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完整版)叶见曙结构设计原理第四版第14章

时间:2021-01-25 21:25

  (完整版)叶见曙结构设计原理第四版第14章_物理_自然科学_专业资料。叶见曙 ·结构设计原理(第4版)·教学课件 第14章 部分预应力混凝土受弯构件 张娟秀 雷 笑 马 莹 编制 叶见曙 主审 Principle of Structure Design 本

  叶见曙 ·结构设计原理(第4版)·教学课件 第14章 部分预应力混凝土受弯构件 张娟秀 雷 笑 马 莹 编制 叶见曙 主审 Principle of Structure Design 本章目录 14.1 部分预应力混凝土结构的受力特性 14.2 允许开裂的部分预应力混凝土受弯构件的计算 14.3 允许开裂的部分预应力混凝土受弯构件的设计 14.4 构造要求 2 教学要求 ? 理解部分预应力混凝土结构的概念和构件截面混 合配筋的原则。 ? 掌握部分预应力混凝土B类构件截面应力、裂缝 宽度和变形计算方法。 3 14.1 部分预应力混凝土结构的受力特性 ? 全预应力混凝土结构指构件在作用(或荷载)频遇组合 下控制截面的受拉边缘不出现拉应力的预应力混凝土结构, 其 λ ≥1。 ? 部分预应力混凝土结构指构件在作用(或荷载)频遇效 应组合下控制的正截面受拉边缘可出现拉应力的预应力混凝 土结构,其1 λ 0 。 ? 《公路桥规》对部分预应力混凝土结构分为A类构件和 B类构件这两类。 4 14.1.1 部分预应力混凝土受弯构件的荷载-挠度曲线 Mu(极限弯矩) MQ Mk M 1 2 E D D C B F 3 开裂线 b wa a wb wc c w() 图14-1 弯矩-挠度关系曲线)在竖向荷载作用下,与全预应力混凝土、钢筋混凝 土受弯构件一样,部分预应力混凝土受弯构件的弯矩-挠度 曲线也是由三段组成,表明部分预应力混凝土受弯构件受力 的三个阶段,即梁没有混凝土裂缝阶段、梁混凝土裂缝出现 及开展阶段和破坏阶段。 (2) 部 分 预 应 力 混 凝 土 受 弯 构 件 的 弯 矩 一 挠 度 曲 线所示曲线)位于全预应力混凝土受弯构件和钢筋混凝土 受弯构件(分别为图14-1所示曲线)之间,说明部分 预应力混凝土受弯构件的受力特性介于全预应力混凝土受 弯构件和钢筋混凝土受弯构件之间。部分预应力混凝土受 弯构件截面开裂弯矩高于相应的钢筋混凝土受弯构件,但 低于全预应力混凝土受弯构件。 (3)与全预应力混凝土受弯构件相比,在预加力和构件 自重作用下,部分预应力混凝土受弯构件的上拱值Δb)小于 全预应力混凝土受弯构件,但在使用荷载作用效应Mk(图141)作用下,部分预应力混凝土受弯构件的挠度wb 、大于全 预应力混凝土受弯构件的挠度wa,但小于钢筋混凝土受弯构 件的挠度wc。 14.1.2 部分预应力混凝土结构与非预应力钢筋 实现部分预应力,可行的方法主要有以下三种: (1)全部采用高强钢筋,将其中的一部分高强钢筋张拉 到最大容许张拉应力。 (2)将全部预应力钢筋都张拉到一个较低应力水平。 (3)用普通钢筋(例如热轧HRB400级钢筋)来代替一 部分预应力高强钢筋(混合配筋)。 在工程上,对部分预应力混凝土结构,主要采用第三种 配筋方法,即预应力高强钢筋与普通钢筋的混合配筋方法。 9 在部分预应力混凝土结构中,配置的非预应力钢筋(普通 钢筋)所起的主要作用是: (1)协助受力。 (2)承受意外荷载。 (3)改善预应力混凝土梁的正常使用性能和增加梁截面 的承载力。 10 部分预应力混凝土结构的优势之一是改善了结构的性能, 特别是采用混合配筋的部分预应力混凝土结构,表现在: (1)改善结构性能 与全预应力混凝土受弯构件相比,部分预应力混凝土受 弯构件由弹性变形和徐变变形所引起的反拱度减小,锚下混凝 土的局部应力降低。 部分预应力混凝土受弯构件,卸荷后,刚度部分恢复,裂 缝闭合能力强。 11 (2)节省预应力钢筋与锚具 与全预应力混凝土结构比较,可以减小预压力,因此, 预应力钢筋用量可以减少,相应也减少了张拉预应力钢筋、 设置管道和压浆等施工工作量,既节省了建设费用,又方便 了施工。 (3)部分预应力混凝土构件,由于配置了非预应力钢筋, 提高了结构的延性和反复荷载作用下结构的能量耗散能力, 这对结构抗震极为有利。 12 14.2 允许开裂的部分预应力混凝土受弯构件的计算 14.2.1 B类构件在使用阶段的截面正应力计算 允许开裂的B类部分预应力混凝土受弯构件与全预应力 混及A类部分预应力混凝土受弯构件在使用阶段的计算不 同点在于截面已开裂。 由B类部分预应力混凝土梁的弯矩-挠度曲线可以看到, 梁截面开裂后仍具有一个良好的弹性工作性能阶段,即开 裂弹性阶段。 B类部分预应力混凝土受弯构件开裂后使用阶段的应力 计算可以采用弹性分析法。 13 14.2.1 B类构件在使用阶段的截面正应力计算 1)开裂截面的弹性分析法 图14-2 开裂截面的应变 混凝土应力为 c Ecc (14-1) 14 混凝土压应力的合力为 Nc 0.5 cbx 0.5Eccbx 预应力钢筋与普通钢筋的拉应变分别为 (14-2) p pe ce c ( hp x x ) s c ( hs x x) pe pe Ep (14-3) (14-4) (14-5) ce Ap pe Ec (1 A e2 ) I (14-6) e 为预应力筋重心线到未开裂截面重心轴距离。 15 预应力筋和普通钢筋拉应力的合力分别为 Tp Ap Epp Ap Ep pe ce c ( hp x x ) Ts As Ess As Esc ( hs x x) (14-7) (14-8) 当给定一个 εc 或 σc 值时,根据截面内力平衡条件,就可 以用试算法求出受压区高度 x。求得 x 值后,即可得到预应力 钢筋和普通钢筋的应变和应力,则相应于给定 εc 值的弯矩值 就可以求得: M Tp (hp x) 3 Ts (hs x) 3