预应力钢束的估算与布置PPT课件

截面上、下缘的混凝土均不被压坏 （2）若截面承受双向弯矩时，需配双筋的梁
按承载能力极限计算时满足正截面强度要求 预应力钢束的估算与布置
对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件，其
所有预应力束都在腹 板中间锚固
+ 预压应力 荷载引起的压应力 混凝土的允许压应力
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
弹性力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段 时的需要。
预应力束布置
（7） 预应力筋应尽量对称布置。 （8） 应留有一定数量备用管道，一般占总数的1%。 （9）预应力筋布置不要太靠近翼缘两侧，在同一截面
上锚固需要适当分散。
备用管道
分散、均匀、对称原则
预应力束布置
(10)当预应力束筋要分层布置时，顶板的长束布置在 上层，短束布置在下层，底板长束布置在下层，短束 布置在上层。 (11)当力筋数量较多时可分层布置，一般来说，先锚 固下层力筋，后锚固上层力筋。
预应力钢束的估算与布置
预备知识
（1）预应力钢筋7-φj15.24表示：一束由7股φ15.24 的钢绞线组成，每股钢绞线由6根直径5mm的钢丝围绕 一根直径5.5mm的芯丝顺一个方向扭结而成的7股钢绞 线，其理论重量1.101Kg/m。其参数如下所示：
抗拉强度标准值： fpk =1860MPa
张拉控制应力： σcon≤0.75 fpk 有效张拉力： σpe= σcon - σl
预应力束布置
预应力束布置的具体规定
后张法构件
（1）在靠近端支座区段横向对称弯起，尽可能沿梁端 面均匀布置，同时沿纵向可将梁腹板加宽。在梁端部
附近，设置间距较密的纵向钢筋和箍筋。并符合T形 和箱形梁对纵向钢筋和箍筋的要求。
（2）预应力直线管道的混凝土保护层厚度，对构件顶 面和侧面，当管道直径大于55mm时，不应小于45mm； 对构件底面不应小于50mm.当桥梁处于受侵蚀的环境 时，上述保护层厚度应增加10mm。后张法预应力混 凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不小
后张法构件
（1） 直线管道之间的水平净距不应小于40mm，且 不宜小于管道直径的0.6倍；对于预埋的金属或塑料 波纹管和铁皮管，在竖直方向可将两管道叠加。
（2）曲线形预应力钢筋管道在曲线平面内或曲线平 面外相邻管道间的最小距离可据《公路桥规》有关公 式计算。
（3）管道内径的截面面积不应小于预应力钢筋截面 面积的两倍。
判断截面类型
或n
fcd b Ap f pd
h0
h02
2 cM
f cd b
预应力束估算
按承载能力极限计算时满足正截面强度要求
（2）若截面承受双向弯矩时，需配双筋的梁 可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘 所需预应力筋数量。
这忽略实际上存在的双筋影响（受拉区和受压区都有 力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允 许的。
思考题： 为什么忽略实际上存在的双筋影响会使计算结果
会偏大？
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
正常使用极限状态 截面上、下缘均不产生拉应力
对于公路桥，在使用阶段配筋估算时，预应力钢
按正常使用极限计算时满足应力要求
当力筋数量较多时可分层布置，一般来说，先锚
截面上、下缘均不产生拉应力 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求
抗拉强度设计值： fpd =1260MPa
预备知识
预加力合力偏心距e上、e下的计算 ➢通过AutoCad查询截面特性值来计算； ➢通过查询Midas截面特性值来计算。
① 右击“截面”（如右图所示） 单击“表格”如图4-1所示提取其中 的面积、Iyy、 Czp、Czm。其中：
Iyy：对单元局部坐标系y轴的惯性距；
在选定预应力筋的数量时，应满足以下三方面要求：
按正常使用极限计算时满足应力要求
a）从受剪考虑，应提供一部分抵抗外荷载剪力的预
预压应力 按上述公式计算的保护层厚度，如小于各类环境的直
按正常使用极限计算时满足应力要求 张拉控制应力： σcon≤0.
荷载引起的拉应力
所有预应力束都在腹 板中间锚固
（3）弯起钢丝束的形式，原则上宜为抛物线，若为施
预应力束布置
(12)通过对预应力束设置平弯使钢束在合适的截面位 置上进行锚固
所有预应力束都在腹 板中间锚固
谢谢大家！
谢谢观看！ 板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.
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e下 )
1 Ap
pe
下翼缘最大配筋为：n下
M min (K下
e上 ) M max (K上 e下) (K上 K下)(e上 e下)
(W上
W下 )e上
fcd Ap pe
下翼缘最小配筋为 ： n下
M max (K下 e上 ) M min (K上 (K上 K下 )(e上 e下 )
e上 )
1 Ap
预应力束布置
预应力束布置的具体规定
对外形呈曲线形且布置有曲线预应力钢筋的构件，其 曲线平面内和曲线外的管道的最小混凝土保护层厚度， 也应根据《公路桥规》给出公式计算得到。
按上述公式计算的保护层厚度，如小于各类环境的直 线管道的保护层厚度，应取相应环境条件的直线管道 的保护层厚度。
预应力束布置
预应力束管道的构造要求
（4）预应力钢筋弯起点的确定： a）从受剪考虑，应提供一部分抵抗外荷载剪力的预
剪力。但实际上，受弯构件跨中部分的肋部混凝土已 足够承受荷载剪力，因此一般是根据经验，在跨径的 三分点到四分点之间开始弯起。
b）从受弯考虑，由于预应力钢筋弯起后，其重心线 将往上移，使偏心距变小。即预加力弯矩将变小。因 此，应满足预应力钢筋弯起后的正截面的抗弯承载力 要求。预应力钢筋束的弯起点尚应考虑斜截面抗弯承 载力要求。即保证钢筋束弯起后斜截面上的抗弯承载 力，不低于斜截面顶端所在的正截面抗弯承载力。
Czp：沿单元局部坐标系+z轴方向， 单元截面中和轴到边缘纤维的距离。
Czm：沿单元局部坐标系-z轴方向， 单元截面中和轴到边缘纤维的距离。
预备知识
截面特性值表格
思考题
图4-1
预加力合力偏心距e上、e下与Czp、Czm 的关系？
预应力束估算
预应力估算依据 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 范》JTG D62-2004）规定 在选定预应力筋的数量时，应满足以下三方面要求：
N p下e下 W上
p上
N p上 A
N p上e上 W下
N p下 A
N p下e下 W下
p下
注意
N p上 n上 Ap pe
N p下 n下 Ap pe
对于公路桥，在使用阶段配筋估算时，预应力钢
筋有效预应力σpe=（ 0.6-0.65）fpk ；在施工阶段配筋 估算时，预应力钢筋有效预应力（1.0-1.15）σpe 。
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
截面下核心距
上翼缘最大配筋为：n上
M max (e下
K上 ) M min (K下 e下 ) (W上 (K上 K下 )(e上 e下 )
W下 )e下
f cd Ap pe
上翼缘最小配筋为：
n上
M max (e下 (K上
K下 ) M min (K上 K下 )(e上 e下 )
于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫 板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.5%。
预应力束布置
预应力束布置的具体规定
（3）后张法预应力混凝土构件，其预应力管道的混 凝土保护层厚度，应符合《公路桥规》的下列要求： 直线形预应力钢筋的最小混凝土保护层厚度不应小于 钢筋公称直径，后张法构件预应力直线形钢筋不应小 于管道直径的1/2且应满足下表规定：
N p上 A
N p上e上 W上
p上
N p上 A
N p上e上 W下
p下
n上
M min e上 K下
1
Ap pe
n上
M max
e上 K下
1
Ap
pe
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
（4）上、下缘配筋的判别条件
受弯构件截面配筋数量
截面承受的弯矩
截面的几何特性
以截面上下缘均配有力筋抵抗正负弯矩的情况下所导 出的公式为依据：
（4）按计算需要设置预拱度时，预留管道也应同时 起拱。
预应力束布置
预应力束布置的注意事项 （1）应选择适当的预应力束的型式与锚具型式 （2）应力束的布置要考虑施工的方便 （3）预应力束的布置，既要符合结构受力的要求，又
要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次 内力。
（4） 预应力束的布置，应考虑材料经济指标的先进性 （5） 预应力束应避免合用多次反向曲率的连续束 （6） 预应力束的布置，不但要考虑结构在使用阶段的
架生成的内力包络图存在不小的差异。
预应力束估算
考 虑 施 工 过 程 的 弯 矩 变 化
体系转换前的最大弯矩包络图
预应力束布置
预应力束的布置
（1）钢束布置原则，应使其重心线不超出束界范围。
（2）钢束弯起角度，应与所承受的剪力变化规律相配 合。弯起角α不宜大于20°；对于弯出梁顶锚固的钢 束，α值往往超出此值，常常在20°～30°之间。
(1)承载能力极限状态下的强度要求；
(2)正常使用极限状态下的应力要求；(重点)
(3)施工阶段的应力要求。
预应力束估算
按承载能力极限计算时满足正截面强度要求 极限状态
整体结构或构件的某一特定状态，超过这一状态界 限结构或构件就不再满足设计规范的某一功能要求。
承载能力极限状态
受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度 受拉区钢筋达到抗拉设计强度
n上 0
p上K下(K上 e下) p下K下（K下-e上）
K下
配顶板筋
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 弯矩M取值说明
以截面上下缘均配有力筋抵抗正负弯矩的情况下所导 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规 于管道直径的1/2且应满足下表规定： 当预应力束筋要分层布置时，顶板的长束布置在 凝土构件的端部锚固区，在锚具下面应设置厚度不小 受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度 时，上述保护层厚度应增加10mm。 这忽略实际上存在的双筋影响（受拉区和受压区都有力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允许的。 a）从受剪考虑，应提供一部分抵抗外荷载剪力的预 （1）由预加力引起截面上、下翼缘混凝土应力 5mm的芯丝顺一个方向扭结而成的7股钢绞 预应力束布置的具体规定 b）从受弯考虑，由于预应力钢筋弯起后，其重心线 Iyy：对单元局部坐标系y轴的惯性距；
三跨连预续应刚力构束桥弯估矩算包络图 通过对预应力束设置平弯使钢束在合适的截面位
筋有效预应力σpe=（ 0. 为什么忽略实际上存在的双筋影响会使计算结果 会偏大？
注意： 板下应设间接钢筋，其体积配筋率不应小于0.
直线形预应力钢筋的最小混凝土保护层厚度不应小于
（3）预应力束的布一置，次既要符落合结架构受生力的要成求，形又 成的内力包络图与分阶段依次落
（3）弯起钢丝束的形式，原则上宜为抛物线，若为施 工方便则又宜采用悬链线，或采用圆弧弯起并以切线 伸出梁端或梁面。后张法预应力混凝土构件的曲线形 预应力钢筋，其曲线半径应符合下列规定：钢丝束、 钢绞线束钢丝直径等于或小于5mm时，不宜小于4m ； 钢丝直径大于5mm时，不宜小于6m。
预应力束布置
预应力束的布置
pe
截面上核心距
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
（2）截面只在下缘布置力筋以抵抗正弯矩
N p下 A
N p下e下 W上
p上
N p下 A
N p下e下 W下
p下
n下
M min e下 K下
1
Ap pe
n下
M max e下 K上
1
Ap
pe
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 （3）当截面中只在上缘布置力筋以抵抗负弯矩
预应力束估算
按承载能力极限计算时满足正截面强度要求 （1）对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁
矩形截面
N 0 Np fcdbx nAp f pd
M MP MP fcdbx(h0 x / 2)
nAp f pd
受压区高度 x h0
h02
2M P fcd b
预应力筋数 n
MP
Ap f pd (h0 x / 2)
预压应力
荷载引起的拉应力
p上
M min W上
0
p下
M max W下
0
+ 预压应力
荷载引起的压应力
混凝土允许的压应力
p上
M max W上
R
p下
M min W下
R
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 （1）由预加力引起截面上、下翼缘混凝土应力
N p上 A
N p上e上 W上
N p下 A