体外预应力混凝土结构体外筋极限应力分析
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非 线形 分析 ．
式 中 ， 为无 粘 结 预 应 力 筋 的 极 限应 力 ； 为 无 ｔ ７
粘结 预应 力筋 的 有效 应力 ； ｃ 混凝 土的抗 压 强 厂 为
度 ；ｐ Ｐ 为预应 力筋 的配筋 率 ； 跨高 比影 响 系数 为
（ Ｌ／ ３ 当 ｈ ≤ ５时 ， １ ０ 当 Ｌ ｈ ＞ ３ 一 ０ ； ／ ｐ ５时 ， 一
内无粘结筋 的计 算方法计算体外 预应力结构体外筋 的极 限应力 。 都存 在较大误差 ， 如何合理地进 行体外 预应力
筋 极 限应 力 的计 算应 进行 深入 研 究 ．
关键词 ： 体外预应力 ； 体外筋 ； 应力增量 ； 极 限应力
中 圈 分 类 号 ： Ｕ３ ８Ｔ ０ Ｔ ７ ； Ｕ５ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６２７ ３ （０ ６０ —０ １０ １ ７—０ ７ ２ ０ ） ４０ ６￣３
生 二 次效 应 ， 降低 构件 承 载力 ． 因此 ， 件 承 载力 构 不 能利 用结 构 控 制 截 面 的平截 面假 定来 计 算 ， 体
外 预应力 构件 体外 筋极 限应力 的确定 必须 通 过结 构 的总变 形求 得 ． 目前 ， 外 预 应 力筋 的 内 力分 析 和 承载 力 计 体
体外 预应 力是 后张 预应力 体 系的重要 分支 之
一
极 限应 力作 了规 定 ， 时给 出 了体 外预 应 力混 凝 同
，
体 外 预应 力 混 凝 土结 构 与 体 内预应 力 结 构 有
土 构件 极 限状 态下 体 外 筋极 限应 力 的取值 ， 以方 便设 计 ． 本文通 过试 验 ， 当前 一些 国家和地 区给 对
１ 国内外相关规范
试 验 研究 表 明 ＿ ， 外 预 应 力筋 的极 限应 力 ２体 ］
与有 效 应力 、 的跨 高 比、 梁 预应 力筋 和非预应 力筋
的配 筋 率 、 载 形 式 、 应力 筋 摩 擦 力 等 因素 有 荷 预
关 ． 何准 确确 定 体 外 预应 力 筋 的极 限应 力是 一 如 个 比较复 杂 的 问题 ， 目前包 括 我 国在 内的各类 规
我 国 建 设 部 于 ２０ ０ ５年 颁 发 了 Ｊ Ｊ ２２ Ｏ Ｇ ９ －Ｏ ４
《 粘结 预应 力 混凝 土 结 构技 术 规 程 》１ 对 无 粘 无 ＿ ｌ， ］
３ ０ 其 中 Ｌ是 计 算跨 度 ， 预应 力筋 重 心线 到 ０． ｈ是
混 凝 土受 压 边 缘 的 距 离 ， 预 应 力 筋 的 有 效 高 即
结 预应 力混 凝 土受 弯构件极 限状 态下预 应 力筋 的
收 稿 日期 ；２ ０ —４２ ． ０ ６０— ４
作者 简 介 ；熊 辉 霞 （ ９４） 男 ， 士 研 究 生 ； １ ７一 ， 博 武汉 ， 中 科技 大 学 土 木 工 程 与 力 学学 院 （３ ０ ４ 华 ４０７）
基金项 目：武汉市建委重点支持项 目； 华中科技大学博士后基金资助项 目．
体 外 预 应 力 混凝 土 结构体 外 筋极 限应 力分 析
熊辉霞 张正哲 张耀庭
（． 中科技大学 １华 土木 工程 与力学学 院，湖北 武汉 ４０７ ； ３ ０ ４ ２ 辽宁省水利水 电科学研究院 ，辽宁 ． 摘 沈阳 １０ ０ ） １ ０ ３
要： 体外预应 力混凝土结构是后张无粘结 预应力结构 ， 外预应力筋和粱体在受 力过程 中变形不协调 ， 体 预
范 中尚无明确 对体外 预应 力混 凝 土结 构如何 计算
进 行 规定 ． 由于体 外 预应 力 筋 与体 内无粘 结 预应
力 筋 在应 力增 量 上 具有 相 似性 ， 以借 鉴无 粘结 可 预 应力结 构预 应力筋 极 限应力 的计 算公式 ．
１ １ 美国 Ａ Ｉ 筑 规范 （ Ｃ ３ ８９ ） ． Ｃ建 Ａ １ １ —５
＾ ７ ＋ ＋ Ｏ ， （） １
算 主要 有 以下 几种 模 式 ：． 体 外筋 作 为抗 拉 构 ａ将
件来 考虑 ， 不记 拉 力增量 ；． 体外 预应 力筋 的拉 ｂ将
力作 为外力 来 考虑 ， 不记 拉力增 量 ；． Ｃ 假定 体外 筋 与 无粘 结 预应 力 结 构一 样 ， 无 粘结 预 应 力结 构 按 分 析 ；． ｄ 考虑 体外 预应 力筋 内力偶 臂 的变化 ， 用 采
出的体外 预应力 结构 体外 筋极 限应力计 算公 式的 合理 性 问题进行 了探 讨．
本质 差 别 ： 有粘 结 预应力 结 构 的 预应力 筋 处 处 与
混凝 土粘结 在 一起 ， 变形 协调一 致 ； 无粘结 预应 力
结 构 的预应 力 筋 只 在锚 固处 与混 凝 土变 形 一 致 ， 力筋 在 内部与 混 凝 土并 无 变形 协 调关 系 ， 由于 但
应 力 筋 极 限 应力 的 确定 一 般 需 要通 过 结 构 的总 变 形 求 得 ． 试 验 基 础上 ， 用无 粘 结 预 应 力 混 凝 土 结 构 预应 力 在 利
筋极 限应力的计算公式 ， 对体外预应力梁进行 计算 ， 通过 与试 验结果对 比， 发现运 用现行主 要规范或规程 中体
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第 ２ 第 ４期 ３卷
２０ ０ ６年 ｌ ２月华 中 Nhomakorabea科
技
大
学
学
报（ 城市科 学版）
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ４ １２ ．
Ｄｅ ．２ ６ ｃ ００
Ｊ ｆＨＵＳ ．ｏ Ｔ． （ ｂ ｎ Ｓ ｉｎ ｅＥｄｔ ｎ） Ｕｒ ａ ｃｅ ｃ ｉｉ ｏ
混凝 土 内预 留孔 道 的限制 ， 筋 在施 工 阶段 和 使 力
用阶 段线形 的不一 致 尚不足 以对构 件的极 限 承载 力造 成 影 响 ； 外 预应 力结 构 只 在端 部 锚 固 和转 体 向块 处 与 混凝 土 有 相 同变形 ， 它位 置 的力 筋 与 其
混凝 土 截 面之 间 的变形 不 协 调 ， 这种 不 协调 现 象 在极 限状 态下 更 为明显 ， 会引起 应力 增量 ， 同时产
式 中 ， 为无 粘 结 预 应 力 筋 的 极 限应 力 ； 为 无 ｔ ７
粘结 预应 力筋 的 有效 应力 ； ｃ 混凝 土的抗 压 强 厂 为
度 ；ｐ Ｐ 为预应 力筋 的配筋 率 ； 跨高 比影 响 系数 为
（ Ｌ／ ３ 当 ｈ ≤ ５时 ， １ ０ 当 Ｌ ｈ ＞ ３ 一 ０ ； ／ ｐ ５时 ， 一
内无粘结筋 的计 算方法计算体外 预应力结构体外筋 的极 限应力 。 都存 在较大误差 ， 如何合理地进 行体外 预应力
筋 极 限应 力 的计 算应 进行 深入 研 究 ．
关键词 ： 体外预应力 ； 体外筋 ； 应力增量 ； 极 限应力
中 圈 分 类 号 ： Ｕ３ ８Ｔ ０ Ｔ ７ ； Ｕ５ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６２７ ３ （０ ６０ —０ １０ １ ７—０ ７ ２ ０ ） ４０ ６￣３
生 二 次效 应 ， 降低 构件 承 载力 ． 因此 ， 件 承 载力 构 不 能利 用结 构 控 制 截 面 的平截 面假 定来 计 算 ， 体
外 预应力 构件 体外 筋极 限应力 的确定 必须 通 过结 构 的总变 形求 得 ． 目前 ， 外 预 应 力筋 的 内 力分 析 和 承载 力 计 体
体外 预应 力是 后张 预应力 体 系的重要 分支 之
一
极 限应 力作 了规 定 ， 时给 出 了体 外预 应 力混 凝 同
，
体 外 预应 力 混 凝 土结 构 与 体 内预应 力 结 构 有
土 构件 极 限状 态下 体 外 筋极 限应 力 的取值 ， 以方 便设 计 ． 本文通 过试 验 ， 当前 一些 国家和地 区给 对
１ 国内外相关规范
试 验 研究 表 明 ＿ ， 外 预 应 力筋 的极 限应 力 ２体 ］
与有 效 应力 、 的跨 高 比、 梁 预应 力筋 和非预应 力筋
的配 筋 率 、 载 形 式 、 应力 筋 摩 擦 力 等 因素 有 荷 预
关 ． 何准 确确 定 体 外 预应 力 筋 的极 限应 力是 一 如 个 比较复 杂 的 问题 ， 目前包 括 我 国在 内的各类 规
我 国 建 设 部 于 ２０ ０ ５年 颁 发 了 Ｊ Ｊ ２２ Ｏ Ｇ ９ －Ｏ ４
《 粘结 预应 力 混凝 土 结 构技 术 规 程 》１ 对 无 粘 无 ＿ ｌ， ］
３ ０ 其 中 Ｌ是 计 算跨 度 ， 预应 力筋 重 心线 到 ０． ｈ是
混 凝 土受 压 边 缘 的 距 离 ， 预 应 力 筋 的 有 效 高 即
结 预应 力混 凝 土受 弯构件极 限状 态下预 应 力筋 的
收 稿 日期 ；２ ０ —４２ ． ０ ６０— ４
作者 简 介 ；熊 辉 霞 （ ９４） 男 ， 士 研 究 生 ； １ ７一 ， 博 武汉 ， 中 科技 大 学 土 木 工 程 与 力 学学 院 （３ ０ ４ 华 ４０７）
基金项 目：武汉市建委重点支持项 目； 华中科技大学博士后基金资助项 目．
体 外 预 应 力 混凝 土 结构体 外 筋极 限应 力分 析
熊辉霞 张正哲 张耀庭
（． 中科技大学 １华 土木 工程 与力学学 院，湖北 武汉 ４０７ ； ３ ０ ４ ２ 辽宁省水利水 电科学研究院 ，辽宁 ． 摘 沈阳 １０ ０ ） １ ０ ３
要： 体外预应 力混凝土结构是后张无粘结 预应力结构 ， 外预应力筋和粱体在受 力过程 中变形不协调 ， 体 预
范 中尚无明确 对体外 预应 力混 凝 土结 构如何 计算
进 行 规定 ． 由于体 外 预应 力 筋 与体 内无粘 结 预应
力 筋 在应 力增 量 上 具有 相 似性 ， 以借 鉴无 粘结 可 预 应力结 构预 应力筋 极 限应力 的计 算公式 ．
１ １ 美国 Ａ Ｉ 筑 规范 （ Ｃ ３ ８９ ） ． Ｃ建 Ａ １ １ —５
＾ ７ ＋ ＋ Ｏ ， （） １
算 主要 有 以下 几种 模 式 ：． 体 外筋 作 为抗 拉 构 ａ将
件来 考虑 ， 不记 拉 力增量 ；． 体外 预应 力筋 的拉 ｂ将
力作 为外力 来 考虑 ， 不记 拉力增 量 ；． Ｃ 假定 体外 筋 与 无粘 结 预应 力 结 构一 样 ， 无 粘结 预 应 力结 构 按 分 析 ；． ｄ 考虑 体外 预应 力筋 内力偶 臂 的变化 ， 用 采
出的体外 预应力 结构 体外 筋极 限应力计 算公 式的 合理 性 问题进行 了探 讨．
本质 差 别 ： 有粘 结 预应力 结 构 的 预应力 筋 处 处 与
混凝 土粘结 在 一起 ， 变形 协调一 致 ； 无粘结 预应 力
结 构 的预应 力 筋 只 在锚 固处 与混 凝 土变 形 一 致 ， 力筋 在 内部与 混 凝 土并 无 变形 协 调关 系 ， 由于 但
应 力 筋 极 限 应力 的 确定 一 般 需 要通 过 结 构 的总 变 形 求 得 ． 试 验 基 础上 ， 用无 粘 结 预 应 力 混 凝 土 结 构 预应 力 在 利
筋极 限应力的计算公式 ， 对体外预应力梁进行 计算 ， 通过 与试 验结果对 比， 发现运 用现行主 要规范或规程 中体
维普资讯
第 ２ 第 ４期 ３卷
２０ ０ ６年 ｌ ２月华 中 Nhomakorabea科
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大
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报（ 城市科 学版）
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ ４ １２ ．
Ｄｅ ．２ ６ ｃ ００
Ｊ ｆＨＵＳ ．ｏ Ｔ． （ ｂ ｎ Ｓ ｉｎ ｅＥｄｔ ｎ） Ｕｒ ａ ｃｅ ｃ ｉｉ ｏ
混凝 土 内预 留孔 道 的限制 ， 筋 在施 工 阶段 和 使 力
用阶 段线形 的不一 致 尚不足 以对构 件的极 限 承载 力造 成 影 响 ； 外 预应 力结 构 只 在端 部 锚 固 和转 体 向块 处 与 混凝 土 有 相 同变形 ， 它位 置 的力 筋 与 其
混凝 土 截 面之 间 的变形 不 协 调 ， 这种 不 协调 现 象 在极 限状 态下 更 为明显 ， 会引起 应力 增量 ， 同时产