梁体预应力的受力分析
体外预应力加固梁的受力性能分析
关键 词 : 体外预 应 力; 固机理 ; 加 等效荷 载
Ke ywor s xen lp e te s d srn t n n c a is e u v ln o d d :e tra r sr se ; te ghe i gme h n c ; q iae tla
中 图分 类 号 : U 7 T 3
2 体 外 预 应力 加 固原 理及 特 点
体外预应 力加 固技术 的基 本原理 是充分利用 了混凝土抗压 性 能 , 过 体 外 预 应 力钢 筋 对 梁 体 施加 预 压 力 , 通 以预 加 力产 生 的 反 弯 图 1 加 固 后 原 梁 的 受 力 情 况 和 内 力 图 ( 原梁加固图 :b) a) ( 等效荷载图 ( 剪力图 ( 弯矩图 :e 轴力图 c) d) () 矩 抵 消 部 分 外荷 载 产 生 的 内 力 , 而达 到 改 善 结 构 使 用 性 能 并 提 高 从 由 图 l预 应 力 在 锚 固 点 的竖 向分 力 。 撑 杆 的 等效 荷 载 , 和 其 极 限承 载 能力 的 目的 。 图 , 和 其他 加 固 方法相 比 , 外预 应 力 加 固 具 有 以 下 的优 点 : 1对 对 原梁 产 生 反 向 弯矩 和 反 向剪 力 ( 中阴 影 部 分所 示 )预 应 力在 锚 体 () 固 端 的水 平 分 力 对 梁体 施 加 偏 心 压 力 , 因此 , 加 预 应 力 的结 果 , 施 一 原 结 构损 伤 较 小 ;2 没 有 湿 作 业 , 应 力 筋 布 置 简 单 , 工 方 便 快 () 预 施 方 面对 原 梁 起 了 卸 载作 用 , 一 方面 , 变 了原 梁 的 受 力特 性 , 其 另 改 使 捷 ;3 体外预应力加 固, () 无需增大断面 , 不会影响建筑 空间 ;4 对 () 桥 梁 加 固施 工 过 程 中 , 以 不 封 闭 交 通 :5 增 加 恒 重 不 多 , 以能 具 备 了弯 压 构 件 的特 性 。这 些 预 加 力使 梁 体 内储 备 了一部 分抗 力 , 可 () 可 从 动地调 节原结构中的应力状态 , 达到有效加 固的 目的:6 预应力筋 可 以部 分 地 抵 消外 荷 载 引起 的 内 力 , 而 提高 了原 梁 的承 载 力。 ()
钢筋混凝土梁的受力分析方法
钢筋混凝土梁的受力分析方法一、前言钢筋混凝土梁是建筑中常见的结构构件,其主要承受弯曲力和剪力。
正确的受力分析方法对于设计和施工具有重要意义。
本文将介绍钢筋混凝土梁的受力分析方法。
二、受力特点钢筋混凝土梁的受力特点主要包括弯曲、剪力和挠曲。
其中,弯曲是主要的受力形式,同时也会引起剪力和挠曲。
三、受力分析方法1. 弯曲受力分析弯曲受力分析是钢筋混凝土梁设计中最基本的分析方法。
其基本思路是:根据梁的几何形状、材料特性和荷载情况,计算出梁的内力分布,然后根据内力分布计算出梁的截面承载力和变形情况,以确定梁截面的尺寸和钢筋布置。
计算内力分布的方法主要有静力学平衡法和力学分析法两种。
静力学平衡法是通过几何分析和平衡条件,直接计算出梁的内力分布。
该方法适用于简单的静力系统,计算简单,但不适用于复杂的非静力系统。
力学分析法是通过力学分析和数学模型,计算出梁的内力分布。
该方法适用于复杂的非静力系统,计算复杂,但能更准确地反映实际情况。
(2)计算截面承载力计算截面承载力的方法主要有弯矩承载力法和受压区受拉区受力平衡法两种。
弯矩承载力法是根据材料的强度和刚度,计算出梁截面能够承受的最大弯矩。
该方法适用于一般的钢筋混凝土梁。
受压区受拉区受力平衡法是通过平衡受力区域内的受拉力和受压力,计算出梁截面能够承受的最大弯矩。
该方法适用于特殊的钢筋混凝土梁,如T形梁、翼缘板梁等。
计算变形情况的方法主要有弹性计算法和极限状态设计法两种。
弹性计算法是通过弹性理论,计算出梁在荷载作用下的变形情况。
该方法适用于一般的钢筋混凝土梁。
极限状态设计法是根据安全性和经济性要求,确定梁的极限状态下的变形和裂缝控制要求。
该方法适用于特殊的钢筋混凝土梁,如大跨度梁、超限截面梁等。
2. 剪力受力分析剪力受力分析是钢筋混凝土梁设计中另一个重要的分析方法。
剪力主要由截面内的剪力和剪跨效应引起。
正确的剪力受力分析方法对于保证梁的安全和稳定具有重要意义。
(1)计算剪力分布计算剪力分布的方法主要有静力平衡法和力学分析法两种。
预应力混凝土T梁锚固区受力分析与验算
|试 验 与 检 狈厂王 倩,等:预应力混凝土T 梁锚固区受力分析与验算N C 预应力混凝土 T 梁锚固区受力分析与验算王倩!朱自萍!谢玉萌!刘婉癑(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能环保技术交通运输行业研发中心,安徽合肥230088)摘要:根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范M JTG 3362 — 2018)新增的后张预应力混凝土锚固区验算规定,对广泛使用的T 梁锚固区进行分析和验算,以某30 m 预应力混凝土 T 梁为例验算梁端和三角齿块的截面和配筋。
计算结果表 明:原有T 梁端部锚固区截面配筋满足规范要求,负弯矩区三角齿块锚后牵拉和局部弯曲不满足规范要求,需要增加配筋、改善 构造。
关键词:锚固区验算;T 梁锚固区;三角齿块;锚后牵拉;局部弯曲中图分类号:U443. 32 文献标志码:A 文章编号:1673-5781(2020)06-1109-040引 言装配式预应力混凝土 T 梁为预制标准化构件,具有刚度 大、变形小、伸缩缝少、行车舒适、技术成熟等优点,因此广泛应用在公路桥梁建设中,常用跨径范围为20〜40 m *整体受力 明确、技术成熟,局部锚固区受力复杂,计算不明确,使用过程 中也因配筋不当导致出现裂缝的事件较多*因此有必要对桥梁进行锚固区验算*预应力混凝土桥梁锚固区属于混凝土结构的D 区,即应力扰动区*美国《AASHTOLRFD 规范》中明确将混凝土梁桥 结构划分为B 区和D 区,分别进行设计,并给出了一些典型D区的设计方法*可以采用拉压杆模型、压力扩散模型以及三维有限元模型进行计算分析*我国2018年颁布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362 — 2018)%&首次在国内给出应力扰动 区(D 区)的概念,并将后张锚固区划分为局部区和总体区两个区域,分别进行计算*本文结合该规范新增锚固区规定,对某30m 跨径预应力混凝土 T 梁锚固区进行验算*1计算规定1.1梁端锚固区计算在后张预应力混凝土端部锚固区的总体区内'存在多个受拉区域'如图1 所示'锚固力从锚板向全截面扩散过程中'会产生劈裂应力,其合力称为劈裂力*当锚固力作用在截面核心之外时,锚固区受拉侧边缘还存在纵向拉应力,其合力为边缘拉力*锚固面压陷和周边的变形协调要求,将在锚固面边缘产生剥裂应力,其合力称为剥裂力*ab图1后张预应力混凝土端部锚固区内的受拉效应1.1.1端锚劈裂力计算单个锚头引起的端锚劈裂力设计值按下式计算:T b ,d / 0.25P X1 + 刃2%1 —刃―子& + 0. 5P d sin (1)劈裂力作用位置至锚固面的水平距离:d b = 0. 5( — 2? +e sin ,(2)式中:P d 为预应力锚固力设计值,取1 2倍张拉控制力卫为锚垫板宽度;为锚固端截面高度;为锚固力偏心距,即锚固力作用点距截面形心的距离"为锚固力在截面上的偏心率*收稿日期:2020-06-11 ;修改日期:2020-07-01作者简介:王 倩(1990 — ),女,安徽合肥人,研究生,工程师.《工程与建设》2020年第34卷第6期1109|试验与检测「王倩,等:预应力混凝土T梁锚固区受力分析与验算S=2e/h,为力筋倾角*对于由一组密集锚头引起的锚下劈裂力设计值,采用锚固力合力值代入式(1)计算;对于非密集锚头引起的锚下劈裂力设计值,按单个锚头分别计算,取各劈裂力最大值*相邻锚垫板中心距小于2倍锚垫板宽度的,定义为密集锚头*一组密集锚头的总垫板宽度c取该组锚头两个最外侧垫板外缘之间的间距*112剥裂力计算由锚垫板局部压陷引起的周边剥裂力按下式计算:T s.=0.02max{P.-}(3)当两个锚固力中心距大于0.5倍锚固端截面高度时,剥裂力按式(3)和式(4)计算取大值*.9eTs,=0.45P.•(1)(4)h式中:巴2为同一端面上,第Z个锚固力设计值;氏为锚固力设计值的平均值,即2.g(I11+P d2)/2;s为两个锚固力的中心距;h为锚固端截面高度*113边缘拉力设计值计算求验算受力截面的截面尺寸和配筋。
预应力混凝土梁受力分析方法
预应力混凝土梁受力分析方法一、引言预应力混凝土梁是一种广泛应用于工程结构中的建筑材料,其优点在于具有较高的强度和刚度,在使用过程中具有较好的稳定性和耐久性。
然而,在使用过程中,预应力混凝土梁受到复杂的力学作用,因此需要对其受力分析方法进行研究,以确保其安全可靠的使用。
二、预应力混凝土梁的结构特点预应力混凝土梁的结构特点主要有以下几个方面:1.预应力混凝土梁具有高强度和高刚度。
预应力混凝土梁在预应力的作用下,具有较高的抗弯强度和抗剪强度,可以承受较大的荷载。
2.预应力混凝土梁具有较好的耐久性。
预应力混凝土梁在施工过程中,采用预应力的方法,可以减少混凝土的收缩和龟裂,从而提高混凝土的耐久性。
3.预应力混凝土梁具有较好的形变能力。
预应力混凝土梁在荷载作用下,具有较好的形变能力,可以保证结构的稳定性和安全性。
三、预应力混凝土梁的受力分析方法预应力混凝土梁在使用过程中,需要进行受力分析,以保证其安全可靠的使用。
预应力混凝土梁的受力分析方法主要包括以下几个方面:1.荷载的计算荷载是预应力混凝土梁受力分析的基础,需要根据实际情况进行计算。
荷载的计算主要包括静荷载和动荷载两种情况。
静荷载是指静止的荷载,动荷载是指运动的荷载,例如风荷载、地震荷载等。
2.截面受力分析截面受力分析是预应力混凝土梁受力分析的重要内容,可以通过截面受力分析来确定混凝土梁的截面尺寸和钢筋布置方式。
截面受力分析主要包括弯矩、剪力和轴力三个方面,需要综合考虑这三个方面的作用,确定混凝土梁的截面尺寸和钢筋布置方式。
3.预应力设计预应力设计是预应力混凝土梁受力分析的重要环节,需要根据实际情况进行预应力设计。
预应力设计主要包括预应力力度、预应力钢筋的布置方式和预应力钢筋的张拉方式等方面。
四、预应力混凝土梁受力分析方法的应用案例下面以一个实际的应用案例来说明预应力混凝土梁受力分析方法的应用。
某个工程项目需要使用一根预应力混凝土梁,梁的跨度为10m,梁的截面形状为矩形,混凝土强度等级为C50,混凝土梁的设计荷载为100kN/m,预应力钢筋的直径为15mm,预应力钢筋的张拉力为300kN,预应力钢筋的布置方式为双向布置。
《结构设计原理》教案 第十二章 预用力混凝土受弯构件的应力损失
第一节预应力混凝土梁各工作阶段的受力分析第二节预加力的计算与预应力损失的估算第一节预应力混凝土梁各工作阶段的受力分析预应力混凝土结构(prestressed concrete structure)从张拉预应力筋(prestressed reinforcement)开始,到承受外荷载,直至最后破坏,大致可分为四个受力阶段,即预加应力阶段、使用荷载作用阶段、裂缝出现阶段和破坏阶段。
以后张法(post-tensioning method)预应力混凝土梁,如图为例,说明各个阶段所承受的荷载、预加力大小和跨中截面的受力情况。
一、施工阶段(一)预加应力阶段1、时间:从预应力筋的张拉开始,至预应力筋的锚固和预应力传递。
2、荷载:主要是偏心预压力(即预加应力的合力)N p及梁的自重。
3、工作状态:弹性阶段,可按材力公式计算。
4、受力特点:预应力损失最小,预加力大,荷载小。
5、本阶段的设计计算要求是:①控制梁的上、下缘混凝土的最大拉应力和压应力,及梁腹的主应力,不应超出《公桥规》的规定;②控制钢筋的最大张拉应力;③保证锚具下混凝土局部承压的容许承载能力,使其大于实际承载的压力,并有足够的安全度,以保证梁体不出现水平纵向裂缝。
6、有效预应力的概念:通常把扣除应力损失后钢筋中实际存余的应力称为有效预应力(effective Prestress)。
(二)运输、安装阶段此阶段混凝土梁所承受的荷载,仍是预加力和梁的自身恒载。
但由于引起预应力损失的因素相继增加,使要比预加应力阶段小;同时梁的自身恒载应根据《公桥规》的规定计入1.20或0.85的动力系数。
构件在运输中的支点或安装时的吊点位置常与正常支承点不同,故应按梁起吊时自身恒载作用下的计算图式进行验算,特别需注意验算构件支点或吊点处上缘混凝土的拉应力。
二、使用阶段1、时间:该阶段是指桥梁建成通车后整个使用阶段。
2、荷载:梁自重(称为Ⅰ期恒载),偏心预加力N p,车辆及人群等活载,和桥面铺装、人行道板、栏杆等后加桥梁恒载(称为Ⅱ期恒载)。
预应力混凝土连续梁结构预拱度及受力分析
0 前 言
在 现 阶段 , 随着 科技 的不 断 的发展 , 各个 行 业都 有 了新 的 突破 。预 应 力 混凝 土 连续 梁 结构 在 施工 方 面有 很 大 的优 势 。 该 方法 施 工 简单 , 造价 经 济 , 受 力合 理 , 因而 被 广泛 采用 。然 而 , 该 方法 的起 步 时 间较 晚 , 尚未形 成 完善 的建 造体 系 , 因此 也 存在 着 一些 问题 , 在 建筑 设计 的时 候要 多 加 考 虑 。在施 工 的 过程 中 , 对 于 一些 相 关 的指 标 进 行准 确 的计 算 , 可 以 正确 的预 计 一些 重 要 的
台蹩援面下挠抽线
建筑。 一种新的计算方法 , 神经网络算法, 可以脱离数学方法而用于处理一些 非线性 的问题 , 在建筑预测分类等方面使用广泛 。
1预 应 力混 凝土 连续 梁 结构
久 作 用挠 度 的一 种 。 一般 情况 下 , 在施 工 的时 候 , 可 以设ห้องสมุดไป่ตู้计 一些 预 先设 定 好 的
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图3台座 立 面 简图
2 预 应 力 混凝 土连 续梁 结构 预拱 度及 受 力分 析
2 . 1 预 应 力混 凝 土连 续 梁结 构预 拱 度 的计 算
见 图3 所示。
梁体 的 预拱 度变 化不 仅 与 梁体 的 自身 的重 力 有关 系 , 与外 界 所施 加 的 预 应 力 的大 小 有关 系 , 而 且 还和 混凝 土 的收 缩 徐变 有 关系 。而 在实 际 的建 筑 过
昌
对于预拱度 的计算,考虑的因素 程 中. 张拉时梁体的混凝土强度 , 对桥体 的养护以及使用过程中的外部环境 很多。 预应力受弯的挠度来源于2 个不 等都 有关 系 。 由于跨 铁 路梁 和 跨公 路 梁桥 体本 身 的重 力 相 差不 大 , 因此 预 拱 同的力,将外荷载产生的挠度规定为 度 差 别 的大 小 主要 取决 于施 加 的 预应 力 的大小 。在 实 际的设 计 过 程 中 , 由于 f 1 ,而 另 一部 分 预 应 力 产 生 的 力 则 规 台座 不 同 , 下 挠 曲线 和设 计 的并 没有 完全 吻合 , 这 样 就使 得 对 于 同一种 梁 型 , 定为 , 二者的差值就是受弯的挠度f o 在受 到 相 同的预 应 力后 ,经过 同样 的时 间后得 到 的 预拱 度 有差 异 性 的原 因 。 选 取 一个 假 设 模 型 为研 究 对象 ,其 梁 在实际的桥梁设计的时候 , 需要针对不同的梁型设计不同的预拱度值 , 使得 体 截 面 图如 图1 所示 , 梁 体 的 全截 面 共 设计 跟 为合 理 , 安 全 。 有 绞线 3 O 束, 有3 个 不 同 的孔 道 , 钢 绞 3 预应 力 混凝土 连续 梁 结构分 析 线 的 直 径 为 中 = 1 5 . 2 4 mm,标 准 强 度 在进 行大 跨度 的 混凝 土梁 结构 的设 计时 ,预 应力 混凝 土连 续梁 结构 的桥 f  ̄ , = 1 8 6 0 M P a , 控 制 应 力 8 c o n = O . 7 5 = 1 3 9 5 MP a ,混 凝 土 强度 等级 为 C 5 0 ,公称 截 面积 1 4 0 m m ,弹 性 模 量 E c = 3 . 4 5 x 1 0 l 叩a ,弹 性模 量 E p = 1 . 9 5× 1 0 " P a , 张 拉 时混 凝 土 的立 方 体 抗 压 强 度 标准 值f  ̄ - 4 0 M P a ,梁 体 自重q = 2 0 .
混凝土梁的受力性能研究与分析
混凝土梁的受力性能研究与分析一、前言混凝土梁作为建筑结构中最常用的构件之一,其受力性能的研究和分析一直是结构工程领域的研究热点之一。
本文将从混凝土梁的力学性能、受力分析方法、受力试验以及受力性能的优化等方面进行全面的分析和研究。
二、混凝土梁的力学性能混凝土梁的力学性能主要包括弯曲承载力、剪切承载力、挠度等指标。
1.弯曲承载力混凝土梁的弯曲承载力是指梁在受到弯曲荷载时能够承受的最大荷载。
通常采用极限状态设计方法进行计算,其中弯矩和剪力是混凝土梁承受荷载时的主要力学参数。
弯曲承载力的计算需要考虑混凝土的强度、钢筋的强度、截面形状、受力方式等因素。
2.剪切承载力混凝土梁的剪切承载力是指梁在受到剪切荷载时能够承受的最大荷载。
剪切承载力的计算需要考虑混凝土的强度、截面形状、受力方式等因素。
3.挠度混凝土梁的挠度是指梁在受到荷载作用时产生的弯曲变形。
挠度是衡量混凝土梁受力性能的重要指标之一。
挠度的计算需要考虑混凝土的强度、钢筋的强度、截面形状、受力方式等因素。
三、混凝土梁的受力分析方法混凝土梁的受力分析方法主要包括理论分析方法和数值分析方法。
1.理论分析方法理论分析方法主要是利用力学原理和结构力学理论对混凝土梁的受力性能进行分析。
理论分析方法需要考虑梁的截面形状、材料的力学性能、荷载的大小和分布等因素。
2.数值分析方法数值分析方法主要是利用计算机模拟混凝土梁的受力过程,采用有限元法、离散元法等数值方法进行分析。
数值分析方法能够更加直观地显示混凝土梁的受力状态,可以更加准确地计算各种受力指标。
四、混凝土梁的受力试验混凝土梁的受力试验是验证混凝土梁受力性能的重要手段。
混凝土梁的受力试验通常分为弯曲试验和剪切试验两种。
1.弯曲试验弯曲试验是通过在混凝土梁上施加弯矩荷载,观察梁的变形和破坏形态,来验证混凝土梁的弯曲承载力和挠度等指标。
2.剪切试验剪切试验是通过在混凝土梁上施加剪切荷载,观察梁的变形和破坏形态,来验证混凝土梁的剪切承载力等指标。
预应力混凝土结构的受力性能
混凝土应力: c 0 s
N p0 (s con s lI s lII ) Ap
六、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
加载阶段----加载至混凝土开裂
s p s con s lI s lII
Ncr
钢筋应力: p s con s lI s lII E ft s
六、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----放松钢筋
E Es E
c
钢筋应力: p s con s lI Es pcI s
s pcI ( A Ap ) (s con s lI Es pcI ) Ap
spcI
混凝土应力: cpI s
(s con s lI ) Ap A0
A0 A (E 1) Ap Ac E Ap
六、轴心受拉构件的分析
1. 先张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----完成第二批损失
E Es E
c
钢筋应力: p s con s lI s lII Es pcII s
六、轴心受拉构件的分析
2. 后张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----穿钢筋
钢筋应力: p s con 混凝土应力: c 0 s s
钢筋应力: p 0 s
混凝土应力: c 0 s
六、轴心受拉构件的分析
2. 后张法构件各阶段的应力分析
施工阶段----张拉钢筋完成第一批预 应力损失
钢筋应力: p s con s lI Es pcI s
sE IIl s Il s noc s p s 力应筋钢 :
spcII
后张法预应力的曲线高度和受力
后张法预应力混凝土梁中预应力的曲线形状一般为圆滑的曲线,包括预应力的曲线高度和受力情况。
预应力的曲线高度通常根据梁的截面形式和配筋情况来确定,通常会根据梁的承载能力和抗裂度以及施工的要求等因素来设计。
至于预应力混凝土梁中预应力筋的受力情况,一般采用应力-应变曲线来观察。
在初期,预应力混凝土的应力-应变关系基本上呈线性关系,随着应力的增加,应力增长逐渐变慢,而应变增长速度加快。
到达某一数值后,曲线开始接近水平,此时处于强化阶段。
在持续应力作用下,预应力混凝土的强度会逐渐提高,而弹性极限强度并不一定达到该材料的极限强度。
以上信息仅供参考,如果需要更多信息,建议咨询混凝土施工专业人士。
桥梁构件预应力设计中的计算方法总结
桥梁构件预应力设计中的计算方法总结引言:桥梁作为连接两个地理位置的重要交通设施,在现代社会起着至关重要的作用。
而桥梁的结构设计中,预应力技术是一种常用的提升桥梁承载能力和延长使用寿命的方法。
本文将对桥梁构件预应力设计中的计算方法进行总结,以提供给设计人员和研究者参考。
一、预应力基本原理预应力技术通过给混凝土施加一定的预先应力,主要是通过钢束或预应力钢筋,以在荷载作用下抵消或减轻混凝土中存在的内部拉应力,提高结构的承载能力。
这种预先施加应力的方法可以减小桥梁构件的变形和开裂,提高整体结构的刚度和稳定性。
二、预应力设计中的计算方法1. 桥梁荷载计算在预应力设计中,首先需要进行桥梁的荷载计算。
常见的荷载包括静载荷、动载荷以及温度荷载等。
荷载计算需要结合桥梁的使用情况、设计要求和具体的使用标准来确定。
2. 桥梁几何模型建立在进行预应力设计计算前,需要建立桥梁的几何模型。
这需要考虑桥梁的几何形状、跨度、跨径、支座等因素。
几何模型的建立可以通过专业的设计软件进行,如AutoCAD、ANSYS等。
3. 钢束张拉力计算预应力设计中,钢束张拉力的计算是一个关键步骤。
钢束张拉力的大小对桥梁结构的抗弯能力产生重要影响。
钢束张拉力的计算可以根据静力平衡原理进行。
根据桥梁的荷载情况和设计要求,结合预应力设计的目标,确定适当的钢束张拉力。
4. 混凝土截面受力计算在进行预应力设计中,需要对混凝土截面的受力情况进行计算。
根据桥梁的几何形状和荷载的作用方式,可以采用材料力学和结构力学的原理计算混凝土截面的受力情况。
在计算过程中需要考虑混凝土的强度、应力应变关系等因素。
5. 预应力损失计算预应力设计中,预应力损失的计算是必不可少的。
预应力损失主要包括:硬化损失、固化损失、摩擦损失和锚具收缩损失等。
这些损失会影响到预应力的传递和桥梁结构的稳定性。
因此,在预应力设计中需要对这些损失进行准确合理的计算。
三、案例分析为了更好地理解桥梁构件预应力设计中的计算方法,我们将以某跨径较大的钢梁桥为例进行分析。
预应力混凝土T梁桥面板受力分析
[] 4 郑健龙 , 周志刚 , 张起森. 沥青路 面抗裂设计理论与方法 [ . M] 人
民交 通 出版 社 ,0 2 20.
参考 文献
[] 1 刘涛 , 杨凤 鹏. 精通 A S S M] 清华大学 出版社 ,0 2 NY [ . 20 . [] 2 倪栋 , 段进 , 徐久成. 通用有限元分析 A YS . NS 7 0实例精解 [ M]
Ke r s D c a e n ;T mp rt r t s ;As h l c n r t ;AN YS y wo d e k p v me t e e au e sr s e p at o c ee S
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4 6・
北 方 交 通
2 1 00
轮 着地纵 向宽 度 a 0 2 车轮着地 横 向宽 度 b = . m; = 0 6 现浇混 凝土桥 面铺 装厚 h = . 8 沥青混凝 . m; 0 0 m; 土桥 面铺装厚 h = . m; 2 0 1 板计 算跨径 Lm . 2 取 2 1m( - .
2 预应 力混凝 土 T梁桥 面板计 算
2 1 两腹 板之 间桥 面板 跨 中截 面( 1中承载 能力极 限状 态计算 .. 加 重车 轴重 P=10k 中后 轴 距 d=14 车 4 N; .m;
[] 3王乾, 选仓, 基于A SS 王 詹埏・ N Y 的桥面铺筑温度场和温度 应力
简支 板 跨 中 桥 面 板 自重 弯 矩 M。 =g 8= L/
Ab tac F n t lme o t r sr t i i ee nts fwa e ANS s u e o p rom u rc lsmult n o e k— p v n e e YS i s d t ef r n me a i a i n d c — a i g tmpe a・ i o r- t r te so o ma o c ee holw lb b d e,a d t e r s lso h u rc lsmult n i n lz d. u e sr s fn r lc n r t lo sa r g i n h e u t ft e n me a i a i sa ay e i o
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。
预应力混凝土梁的受力性能分析
预应力混凝土梁的受力性能分析预应力混凝土梁是一种常用的结构构件,其独特的受力性能使其在各种工程中得到广泛应用。
本文将从材料性能、受力分析和工程实践等方面探讨预应力混凝土梁的受力性能。
首先,预应力混凝土梁具有优异的耐久性和抗裂性能。
预应力混凝土梁采用高强度钢束或钢丝进行预先张拉,使混凝土在荷载作用下保持在压应力状态,从而增加了混凝土的抗弯能力和抗剪能力。
另外,预应力混凝土梁中的预应力钢材可以有效地抵消混凝土收缩和温度变形引起的内应力,减小了混凝土的开裂倾向。
这种预应力钢材与混凝土的协同工作,使得预应力混凝土梁具有良好的耐久性和抗裂性能。
其次,预应力混凝土梁的受力分析是预应力混凝土设计的关键。
在预应力混凝土设计中,首先需要确定荷载的作用形式和大小,包括常规荷载、变动荷载和地震荷载等。
然后,根据结构形式和设计要求,通过受力分析确定预应力混凝土梁的截面尺寸、受力状态和预应力的大小。
在受力分析中,需要考虑混凝土和预应力钢材的材料特性、截面形状和荷载作用方式等因素,并根据弯矩、剪力和轴力的要求进行计算。
受力分析的准确性和合理性对于预应力混凝土梁的受力性能至关重要。
最后,预应力混凝土梁的受力性能在工程实践中得到了充分验证。
预应力混凝土梁广泛应用于桥梁、建筑和水利工程等领域,并取得了良好的效果。
通过实际工程的观测和测试,可以验证预应力混凝土梁的受力性能和设计理论的正确性。
例如,在大跨度桥梁的设计中,预应力混凝土梁能够满足梁的强度、刚度和振动要求,有效地减小了结构自重,提高了桥梁的使用寿命和安全性能。
在建筑中,预应力混凝土梁能够灵活地满足不同跨度和荷载要求,实现结构的优化设计和施工的快速推进。
这些工程实践表明,预应力混凝土梁具有良好的受力性能和经济效益,对于提高工程质量和结构安全至关重要。
综上所述,预应力混凝土梁作为一种重要的结构构件,具有优异的受力性能。
其材料特性、受力分析和工程实践等方面对于预应力混凝土梁的设计和应用具有重要意义。
175m预应力混凝土连续刚构桥的主梁受力分析
图 1 箱 梁 横 断 面 图
2 2 预 应 力体 系的 选择 及 钢柬 布置 .
单箱单室箱形 连续 刚构按 三 向预应力 进行设 计 。纵 向预应
桥涵设计 通用规范规定计算 , 中桥 梁所在地 区的基 本设计风速 其
长 2 5m。合 龙段 处 箱 梁 中心 高 度 为 4 5 1, 、 板厚 均 为 . . I顶 底 T 03I, . I T 腹板厚 0 5m; . 0号块中心高 度为 1 . 顶板厚 0 4m, 10m, . 底板厚 15m, . 腹板厚 0 8m。箱 梁高度 变化方 程为 : =4 5+ . H .
文 献 。桥 台采用 组合式桥 台 , 钻孔灌 注桩 基
A0混凝土 , 台采用 C 0混凝 土 , 基采 用 C 5 承 3 桩 2 孔跨 布置 :10+3×15+9 ) 设计 荷载 : (2 7 6 m; 公路一 I级 ; 设 础 。桥墩采用 C 计洪水频率 :/0 ; 130 桥面净宽 : x净一 1 地震动 峰值加速度系 混 凝 土 。 2 1m; 数 : .5 ; 0 0 g 地震基本烈度 : ; 6度 安全 等级 : 一级 ; 环境类别 : Ⅱ类 。
15I 7 n预应 力 混凝 土连 续 刚构桥 的主 梁 受 力分 析
刘 剑 锋
摘 要: 介绍 了某 高速 公路预应力 混凝 土连续刚构桥 的总体设 计, 并对 主梁受力进行 了有 限元分析 , 采用 两种软件 分别
建 立全桥计 算模 型进 行计算 , 结果相差不大 , 表明主梁受力分析是合理的。 关键词 : 大跨连续 刚构 , 计, 设 主梁受力分析 中图分类号 : 4 8 2 U 4 .3
梁的受力分析及静态试验1
第一章绪论LI引言随着现代社会的进展,经济的提高和科技的进步,我们我国的土木工程建设项目正处于新的高潮期,重大的工程结构,如超大跨桥梁、超高层建筑、大型场馆和大型水利工程等正在不断建成,桥梁工程的进展如今更是突飞猛进。
梁是由支座支撑的主要承受弯矩和剪力的构件。
在机械,建筑等工程中存在大量受弯曲的杆件,例如起重机大梁,火车轮轴等,主要承受的外力以横向力为主。
社会的飞速进展给人们带来了诸多的便利,同时,也使我们我国的建筑土木行业得到了空前的进展,在建筑结构中,不管从它的承载力还是构造等,梁的地位显得尤为重要,由于在建筑结构中,梁是最具有典型特征的元素,它以多种形态展现在人们面前,以线性受力体系为主要的特征。
1. 2国内外梁受力分析讨论的现状20世纪以来,世界各地也相继兴建了很多以斜拉桥、悬索桥为主的大跨桥粱结构。
斜拉桥的主跨也从当时的100米左右进展到了现在的上千米。
90年月到现在,仅我们我国建筑的主跨在400米以上的斜拉桥也已有几十座。
现在世界上跨度超过IOOO米的悬索桥则更是不计其数。
由于这些大跨桥梁不仅可以满意更大流量的交通要求,并且造型轻快美观。
一般都是作为城市交通运输的重要枢纽工程和标志性建筑,投资特别巨大,对国民经济持续、稳定的进展有着特别重要的作用,这些结构假如一旦发生损坏,就会造成特别重大的人员伤亡和经济损失,并且也会产生极坏的社会影响,桥梁损坏造成的严峻损失也将是难以估量的。
桥梁在长期运营过程中也不行避开的会受到环境和有害化学物质的侵蚀,并要承受车辆,风暴、地震、破坏、爆炸、疲惫等因素的作用,这些因素使桥梁的自身性能不断退化,从而导致结构的各部分在没有达到设计年限就发生不同程度的损伤和劣化。
其中,循环荷载作用下的疲惫损伤累积和有损结构在动力荷载作用下的裂纹失稳扩展是造成很多桥梁发生灾难性事故的主要缘由,据美国土木工程协会(ASCE)统计斟,80%〜90%钢结构的破坏与疲惫损伤有关。
利用ANSYS对预应力简支梁受力分析
②对几何模型定义 约束 , 采用适 当的方法施加预应力和外 部载何 , 设置分析类型 , 计算并进行结果后处理工作 。 实体力筋法确定预应力筋位置是确定的 ,求 解结 构精 确 ;
研
究
应
用
混凝 土 为弹 塑 性 材 料 ,考 虑 其 非 线性 分 析 时 采 用 wi踟 一 l l Wa kr r e 五参数破坏准则 , n 混凝土单轴 向受压应 力一 应变 曲线采用 多
线性等 向强化模 型 MIO进行模 拟 , S 上升段采 用《 混凝 土结构设计规 范》 G 5 0 0 20 ) ( B 0 1— 0 2 规定 的公式 , 下降段采用 H getd建议 的应力 ons a
刘 宇泽 (北民 大 土 工 学 甘 兰 7 1 ) 西 族 学 木 程 院, 肃 州 3 2 04
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摘
要: 介绍 A S S 预应力钢筋 混凝土结构 j线性分析 中的应用 , 用 NY 在 # 利
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该软件 计算 自重作用下预应力 简支梁 变形分析 , 分别采 用实体单元 和杆单元
一
应变模型 , 图 1 如 所示 , 该模型上升段 为二次抛物线 , 降段 为斜 直 下
上升段 : ≤£, ‘1(一 ) 。盯 : 【一1 生 2 ]
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线。
下降段 :0 o = 一 .5 oS £≤£≤£,r ql 01 - o] s
u 0 一 Hale Waihona Puke 式 中: £ 一结
元, 该单元是在 S l 4 od 5单元 的基础上考虑混凝 土的特性而建立起来 i 的, 8节点 的 Sl 6 单元 可以进行塑性 、 od5 i 应力刚化 、 大变形 和大应变 等的分析。预应力钢筋可 以采用 Ln 8 ik 单元来模拟 。
混凝土梁的轴力分析原理
混凝土梁的轴力分析原理一、混凝土梁的基本概念及分类混凝土梁是指由混凝土制成的带有横向受力钢筋的梁,可分为预应力混凝土梁和钢筋混凝土梁。
二、混凝土梁的受力分析混凝土梁的受力分析包括弯曲、剪力和轴力分析。
1. 弯曲分析弯曲是混凝土梁最常见的受力形式,即梁在承受荷载作用下发生弯曲变形。
弯曲会引起梁内部产生应力,其中最大的应力出现在梁上、下表面的纤维处,称为最大弯应力。
在弯曲分析中,常用的方法是弯矩-曲率法和受力平衡法。
2. 剪力分析剪力是指垂直于梁轴线方向的力,是混凝土梁中的一种受力形式。
剪力会引起梁内部产生切应力,其中最大的切应力出现在截面中心,称为最大剪应力。
在剪力分析中,常用的方法是剪力-挠度法和受力平衡法。
3. 轴力分析轴力是指沿梁轴线方向的力,是混凝土梁中的一种受力形式。
轴力会引起梁内部产生轴向应力,其中最大的轴向应力出现在截面中心,称为最大轴向应力。
在轴力分析中,常用的方法是受力平衡法和截面法。
三、混凝土梁的轴力分析原理混凝土梁的轴力分析主要涉及两个方面,一是轴向受力平衡方程,二是截面受力分析。
1. 轴向受力平衡方程轴向受力平衡方程是轴力分析的基础,其表达式为:N = Aσ其中,N为轴向力,A为截面面积,σ为轴向应力。
在分析轴向受力平衡时,需要考虑轴向力的来源和作用方向。
轴向力的来源可以是荷载作用、温度变化、收缩和膨胀等,作用方向可以是拉力或压力。
2. 截面受力分析截面受力分析是轴力分析的关键,其目的是确定截面内各点的轴向应力分布。
在截面受力分析中,常用的方法有截面法、受力平衡法和等效应力法。
(1)截面法截面法是一种基于弹性理论的轴向应力分析方法。
其基本思想是将混凝土梁截面分为若干个小面积,分别计算每个小面积的应力,然后将其进行叠加得到整个截面的应力分布。
截面法的优点是精度高,适用范围广,但计算复杂。
(2)受力平衡法受力平衡法是一种基于力学平衡原理的轴向应力分析方法。
其基本思想是将混凝土梁截面划分为若干个受力小梁,然后利用力学平衡原理求解每个小梁的轴向应力分布。
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重要的结构材料,其具有高强度、高刚度、耐久性好等优点,被广泛应用于各种大型建筑、桥梁、隧道等工程中。
预应力混凝土的特点在于它的内部存在预先施加的预应力,这种预应力能够抵消外部荷载所带来的应力,从而使得混凝土的变形和裂缝程度降低,提高了结构的稳定性和安全性。
本文将对预应力混凝土中的应力状态进行分析与计算。
二、预应力混凝土的应力状态1. 预应力混凝土中的应力类型预应力混凝土中的应力主要分为切应力和轴向应力两种类型。
其中,轴向应力是指由预应力所引起的混凝土的内部应力,其方向与混凝土的主轴线方向相同;切应力则是指混凝土中的横向应力,其方向与轴向应力垂直。
2. 预应力混凝土中应力的分布预应力混凝土中的应力分布具有非常复杂的特点,需要通过数学模型和计算方法进行分析。
一般来说,预应力混凝土内部的应力主要集中在预应力筋和混凝土之间的界面上,同时也分布在混凝土的不同层次中。
预应力混凝土的轴向应力主要沿着混凝土的主轴线分布,而切应力则主要集中在混凝土的周边部分。
3. 预应力混凝土中的应力变化规律预应力混凝土中的应力变化规律与预应力的施加方式、强度和方向等因素有关。
一般来说,预应力混凝土的轴向应力随着深度的增加而逐渐减小,而切应力则随着深度的增加而逐渐增大。
此外,预应力混凝土中的应力还会受到外部荷载、温度变化等因素的影响。
三、预应力混凝土中应力状态的计算方法1. 预应力混凝土中的应力计算公式预应力混凝土中的应力计算公式主要有两种,一种是基于弹性理论的计算方法,即预应力混凝土的轴向应力和切应力可以通过弹性应力平衡方程进行计算;另一种是基于非线性理论的计算方法,即预应力混凝土的应力状态可以通过非线性有限元法进行计算。
其中,非线性有限元法能够更准确地模拟预应力混凝土的应力变化规律,但计算过程复杂,需要大量的计算资源。
2. 预应力混凝土中应力状态的计算步骤预应力混凝土中应力状态的计算步骤主要包括以下几个方面:(1) 确定预应力筋的类型、数量、布置方式和预应力大小等参数;(2) 确定混凝土的力学性质和几何形状,包括混凝土的弹性模量、泊松比、受力面积和尺寸等参数;(3) 建立预应力混凝土的应力计算模型,包括预应力筋和混凝土之间的界面模型、混凝土的单元模型和边界条件等;(4) 采用适当的计算方法,对预应力混凝土内部的应力进行计算,并得出应力分布图和应力大小;(5) 对计算结果进行分析和评估,判断预应力混凝土的安全性和稳定性。
预应力混凝土梁受力全过程有限元分析
型 , 6根 预 应 力 混凝 土 梁 的受 力 全 过 程 变 形 性 能 进 行 了 非 线 性 有 限 元 分 析 , 得 了梁 的 跨 中弯 矩 一挠 度 曲 对 获 线 , 压 边 缘 混 凝 土和 预 应 力 筋 的荷 载 一应 变 曲线 以及 屈 服 位 移 、 限位 移 和位 移 延 性 系 数 等计 算 成 果 , 试 受 极 与
裂缝 宽度 和极 限 承载 力等 … .
表 1 试 验 梁 的 设 计 参 数
收 稿 日期 :0 6—1 0 ; 订 日期 :0 7— 1 2 20 2— 6 修 20 0 — 3
基金项 目: 河南 省 高 等学 校创 新人 才 培 养 工 程 资 助 项 目( 教 高 [ 0 4 24号 ) 豫 20 ]9 .
高性 能预应 力混 凝土 结构 在土 木工 程领 域得 到
数 值模 型 分析 研究 预应 力混 凝 土结构 变形 性能 的可 行性.
越来 越广泛 的应 用 , 地 震 区 的运 用促 使 对 其 变 形 在
性 能 研 究 的 重 视 , 取 得 了一 些 成 果 ’ 采 用 有 限 并 .
学 院
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20 0 7年 4月
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图 1 试 验 梁 配 筋 及 加 载 图
1 2 计算模 型 .
采用 A S S 序 , 设 普通 钢 筋 、 NY 程 假 预应 力 筋 与 混凝 土之 间粘 结无 滑 移 . 通 钢 筋 、 普 预应 力 筋 采 用 Ln 8单元 , 个单元 有 2个 节 点 , 拟 沿杆 轴 方 i k 每 模 向的拉压作 用 ; 凝土 采用 Sl 5单 元 , 混 oi 6 d 该单 元 具 有 8 节点 , 个 每个 节点有 3个 自由度 , 可模 拟混凝 土 的开 裂 、 压碎 及塑性 性能 H . ’ 预应力 筋和普 通钢筋 的受拉 应力 一应变 关 系分
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梁体预应力的受力分析
摘要:高强度低松驰预应力钢材,不仅运用在混凝土梁桥中,还广泛的运用于钢箱梁桥,斜拉桥、自锚式拱桥等结构体系,预应力钢束的受力分析有重要意义。
关键词:预应力;摩阻损失;弯起半径
预应力技术是大跨度结构中应用最为广泛的技术之一,在公路桥梁、厂房、体育馆和水坝等结构中都有大量应用。
通常以预应力索与高强混凝土结合使用,在预应力技术出现相当长时间里,人们都苦于对它的精确计算,直到上世纪80年代,林同炎先生著《预应力混凝土结构设计》,为预应力技术的发展点亮航灯。
但近代工程师们并没停留于此,随着近代计算机技术的发展,预应力混凝土的精确计算已成为现实。
本文通过对预应力的论述,从另外层面理解,希望能起到抛砖引玉的作用。
一、无摩阻预应力:无粘结预应力束、体外束及斜拉索均属于无摩阻预应力,以下通过
一实例来殚述他的特点
(图1)
(图2)
通过上面两种情形分析可得:
1.柔性预应力钢束只能在径向与切向受力,是力矢平衡体,且任意微段都是力矢平衡体。
2.假设在上图两端加入简支边界条件,可知图1与图2的支反力是一样,且与钢束内力大小无关,预应力的主要作用在于他对内力重新调整,使结构受力更均匀,充分发挥其它建筑材料的力学特性。
3.钢束的反作用力就是梁体所受力,对于小变形梁体来说预应力是可以看作外荷载的。
二、有摩阻预应力:实际工程中的预埋金属波纹管,抽芯成孔的后张法预应
力梁都有
摩阻,但无摩阻的上面三点结论在有摩阻的条件下仍然成立。
因为有了摩阻就让受力更复杂,《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62--2004(以下简称《桥规》)第6.2.2条提到预应力钢筋与管壁摩阻力引起的预应力损失。
梁体内距张拉端X距离位置上微段钢束受力可以分成三部分
由《桥规》)第6.2.2条:可得
第一部分:钢束材料应力
第二部分:钢束摩阻力
第三部分:混凝土对钢束径向压力
其中第一、二部分为切向力,第三部分为径向力。
三、鉴于有摩阻预应力的复杂性,下面结合某公路桥梁30米T梁力学模型实例,通
过不同软件与手算结果进行比较。
下表为30米T中一束14根φ15.2钢铰线(弯起半径R=40米)计算结果
四、以上结合实例对梁体中预应力钢束的受力分析原理,同样适用于斜拉桥、悬索桥等刚柔并济的结构体系静力分析。
当柔性钢束运用于百米大跨结构时,结构体稳定性与动力特性表现为另一研究领域,有待进一步学习研究。
参考文献
[1]《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004
[2]《城市桥梁设计规范》CJJ11-2011
[3]《预应力混凝土结构设计》林同炎著
[4]《桥梁设计与计算》邵旭东程翔云李立峰著。