PREC软件功能介绍及其在预应力混凝土结构设计中应用

2、预应力等效荷载相关概念的理解
将预应力筋的作用力视为外荷载作用在结构上进 行分析的方法通常称为等效荷载法。
不同的预应力筋线型对应不同的预应力等效荷载 形式。软件会根据布置的预应力筋线型自动计算 预应力等效荷载。
这里以简支梁的抛物线型预应力筋为例来说明如 何计算预应力等效荷载。
抛物线预应力筋及其等效荷载简图如下图所示。
裂的情况下是适用的，在不开裂的前提下，预应力等效 荷载的作用可与外荷载相叠加。但在承载能力阶段，等 效荷载的分析是不成立的。
3、预应力梁的抗弯承载力极限值的精确计算是以截面应弯 相容和截面上力平衡为基础，通过反复迭代才能精确计 算出来。
4、从概念上讲，预应力梁的抗弯承载力可能会略大于普通 梁（因为提高了高强钢筋的利用率），但是如果想通过 采用预应力的方法来提高抗弯承载力就如同想通过加大 梁宽而非梁高来提高抗弯承载力一样。
吻合束与非吻合束
主弯矩、次弯矩、吻合束、线性转换的概念
线性转换：
超静定梁中，预加力产生的次弯矩是线形的，由 此引起的混凝土压力线和束筋重心线的偏离也是 线形的；而混凝土梁的压力线只与束筋的梁端偏 心矩和束筋在跨内的形状有关，与束筋在中间支 点上的偏心矩无关。由此可见，只要保持束筋在 超静定梁中的两端位置不变，保持束筋在跨内的 形状不变，只改变束筋在中间支点上的偏心矩， 则梁内混凝土压力线不变，亦即主弯矩不变，这 称为超静定梁中的预应力束筋的线性转换原则。
线性转换图示
超静定结构次弯矩的工程意义
现代预应力混凝土超静定结构设计需要准确 地考虑次弯矩的影响；确切一点讲：
①、抗裂计算时，应考虑综合弯矩Mp，它是主弯 矩M1和次弯矩M2的综合迭加值；
②、强度计算时，应将次弯矩M2作为特殊的“内 力”，在荷载组合时迭加到设计弯矩中。
4、预应力结构设计的内容
3)．抗裂与承载力验算
• 采用荷载效应标准组合进行正常使用阶段裂缝验 算，同时进行施工阶段裂缝验算，并验算梁的抗 弯极限承载力。计算以下三种工况下梁的控制弯 矩：
• 工况1：荷载效应标准组合（恒载＋活载）＋预 应力等效荷载
• 工况2：自重＋预应力等效荷载 • 工况3：荷载设计值
3)．抗裂与承载力验算
• a．预应力梁正截面抗裂验算 • b．预应力梁斜截面抗裂验算 • c．抗弯承载力验算 • d．挠度验算 • e．抗剪承载力验算 • f．施工阶段抗裂验算
4)．局部承压验算
选择合适的锚具，确定锚固区的构造配筋， 进行局部承压验算。
预应力相关概念的总结
1、预应力可以视作一对自平衡的外力。 2、预应力等效荷载是以材料弹性性质为基础，在截面不开
1、关于理解预应力的三种概念
②、强度概念
预应力钢材的抗拉强度约为普通钢筋的四倍，但一般来说 价格则不到普通钢筋的四倍。预应力钢材是更经济的材 料。但高强钢材不能有效地用于普通钢筋混凝土中，因 为钢材的大应变会引起混凝土过大的裂缝宽度，不能满 足正常使用状态的要求，导致高强钢材不能完全发挥其 强度。 而给混凝土施加预加力后，混凝土和高强预应力钢材可以 协同工作至极限破坏状态，从而充分发挥了高强混凝土 和预应力钢材的材料强度。
主弯矩、次弯矩、吻合束、线性转换的概念
主弯矩：预加力在每个截面上对重心轴 所产生的弯矩值称为主弯矩。
次弯矩：在超静定结构中，由于多余约 束的存在，约束了结构的变形，产生了赘 余反力，赘余反力在梁内引起的弯矩值称 为次弯矩。
主弯矩、次弯矩、吻合束、线性转换的概念
吻合束： 应用线形原理，将预应力束筋的重心线转 换至压力线上（即把由于次力矩引起的压 力线和束筋重心线之间的偏离调整掉）， 此时可以使预加力的总力矩不变，而次力 矩为零。称这种次力矩为零的束筋位置为 吻合束位置。
线性变换
定义：当连续梁的预应力筋在每一跨内的形状保持 不变而在各中间支座处被竖直地上下移动位置，称 为线性变换。 定理：连续梁的预应力筋重心线的线性变换不影响 其等效荷载值。
连续梁预应力筋变位前的等效荷载简图
连续梁预应力筋变位后的等效荷载百度文库图
3、预应力次内力概念的理解
超静定预应力混凝土在预加力作用下，结 构因受到强迫的挠曲变形或轴向伸缩变形， 而在结构多余约束处产生多余的约束力， 从而引起结构附加内力，这部分附加内力 一般称为预应力次内力。
一、预应力结构设计基本概念介绍
1、预应力混凝土三种不同概念的理解 2、预应力等效荷载相关概念的理解 3、预应力次内力概念的理解 4、预应力结构设计的内容
1、关于理解预应力的三种概念
①、等效荷载概念
预应力筋对混凝土结构的作用力可以将其分解和简化后视 为外荷载考虑。预应力筋引起的等效竖向分布力和水平 分力可由预应力筋的曲率和倾角计算确定。预应力筋引 起的等效竖向分布力和水平分力一起使混凝土结构保持 静力平衡，是自平衡的力系。 将预应力筋的作用力视为外荷载作用在结构上进行分析 的方法通常成为等效荷载法。它的概念明确易懂，是目 前最常用的概念。
1)．计算模型及参数 2)．预加力效应分析 3)．抗裂与承载力验算 4)．局部承压验算
1)．计算模型及参数
确定梁柱外形和截面尺寸、墙体厚度、层 高等信息，选择合适的结构设计参数和预 应力参数。
2)．预加力效应分析
选择预应力工艺类型，预应力筋的形状， 张拉控制应力，计算长短期预应力损失；
计算预应力引起的等效荷载，计算综合弯 矩和次弯矩。
PREC软件的功能介绍及其在预应 力混凝土结构设计中的应用
内容提要：
一、预应力结构设计基本概念介绍； 二、PREC软件功能模块介绍； 三、PREC软件计算分析的依据及其流程； 四、用PREC软件做预应力结构设计应注意的问题； 五、结合具体工程介绍如何利用PREC软件做预应力结构设计。
一、预应力结构设计基本概念介绍
1、关于理解预应力的三种概念
③、弹性概念
通过张拉预应力筋的回弹挤压，使预应力混凝土构件的 截面受到某种量值与分布的内压力，以局部或全部抵消 使用荷载应力。在被张拉的预应力筋中存在预拉应力。 这种概念把预应力看出是预先施加的永久性内应力，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。 这可以改善结构构件的裂缝和变形性能，从而使构件更 趋于一种弹性材料，提高了其耐久性和正常使用性能。