriginalJackingForce)的20～30％。計

6、算PSC混凝土構(gòu)件應(yīng)力時，最重要的是瞬間損失后的張拉力P和張拉錨固后i損失以后的最終有效預(yù)應(yīng)力P。P與P(EffectivePrestressForce)的關(guān)系可按下式表示：eiePR=Pei式中，R－預(yù)應(yīng)力有效率（EffectiveRatio），先張法構(gòu)件R=0.80，后張法構(gòu)件R=0.85。1)預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間摩阻引起損失后張法構(gòu)件張拉時，預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩阻會引起預(yù)應(yīng)力損失。這種損失可分為預(yù)應(yīng)力鋼筋角度變化引起損失和按長度變化的管道摩擦系數(shù)引起的損失?？捎妙A(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)和管道每米局部偏差對摩擦

7、的影響系數(shù)來表示。錨下張拉力為P，從張拉端至計算截面的管道長度為l、曲線管道部分切線的夾角之和為0α，則計算截面的預(yù)應(yīng)力可按下式計算：?+()μακlPP=exo2005年MIDAS橋梁技術(shù)講座(Civil-01.2005.7.8)3用MIDAS/Civil做橋梁設(shè)計－PSC橋梁系數(shù)k和μ值（JTGD62—2004）：μ管道成型方式κ鋼絞線、鋼絲束精軋羅紋鋼筋預(yù)埋金屬波紋管0.00150.20~0.250.50預(yù)埋塑料波紋管0.00150.14~0.17-預(yù)埋鐵皮管0.00300.350.40預(yù)埋鋼管0.00100.25-抽心

8、成型0.00150.550.602)錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起損失張拉完鋼束進(jìn)行錨固時，錨具部分會產(chǎn)生小量的移動，因此會產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的損失。在先張法構(gòu)件和后張法構(gòu)件都會產(chǎn)生，可以采用超張拉的方法來校正。鋼束和管道壁之間有反摩擦作用，所以錨具變形損失僅影響錨具附近一段的預(yù)應(yīng)