02_PSC设计验算说明(铁路)
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-
3.该部分计算有错误。
分别计算成桥状态下预应力和其他荷载引起的截面应力，并比较相同位置预应力引
起的截面应力σ c 与其他荷载引起的截面应力σ
，当 σ c σ
≤ −0.7 时，表明结构的预
应力满足要求，足以抵抗外荷载的作用；
混凝土应力压为正；
因为预应反是
-
-
矩形截面和翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件，按规范公式（6.2.2-1）计算抗弯
( ) 承载力， KM
≤
f
c
bx⎜⎛ ⎝
h0
−
x 2
⎟⎞ ⎠
+
σ
pa
'
Ap
'
ho
− ap'
+
f s ' As '(h0
− as ') ，其中M为
荷载组合下的弯矩设计值，如果M为正，则程序计算得到的Mn为是该位置正弯矩承 载力；如果设计弯矩M为负值，则程序计算得到的Mn为该位置负弯矩承载力； 对于翼缘位于受压区的T形或工形截面受弯构件，正截面抗弯强度应分两种情况计 算，首先如果截面满足规范公式（6.2.3-1）
图1 铁路PSC设计参数
二. 铁路PSC设计使用方法
进行PSC结构（预应力混凝土结构）设计验算时，需按如下步骤操作： 1. 建立施工阶段模型，混凝土和预应力钢筋材料选择TB 10002.3-2005规范中对应材
料。（如果不建立施工阶段模型则预加应力阶段的验算项程序不予验算） 2. 运行分析，在后处理定义铁路荷载组合，可以采用程序自动生成荷载组合，也可以
1、预应力度验算：（对应规范6.1.3） ...........................................................................2 2、正截面抗弯验算：（对应规范6.2.2~6.2.3） ...........................................................3 3、斜截面抗剪验算：（对应规范6.2.4，附录C.0.2） .................................................4 4、运营阶段正截面抗裂验算：（对应规范6.3.9（第1条）和规范6.3.11）..............4 5、运营阶段斜截面抗裂验算：（对应规范6.3.9第2条，6.3.12）..............................5 6、运营阶段混凝土压应力验算：（对应规范6.3.10） .................................................6 7、运营阶段预应力钢筋拉应力验算：（对应规范6.3.13） .........................................7 8、运营阶段预应力钢筋应力幅验算：（对应规范6.3.14） .........................................7 9、运营阶段混凝土剪应力验算： ...................................................................................8 10、运营阶段裂缝宽度验算：（对应规范6.3.18） .......................................................8 11、传力锚固阶段预应力钢筋锚下控制应力验算：（对应规范6.4.3）......................9 12、传力锚固阶段混凝土法向应力验算：（对应规范6.4.4） .....................................9 13、正截面抗压强度验算：（对应规范6.2.5，6.2.6） .............................................10 14、正截面抗拉强度验算：（对应规范6.2.1，6.2.7） .............................................10 四、铁路PSC设计验算时错误信息说明 ................................................................................ 11 五、铁路PSC设计其它相关说明 ............................................................................................12
生所需的最大最小值。(当有移动荷载、支座沉降组分析时，程序计算了所有荷载工
2 北京迈达斯技术有限公司
荷载组：不同荷载组合，
不同截面位置(受拉条件
下)，都要通过验算。
如果每个截面都做验算M，IDAS/Civil技术资料——PSC设计验算说明(TB 10002.3-2005) 那是不对的，可能某些位
置未出现拉应力；应该从
范对应材料； 5. 定义PSC设计截面位置，针对哪些位置进行结构验算，如果不定义，程序默认对所
有单元进行PSC设计； 6. 定义PSC设计计算书输出内容，定义在PSC计算书中输出详细验算过程的单元号和位
置； 7. 如果要考虑普通钢筋作用，需要在设计〉RC设计〉RC设计截面钢筋中定义设计用
截面钢筋。（PSC梁截面钢筋必须在前处理定义，在后处理的设计截面钢筋中可以修 改，PSC柱截面钢筋只能在RC设计截面钢筋中定义和修改） 8. 如果是PSC柱构件，在设计〉一般设计参数中定义验算单元的自由长度和计算长度 系数，用于计算柱构件的计算长度； 9. 然后分别执行PSC梁设计和PSC柱设计； 10. 计算设计结果表格的查看：设计〉PSC设计〉PSC设计结果表格，PSC柱的设计结果 表格； 11. 查看详细的计算书：设计〉PSC设计〉输出PSC设计计算书。 12. 查看设计结果图形：设计〉PSC设计〉PSC设计结果图形。
北京迈达斯技术有限公司
MIDAS/Civil技术资料——PSC设计验算说明(TB 10002.3-2005)
MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明 (TB 10002.3-2005)
一.程序给出的验算结果
针对铁路规范TB 10002.3-2005规定的验算内容程序分别针对预应力混凝土结构提供PS C梁设计和PSC柱设计。根据所选结构类型不同，进行的结构设计内容也不同，具体的设计 内容如下图所示——
- K表示斜截面抗剪强度安全系数，按规范表6.1.5采用，主力组合下取K=2，主力+附 加力组合下取K=1.8；
- 截面箍筋数据在截面钢筋的抗剪钢筋中读取；如果没有定义抗剪钢筋，则程序读取 的箍筋面积为0，得到的Vcv=0；
- 对于数值型截面必须指定剪切验算位置，剪切验算位置要确保位于截面内部，则程 序可以自动计算抗剪用腹板厚度，如果没有指定剪切验算位置，程序读取的抗剪用 腹板厚度b=0；
基础的荷载组合出发，在 某种荷载组合条件下，找
况的6项内力及每项内力的最大最小两项，即对每一种荷载工况计算6*2=12次，表
出受拉位置，验算预应力 度，得到参加验算的位置
格中的结果采用的是同时发生的内力计算的。)
的预应力度记录下来，循 - 验算表示计算结果与容许值进行比较，如果满足要求显示“OK”，如果不满足要求
−
hf 2
'
⎟⎟⎠⎞⎥⎥⎦⎤
+
σ
pa
'
Ap
'
(h0
− as ')
σ pa ' 表示预应力钢筋在混凝土受压破坏时的钢筋应力，这里取预应力钢筋的抗压计
算强度 f p ' ，按照规范表3.2.3取值；与规范规定的σ pa ' = f p '−n pσ c1 − σ p1 ' 计算方
法有所不同；
K表示正截面抗弯强度安全系数，按规范表6.1.5采用，主力组合下取K=2，主力+附
应力度。在该荷载组合 下，可能某些位置没有预
计算得到最大预应力度结果，与预应力度容许值[λ]进行比较。
应力度值。
- 此项验算适用于PSC梁和PSC柱；
2、正截面抗弯验算：（对应规范6.2.2~6.2.3）
-
Q:承载能力有微弱不过 A:改截面普通钢筋。
-
Q:Mn为负数： A:将PSC截面中的“0”尺寸改 为“0.001”。
- P表示受拉区纵向钢筋的配筋率，当P>3.5时，取P=3.5； - 此项验算仅适用于PSC梁； - 其他表格内容含义见验算内容1的解释。 4、运营阶段正截面抗裂验算：（对应规范6.3.9（第1条）和规范6.3.11）
- 对于不允许出现拉应力的构件，正截面抗裂按照规范公式（6.3.9-2）计算——
环进行12次，对所有位置
的预应力度比较，找出预
显示“NG”，且该行计算结果以红色显示；
应力度最不利的，找出这
个最不利值对应的荷载组 - λ_TL、λ_TR、λ_BR、λ_BL、λ_T、λ_B分别表示截面的应力输出点1~4、截
合，再计算该荷载组合条 件下的所有受拉截面的预
面中心顶部和截面中心底部的预应力度计算结果；λ_max表示以上6个应力输出点
最理想的状态，所以预应力度的验算标准在考虑应力的矢量性后修改为，
λ = σ c ≤ −0.7 ； σ
- 单元、位置表示验算单元的编号和验算位置，即单元的i、j端； - 组合名称表示计算得到最不利预应力度结果时对应的荷载组合名称； - 表格中“类型”项表示所属荷载组合中(包含移动荷载)显示的内力项最大时，会产
用户手动在混凝土设计栏内定义荷载组合，注意铁路荷载组合类型的选择。（铁路荷 载组合类型：主力组合，主力+附加力组合，主力+特殊荷载组合）
1 北京迈达斯技术有限公司
MIDAS/Civil技术资料——PSC设计验算说明(TB 10002.3-2005)
3. 在设计〉PSC设计栏内，定义PSC设计参数，指定psc结构验算类型、验算内容； 4. 定义PSC设计材料，注意混凝土和普通钢筋的材料类型必须选择TB 10002.3-2005规
加力组合下取K=1.8；
3
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MIDAS/Civil技术资料——PSC设计验算说明(TB 10002.3-2005)
- 此项验算仅适用于PSC梁； - 其他表格内容含义见验算内容1的解释。 3、斜截面抗剪验算：（对应规范6.2.4，附录C.0.2）
- 按照规范中附录C.0.2计算斜截面抗剪强度，斜截面抗剪强度由两部分组成，一是混 凝土与箍筋共同提供的剪力Vcv，一是由弯起预应力钢筋所提供的剪力Vb；
一.程序给出的验算结果 .......................................................................................................... 1 二. 铁路PSC设计使用方法 ......................................................................................................1 三. 程序验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系 ....................................................2
三. 程序验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系
1、预应力度验算：（对应规范6.1.3）
1.荷载：运营荷载；可能 是主力、主力+附加力。
-
2.与抗裂验算有什么关系
呢？ 预应力度验算只是铁路预 应力构件的基本要求， 是“宜”采用的标准，而 6.3.9抗裂验算满足时，
6.1.3必然满足！详见推 -
导。
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（TB 10002.3-2005）
北京迈达斯技术有限公司
2007年7月
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MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明
f p Ap + f s As − σ pa ' Ap '− f s ' As ' ≤ f cb f ' h f ' ，则按宽度为bf’的矩形截面计算；否
则按T形截面计算抗弯强度，满足规范公式（6.2.3-2）的要求，
( ) KM
≤
f
c
⎢⎡bx⎜⎛ ⎢⎣ ⎝
h0
−
x ⎟⎞ + 2⎠
bf
'−b
hf
'⎜⎜⎝⎛ h0
3.该部分计算有错误。
分别计算成桥状态下预应力和其他荷载引起的截面应力，并比较相同位置预应力引
起的截面应力σ c 与其他荷载引起的截面应力σ
，当 σ c σ
≤ −0.7 时，表明结构的预
应力满足要求，足以抵抗外荷载的作用；
混凝土应力压为正；
因为预应反是
-
-
矩形截面和翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件，按规范公式（6.2.2-1）计算抗弯
( ) 承载力， KM
≤
f
c
bx⎜⎛ ⎝
h0
−
x 2
⎟⎞ ⎠
+
σ
pa
'
Ap
'
ho
− ap'
+
f s ' As '(h0
− as ') ，其中M为
荷载组合下的弯矩设计值，如果M为正，则程序计算得到的Mn为是该位置正弯矩承 载力；如果设计弯矩M为负值，则程序计算得到的Mn为该位置负弯矩承载力； 对于翼缘位于受压区的T形或工形截面受弯构件，正截面抗弯强度应分两种情况计 算，首先如果截面满足规范公式（6.2.3-1）
图1 铁路PSC设计参数
二. 铁路PSC设计使用方法
进行PSC结构（预应力混凝土结构）设计验算时，需按如下步骤操作： 1. 建立施工阶段模型，混凝土和预应力钢筋材料选择TB 10002.3-2005规范中对应材
料。（如果不建立施工阶段模型则预加应力阶段的验算项程序不予验算） 2. 运行分析，在后处理定义铁路荷载组合，可以采用程序自动生成荷载组合，也可以
1、预应力度验算：（对应规范6.1.3） ...........................................................................2 2、正截面抗弯验算：（对应规范6.2.2~6.2.3） ...........................................................3 3、斜截面抗剪验算：（对应规范6.2.4，附录C.0.2） .................................................4 4、运营阶段正截面抗裂验算：（对应规范6.3.9（第1条）和规范6.3.11）..............4 5、运营阶段斜截面抗裂验算：（对应规范6.3.9第2条，6.3.12）..............................5 6、运营阶段混凝土压应力验算：（对应规范6.3.10） .................................................6 7、运营阶段预应力钢筋拉应力验算：（对应规范6.3.13） .........................................7 8、运营阶段预应力钢筋应力幅验算：（对应规范6.3.14） .........................................7 9、运营阶段混凝土剪应力验算： ...................................................................................8 10、运营阶段裂缝宽度验算：（对应规范6.3.18） .......................................................8 11、传力锚固阶段预应力钢筋锚下控制应力验算：（对应规范6.4.3）......................9 12、传力锚固阶段混凝土法向应力验算：（对应规范6.4.4） .....................................9 13、正截面抗压强度验算：（对应规范6.2.5，6.2.6） .............................................10 14、正截面抗拉强度验算：（对应规范6.2.1，6.2.7） .............................................10 四、铁路PSC设计验算时错误信息说明 ................................................................................ 11 五、铁路PSC设计其它相关说明 ............................................................................................12
生所需的最大最小值。(当有移动荷载、支座沉降组分析时，程序计算了所有荷载工
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荷载组：不同荷载组合，
不同截面位置(受拉条件
下)，都要通过验算。
如果每个截面都做验算M，IDAS/Civil技术资料——PSC设计验算说明(TB 10002.3-2005) 那是不对的，可能某些位
置未出现拉应力；应该从
范对应材料； 5. 定义PSC设计截面位置，针对哪些位置进行结构验算，如果不定义，程序默认对所
有单元进行PSC设计； 6. 定义PSC设计计算书输出内容，定义在PSC计算书中输出详细验算过程的单元号和位
置； 7. 如果要考虑普通钢筋作用，需要在设计〉RC设计〉RC设计截面钢筋中定义设计用
截面钢筋。（PSC梁截面钢筋必须在前处理定义，在后处理的设计截面钢筋中可以修 改，PSC柱截面钢筋只能在RC设计截面钢筋中定义和修改） 8. 如果是PSC柱构件，在设计〉一般设计参数中定义验算单元的自由长度和计算长度 系数，用于计算柱构件的计算长度； 9. 然后分别执行PSC梁设计和PSC柱设计； 10. 计算设计结果表格的查看：设计〉PSC设计〉PSC设计结果表格，PSC柱的设计结果 表格； 11. 查看详细的计算书：设计〉PSC设计〉输出PSC设计计算书。 12. 查看设计结果图形：设计〉PSC设计〉PSC设计结果图形。
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MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明 (TB 10002.3-2005)
一.程序给出的验算结果
针对铁路规范TB 10002.3-2005规定的验算内容程序分别针对预应力混凝土结构提供PS C梁设计和PSC柱设计。根据所选结构类型不同，进行的结构设计内容也不同，具体的设计 内容如下图所示——
- K表示斜截面抗剪强度安全系数，按规范表6.1.5采用，主力组合下取K=2，主力+附 加力组合下取K=1.8；
- 截面箍筋数据在截面钢筋的抗剪钢筋中读取；如果没有定义抗剪钢筋，则程序读取 的箍筋面积为0，得到的Vcv=0；
- 对于数值型截面必须指定剪切验算位置，剪切验算位置要确保位于截面内部，则程 序可以自动计算抗剪用腹板厚度，如果没有指定剪切验算位置，程序读取的抗剪用 腹板厚度b=0；
基础的荷载组合出发，在 某种荷载组合条件下，找
况的6项内力及每项内力的最大最小两项，即对每一种荷载工况计算6*2=12次，表
出受拉位置，验算预应力 度，得到参加验算的位置
格中的结果采用的是同时发生的内力计算的。)
的预应力度记录下来，循 - 验算表示计算结果与容许值进行比较，如果满足要求显示“OK”，如果不满足要求
−
hf 2
'
⎟⎟⎠⎞⎥⎥⎦⎤
+
σ
pa
'
Ap
'
(h0
− as ')
σ pa ' 表示预应力钢筋在混凝土受压破坏时的钢筋应力，这里取预应力钢筋的抗压计
算强度 f p ' ，按照规范表3.2.3取值；与规范规定的σ pa ' = f p '−n pσ c1 − σ p1 ' 计算方
法有所不同；
K表示正截面抗弯强度安全系数，按规范表6.1.5采用，主力组合下取K=2，主力+附
应力度。在该荷载组合 下，可能某些位置没有预
计算得到最大预应力度结果，与预应力度容许值[λ]进行比较。
应力度值。
- 此项验算适用于PSC梁和PSC柱；
2、正截面抗弯验算：（对应规范6.2.2~6.2.3）
-
Q:承载能力有微弱不过 A:改截面普通钢筋。
-
Q:Mn为负数： A:将PSC截面中的“0”尺寸改 为“0.001”。
- P表示受拉区纵向钢筋的配筋率，当P>3.5时，取P=3.5； - 此项验算仅适用于PSC梁； - 其他表格内容含义见验算内容1的解释。 4、运营阶段正截面抗裂验算：（对应规范6.3.9（第1条）和规范6.3.11）
- 对于不允许出现拉应力的构件，正截面抗裂按照规范公式（6.3.9-2）计算——
环进行12次，对所有位置
的预应力度比较，找出预
显示“NG”，且该行计算结果以红色显示；
应力度最不利的，找出这
个最不利值对应的荷载组 - λ_TL、λ_TR、λ_BR、λ_BL、λ_T、λ_B分别表示截面的应力输出点1~4、截
合，再计算该荷载组合条 件下的所有受拉截面的预
面中心顶部和截面中心底部的预应力度计算结果；λ_max表示以上6个应力输出点
最理想的状态，所以预应力度的验算标准在考虑应力的矢量性后修改为，
λ = σ c ≤ −0.7 ； σ
- 单元、位置表示验算单元的编号和验算位置，即单元的i、j端； - 组合名称表示计算得到最不利预应力度结果时对应的荷载组合名称； - 表格中“类型”项表示所属荷载组合中(包含移动荷载)显示的内力项最大时，会产
用户手动在混凝土设计栏内定义荷载组合，注意铁路荷载组合类型的选择。（铁路荷 载组合类型：主力组合，主力+附加力组合，主力+特殊荷载组合）
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3. 在设计〉PSC设计栏内，定义PSC设计参数，指定psc结构验算类型、验算内容； 4. 定义PSC设计材料，注意混凝土和普通钢筋的材料类型必须选择TB 10002.3-2005规
加力组合下取K=1.8；
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- 此项验算仅适用于PSC梁； - 其他表格内容含义见验算内容1的解释。 3、斜截面抗剪验算：（对应规范6.2.4，附录C.0.2）
- 按照规范中附录C.0.2计算斜截面抗剪强度，斜截面抗剪强度由两部分组成，一是混 凝土与箍筋共同提供的剪力Vcv，一是由弯起预应力钢筋所提供的剪力Vb；
一.程序给出的验算结果 .......................................................................................................... 1 二. 铁路PSC设计使用方法 ......................................................................................................1 三. 程序验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系 ....................................................2
三. 程序验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系
1、预应力度验算：（对应规范6.1.3）
1.荷载：运营荷载；可能 是主力、主力+附加力。
-
2.与抗裂验算有什么关系
呢？ 预应力度验算只是铁路预 应力构件的基本要求， 是“宜”采用的标准，而 6.3.9抗裂验算满足时，
6.1.3必然满足！详见推 -
导。
MIDAS/Civil技术资料——PSC设计验算说明(TB 10002.3-2005)
（TB 10002.3-2005）
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MIDAS/Civil PSC设计验算功能说明
f p Ap + f s As − σ pa ' Ap '− f s ' As ' ≤ f cb f ' h f ' ，则按宽度为bf’的矩形截面计算；否
则按T形截面计算抗弯强度，满足规范公式（6.2.3-2）的要求，
( ) KM
≤
f
c
⎢⎡bx⎜⎛ ⎢⎣ ⎝
h0
−
x ⎟⎞ + 2⎠
bf
'−b
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'⎜⎜⎝⎛ h0