7预应力混凝土构件的设计与验算
混凝土结构设计规范--正常使用极限状态验算
正常使用极限状态验算8.1 裂缝控制验算第8.1.1条钢筋混凝土和预应力混凝土构件，应根据本规范第3.3.4条的规定，按所处环境类别和结构类别确定相应的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值，并按下列规定进行受拉边缘应力或正截面裂缝宽度验算：1一级--严格要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤0(8.1.1-1)2二级--一般要求不出现裂缝的构件在荷载效应的标准组合下应符合下列规定：σck-σpc≤f tk(8.1.1-2) 在荷载效应的准永久组合下宜符合下列规定：σcq-σpc≤0(8.1.1-3)3三级--允许出现裂缝的构件按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，应符合下列规定；ωmax≤ω1im(8.1.1-4) 式中σck、σcq——荷载效应的标准组合、准永久组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；σpc——扣除全部预应力损失后在抗裂验算边缘混凝土的预压应力，按本规范公式(6.1.5-1)或公式(6.1.5-4)计算；f tk--混凝土轴心抗拉强度标准值，按本规范表4.1.3采用；ωmax--按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响计算的最大裂缝宽度，按本规范第8.1.2条计算；ω1im--最大裂缝宽度限值，按本规范第3.3.4条采用。
注：对受弯和大偏心受压的预应力混凝土构件，其预拉区在施工阶段出现裂缝的区段，公式(8.1.1-1)至公式(8.1.1-3)中的σpc应乘以系数0.9。
第8.1.2条在矩形、T形、倒T形和I形截面的钢筋混凝土受拉、受弯和偏心受压构件及预应力混凝土轴心受拉和受弯构件中，按荷载效应的标准组合并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度(mm)可按下列公式计算：(8.1.2-1)(8.1.2-2)d eq=Σn i d2i/Σn i v i d i(8.1.2-3)(8.1.2-4)式中αcr--构件受力特征系数，按表8.1.2-1采用；ψ--裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数：当ψ<0.2时，取ψ=0.2；当ψ>1时，取ψ=1；对直接承受重复荷载的构件，取ψ=1；σsk--按荷载效应的标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力或预应力混凝土构件纵向受拉钢筋的等效应力，按本规范第8.1.3条计算；E s--钢筋弹性模量，按本规范表4.2.4采用；c--最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(mm):当c<20时，取c=20;当c>65时，取c=65;ρte--按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率；在最大裂缝宽度计算中，当ρte<0.01时，取ρte=0.01；A te--有效受拉混凝土截面面积：对轴心受拉构件，取构件截面面积；对受弯、偏心受压和偏心受拉构件，取A te=0.5bh+(b f-b)h f,此处，b f、h f为受拉翼缘的宽度、高度；A s--受拉区纵向非预应力钢筋截面面积；A p--受拉区纵向预应力钢筋截面面积；d eq--受拉区纵向钢筋的等效直径(mm);d i--受拉区第i种纵向钢筋的公称直径(mm);n i--受拉区第i种纵向钢筋的根数；v i--受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，按表8.1.2-2采用。
预应力混凝土复习题目与答案
递预（一）填空题1.先张法构件的预应力总损失至少应取 ，后强法构件的预应力总损失至少应取 。
2.预应力混凝土中，混凝土的强度等级一般不宜低于 ，当采用高强钢丝、钢绞线时，强度等级一般不宜低于 。
3.已知各项预应力损失：锚固损失11σ；管道摩擦损失12σ；温差损失13σ；钢筋松驰损失14σ；混凝土收缩和徐变损失15σ；螺旋式钢筋对混凝土的挤压损失16σ。
先张法混凝土预压前（第一批）损失为 ；混凝土预压后（第二批）损失为 ；预应力总损失为 。
后张法混凝土预压前（第一批）损失为 ；混凝土预压后（第二批）损失为 ；预应力总损失为 。
4.施回预应力时混凝土立方体强度应经计算确定，但不低于设计强度的 。
5.影响混凝土局压强度的主要因素是 ； ； 。
6.先张法预应力混凝土轴心受拉构件，当加荷至混凝土即将出现裂缝时，预应力钢筋的应力是 。
7.预应力混凝土轴心受拉构件（对一般要求不出现裂缝的构件）进行抗裂验算时，对荷载效应的超标准组合下应符合 ，在荷载效应的准永久组合下，宜符合 。
8.预应力混凝土轴心受拉构件（对于严格要求不出现裂缝的构件）进行抗裂验算时，对荷载效应的标准组合下应符合 。
9.为了保证在张拉（或放松）预应力钢筋时，混凝土不被压碎，混凝土的预压应力cc σ应符合 。
其中先张法的cc σ应为 ，后张法的cc σ应为 。
10.轴心受拉构件施工阶段的验算包括 、 两个方面的验算。
11.在进行预应力混凝土受弯构件斜截面抗裂给算时，对严格要求不出现裂缝的构件奕符合 、 。
对一般要求不出现裂缝的构件应符合 、 。
12.施加预应力的方法有 、 。
13.全预应力是指 。
部分预应力是指 。
14.有粘结预应力是指 。
无粘结预应力是指 。
15.张拉控制应力是指 。
16.先张法轴心受拉构件完成第一批损失时，混凝土的预压应力为 ，完成第二批损失时，混凝土的预压应力为 。
17.后张法轴心受拉构件完成第一批损失时，混凝土的预压应力为 ，完成第二批损失时，混凝土的预压应力为 。
预制混凝土构件吊装方式与施工验算_赵勇
1、引 言装配式混凝土结构指由预制混凝土构件或部件装配、连接而成的混凝土结构，其施工过程主要包括预制构件制作、预制构件运输与堆放、预制构件的安装与连接三个阶段。
构件吊装是指将构件吊起并放置到指定场地的动作，吊装有时也称为吊运。
在装配式结构的施工过程中，吊装贯穿了其各个施工环节，包括脱模起吊、翻转、运输起吊及现场吊装等。
对于水平预制构件，大多采用平躺方式制作，其最不利的荷载工况可能是脱模起吊阶段。
对于竖向预制构件，有些也是采用平躺方式制作，如预制桩、预制框架柱等，而且也是采用水平吊装和运输的，因此施工阶段的受力与其最终受力状态完全不同，有可能构件的纵向钢筋是由施工阶段控制的，特别是类似预制桩那样的细长构件。
当然，施工中可通过调整吊点的位置、数量以及吊装形式调整构件的受力，避免因施工因素增加过多钢筋。
本文在我国现行国家标准《混凝土结构工程施工规范》GB 50666[1]（以下简称施工规范）的基础上，主要讨论预制构件的吊装施工验算的相关问题。
2、构件的吊装方式预制构件的吊装施工方案应结合设计要求，考虑构件的类型、构件的应力控制水平、机械设备的起吊能力、构件的安放位置等因素，具体确定吊点位置、吊具设计、吊装方法及顺序、临时支架方法，并进行验算。
根据施工规范，为保证预制构件吊装过程的安全，应根据预制构件形状、尺寸、重量和作业半径等要求选择吊具和起重设备，所采用的吊具和起重设备及其施工操作，应符合国家现行有关标准及产品应用技术手册的有关规定；应采取措施保证起重设备的主钩位置、吊具及构件重心在竖直方向上重合；吊索与构件水平夹角不宜小于60°，不应小于45°；吊装过程应平稳，不应有大幅度摆动，且不应长时间悬停；应设专人指挥，操作人员应位于安全位置。
从构件在空中的位置，可把吊装分为平吊、直吊和翻转等。
1．平吊预制混凝土构件吊装方式与施工验算 赵 勇 王晓锋摘 要 预制构件的吊装贯穿了装配式结构的整个施工过程。
预应力混凝土构件知识
如图9.1所示，一简支梁在承受外荷载之前，预 先在梁的受拉区施加一对大小相等、方向相反的集 中力P,则构件各截面的应力分布如图9.1(a)，下边混 凝土纤维的压应力为σpc；
仅在使用荷载作用下，梁跨中截面应力分布如 图9.1(b)，跨中截面下边缘混凝土的拉应力为σt； 当两种应力状态相互叠加时（如图9.1(c)所示)， 梁跨中下边缘的应力可能是数值很小的拉应力，也 可能是压应力，甚至应力为零，视施加压力P和荷载 的相对大小而定。
后张法是指先浇筑混凝土构件并预留好孔道， 待混凝土达到一定的强度后在孔道内穿入钢筋，然 后直接在构件上张拉钢筋，最后用锚具在构件两端 将钢筋锚固，阻止钢筋回缩，从而对构件施加预应 力。钢筋张拉完毕并将张拉端锚固后，预留孔道内 应按要求灌浆。 后张法的主要工序见图9.4所示
先张法、后张法各有优缺点：
9.1.4 施加预应力的方法
（1）
先张法是指首先在台座上或钢模内张拉钢筋， 并作临时锚固，然后浇筑混凝土。待混凝土达到一 定强度后剪断或放松钢筋。钢筋剪断后将产生弹性 回缩，但钢筋与混凝土之间存在着粘结力，混凝土 就会阻止钢筋回缩而混凝土本身受到预压应力。 先张法的主要工序见图9.3所示。
（2）
a l 1 Es l
其中，张拉端锚具变形和预应力筋滑动的内缩 值（mm），按表9.2取用；
9.3.3.2 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起 的预应力损失
后张法构件在张拉预应力筋时，由于钢筋与孔 道壁之间的摩擦力存在，它将使预应力筋截面的应 力随距张拉端的距离的增大而减小（图9.5）。这种 应力损失称为摩擦损失 规范规定，摩擦损失σl2按下列公式计算：
σs=Esεs=Esεctu=2×105×0.00015=30N/mm2
钢筋混凝土构件的另一大缺点是不能采用高强 度钢筋。
预应力 混凝土构件
1.预应力混凝土的原理 (1) 预应力可以改善结构构件的裂缝和变形性能。在使用前预先施加的永 久性内应力，以及钢材中的拉应力与混凝土中的压应力组成一个自平衡 系统。 (2)推动采用预应力混凝土的主要优点是节约材料。 (3)预应力不能提高混凝土构件的强度。
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第一节预应力混凝土基本知识
( 4 ) σl4预应力钢筋的应力松弛，计算公式如下: 预应力钢丝、钢绞线普通松弛
此处，一次张拉ψ=1，超张拉ψ =0. 9 低松弛:
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第一节预应力混凝土基本知识
(2)预应力混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C30;当采用钢绞线、钢 丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，混凝土强度等级不宜低于C40。当采 用山砂混凝土及高炉矿渣混凝土时，尚应符合专门标准的规定。 (3)无黏结预应力筋的规格及性能见表7-1。
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第七章预应力混凝土构件
第一节预应力混凝土基本知识 第二节预应力的施加 第三节预应力混凝土轴心受拉构件计算 第四节预应力损失值计算 第五节预应力混凝土构件的构造措施
第一节预应力混凝土基本知识
一、预应力混凝土的分类
预应力混凝土可按制作、构件中预加应力大小的程度、施工方式的 不同来划分。 (1)按制作划分可分为先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土。 (2)按构件中预加应力大小的程度可划分为全预应力和部分预应力法。 (3)按施工方式可划分为有黏结预应力混凝土和无黏结预应力混凝土。
(1)预应力混凝土结构中的钢筋包括预应力钢筋和非预应力钢筋。非预应 力钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋，也可采用HPB235级和 RRB400级钢筋。预应力钢筋必须具有很高的强度，《混凝土结构设计 规范》(GB 50010- 2002)规定，预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝 及热处理钢筋。此外，预应力钢筋还应具有一定的塑性、良好的可焊性 以及用于先张法构件时与混凝土有足够的黏结力。
装配整体式混凝土结构工程预制构件制作与验收规程
4 拌合用水应符合现行国家标准《混凝土拌合用水标准》JGJ 63 的规定；
5 粉煤灰应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596 中的I级或II级各 项技术性能及质量指标；
等。
2.0.6 存放架 预制构件存放和运输时，用于支撑和固定构件的工具式架子。
2.0.7 起吊架 在预制构件起吊过程中保持构件平衡和稳定所使用的专用吊架。
3 基本规定
3.0.1 预制构件生产企业应具备相应的专业生产或认定资质，并建立必备的检测试验室和完善 的质量安全保证体系，主要关键岗位人员应持证上岗，具备相应的工作能力。
中间夹有保温材料，并通过拉结件连接的预制混凝土外墙板，简称夹心外墙板。 2.0.4 预制夹心保温拉结件
在夹心外墙板中设置的用于连接保温层和两侧预制混凝土层的连接件。主要包括非金属连 接件、金属连接件等。
2.0.5 连接套筒 在预制构件中预埋的的用于连接受力钢筋的套筒。主要包括灌浆连接套筒、机械连接套筒
项目
单位
性能指标
试验方法
抗拉强度
MPa
≥600
延伸率
%
≥3
JG/T 398
球化率
%
≥85
球化率：球状碳化物在碳化物中所占比例。
表4.5.1-2 各类钢套筒材料性能
项目
单位
性能指标
抗拉强度
MPa
≥600
延伸率
%
≥16
屈服强度
MPa
≥355
表4.5.1-3 套筒尺寸允许偏差
项目 长度允许偏差 外径允许偏差 壁厚允许偏差 锚固段环形突起部分的内径允许偏差
预应力混凝土构件
35
280
f
pc '
(7-7)
l5
cu
115
(7-8)
'
35 280 pc
'
fcu
l5
115
(7-9)
凝 土pc、法向'pc压--应受力拉;区、受压区预应力钢筋在各自合力点处的混
f
' cu
--施加预应力时的混凝土立方体抗压强度;
、 ' --受拉区、受压区预应力钢筋和非预应力钢筋的配筋
率:对先张法构件， 对后张法构件
结构处于年平均相对湿度低于40%的环境下， l5及 ' 值
应增加:30%。
l5
当采用泵送混凝土时，宜根据实际情况考虑混凝土收缩、徐 变引起预应力损失值增大的影响。
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第三节张拉控制应力和预应力损失
所有能减少混凝土收缩、徐变的措施，相应地都将减少 。 (6)l5 :用螺旋式预应力钢丝(或钢筋)作配筋的环形结构构
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第三节张拉控制应力和预应力损失
(2) l2 :由预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起，主要对后张
法x--有张影拉响端，至计计算算如截下面式的:孔道l2 长 度c(o弧n(1长，ekmx1)， )可近似取该(7-段2)孔
混凝土预制构件结构性能检验
重庆交通大学结构工程实验室 李世亚 2010年12月
依据规范
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002 《混凝土结构试验方法标准》 GB50152-92 《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002 《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001 《建筑结构检测技术标准》 GB50344质量验收规范》
检验内容： 钢筋混凝土构件和允许出现裂缝的预应力混凝土构件 进行承载力、挠度和裂缝宽度检验；不允许出现裂缝的预应力混凝 土构件进行承载力、挠度和抗裂检验；预应力混凝土构件中的非预 应力杆件按钢筋混凝土构件的要求进行检验。对设计成熟、生产数 量较少的大型构件，当采取加强材料和制作质量检验的措施时，可 仅作挠度、抗裂或裂缝宽度检验；当采取上述措施并有可靠的实践 经验时，可不作结构性能检验。
0 u
η —构件承载力检验修正系数，根据现行国家标准《混凝土结 构设计规范》GB50010按实配钢筋的承载力计算确定。 承载力检验的荷载设计值是指承载能力极限状态下，根据 构件设计控制截面上的内力设计值与构件检验的加载方式，经换算 后确定的荷载值（包括自重）
承载力检验
受力情况 达到承载能力极限状态的检验标志
结构性能检验《混凝土结构工程施工质量验收规范》
检验数量： 对成批生产的构件，应按同一工艺正常生产的不超过 1000 件且不超过3 个月的同类型产品为一批。当连续检验10批且 每批的结构性能检验结果均符合本规范规定的要求时，对同一工艺 正常后产的构件，可改为不超过2000 件用不超过 3 个月的同类型 产品为一批。在每批中应随机抽取一个构件作为试件进行检验。
挠度检验
按设计规范检验： as0≤ [as]
[as]=Mk[af ]/(Mq(θ-1)+Mk)
预应力混凝土结构.
2.14 预应力混凝土结构构件2.14.1 一般规定1. 预应力混凝土结构的计算和验算预应力混凝土结构构件，除应根据设计状况进行承载力计算及正常使用极限状态验算外，尚应对施工阶段进行验算。
2. 预应力作用效应预应力混凝土结构设计应计入预应力作用效应；对超静定结构，相应的次弯矩、次剪力及次轴力等应参与组合计算。
对承载能力极限状态，当预应力作用效应对结构有利时，预应力作用分项系数γp 应取1.0，不利时γp 应取1.2；对正常使用极限状态，预应力作用分项系数γp 应取1.0。
对参与组合的预应力作用效应项，当预应力作用效应对承载力有利时，结构重要性系数γ0应取1.0；当预应力作用效应对承载力不利时，结构重要性系数γ0应按2.1.3(待查)节(《混凝土结构设计规范》第3.3.2条)确定。
3. 预应力筋的张拉控制应力预应力筋的张拉控制应力σcon 应符合下列规定：(1) 消除应力钢丝、钢绞线ptk con f 75.0≤σ (2.14-1)(2) 中强度预应力钢丝ptk con f 70.0≤σ (2.14-2)(3) 预应力螺纹钢筋pyk con f 85.0≤σ (2.14-3) 式中 f ptk ——预应力筋极限强度标准值；f pyk ——预应力螺纹钢筋屈服强度标准值。
消除应力钢丝、钢绞线、中强度预应力钢丝的张拉控制应力值不应小于0.4 f ptk ；预应力螺纹钢筋的张拉应力控制值不宜小于0.5 f pyk 。
当符合下列情况之一时，上述张拉控制应力限值可相应提高0.05 f ptk 或0.05 f pyk ：(1) 要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力筋；(2) 要求部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。
4. 施加预应力时所需的混凝土立方体抗压强度施加预应力时，所需的混凝土立方体抗压强度应经计算确定，但不宜低于设计的混凝土强度等级值的75%。
预制混凝土构件吊装方式与施工验算_赵勇
1、引 言装配式混凝土结构指由预制混凝土构件或部件装配、连接而成的混凝土结构，其施工过程主要包括预制构件制作、预制构件运输与堆放、预制构件的安装与连接三个阶段。
构件吊装是指将构件吊起并放置到指定场地的动作，吊装有时也称为吊运。
在装配式结构的施工过程中，吊装贯穿了其各个施工环节，包括脱模起吊、翻转、运输起吊及现场吊装等。
对于水平预制构件，大多采用平躺方式制作，其最不利的荷载工况可能是脱模起吊阶段。
对于竖向预制构件，有些也是采用平躺方式制作，如预制桩、预制框架柱等，而且也是采用水平吊装和运输的，因此施工阶段的受力与其最终受力状态完全不同，有可能构件的纵向钢筋是由施工阶段控制的，特别是类似预制桩那样的细长构件。
当然，施工中可通过调整吊点的位置、数量以及吊装形式调整构件的受力，避免因施工因素增加过多钢筋。
本文在我国现行国家标准《混凝土结构工程施工规范》GB 50666[1]（以下简称施工规范）的基础上，主要讨论预制构件的吊装施工验算的相关问题。
2、构件的吊装方式预制构件的吊装施工方案应结合设计要求，考虑构件的类型、构件的应力控制水平、机械设备的起吊能力、构件的安放位置等因素，具体确定吊点位置、吊具设计、吊装方法及顺序、临时支架方法，并进行验算。
根据施工规范，为保证预制构件吊装过程的安全，应根据预制构件形状、尺寸、重量和作业半径等要求选择吊具和起重设备，所采用的吊具和起重设备及其施工操作，应符合国家现行有关标准及产品应用技术手册的有关规定；应采取措施保证起重设备的主钩位置、吊具及构件重心在竖直方向上重合；吊索与构件水平夹角不宜小于60°，不应小于45°；吊装过程应平稳，不应有大幅度摆动，且不应长时间悬停；应设专人指挥，操作人员应位于安全位置。
从构件在空中的位置，可把吊装分为平吊、直吊和翻转等。
1．平吊预制混凝土构件吊装方式与施工验算 赵 勇 王晓锋摘 要 预制构件的吊装贯穿了装配式结构的整个施工过程。
第12.3章预应力混凝土受弯构件的应力计算
5、计算公式 1）正应力计算：配有普通钢筋的预应力混凝土构件中 （图12-8） ，正应力如下。
图12-8
（1）先张法构件 先张法构件由作用标准值和预加力在构件截面上缘产生 的混凝土法向压应力为：
预应力钢筋中的最大拉应力为：
式中 σ kc——作用标准值产生的混凝土法向压应力；
σpe ——预应力钢筋的永存预应力，即
4、计算公式：
1）预加应力阶段的正应力计算
受力状态如图12-7所示，主要承受偏心的预加力 Np 和梁一期恒载（自重荷载） G 1作用效应 M G 1 。
图12-7
①由预加力Np产生的法向压应力σ
pc和法向拉应力σ pt
先张法
pc(t )
N p0 A0
N p 0e p 0 I0
y0
N p 0 p 0 Ap
当截面受压区配置预应力钢筋 A p ′ 时，则计算式还需考虑 A p ′ 的作用。
2）混凝土主应力计算
预应力混凝土受弯构件由作用（或荷载）标准值和预加力作用产生的混凝 土主压应力σ cp 和主拉应力 σ tp 可按下列公式计算，即
式中 σ cx——在计算主应力点，由作用标准值和预加力产生的混凝土法向应力。 (先张法)
式中的 σ kc为作用标准值产生的混凝土法向压应力； σ pt为预加力产生的 混凝土法向拉应力； f ck为混凝土轴心抗压强度标准值。
(2)使用阶段预应力钢筋的最大拉应力限值
《公路桥规》规定钢筋的最大拉应力限值为：
式中的σ pe为预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力； σ p 为作用产生的预应力钢筋应力增量； f pk预应力钢筋抗拉强度标 准值。 (3)使用阶段混凝土主应力限值 混凝土的主压应力应满足：
预应力混凝土构件PPT57页
• 抗裂性好，刚度大； • 节省材料，减小自重； • 提高构件的抗剪能力； • 具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能； • 提高构件的耐疲劳性能； • 具有良好的经济性。 缺点：
构造、施工和计算均较钢筋混凝土构件复杂，且延性 较差。
10.1 预应力混凝土概述
• 预应力混凝土的分类
3.与所采用的钢筋种类和张拉方式有关。软钢，硬 钢，先张法，后张法。
10.1 预应力混凝土概述
• 预应力损失
预应力损失的种类 1. 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 l1 2. 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失 l2 3. 混凝土加热养护温差引起的预应力损失 l3 4. 预应力钢筋的应力松弛引起的损失 l4 5. 由于砼收缩、徐变引起的预应力损失 l5 6. 混凝土的局部挤压引起的预应力损失 l6
10.1 预应力混凝土概述
• 减小预应力损失的措施
• 选择变形小或预应力钢筋内缩小的锚具，尽量减少垫 板数；
• 对先张法构件，选择长台座； • 两端张拉
10.1 预应力混凝土概述
• 减小预应力损失的措施
• 超张拉
0 1.1 con 荷 载2min0.85 con 荷 载2min con
• 两阶段升温 • 选用低松弛钢筋 • 提高混凝土质量
10.1 预应力混凝土概述
1. 张拉端锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失 l1
无摩擦：
l1
a l
Es
有摩擦：
l1
2 l1lf
rc
k
1
x lf
lf
aEc
1000 con （rc k）
10.1 预应力混凝土概述
2. 预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的损失 l2
预应力混凝土轴心受拉构件的计算和验算
( con l ) Ap A0
或
( con l ) Ap l 5 As An
即：在荷载效应标准组合下，不出现拉应力。
第9章 预应力混凝土构件设计
一般要求不出现裂缝的构件 (二级)
荷载效应标准组合下：
ck – pc ftk
荷载效应准永久组合下：
cq – pc 0
间接钢筋应配置在下图所规定的高度h范围内，对方格网式 钢筋，不应小于4片；对螺旋式钢筋，不应小于4圈
cq ––– 在荷载效应准永久组合下的混凝土法向应力。
裂缝控制等级为二级的构件，需要同时满足：在荷载效应标 准组合下，允许出现拉应力，但有一定限值；在荷载效应准 永久组合下，不允许出现拉应力。
第9章 预应力混凝土构件设计
允许开裂，但要限制裂缝宽度 (三级)
wmax wlim
wmax d eq σ sk αcr ψ (1.9c 0.08 ) Es ρte
第9章 预应力混凝土构件设计
9.4.2 使用阶段正截面裂缝控制验算 严格要求不出现裂缝的构件 (一级)
ck – pc 0
ck ––– 按荷载效应标准组合求得的混凝土的法向应力。
Nk σ ck A0 pc ––– 扣除全部预应力损失后的混凝土预压应力。
pc pcII
式中
v––– 体积配筋率，当为方格网式配筋时，即
钢筋网两个方向上单位长度内钢筋截面面积的比值不宜 大于1.5 当为螺旋式配筋时， 4 Ass 1
v
d cor s
第9章 预应力混凝土构件设计
cor Acor / Al
配置间接钢筋的局部受压承载力提高系数
α—间接钢筋对混凝土约束的折减系数，查表9-7
混凝土设计与施工_07预应力砼构件
3、破坏阶段——极限承载力状态
极限状态时，受拉钢筋先屈服，后受压区混凝土压碎， 破坏时的应力状态与钢筋混凝土相似，计算方法相同。 特别注意：预应力混凝土结构的极限承载力也是以材料强 度耗尽而结束。 预应力对构件的承载力有什么影响
熟悉预应力混凝土结构所用材料的要求与实施；
掌握预应力混凝土结构预加力的方法。
§7.4预应力混凝土受弯构件受力阶段分析 一、预应力混凝土受弯构件的受力阶段分析与特点 设问： 预应力混凝土受弯构件的受力过程是怎样的呢 与普通钢筋混凝土受弯构件的受力阶段相同吗
预应力混凝土
施工阶段 使用阶段 破坏阶段
第七章
预应力砼结构的基本概念及计算
本章主要内容：
预应力混凝土结构的概念、特点、分类；
预应力混凝土结构的基本工作原理； 先张法和后张法的施工工艺、相同和不同点； 预应力混凝土结构对混凝土、预应力钢筋的要求； 锚具的分类及其受力原理；
预应力混凝土受弯钢筋受力阶段分析 ；
预应力损失
§7.1 概述
起的预应力损失； 这样可以尽早施加预应力，加快 台座、锚具、夹具的周转率，以利加快施工进度，降低间 接费用。
③快硬、早强
二、预应力钢筋
1、基本要求
预应力钢筋的强度越高越好。 为避免在超载情况下发生脆性破断，预应力筋还必须具 有一定的塑性。 要求具有良好的加工性能，以满足对钢筋焊接、镦 粗的加工要求。 钢丝类预应力筋，还要求具有低松弛性和与混凝土 良好的粘结性能，通常采用‘刻痕’或‘压波’方 法来提高与混凝土粘结强度。
三、预应力混凝土结构优缺点
1、优点： （１）提高了构件的抗裂度和刚度。 （２）节约材料，降低造价。 （３）结构质量安全可靠。 （４）增强结构耐久性（durability）。 （５）能促进桥梁新体系的发展。 2、缺点： （１）工艺较复杂，对质量要求高。 （２）需要有一定的专门设备。 （３）预应力反拱不易控制。 （４）设计要求高。
预应力混凝土结构设计
基本概念
1、先张法与后张法
根据张拉预应力筋与浇筑混凝土先后顺序区分，本质差别 在施加预应力的途径不同，前者通过预应力筋与混凝土的 粘结力，后者通过端部锚具施加预应力
2、有粘结预应力筋束
浇砼前，在模板内按要求的形状，先安好不透水金属管道， 然后浇砼，预应力可在浇之前或砼达到一定程度后穿入， 张拉锚固后，以高压把水泥浆压入管道。
预应力损失
1、损失1：由于锚具变形与预应力筋内缩引起 2、损失2：由预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起 3、损失3：预应力筋与孔道之间的温差引起 4、损失4：预应力筋松弛（长度不变、应力逐小）引起 5、损失5：混凝土的收缩、徐变(应力不变，变形增加)引起 6、损失6：环向构件由于混凝土挤压导致预应力筋环的直径减小 引起
不等跨预应力梁的等效荷载
通过调整矢高改变等效荷载
通过调整预应力筋根数来调整等效荷载
总之:使用等效荷载法可以简化连续结构的分析与设计，与 普通混凝土计算方法相近，便于应用混凝土规范设计，是目 前进行预应力混凝土结构设计常用方法。
荷载平衡法
基本过程：
通过先确定要平衡的荷载，并根据荷载特点选定预应力筋线 形，然后确定矢高及预应力筋根数，再进行 应力、裂缝、 挠度及承载力等各项验算。 荷载平衡法的局限性 1、用荷载平衡法求得的预应力筋在中间支座处有尖角，与 实际情况不符，如在支座处使预应力筋平滑，则不再满足荷 载平衡，需要详细分析。 2、不能直接考虑预应力端部偏心引起的弯矩，也即端部预 应力筋不能有偏心。同时也不能考虑轴心力的影响。
次弯矩的计算及工程意义
根据砼规范6.1.7 M2=Mr-M1 Mr:综合弯矩；M1：主弯矩，Np*epn;各弯矩均以下部纤 维受拉为正。 由于次弯矩一直存在并保持不变，因此我国规范规定验算 各种极限状态时均要考虑次弯矩。一般认为，在正常使用 极限状态抗裂验算中，次弯矩对支座有利，对跨中不利。 对承载力的影响看法不一致。 预应力分项系数：进行抗裂验算时，预应力分项系数取 1.0，进行承载力计算时，有利时取1.0，不利时取1.2。 施加预应力对竖向约束构件的影响：一般情况下，对于以 竖向荷载为主的构件框架结构，由于预加力对侧向构件产 的次内力（主要是次弯矩）与外载作用产生的次弯矩相反， 所以是有利的。但对于水平荷载控制的构件可能不利.
第6章 预应力混凝土结构构件计算要求
第6章预应力混凝土结构构件计算要求6.1 一般规定第6.1.1条预应力混凝土结构构件，除应根据使用条件进行承载力计算及变形、抗裂、裂缝宽度和应力验算外，尚应按具体情况对制作、运输及安装等施工阶段进行验算。
当预应力作为荷载效应考虑时，其设计值在本规范有关章节计算公式中给出。
对承载能力极限状态，当预应力效应对结构有利时，预应力分项系数应取1.0；不利时应取1.2。
对正常使用极限状态，预应力分项系数应取1.0。
第6.1.2条当通过对一部分纵向钢筋施加预应力已能使构件符合裂缝控制要求时，承载力计算所需的其余纵向钢筋可采用非预应力钢筋。
非预应力钢筋宜采用HRB400级、HRB335级钢筋，也可采用RRB400级钢筋。
第6.1.3条预应力钢筋的张拉控制应力值σcon不宜超过表6.1.3规定的张拉控制应力限值，且不应小于0.4fptk.当符合下列情况之一时，表6.1.3中的张拉控制应力限值可提高0.05fptk: 1要求提高构件在施工阶段的抗裂性能而在使用阶段受压区内设置的预应力钢筋；2要求部分抵消由于应力松驰、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差等因素产生的预应力损失。
张拉控制应力限值表6.1.3第6.1.4条施加预应力时，所需的混凝土立方体抗压强度应经计算确定，但不宜低于设计混凝土强度等级值的75%。
第6.1.5条由预加力产生的混凝土法向应力及相应阶段应力钢筋的应力，可分别按下列公式计算：1先张法构件由预加力产生的混凝土法向应力σpc =Np0/A±Np0ep0/Iy(6.1.5-1)相应阶段预应力钢筋的有效预应力σpe =σcon-σl-αEσpc(6.1.5-2)预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力σp0=σcon-σl(6.1.5-3)2后张法构件由预应力产生的混凝土法向应力σpc =Np/An±Npepn/Inyn±M2/Inyn(6.1.5-4)相应阶段预应力钢筋的有效预应力σpe =σcon-σl(6.1.5-5)预应力钢筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力钢筋应力σp0=σcon-σl+αEσpc(6.1.5-6)式中An--净截面面积，即扣除孔道、凹槽等削弱部分以外的混凝土全部截面面积及纵向非预应力钢筋截面面积换算成混凝土的截面面积之和；对由不同混凝土强度等级组成的截面，应根据混凝土弹性模量比值换算成同一混凝土强度等级的截面面积；A--换算截面面积：包括净截面面积以及全部纵向预应力钢筋截面面积换算成混凝土的截面面积；In--换算截面惯性矩、净截面惯性矩；epn--换算截面重心、净截面重心至预应力钢筋及非预应力钢筋合力点的距离，按本规范第6.1.6条的规定计算；y 0、yn--换算截面重心、净截面重心至所计算纤维处的距离；σl--相应阶段的预应力损失值，按本规范第6.2.1条至6.2.7条的规定计算；αE --钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值：αE=Es/Ec,此处，Es按本规范表4.2.4采用，Ec按本规范表4.1.5采用；N p0、Np--先张法构件、后张法构件的预应力钢筋及非预应力钢筋的合力，按本规范第6.1.6条计算；M 2--由预加力Np在后张法预应力混凝土超静定结构中产生的次弯矩，按本规范第6.1.7条的规定计算。
(完整word版)混凝土结构设计规范
混凝土结构设计规范《混凝土结构设计规范》是根据建设部建标1997108号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关的高等院校及科研、设计、企业单位共同修订而成。
在修订过程中，规范修订组开展了各类专题研究，进行了广泛的调查分析，总结了近年来我国混凝土结构设计的实践经验，与相关的标准规范进行了协调，与国际先进的标准规范进行了比较和借鉴。
在此基础上以多种方式广泛征求了全国有关单位的意见并进行了试设计，对主要问题进行了反复修改，最后经审查定稿。
目录中华人民共和国国家标准GB 50010-2002Code for design of concrete structures主编部门：中华人民共和国建设部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2002年4月1日关于发布国家标准《混凝土结构设计规范》的通知根据我部《关于印发〈一九九七年工程建设标准制订、修订计划〉的通知》（建标[1997]108号）的要求，由建设部会同有关部门共同修订的《混凝土结构设计规范》，经有关部门会审，批准为国家标准，编号为GB 50010-2002，自2002年4月1日起施行。
其中，3.1.8、3.2.1、4.1.3、4.1.4、4.2.2、4.2.3、6.1.1、9.2.1、9.5.1、10.9.3、10.9.8、11.1.2、11.1.4、11.3.1、11.3.6、11.4.12、11.7.11为强制性条文，必须严格执行。
原《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89于2002年12月31日废止。
本规范由建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释，建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国建设部2002年2月20日前言本标准是根据建设部建标[1997]108号文的要求，由中国建筑科学研究院会同有关的高等院校及科研、设计、企业单位共同修订而成。
在修订过程中，规范修订组开展了各类专题研究，进行了广泛的调查分析，总结了近年来我国混凝土结构设计的实践经验，与相关的标准规范进行了协调，与国际先进的标准规范进行了比较和借鉴。
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2) 在设计>PSC 设计>PSC 设计材料中选择普通钢筋的强度等级。 3) 在设计>PSC 设计>PSC 设计选项中选择要设计的单元和截面位置。 4) 在设计>PSC 设计中运行设计 5) 在设计>PSC 设计结果表格中查看各种验算结果
注意: 处于钝化状态的命令有的是用于其他国家规范的设计，有的是只有分析和设 计结束后才被激活。
n. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力 在荷载>预应力荷载>钢束预应力定义，同时定义所属荷载组。注意注浆阶段。
o. 定义施工阶段 在荷载>施工阶段分析数据>定义施工阶段中定义
p. 定义分析内容 在分析>施工阶段分析控制中选择分析方法和输出选项。 在分析>移动荷载分析控制中选择移动荷载分析方法、冲击计算方法、输出选项。
6.4算
6.5.1~6.5.4
否
正截面砼的 法向压应力验算
6.1.5，6.1.6 7.1.3，7.1.4 7.1.5
7.1.3 适用于全预应力混凝
土和 A 类
是
7.1.4 适用于 B 类
应力计算
梁 (受弯)
斜截面砼的 主压应力验算
7.1.6，7.1.3 7.1.4，7.1.5
七. 预应力混凝土构件的设计与验算
程序目前提供预应力构件的验算功能，暂不提供预应力钢束的估算功能(将在以后版本中 逐步增加)。 1. 规范 JTG D62-2004 要求的验算内容
规范 JTG D62-2004 中对预应力混凝土构件要求验算的内容
设计状况 极限状态
构件类型
验算内容
规范条款
程 备注
序
正截面抗弯验算
i. 定义支座沉降 在荷载>支座沉降分析数据中定义。
j. 定义钢束截面 荷载>预应力荷载>预应力钢束特性值。
k. 布置纵向预应力钢筋 荷载>预应力荷载>预应力钢束钢束形状。
l. 布置纵向普通钢筋、弯起钢筋、腹板竖筋、抗扭钢筋、箍筋 模型>材料和截面特性>PSC 截面钢筋。
m. 定义各纵向预应力钢筋的张拉控制应力 荷载>预应力荷载>钢束预应力。
7.1.3 适用于全预应力混凝
土和 A 类
是
7.1.4 适用于 B 类
受拉区钢筋的 拉应力验算
7.1.3, 7.1.4 7.1.5
7.1.3 适用于全预应力混凝
土和 A 类
是
7.1.4 适用于 B 类
承载能力
-
-
-
以应力计算表达
-
正常使用
-
-
-
必要时才进行(无具体规定) -
正截面法向
7.2.4
是
短暂状况
2. 使用 MIDAS/Civil 进行预应力混凝土构件建模、验算的步骤(推荐方法)
a. 定义混凝土和钢束的材料 模型>材料和截面特性>材料。
b. 定义截面的几何尺寸 模型>材料和截面特性>截面。
c. 建立桥梁模型 (节点、单元、边界条件)
d. 定义结构组、边界组 在模型>组中定义组名称，考虑施工阶段的过程定义结构组合边界组的内容。
压应力验算
(施工阶段) 应力计算
梁 (受弯)
正截面法向 拉应力验算
7.2.8，7.2.7
根据结果，决定预拉区的纵向 是
钢筋最小配筋率
受拉区钢筋的
7.2.4
是
拉应力验算
偶然状况
新规范没有说明
承载能力
-
-
-
否
(地震作用)
按旧抗震规范进行
程序项中“是”表示 版本中提供验算，“否”表示 版本未提供验算。
5.2.2~5.2.5
是
梁
斜截面抗剪验算
5.2.6~5.2.11
是
(受弯、剪、扭) 斜截面抗弯验算
5.2.12
是
抗扭验算
5.5.1~5.5.6
是
承载能力
柱 (受压) 正截面抗压验算
5.3.1~5.3.12 平面内、平面外
否
支撑 (受拉) 正截面抗拉验算
5.4.1~5.4.2
否
板
抗冲切验算
5.6.1~5.6.2
e. 定义自重 在荷载>自重中定义，可单独定义为一个荷载组，并一定要在第一个施工阶段的开始步 骤激活。
f. 定义其他施工阶段荷载 挂篮、湿重、二期恒载、其他荷载，同时定义所属的荷载组。
g. 定义移动荷载和人群荷载 在荷载>移动荷载分析数据中定义车辆(人群)、车道。
h. 定义温度作用 在荷载>温度荷载>系统温度中定义整体温升、温降 在荷载>温度荷载>梁截面温度中定义温度梯度作用
否
矩形扩大基础 抗冲切验算
5.6.3
否
局部承压构件 局部抗压承载力验算 5.7.1~5.7.2 预钢筋端部锚固区、墩顶
否
持久状况 (使用阶段)
正常使用
梁 (受弯)
正截面抗裂验算
斜截面抗裂验算 裂缝宽度验算
正截面拉应力验算
6.3.1~6.3.2
是
(仅对全预应力和 A 类)
6.3.3
斜截面主拉应力验算
是
q. 运行分析 分析>运行分析。
r. 建立荷载组合 在结果>和荷载组合的一般和“混凝土”中定义。
s. 查看分析结果 在结果>反力中各施工阶段、使用阶段的反力 在结果>位移中各施工阶段、使用阶段的位移
在结果>内力中各施工阶段、使用阶段的内力 在结果>应力>梁应力(PSC)中查看法向应力、剪切应力、主应力。 t. 进行 PSC 截面验算(步骤) 1) 在设计>PSC 设计>PSC 设计参数中选择设计参数。