混凝土结构理论 (50).pdf

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1、1混凝土结构理论混凝土结构理论第9章 预应力混凝土构件第9章 预应力混凝土构件2本章内容本章内容1.预应力混凝土的1.预应力混凝土的基本概念基本概念（重点）（重点）2.预应力混凝土2.预应力混凝土轴心受拉轴心受拉构件的计算构件的计算（重点，难点）（重点，难点）3.预应力混凝土3.预应力混凝土受弯构件受弯构件的计算的计算（难点，仅介绍）（难点，仅介绍）4.预应力混凝土构件的4.预应力混凝土构件的构造要求构造要求（简介）（简介）第9章 预应力混凝土构件第9章 预应力混凝土构件3第二节 轴心受拉轴心受拉构件的计算构件的计算一、先张法轴心受拉构件的各阶段应力分析一、先张法轴心受拉构件的各阶段应力分析二

2、、后张法轴心受拉构件的各阶段应力分析二、后张法轴心受拉构件的各阶段应力分析三、轴向受拉构件的设计方法三、轴向受拉构件的设计方法4从张拉钢筋开始,直到构件破坏,预应力混凝土构从张拉钢筋开始,直到构件破坏,预应力混凝土构件的计算分为两个阶段：件的计算分为两个阶段：施工阶段和使用阶段。两个阶施工阶段和使用阶段。两个阶段的外荷载、截面应力状态不同。段的外荷载、截面应力状态不同。第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算52.使用阶段：使用阶段：（外荷载施加的过程）（外荷载施加的过程）（1）加荷（1）加荷N0至混凝土应力为零至混凝土应力为零施加轴心拉力施加轴心拉力N0使使

3、混凝土产生拉应力混凝土产生拉应力s spcIIpcII，恰好，恰好抵消混凝抵消混凝土的有效预压应力土的有效预压应力s spcIIpcII。此时预应力钢筋和此时预应力钢筋和非预应力钢筋增非预应力钢筋增加的拉力均为加的拉力均为a aE Es spcIIpcII。混凝土应力：混凝土应力：0非预应力钢筋应力：非预应力钢筋应力：预应力钢筋应力：预应力钢筋应力：一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算可见，预应力筋必须采用高强度材料的原因：可见，预应力筋必须采用高强度材料的原因：使用阶段的拉力=有

4、效预拉力使用阶段的拉力=有效预拉力s speII+荷载下拉力。+荷载下拉力。0pconlssspsss05=slsspcs（仍为压应力）（仍为压应力）（拉应力）（拉应力）2.2.当施加于构件换算截面当施加于构件换算截面A0上的轴力，混凝土处于和上的轴力，混凝土处于和普通混凝土未受荷载时相同的状态，称为“消压”，是预应普通混凝土未受荷载时相同的状态，称为“消压”，是预应力轴心受拉构件裂缝宽度验算的“（应力增量）计算起点”。力轴心受拉构件裂缝宽度验算的“（应力增量）计算起点”。6因此，由因此，由内、外力的平衡内、外力的平衡条件求：条件求：005000)(ppcslplconssppNAAAAANs

5、sssss0N0NN一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算注：注：1.N0=Np0,说明说明对先张法对先张法，只需，只需施加与预压力施加与预压力Np0相等的荷载相等的荷载就能使就能使混凝土应力从混凝土应力从s spcII(压力)变为(压力)变为0。等于先张法完成第二批损失时等于先张法完成第二批损失时的的预压力预压力Np0，作用在，作用在A0上上2.使用阶段：使用阶段：（外荷载施加的过程）（外荷载施加的过程）（1）加荷（1）加荷N0至混凝土应力为零至混凝土应力为零67应用：应用：荷载效

6、应荷载效应标准组合标准组合下产生的轴力为下产生的轴力为Nk，混凝土在，混凝土在荷载作用下产生的拉应力为，则若荷载作用下产生的拉应力为，则若，或者，或者，可以满足规范对可以满足规范对裂缝一级控制要求：裂缝一级控制要求：（在正常使用阶段）严格要求不出现裂缝。（在正常使用阶段）严格要求不出现裂缝。cks0kNN0ckpcss一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算2.使用阶段：使用阶段：（外荷载施加的过程）（外荷载施加的过程）（1）加荷（1）加荷N0至混凝土应力为零至混凝土应力为零8（2）加

7、荷至裂缝即将出现（2）加荷至裂缝即将出现当荷载加至当荷载加至Ncr，混凝土应力达到，混凝土应力达到ftk，可以认为混凝土，可以认为混凝土的拉应力在消压的基础上增加了的拉应力在消压的基础上增加了ftk，钢筋则，钢筋则增加拉力增加拉力a aEftk。一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算2.使用阶段：使用阶段：（外荷载施加的过程）（外荷载施加的过程）混凝土的应力：混凝土的应力：预应力钢筋应力：预应力钢筋应力：非预应力钢筋应力：非预应力钢筋应力：因此，由因此，由内、外力的平衡内、外力的平衡

8、条件（条件（Ac1为混凝土净面积）为混凝土净面积）cr0pconlEtkpEtkffsssasapssscr5=slEtkfssapcstkf（拉应力）（拉应力）（拉应力）（拉应力）（一般仍为压应力）（一般仍为压应力）0cr10scr0+pktkkcrtpptcIscINNffAAf AAAsss9预应力混凝土预应力混凝土普通钢筋混凝土普通钢筋混凝土由于由于预压应力预压应力s spcII的作用的作用（s spcII比比ftk大得多），大得多），预预应力构件的应力构件的Ncr比比普通构件的普通构件的Ncr大得多。这是大得多。这是预应力混预应力混凝土抗裂能力提高的原因凝土抗裂能力提高的原因。一、先

9、张法轴心受拉构件各阶段的应力分析一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算（2）加荷至裂缝即将出现（2）加荷至裂缝即将出现2.使用阶段：使用阶段：（外荷载施加的过程）（外荷载施加的过程）0+pcIrtkIcNfAs01+crtkcptkEtksNf AfAAf Aa10应用：应用：荷载效应荷载效应标准组合标准组合下产生的轴力为下产生的轴力为Nk，混凝，混凝土产生的拉应力为，则若土产生的拉应力为，则若，或者，或者，可以满足规范对可以满足规范对裂缝二级控制要求：裂缝二级控制要求：（在正常使用阶段）一般要求不出现裂缝。（在正常使用

10、阶段）一般要求不出现裂缝。ckskcrNNckpctkfss一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算（2）加荷至裂缝即将出现（2）加荷至裂缝即将出现2.使用阶段：使用阶段：（外荷载施加的过程）（外荷载施加的过程）预应力钢筋应力预应力钢筋应力：混凝土应力混凝土应力：0非预应力钢筋应力非预应力钢筋应力：11（3）加荷至破坏（3）加荷至破坏（混凝土开裂，钢筋屈服）（混凝土开裂，钢筋屈服）开裂后，全部拉力由钢筋（预应力钢筋和非预应力钢筋）开裂后，全部拉力由钢筋（预应力钢筋和非预应力钢筋）承受，

11、破坏时，它们都达到屈服。承受，破坏时，它们都达到屈服。pspyfssyfsyppyuAfAfN一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析一、先张法轴心受拉构件各阶段的应力分析第第2节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算节 预应力混凝土轴心受拉构件的计算结论：结论：预应力混凝土轴心受拉构件与相同条件下(钢筋的预应力混凝土轴心受拉构件与相同条件下(钢筋的总抗拉强度相同)的普通混凝土构件的承载力相同，即总抗拉强度相同)的普通混凝土构件的承载力相同，即采用预采用预应力混凝土不能提高轴心受拉构件的承载力。应力混凝土不能提高轴心受拉构件的承载力。受拉承载力：受拉承载力：pcs2.使用阶段：使用阶段：（外荷载施加的过程）（外荷载施加的过程）