施工过程预应力混凝土梁中非预应力钢筋和周围混凝土的应力数值分析
混凝土梁的预应力损失分析方法
混凝土梁的预应力损失分析方法一、前言混凝土梁的预应力损失是指在梁的使用过程中，由于各种因素的影响，预先施加的预应力逐渐减小，最终失去预应力作用的过程。
预应力损失对于混凝土梁的使用寿命和安全性有着重要的影响。
因此，深入研究混凝土梁的预应力损失分析方法，对于提高混凝土梁的使用寿命和安全性具有重要的意义。
二、预应力损失的分类预应力损失可以分为瞬时损失、短期损失和长期损失三种类型。
1. 瞬时损失瞬时损失是指在预应力钢束施力后，由于混凝土的弹性变形和钢筋的初始变形等因素引起的预应力损失。
瞬时损失通常在预应力施加后的前几小时内发生。
2. 短期损失短期损失是指在预应力施加后的数天内，由于混凝土的收缩变形、钢筋的初始变形和混凝土强度的增长等因素引起的预应力损失。
短期损失通常在预应力施加后的几天内发生。
3. 长期损失长期损失是指在预应力施加后的数周或数月内，由于混凝土的蠕变变形和钢筋的松弛等因素引起的预应力损失。
长期损失是预应力损失中最主要的一种类型。
三、预应力损失的影响因素混凝土梁的预应力损失受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面。
1. 混凝土材料的影响混凝土强度、收缩变形和蠕变变形等因素都会对预应力损失产生影响。
2. 预应力钢筋的影响预应力钢筋的强度、氧化层的厚度和表面质量等因素都会影响预应力损失。
3. 预应力钢束的影响预应力钢束的强度、初始张力和锚固长度等因素都会对预应力损失产生影响。
4. 结构几何形状的影响结构几何形状对预应力损失也有着重要的影响。
例如，梁的跨度、高度、截面形状等因素都会影响预应力损失。
5. 外部环境的影响外部环境的温度、湿度、风速等因素也会对预应力损失产生影响。
四、预应力损失的分析方法预应力损失的分析方法主要包括理论计算方法、实验测试方法和数值模拟方法三种。
1. 理论计算方法理论计算方法是利用混凝土梁材料力学、结构力学和数学等知识，通过建立预应力损失的数学模型，计算预应力损失的大小和变化规律。
预应力混凝土连续梁桥应力验算数值模拟分析
预应力混凝土连续梁桥应力验算数值模拟分析摘要：利用桥梁结构分析软件对跨度为40m+70m+40m的三跨预应力混凝土连续箱梁桥进行数值模拟分析，分别对施工阶段法向压应力、受拉区预应力钢筋的拉应力、使用阶段抗裂、使用阶段抗压进行验算，其验算结果均符合规范规定。
关键词：预应力；混凝土；梁桥；验算；数值；阶段抗裂；阶段抗压；规范0 前言预应力混凝土连续箱梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、抗震性能好，结构刚度大、变形小，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。
加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小，在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。
本文以40m+70m+40m的三跨预应力混凝土连续箱梁桥为例，其施工方法为悬臂浇筑法，通过分析对施工阶段法向压应力、预应力钢筋拉应力、使用阶段抗裂、使用阶段抗压进行验算，其计算结果仅供参考。
1 模型的建立主梁为变截面的混凝土空心箱梁，桥墩为圆形墩，桥墩之间用连系梁将两桥墩连接在一起，均采用C50混凝土；桥墩顶部与主梁的边界条件采用弹性连接中的刚性连接；桥墩底部边界条件采用一般支承，6个方向均被约束；桥台采用一般支承模拟，约束Dx、Dy及Rx三个方向；主梁两端与桥台采用弹性连接中的刚性连接。
截面的建立采用PSC截面设计，利用CAD软件将各梁截面转化为dxf文件，并将其导入到midas civil的截面特性值计算器中进行截面特性计算，并生成sec文件，再将其导入到midas civil进行相应的结构计算。
全桥模型如图1所示：图1全桥模型2 结构计算分析结构分析时考虑的荷载类型包含梁体自重、二期恒载(60kN/m)、汽车车道荷载(双车道)、温度荷载(温度梯度，按《公路桥涵设计通用规范》100mm沥青混凝土铺装层（14℃/5.5℃）)、挂蓝荷载(按500kN集中力，偏心距离2.8m计算)、支座沉降(5mm)及预应力荷载。
预应力混凝土中预应力损失的数值模拟
预应力混凝土中预应力损失的数值模拟1. 引言预应力混凝土是一种重要的结构材料，具有较高的强度和耐久性。
在预应力混凝土中，预应力损失是一种普遍存在的现象，它会对结构的性能和安全性产生影响。
因此，对预应力损失的数值模拟研究具有重要的理论和实际意义。
2. 预应力损失的分类预应力损失可以分为瞬时损失和时间依赖性损失两种类型。
瞬时损失主要包括初始损失和传递损失。
初始损失是由于张拉后混凝土的收缩产生的，而传递损失是由于张拉钢筋和混凝土之间的摩擦力和锚固力产生的。
时间依赖性损失主要包括徐变损失和松弛损失。
徐变损失是由于混凝土的徐变而引起的，而松弛损失则是由于张拉钢筋的松弛和混凝土固结引起的。
3. 预应力损失的数值模拟方法预应力损失的数值模拟方法主要包括经验公式法、理论分析法和数值模拟法三种。
（1）经验公式法经验公式法是根据实验数据和经验公式计算预应力损失的方法。
这种方法简单易行，但精度较低，适用于小型结构和初步设计。
（2）理论分析法理论分析法是根据混凝土力学和材料力学理论，通过建立数学模型求解预应力损失的方法。
这种方法精度较高，但需要较高的数学和力学知识，适用于大型结构和深入研究。
（3）数值模拟法数值模拟法是通过计算机模拟混凝土和钢筋之间的相互作用，求解预应力损失的方法。
这种方法精度较高，适用于各种结构和复杂情况。
4. 数值模拟方法的流程数值模拟预应力损失的方法主要包括以下几个步骤：（1）建立数学模型建立数学模型是数值模拟的第一步。
模型应包括混凝土、预应力钢筋以及周围环境等要素。
其中，混凝土应考虑材料的非线性性、徐变性和损伤性等因素，预应力钢筋应考虑张拉、松弛和徐变等因素。
（2）确定边界条件边界条件是数学模型的重要组成部分。
边界条件包括预应力钢筋的预应力和张拉方式，混凝土的初始状态和加载方式等。
（3）求解数学模型求解数学模型是数值模拟的核心步骤。
求解方法主要有有限元方法、网格方法和边界元方法等。
（4）验证数值模型验证数值模型是数值模拟的最后一步。
预应力混凝土梁施工阶段分析
CONTENTS概要1桥梁概况及一般截面2预应力混凝土梁的分析顺序3使用的材料及其容许应力4荷载5设置操作环境6定义材料和截面7定义截面8定义材料的时间依存性并连接9建立结构模型12定义结构组、边界条件组和荷载组13输入边界条件16输入荷载17输入恒荷载18输入钢束特性值19输入钢束形状20输入钢束预应力荷载23定义施工阶段25输入移动荷载数据30运行分析34查看分析结果35通过图形查看应力35定义荷载组合39利用荷载组合查看应力40查看钢束的分析结果44查看荷载组合条件下的内力471概要本例题使用一个简单的两跨连续梁模型（图1）来重点介绍MIDAS/Civil 的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。
主要包括分析预应力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法，以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和内力变化特性的步骤和方法。
图1. 分析模型桥梁概况及一般截面分析模型为一个两跨连续梁，其钢束的布置如图2所示，分为两个阶段来施工。
桥梁形式：两跨连续的预应力混凝土梁桥梁长度：L = 2@30 = 60.0 m图2. 立面图和剖面图2预应力混凝土梁的分析步骤预应力混凝土梁的分析步骤如下。
1.定义材料和截面2.建立结构模型3.输入荷载恒荷载钢束特性和形状钢束预应力荷载4.定义施工阶段5.输入移动荷载数据6.运行结构分析7.查看结果34使用的材料及其容许应力❑ 混凝土设计强度：2ck cm /k gf 400=f 初期抗压强度：2ci cm /k gf 270=f弹性模量：Ec=3,000Wc1.5 √fck+ 70,000 = 3.07×105kgf/cm 2 容许应力：❑预应力钢束 (KSD 7002 SWPC 7B-Φ15.2mm (0.6˝strand)屈服强度： 2py mm /k gf 160=f →strand /tonf 6.22=P y 抗拉强度： 2pu mm /k gf 190=f →strand /tonf 6.26=P u 截面面积： 2387.1cm A p = 弹性模量： 26p cm /k gf 10×0.2=E 张拉 力： fpi=0.7fpu=133kgf/mm 2 锚固装置滑动： mm 6=s Δ 磨擦系数： rad /30.0=μ m /006.0=k5荷载❑ 恒荷载自重在程序中按自重输入❑预应力钢束(φ15.2 mm ×31 (φ0.6˝- 31))截面面积 : Au = 1.387 × 31 = 42.997 cm 2 孔道直径 : 133 mm 张拉力 : 抗拉强度的70%fpj = 0.7 fpu = 13,300 kgf/cm 2 Pi = Au × fpj = 405.8 tonf 张拉后的瞬间损失（程序自动计算）摩擦损失 :)(0)(kL X e P P +⋅=μα30.0=μ, 006.0=k 锚固装置滑动引起的损失 : mm 6=I Δc 弹性收缩引起的损失 : 损失量 SP P E A f P ⋅∆=∆ 最终损失（程序自动计算）钢束的松弛（Relaxation ） 徐变和收缩引起的损失❑徐变和收缩条件水泥 : 普通硅酸盐水泥长期荷载作用时混凝土的材龄 : =o t 5天 混凝土与大气接触时的材龄 : =s t 3天 相对湿度 : %70=RH 大气或养护温度 : C °20=T 适用规范 : CEB-FIP 徐变系数 : 程序计算 混凝土收缩变形率 : 程序计算❑活荷载适用规范：城市桥梁设计荷载规范 荷载种类：C-ALC-AD(20)6设置操作环境打开新文件(新项目)，以 ‘PSC beam ’ 为名保存(保存)。
预应力混凝土预应力损失及计算方法
预应力混凝土预应力损失及计算方法预应力混凝土是一种常用于建筑结构中的高性能材料，其通过在混凝土构件中施加预应力，使其在受力过程中能够更好地承受荷载。
然而，由于各种原因，预应力混凝土中的预应力可能会发生一定的损失，影响结构的整体性能。
本文将就预应力混凝土预应力损失的原因以及计算方法进行探讨。
一、预应力混凝土预应力损失的原因预应力混凝土中的预应力损失主要包括材料损失、摩擦损失和开裂损失三个方面。
1. 材料损失材料损失是指预应力混凝土材料在施工、运输和使用过程中由于外界环境和条件的影响而导致的预应力损失。
常见的材料损失包括钢材弛豫损失、混凝土收缩和徐变等。
（1）钢材弛豫损失：在预应力混凝土构件的初张拉和释放过程中，钢材的初始应力会因为钢材的弛豫现象而逐渐减小，从而导致预应力的损失。
（2）混凝土收缩和徐变：混凝土存在收缩和徐变的现象，这也会导致预应力的损失。
混凝土在干燥过程中会发生收缩，而在受潮后则会发生徐变，这些变形会使得预应力逐渐减小。
2. 摩擦损失摩擦损失是指预应力混凝土构件中由于预应力钢束与混凝土之间的相对滑动而导致的预应力损失。
摩擦损失主要由于摩擦阻力和锚固器件的摩擦而引起。
（1）摩擦阻力：预应力钢束与混凝土之间存在一定的摩擦力，当受力端的锚固器件与混凝土之间的摩擦力大于预应力钢束处的摩擦力时，就会导致预应力损失。
（2）锚固器件的摩擦：锚固器件的摩擦也是导致预应力损失的原因之一。
锚固器件的设计和施工质量会直接影响摩擦损失的大小。
3. 开裂损失开裂损失是指预应力混凝土构件在施加预应力后由于荷载作用而引起的裂缝产生，从而导致预应力损失。
开裂会导致混凝土的强度明显下降，进而使得预应力损失。
二、预应力损失的计算方法为了准确计算预应力混凝土中的预应力损失，可以采用以下方法：1. 钢材弛豫损失的计算常用的计算钢材弛豫损失的方法包括弛豫系数法和易变程度法。
（1）弛豫系数法：根据预应力钢束的特性曲线，通过测量初始应力和一定时间后的应力变化，利用弛豫系数将时间换算积分得到弛豫损失。
预应力混凝土预应力损失及计算方法
预应力混凝土预应力损失及计算方法预应力混凝土是一种在混凝土构件承受使用荷载之前，预先对其施加压力的混凝土结构。
通过这种方式，可以有效地提高混凝土构件的抗裂性能、刚度和承载能力。
然而，在实际工程中，由于多种因素的影响，预应力会产生一定的损失。
准确计算和理解这些预应力损失对于保证预应力混凝土结构的安全性和可靠性至关重要。
预应力损失主要包括以下几个方面：锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失当预应力筋在锚固过程中，由于锚具的变形、钢筋与锚具之间的相对滑移以及混凝土的压缩等原因，会导致预应力的损失。
这种损失通常发生在预应力筋的锚固端，其大小与锚具的类型、锚具的尺寸、预应力筋的直径以及张拉控制应力等因素有关。
预应力筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失在预应力筋的张拉过程中，由于预应力筋与孔道壁之间存在摩擦力，使得预应力筋在沿孔道长度方向上的应力逐渐减小。
这种摩擦损失与孔道的形状、长度、预应力筋的类型以及施工工艺等因素有关。
混凝土加热养护时受张拉的钢筋与承受拉力的设备之间的温差引起的预应力损失在混凝土构件进行加热养护时，如果预应力筋已经张拉完成，由于钢筋与养护设备之间存在温差，会导致钢筋伸长，从而引起预应力的损失。
预应力筋的应力松弛引起的预应力损失预应力筋在长期保持高应力状态下，会产生应力松弛现象，即应力随时间逐渐降低。
这种损失与预应力筋的类型、初始应力水平、时间以及环境温度等因素有关。
混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失混凝土在硬化过程中会发生收缩，在长期荷载作用下会产生徐变。
这些变形会导致预应力筋的回缩，从而引起预应力的损失。
收缩和徐变引起的预应力损失与混凝土的配合比、养护条件、构件的尺寸以及加载龄期等因素有关。
接下来，我们来探讨一下预应力损失的计算方法。
对于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失，其计算公式通常为：＼（＼sigma_{l1} ＝ a\times\frac{l}｛E_{s}｝＼）其中，＼（＼sigma_{l1}＼）为锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失，＼（a\）为锚具变形和钢筋内缩值，＼（l\）为张拉端至锚固端之间的距离，＼（E_{s}＼）为预应力筋的弹性模量。
预应力混凝土实际应力分析方法
预应力混凝土实际应力分析方法预应力混凝土是一种先施加预应力再灌注混凝土的建筑材料，具有高强度、高刚性和耐久性等优点。
在预应力混凝土的设计和施工过程中，实际应力分析是一项关键的工作，能够帮助工程师确定预应力钢筋的预张力、混凝土的强度等参数，从而保证预应力混凝土结构的安全性和可靠性。
本文将介绍预应力混凝土实际应力分析的具体方法。
一、预应力混凝土实际应力分析的基本原理预应力混凝土中的预应力钢筋和混凝土之间存在着一定的相互作用关系，预应力钢筋的预张力会产生一定的压应力，而混凝土的强度和刚度也会受到外界载荷的影响而发生变化。
因此，在进行预应力混凝土实际应力分析时，需要考虑预应力钢筋和混凝土之间的相互作用关系，以及外界载荷对混凝土的影响。
预应力混凝土实际应力分析的基本原理如下：1. 建立混凝土的应力-应变关系混凝土的应力-应变关系是指在外界载荷下，混凝土中各点的应力和应变之间的关系。
混凝土的应力-应变关系通常采用双曲线模型或抛物线模型进行描述。
其中，双曲线模型适用于中等强度的混凝土，而抛物线模型适用于高强度混凝土。
建立混凝土的应力-应变关系是预应力混凝土实际应力分析的基础。
2. 确定预应力钢筋的预张力预应力钢筋的预张力是指在混凝土灌注之前，通过拉伸预应力钢筋来施加的预应力。
预应力钢筋的预张力大小决定了混凝土的受压强度和受拉强度。
在预应力混凝土实际应力分析中，需要根据设计要求和混凝土的强度等参数来确定预应力钢筋的预张力。
3. 计算混凝土中的应力和应变在确定了混凝土的应力-应变关系和预应力钢筋的预张力之后，可以通过数值计算的方法来计算混凝土中各点的应力和应变。
在计算过程中需要考虑预应力钢筋和混凝土之间的相互作用关系以及外界载荷的影响。
4. 分析混凝土的破坏形态预应力混凝土的破坏形态包括拉伸破坏和压缩破坏两种类型。
拉伸破坏是指混凝土中的预应力钢筋拉断，而压缩破坏是指混凝土中的压应力达到了混凝土的极限强度而发生破坏。
部分预应力混凝土梁预应力筋用量的计算方法
部分预应力混凝土梁预应力筋用量的计算方法1 前言使用高强度的混凝土和钢材，并与能准确估计构件承载力的现代设计方法相结合，可以实现很大程度上的节约。
虽然部分预应力混凝土染比全预应力混凝土梁的预应力筋总量要少，但仍必须保持适量的安全度，以及达到必要的受弯承载力，所以一般都需要在部分预应力梁中附加普通的非预应力钢筋。
事实上，部分预应力梁经常定义为具有下列特点的梁：1）在使用荷载下允许有弯曲裂缝；2）主要弯曲受拉钢筋包括预应力筋和非预应力筋。
为更加经济合理的在部分预应力混凝梁中配置预应力筋和非预应力筋，下文将探讨确定部分预应力梁中预尖力筋数量的各种方法，其中包括公路桥梁设计中常用的PPR法，名义拉应力控制裂缝宽度法和平衡荷载估算法等。
2 预应力筋用量的估算方法2.1 预应力度λ法预应力度λ法是印度学者G．S．Ramaswamy提出的。
λ表示预应力度，即λ＝M o /M （1）式中：M o——消压弯矩，由外荷载引起的使构件控制截面受拉边缘应力抵消至零时的弯矩。
M——使用茶载（不包括预加力）短期组合作用下控制截面的弯矩。
M o＝c hy W o（2）σhy＝N yA h （1＋e y·y xr2）（3）式中：σhy——有效预加力N产生的梁下缘混凝土的预压应力；W o——换算截面对受拉国的弹性抵抗距；e y——预应力钢筋合力作用点至构件重心轴的距离；y x——截面受拉边缘至构件重心轴的距离；A h——构件截面面积；r——截面回转半径；由（1）、（2）和（3）式可得Ny＝λMW o ·Ah 1+e y·y xr2∴Ay＝Nyσy ＝Nyα·σk式中：σk——预应力钢筋的张拉控制应力；α——使用阶段的预应力有效系数，对高强粗钢筋取0.7，对高强钢丝和纲绞线取0.6~0.65。
在设计中，预应力度的选择很重要。
采用这种方法时，不易看出预应力度λ的大小和裂缝宽度之间的关系，所以造成选择的困难。
预应力混凝土应力分析
预应力混凝土应力分析摘要：预应力结构在现代工程中应用越来越广泛，控制预应力结构的应力损失，使预应力结构充分发挥节能、高效的特点，对促进预应力混凝土推广，有着重要意义。
本文主要分析预应力结构正常使用阶段的计算，损失的简化计算以及在受弯构件中采用有粘结预应力和无粘结预应力结合配筋的可行性研究。
关键词：预应力损失；简化计算；受弯构件0引言随着经济发展以及技术革新的突飞猛进，高层、超高层、大跨度建筑的迅速涌现，预应力混凝土结构因其承载能力高、截面高度小等优点，在大跨结构和高层建筑中广泛应用。
同时预应力混凝土结构整体性强，延性性能好，使结构抗震性能得到明显的改善，而被广泛的应用于地震地区。
因此在我国应用预应力混凝土结构具有非常重要的现实意义且具有非常广阔的前景。
由于施加预应力的形式不同造成了其工作性能不同，它们主要在施工工艺、预应力筋的力学性能、预应力结构在正常使用阶段的计算和承载能力的计算，以及抗震性能等方面又有着诸多的不同，因此本文就无粘结和有粘结的预应力混凝土结构在使用状态下的裂缝及刚度问题进行比较分析。
1正常使用阶段计算1.1 裂缝分析无粘结部分预应力混凝土与有粘结部分预应力混凝土相比，其区别就在于在无粘结部分预应力混凝土构件中，预应力筋与周围混凝土不粘结，在荷载作用下，无粘结预应力筋与混凝土将产生相对滑移，因此，在构件的弯曲变形中，截面的整体变形将不符合平面协调（即不符合平截面假定）。
无粘结预应力构件就相当于在普通钢筋混凝土构件内增设一个预应力杆，而正由于预应力的存在，与普通钢筋混凝土构件相比，其抗裂性能有显著的提高。
此外，无粘结部分预应力混凝土构件与有粘结部分预应力混凝土构件相比，由于无粘结预应力筋的存在将削弱构件截面，减小抵抗矩。
因此，无粘结部分预应力混凝土构件的正常使用阶段计算（裂缝计算）不能完全套用有粘结部分预应力混凝土或普通钢筋混凝土的计算原理及公式，经过一系列的试验研究及结果分析得到了无粘结部分预应力混凝土构件开裂的一些特点：①预应力筋的增加对推迟裂缝的出现有着重要影响，但一旦裂缝出现以后，预应力筋对裂缝分布的影响程度则不如非预应力筋的效果明显；②在无粘结部分预应力混凝土构件中配置一定量的非预应力筋，可使裂缝宽度变窄，裂缝间距减小，且分布比较均匀，对裂缝的控制效果明显。
预应力钢筋混凝土梁钢筋有效应力分析
—， Ｌ 下 ●；
’
＼
＼ ＼ ５委ｌ ６
大学 与安徽公 路 管理局联 合对 五河一 淮河 大桥 运 营潜力评 估 和改建 工作 中 也用 了应力 释放 法 （ 钻孔 法 ） 量 出箱 梁混 凝 土 的应 力 ， 测 再通 过 计算 求 得 了 预应力 ［ 。文 中通过 现 行规 范 ［ 理论 计 算 、 Ｎ Ｙ ， ］ Ａ Ｓ Ｓ有 限元 数 学 模 型分 析 以及试 验测 试 ， 方面 、 多 多角度 的对钢 筋有效 预应力 进 行 了分 析 。
预 力 筋 凝 梁 筋 效 力 析 应 钢 混 土 钢 有 应 分
张 宝 华
（ 交通部 天 津水 运工 程科 学研 究所 水 工构造 物检 测 、 断 与加 固技术 实验 室 ， 津 ３０５） 诊 天 ０４６
摘 要： 现行规范计算 值和试验测试数据表明钢筋有效 预应力规范计算值较实测值偏大 ， 因此按 规范设
４１ ３
Ｔ ｂ． Ｂ ｓｃ ｐ ｒ ｍｅｅｓｏ ｅ ｐｅ ｔ ｓｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｍ ａ １ ａ ｉ ａａ ｔｒ ｆｔ ｒｓ ｅ ｓｄ ｃ ｎ ｒｔ ｂ ａ ｈ ｒ ｅ
表 １中 ： 预应力 钢筋 截面 面积 ； 为 受压 区非 预应 力钢 筋 的截 面 面积 ； 。 混凝 土 弹性 模 量 ； 预 ４为 ４。 Ｅ为 Ｅ 为 应力 钢筋 弹性模量 ； 为受 压 区非预 应力 钢筋 的弹性 模量 ；Ｅ 、 ， 预应 力 钢筋 和受 压 区非 预应 力 钢筋 的 Ｅ ａｐ 为
中 图 分 类 号 ：Ｕ３５ １ Ｔ ７ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ５ ４ ３２０ ）６— ４０—０ １０ —８４ （０７０ ０ ３ ４
预应力混凝土结构成功解决了普通混凝土结构抗裂性差 的缺点 ， 其截面小 ， 自重轻 ， ０世纪 ２ 年代 自２ ０
公路预应力混凝土连续梁桥的受力数值分析
公路预应力混凝土连续梁桥的受力数值分析摘要：随着计算机技术的发展和钢筋混凝土材料本构模型的不断完善，桥梁结构工程的设计分析进入了以有限元为主的计算机数值模拟分析时代。
ANSYS 是大型通用有限元设计软件，可用于桥梁工程结构设计中的力学分析，即对桥梁工程中的结构安全性和结构咋修建过程中的可靠性做出评价。
本文借助该软件，对某公路预应力混凝土连续梁桥的受力进行数值模拟分析，以期为实际工程设计提供参考。
关键词：公路桥梁；预应力混凝土；连续梁；数值分析1.前言计算机辅助桥梁设计包括力学分析和工程图绘制两个方面。
计算机辅助桥梁桥梁结构分析一般采用有限元法，其分析步骤为：1）将桥梁结构划分为若干个单元组成的离散结构体系；2）确定作用在结构单元节点上的荷载；3）确定结构边界上的约束，包括力边界条件和位移边界条件；4）选择相应的求解法进行求解分析；5）对结算结果进行分析，包括结构的整体变形、单元的应力和应变、支座反力和结构截面上的内力等。
然后可以根据计算机辅助桥梁结构分析的结果进行结构截面的验算，再修改结构设计，不断重复上述五个步骤，直到结构的设计满足规范的设计要求为止。
本文采用的ANSYS为大型通用软件，在桥梁结构的局部应力分析和桥梁施工结构分析起着重要的作用。
2.工程概况进行有限元数值模拟分析，首先就是要按照有限元的相关假设对实际工程进行简化，建立有限元模拟。
本文分析的预应力混凝土连续梁桥位于平原地区的高速公路上，跨越河流。
设计荷载为汽车-20，挂车-120；桥面宽度为2*（0.5+10+0.5）m；桥跨布置为三跨连续桥梁，其跨度为30m+50m+30m；桥梁采用上下行并列分离各两车道的形式；桥梁的纵向坡度为2%，单向设置，横向坡度为1.5%，双向设置。
上部结构采用预应力混凝土箱型梁，设计为等截面梁。
梁高3m，顶板宽11m，厚为30m，底板宽6m，厚25cm，腹板厚50cm。
箱型梁采用C50的混凝土，在桥墩桥台上设置横隔板，可以起到抗剪作用。
预应力混凝土中的应力状态分析与计算
预应力混凝土中的应力状态分析与计算一、引言预应力混凝土是一种特殊的混凝土结构体系，其特点是在混凝土成型前设置预应力钢筋，以在混凝土固化后施加预应力，以达到增强混凝土受力能力和延长混凝土使用寿命的目的。
预应力混凝土结构体系中，预应力钢筋所施加的预应力会对混凝土产生一定的应力状态，本文将对预应力混凝土中的应力状态进行分析与计算。
二、预应力混凝土中的应力状态1. 应力状态的定义应力状态是指物体内部存在的应力分布状态，包括正应力、剪应力、轴向应力等。
2. 预应力混凝土中的应力状态预应力混凝土中的应力状态是由预应力钢筋所施加的预应力和混凝土自重、活荷载等所引起的应力状态组成。
预应力钢筋所施加的预应力会对混凝土产生拉应力，使混凝土内部形成压应力。
同时，混凝土的自重和活荷载会对混凝土产生压应力。
三、预应力混凝土中应力状态的计算1. 预应力钢筋所施加的预应力计算预应力钢筋所施加的预应力与钢筋的应力、钢筋的弹性模量、钢筋的伸长量、钢筋的截面积等因素有关。
预应力钢筋所施加的预应力的计算公式如下：$F_p = E_p A_p \epsilon_p$其中，$F_p$为预应力钢筋的预应力；$E_p$为钢筋的弹性模量；$A_p$为钢筋的截面积；$\epsilon_p$为钢筋的伸长量。
2. 混凝土内部应力的计算混凝土内部应力的计算需要考虑混凝土受到的预应力、自重和活荷载等因素。
计算时需要先计算出混凝土内部的应力分布状态，然后再进行应力的计算。
(1) 预应力钢筋所施加的预应力产生的应力预应力钢筋所施加的预应力会使混凝土内部形成拉应力和压应力。
在预应力钢筋周围的混凝土中，拉应力的大小为：$\sigma_{p}=\frac{F_{p}}{A_{p}}$其中，$F_p$为预应力钢筋的预应力；$A_p$为钢筋的截面积。
在预应力钢筋周围的混凝土中，压应力的大小为：$\sigma_{c}=-\frac{F_{p}}{A_{c}}$其中，$A_c$为混凝土的截面积。
预应力混凝土中钢筋的应力分布研究
预应力混凝土中钢筋的应力分布研究一、引言预应力混凝土是一种先施加预应力，再浇筑混凝土的结构体系，其主要优点是能够提高混凝土的承载能力和耐久性。
而预应力混凝土中的预应力钢筋起到了重要的作用，通过预应力钢筋的施加，可以使混凝土中的裂缝减少，强度和韧性得到提高。
钢筋的应力分布是预应力混凝土中重要的研究内容之一，本文将对预应力混凝土中钢筋的应力分布进行详细的研究。
二、预应力混凝土中钢筋的应力分布1. 预应力钢筋的应力分布预应力钢筋是通过预先施加拉应力的钢筋，使其在混凝土中形成压应力，从而达到增强混凝土的目的。
预应力钢筋的应力分布不仅受预应力大小的影响，还受混凝土的强度、初始裂缝的存在等因素的影响。
一般情况下，预应力钢筋应力随着距离钢筋中心的距离增加而减小，呈现出一个抛物线形状。
2. 混凝土中的应力分布混凝土中的应力分布是与混凝土的受力状态有关的，一般情况下，混凝土的应力分布呈现出一个梯形形状。
在预应力混凝土中，混凝土的应力分布与预应力钢筋的应力分布有密切的关系。
当预应力钢筋的应力较大时，混凝土中的应力分布也会随之增大。
3. 钢筋与混凝土的黏结力钢筋与混凝土的黏结力是预应力混凝土中钢筋应力分布的重要因素之一。
黏结力的大小直接影响到钢筋的应力分布，一般情况下，黏结力的大小与混凝土强度、钢筋表面状态有关。
当混凝土强度较高、钢筋表面状态好时，钢筋与混凝土的黏结力也会增强。
三、影响预应力混凝土中钢筋应力分布的因素1. 预应力大小预应力大小是影响预应力混凝土中钢筋应力分布的重要因素之一。
当预应力大小较大时，钢筋的应力分布也相应地增大。
2. 混凝土的强度混凝土的强度是影响预应力混凝土中钢筋应力分布的另一个因素。
当混凝土强度较高时，钢筋的应力分布也会相应地增强。
3. 初始裂缝的存在初始裂缝的存在也是影响预应力混凝土中钢筋应力分布的因素之一。
当存在初始裂缝时，钢筋的应力分布会受到影响，应力分布曲线会出现偏移。
四、应力分布的测试方法1. 磁力传感器法磁力传感器法是一种利用磁力传感器对钢筋应力进行测试的方法。
混凝土梁的预应力及计算方法
混凝土梁的预应力及计算方法一、前言混凝土结构中，梁是起承重作用的重要构件之一。
在设计混凝土梁时，为了提高其承载能力和抗震性能，通常会采用预应力技术，使其在荷载作用下能够具有足够的抗弯和抗剪能力。
本文将介绍混凝土梁的预应力及计算方法，以帮助读者深入了解和学习相关知识。
二、混凝土梁的预应力技术1.预应力的概念预应力是指在混凝土梁内部施加一定的拉应力，使其在负荷作用下能够更好地发挥其承载能力和抗震性能。
2.预应力的类型预应力分为内预应力和外预应力两种类型。
内预应力是通过在混凝土梁内部张拉预应力钢筋或钢束，使其产生预应力的作用。
内预应力的优点是可以提高混凝土梁的抗裂性能和承载能力，但需要在混凝土梁内部进行张拉工作，施工难度较大。
外预应力是通过在混凝土梁外部张拉预应力钢束或钢绞线，将预应力传递到混凝土梁内部，使其产生预应力的作用。
外预应力的优点是施工方便，但其抗裂性能和承载能力略低于内预应力。
3.预应力的作用原理预应力的作用原理是通过预应力钢筋或钢束产生的拉应力，使混凝土梁内部的压应力增大，从而提高混凝土梁的承载能力和抗震性能。
预应力钢筋或钢束的张拉应力与混凝土梁的荷载作用方向相反，可以抵消部分荷载的压应力，使混凝土梁的抗弯和抗剪能力大大提高。
4.预应力的设计原则预应力的设计原则是根据混凝土梁的受力特点和工程要求，确定预应力的大小和位置。
预应力大小的设计应满足混凝土梁的受力平衡条件和变形限制条件，预应力位置的设计应满足混凝土梁的受力合理分布和变形控制要求。
三、混凝土梁预应力计算方法1.混凝土梁的受力特点混凝土梁的受力特点是在荷载作用下，其上部产生拉应力，下部产生压应力。
混凝土梁的抗弯能力主要由混凝土的抗压强度和预应力钢筋或钢束的拉应力共同发挥。
2.混凝土梁预应力计算步骤混凝土梁预应力计算的步骤包括混凝土梁的截面分析、混凝土梁的受力平衡和混凝土梁的变形分析。
（1）混凝土梁的截面分析混凝土梁的截面分析是指根据混凝土梁的几何形状和材料参数，计算混凝土梁的截面面积、惯性矩和抗压强度等参数。
预应力混凝土预应力损失的数值仿真
预应力混凝土预应力损失的数值仿真预应力混凝土是一种通过在混凝土结构中施加预先应力，以增加其承载能力和耐久性的技术。
预应力损失是指预应力钢束或丝杆在施加预应力后，由于各种原因导致预应力损失的现象。
为了更好地理解和预测预应力混凝土结构中的预应力损失情况，数值仿真在工程实践中得到了广泛的应用。
一、预应力损失的原因和分类预应力混凝土结构中的预应力损失可以分为四个主要类型：弹性损失、摩擦损失、锚固损失和徐变损失。
1. 弹性损失：在施加预应力时，预应力钢束或丝杆会发生一定程度的弹性变形，这种变形称为弹性损失。
弹性损失会随着材料的刚度和几何形状而变化，通常可以通过理论计算得到。
2. 摩擦损失：摩擦损失是指预应力钢束或丝杆与周围混凝土之间的摩擦力导致的预应力损失。
摩擦损失的大小取决于钢束表面和混凝土表面的粗糙度、压力和钢束直径等因素。
3. 锚固损失：锚固损失是指预应力钢束或丝杆在锚固装置中的锚固长度不足或者锚固装置不理想导致的预应力损失。
锚固损失的大小取决于锚固装置的类型和质量、锚固长度以及周围混凝土的抗裂性能等因素。
4. 徐变损失：徐变损失是指在预应力施加后，由于混凝土的徐变导致的预应力损失。
混凝土的徐变是指在持续荷载下，混凝土结构会产生变形和应力的时间依赖性。
徐变损失的大小取决于应力水平、徐变性能和预应力保持时间等因素。
二、数值仿真在预应力损失分析中的应用数值仿真可以提供更准确和细致的预应力损失分析，帮助工程师更好地理解和预测结构的行为。
下面将介绍两种常用的数值仿真方法：有限元法和离散元法。
1. 有限元法：有限元法是一种广泛应用于工程领域的数值分析方法，可以用于模拟复杂结构的力学行为。
在预应力混凝土结构的预应力损失仿真中，有限元法可以模拟预应力钢束和混凝土的相互作用，进而分析预应力损失的分布和大小。
通过调整模型的参数，可以研究不同因素对预应力损失的影响，为实际工程提供科学依据。
2. 离散元法：离散元法是一种适用于颗粒间相互作用问题的数值计算方法，广泛应用于颗粒材料、岩土工程和地质工程等领域。
预应力混凝土梁预制阶段的应力分析
预应力混凝土梁预制阶段的应力分析
作者：张平鲁晓俊
来源：《科技资讯》 2012年第30期
张平1 鲁晓俊2
(1.武汉正华建筑设计有限公司湖北武汉 430015; 2.武昌理工学院城市建设学院湖北武汉 430223)
摘要:预应力混凝土连续梁桥的施工要经历一系列的施工过程。
本文将对预应力混凝土梁预制阶段的应力进行分析。
关键词:混凝土梁浇筑结构变形计算受力分析
中图分类号:U448 文献标识码:A 文章编号:1672-
3791(2012)10(c)-0036-01
从混凝土梁浇筑、预应力束张拉、结构体系转换、桥面铺装,到结构的最终形成,必须对施工全过程中的每个阶段进行详细的结构变形计算和受力分析。
而在前期预制阶段,预应力混凝土梁的应力状态是一个重要的研究课题。
1 弹性基础上的梁体应力解析解
1.1 弹性地基梁
由于简支梁混凝土的自重是随着混凝土浇筑以连续分布的形式作用于地基的,梁结构本身不受力,地基对梁的反作用力亦呈连续分布。
同时,其接触面的位移边界条件为:弹性地基梁在荷载作用下沿梁长度每一点处产生的竖向位移与地基因梁底压力作用产生的沉陷是相等的。
考虑基础的弹性变形,可将地基模拟为一系列彼此独立的弹簧,地基每单位面积上所承受的压力A与地基的沉陷y成正比,即
3 结语
混凝土梁在浇筑完成,预加应力后,开始吊装,将预制预应力混凝土梁安装到位。
这时候混凝土梁还未进行体系转换,其应力状态为式(10)、(14)、(17)叠加。
在叠加过程中,注意正负号的确定即可。
此叠加后的计算结果不适用于体系转换后的连续梁,体系转换后连续梁的应力和变形,可由计算软件进行计算。
浅析预应力混凝土框架梁设计及计算
浅析预应力混凝土框架梁设计及计算摘要: 随着社会经济的发展和现代技术的进步，预应力混凝土结构逐渐在我国的城市建筑和工业建筑中应用得越来越广泛。
文章根据某建筑预应力混凝土架梁设计，对预应力架梁的设计计算，抗震结构和构造措施进行深入的分析，对类似预应力结构有一定的借鉴意义。
关键词:框架梁设计；计算；构造措施；经济效益Abstract: with the development of social economy and the progress of modern technology, prestressed concrete structure in our urban building gradually and industrial buildings to be more and more extensive application. According to a building prestressed concrete frame beam design, the design and calculation of the prestressed frame beams, seismic structure and construction measures for further analysis to the similar prestressed structure have a certain significance.Keywords: frame beams design; Computing; Structural measures; Economic benefits近年来，基础建筑设施的逐渐增多和普及，提倡绿色建筑成为了如今社会普遍关注的问题。
预应力混凝土结构具有跨越能力大、耐久性高、节约材料，造价相对低廉和施工难度低的优点，正好符合绿色建筑的要求。
注重预应力混凝土框架梁的设计以及结构的抗震性能，对预应力结构的推广和基础建筑的建设具有重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第２ ９卷 第 ４期
Ｖ０ ． ９ １ ２ Ｎｏ ４ ．
建
筑
施
工
Ｂ ＩＤ Ｎ ０ Ｓ Ｒ Ｔ０ Ｕ Ｌ Ｉ ＧＣ Ｎ Ｔ ＵＣ １ Ｎ
施 工 过 程 预 应 力 混 凝 土 梁 中 非 预 应 力钢 筋和 周 围混凝 土 的 应 力数 值 分 析
定程度上 比垂直钢绞 线的裂缝对结构 的耐久 眭的影响要
大。 因为当荷载减小时， 横向裂缝减小或趋于闭合， 而纵向裂
缝不会恢复， 使腐蚀成分得以渗透。 （） ４ 钢绞线的增加也带来结构的不经济。
文献 １２中为了考虑钢绞线和普通钢筋对截面应力分 、 布的贡献 ， 是通过对梁截面面积和惯性矩予以调整 ， 即采用 换算截面面积和换算截面惯性矩。虽然对结构设计带来便
一
Ａ ｏＡ ｙ ｏ ＋ ｆ， ￣ｈ ｈ
级抗震 Ａ≤ ． 二级抗震 入≤Ｏ７。 Ｏ： ６ ． ５
。
耐久性 。
（） ２ 增加梁的弹性收缩损失和混凝土徐变损失。
（ ）易产生平行于钢绞线的纵 向水平裂缝 ， ３ 这些裂缝在
一
文献 ２ 说明指 出：对于预应力应力强 度比 Ａ 限值 下的 设计 ， 裂缝宜采用允许 出现 裂缝的三级 。而不是采用较严 的 裂缝控制等级 ，是考虑到过高的预应力对结构的不利 因素 ， 但与《 混凝土结构设计规范 》 有冲突， 并未加说明。
０ 概 述
现行的预 应力构件设计有 关规范是基于 受拉 区的拉应 力进行控 制。“ 情况下 ：． 一般 １ 荷载标 准组合 ， 构件边缘 受拉 混凝土拉应力不大干混凝 土轴心抗拉强度标准值 ： ． ２ 荷载 准永久组合 ： 受拉构件边缘混凝土不宜产生拉应力 ” 文献 １ 。 最后 加了一句 “ 有可靠经验 时可适 当放松 ” 但没 有具体说 ， 明。虽然拉 应力控 制理论很 完美 ， 给实际应 用带来不便 。 但 在工程设计上 ， 为了满足规范 的要求势必在构件 中配置
为计算方便 ，现建立一个预应力梁模型截面 ２０ｎｌ பைடு நூலகம் ｌ ｌＸ ｌ
５０ ｎ ｌ ０ ｌ ， ｌ 跨度 １ 。（ ４ １ ０ｍ 图 — ）
此单元是专为混凝土设计的， ９ 有 个参数可以定义混凝土的
性能 ， 未定 义则 混凝 土为完全的弹性材料。 如
设 １ 根预 应力梁钢绞线面积 ２ ｓ５２ｍ ，应力损失采 １． ｍ
Ａｎ ｌｓｓｏ ｔｅ ｓＶａ ｕ ｅ ｗ ｅ ｎ Ｎｏ － ｒ ｓ ｒ ｓ ｅ ａ ｙ ｉ ｆＳ ｒ ｓ ｌ ｅ ｂ ｔ ｅ ｎ Ｐ ｅ ｔｅ ｓ ｄ Ｒｅ ａ ｎ ｒｏ ｎ ｎ ｎ ｒ ｔ ｒｎ ｂ ｒ ｄ Ｓｕ ｒ ｕ ｄｉ ｇ Ｃｏ ｃ ｅ ｅ ｄｕ ｉ ｇ ａ
Ｃｏｎｓ ｒ ｃ ｉ ｅ ｔ ｅ ｓ ｄ Ｃｏｎ ｒ ｔ ｒ ｒ ｔ ｕ ｔｏｎ ｏｆＰｒ ｓ ｒ ｓ ｅ ｃ ｅ ｅ Ｇｉｄｅ
口 益 炜
（－ Ｉ 海高等教育建筑设计研究院 上 海 ２ ０３ ） ０ ０ １
【 要】 摘 通过 分析有粘 结预应 力混凝 土梁中普通钢筋对 粱截面应 力的影 响，并对有 粘结预应 力混凝 土粱构件进行应力数值分
施工过程预应力混凝土梁中非预应力钢筋和周围混凝土的应力数值分析analysisofstressvaluebetweennonprestressedrebarandsurroundingconcreteduringconstructionofprestressedconcretegirder口益炜i海高等教育建筑设计研究院上海200031摘要通过分析有粘结预应力混凝土梁中普通钢筋对粱截面应力的影响并对有粘结预应力混凝土粱构件进行应力数值分析得出普通钢筋对未开裂梁截面应力的影响大于常规的理论计算值
用估 算 ＝ ７ ／ｌ，均布 荷载为 １ Ｎ ，同时建 立 了 ９２ Ｎｌ ｎｌ ｌ ０ｋ／ ｍ
８ ２０ｎｌ ＠ ０ ｌ ｌ 的箍筋 、 的纵 向钢筋和端部锚板 （ １２。 梁 图 、 ）考 虑锚板是 因为在多次试 算过程 中发现 ， 如在混凝土材料中输 入混 凝土 的力学特征值 ，由于 钢绞线在 梁端的应 力过 分集 中， 导致计算结果发散 。 如忽略混凝土 的力学特 征值 ， 把其作
（） ２ 普通钢筋和钢绞线采用直管单元。 可以考虑预应力
沿长度方 向的损失而引起的变化 。 （） ３ 钢筋混凝土梁的分离建模可 以参 考文献 ［ ４ ］ 。曲线 钢 绞线可 以通过建立 曲线 方程 ， 曲线 的节 点 ， 在节点 之 形成 再 间建立钢绞线单元。 唯一需要注意的是节点间的长度应与 梁 的长度方 向的步长一致。 后耦合钢绞线的节点和最近混凝 最
概 念。
Ａ： Ａ ｆ ｐｐ ￣
＋
一
级抗震 Ａ≤Ｏ５；二级抗震 Ａ≤Ｏ７ 。 ． ５ ． ５
大量的钢绞线，但过高的预应力反而对结构起到相反的作
用。
预应 力混凝土结构抗震设计规程 中的公式 为 ：
、 ｆ
（） １ 反拱 的增加 ， 中顶 部有开裂 的可 能 ， 响结构 的 跨 影
利， 概念上也很清晰 ， 但毕竟是一种 简化 。为此 ， 用有限元 采 分析普通 钢筋在预 应力混凝 土梁 应力分布 中的作用。
以前笔者所接触的预应力梁的应力分析大都只考虑预
【 作者简介 】 益炜（９３ ） １７－ 本科， 工程师， 国家一级 注册结构 工程
师。联 系地址 ： 上海 市淮海 中路 １ ８ 弄 ５ ４７ ７号 电话（ ２ ）４ ４ ９０ ｏ １ ６７ １ ０ 。
【 收稿 日 】 ０ ７ ０ 一 ０ 期 ２ ０ — ４ ｌ
１ 分 析准备
维普资讯
４２ ０ ／０ ７
益 炜 ： 工过 程预 应力混凝土 梁中非预应 力钢 筋和 周围混凝 土的应力数值分析 施
第 ４期
（） １ 单元选择 ： 土单元采 用 了 ８ 点混凝 土单元 。 混凝 节
应力钢绞线对混凝土梁 的影 响，而忽略 了普通钢筋 的贡 献。 而实际工程中预应力梁 中都配有数量不少的普通钢筋 。 同时 试验表 明 ， 有普通钢筋 的预应力结构 ， 坏时 呈现 的延 配 在破 性和 吸收能量的能力 比全预 应力结构要大的多 ， 构的抗 对结 震较为有利。 对此抗震规范提出以强度 比为依据的预应力度
析 ，得 出普通钢 筋对未开裂 梁截面应力 的影响大 于常规 的理 论计算 值。施 工阶段 应 防止过 高的预应 力对结构 带来的 不利影响 ， 预应 力粱适 当放松截 面的应 力控制值 ，不会影响粱的正常使用。
【 词】 关键 预应力混凝土梁 应力分布 应 力数值分析 张拉反拱 【 中图分类号 ］Ｕ ５ Ｔ ７７ ， 文献标识码 Ｂ 【 文章编号 】 ０４ １０ （０７０ —２４０ １０— ０１２０ ） ０５—３ ４