预应力钢束地估算及其布置
预应力钢束的估算与布置
预应力钢束的估算与布置在建筑和桥梁工程中，预应力技术的应用日益广泛，而预应力钢束的估算与布置则是其中至关重要的环节。
这不仅关系到结构的安全性和耐久性，还直接影响着工程的经济性和施工的可行性。
预应力钢束的估算，是基于结构在使用阶段所承受的荷载以及设计要求来进行的。
首先需要明确结构的受力情况，包括恒载（如结构自重）、活载（如人群、车辆等荷载）以及可能存在的特殊荷载（如地震、风荷载等）。
通过对这些荷载的分析和计算，确定结构在各个部位所需要的预应力大小。
在估算预应力钢束数量时，要考虑到结构的几何形状和尺寸。
例如，对于梁式结构，跨中部位通常需要较大的预应力来抵抗正弯矩，而支座附近则需要较大的预应力来抵抗负弯矩。
此外，还需要考虑混凝土的强度等级、钢材的性能等因素。
一般来说，高强度的混凝土和高强度的预应力钢材可以在一定程度上减少钢束的数量，但同时也要考虑到施工的难度和成本。
在进行预应力钢束的布置时，需要遵循一定的原则。
首先，要保证预应力钢束的布置能够有效地抵抗结构所承受的荷载，使结构在各个方向上的受力均匀。
其次，要考虑施工的便利性，尽量避免钢束的交叉和弯曲过多，以减少施工中的困难和误差。
另外，还要注意钢束的锚固位置和方式，确保锚固可靠，不出现滑移和破坏。
对于梁式结构，常见的预应力钢束布置形式有直线形、曲线形和折线形。
直线形布置简单，施工方便，但对于抵抗复杂的弯矩分布效果相对较差。
曲线形布置能够更好地适应弯矩的变化，但施工难度较大，成本也较高。
折线形布置则是在直线形和曲线形之间的一种折衷方案，兼具一定的经济性和受力性能。
在实际工程中，往往需要根据具体情况对预应力钢束进行优化布置。
例如，在大跨度桥梁中，为了减小梁体的自重和提高结构的跨越能力，可以采用悬臂施工法，并在悬臂端布置较多的预应力钢束。
而对于一些特殊形状的结构，如箱梁、T 梁等，还需要考虑钢束在腹板、顶板和底板的分布，以保证结构的整体受力性能。
预应力钢束的间距也是布置中需要考虑的重要因素。
4预应力钢束的估算及其布置
(四)预应力钢束的估算及其布置1．跨中截面钢束的估算和确定根据《公预规》规定，预应力梁应满足承载能力极限状态的强度要求和正常使用极限状态正截面抗裂性要求。
以下就跨中截面在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束数进行估算，并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的配束。
(1)按承载能力极限状态强度要求估算钢束数根据《公预规》第 5.1.3 条，在极限状态下，受压区混凝土达到极限强度应力图示呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度则钢束数的估算公式为：式中承载能力极限状态的跨中最大弯矩，按表8取用；——经验系数，对于带下马蹄T梁，一般采用，本算例取——预应力钢绞线的设计强度——单根钢绞线面积(2)按正常使用极限状态正截面抗裂性要求估算《公预规》第 6.3.1 条：全预应力砼预制构件，正截面砼拉应力需满足：——频遇组合计算的弯矩值——使用阶段预应力钢筋永存应力的合力——预应力钢筋合力作用点至截面形心距离——毛截面形心至下缘距离——预应力钢筋合力作用点至下缘距离——砼大毛截面面积——砼毛截面对计算边缘弹性抵抗矩——毛截面对其形心的惯性矩由前述公式可得：根据以上计算结果，取两计算结果的最大值为设计值。
《公预规》第 9.4.9 条：管道内径的截面面积不应小于两倍预应力钢筋截面面积。
反算内径应>50mm。
选用内径为 70mm(外径 77mm)的金属波纹管。
2．预应力钢束布置(1)跨中截面及锚固端截面的钢束位置①跨中截面钢束位置对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。
本算例采用内径 70mm、外径 77cm 的预埋金属波纹管，根据《公预规》9.1.1 条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于 3cm 及管道直径的 1/2。
根据《公预规》9.4.9 条规定，水平净距不应小于 4cm 及管道直径的 0.6 倍，对于预埋管在直线管道的竖直方向可将管道重叠。
根据以上规定，跨中截面的细部构造如图 15 所示。
预应力钢束的估算与布置
预应力钢束的估算与布置在现代建筑和桥梁工程中，预应力技术得到了广泛的应用。
预应力钢束作为预应力结构中的关键组成部分，其合理的估算与布置对于结构的安全性、经济性和耐久性具有至关重要的意义。
一、预应力钢束估算的基本原理预应力钢束的估算主要基于结构的受力分析和设计要求。
首先，需要明确结构在使用过程中所承受的各种荷载，包括恒载（如自重）、活载（如人员、车辆等）以及可能的特殊荷载（如风载、地震作用等）。
然后，根据结构的几何形状、材料特性和约束条件，运用力学原理进行结构分析，计算出在不同荷载组合下结构各部位的内力（如弯矩、剪力、轴力等）。
在估算预应力钢束的数量和规格时，通常需要考虑预应力的效应，即通过施加预应力来抵消或减小结构在使用荷载下的拉应力，从而提高结构的承载能力和抗裂性能。
一般来说，预应力钢束所提供的预应力应足以平衡结构在最不利荷载组合下的拉应力，并留有一定的安全储备。
二、预应力钢束估算的方法1、经验公式法这是一种较为简便的估算方法，基于大量的工程实践经验和统计数据，得出了一些适用于特定结构类型和跨度的经验公式。
例如，对于常见的预应力混凝土梁，可根据梁的跨度、截面尺寸和荷载情况，利用经验公式初步估算预应力钢束的数量和面积。
然而，经验公式法具有一定的局限性，其适用范围有限，对于特殊的结构形式或复杂的荷载条件，可能会产生较大的误差。
2、荷载平衡法荷载平衡法是一种较为精确的估算方法。
它的基本思想是通过预应力钢束所产生的等效荷载来平衡结构在使用荷载下的内力。
具体来说，首先计算出结构在使用荷载下的内力分布，然后根据预应力钢束的布置形式和预应力大小，计算出预应力钢束所产生的等效荷载，通过调整预应力钢束的数量和布置，使得等效荷载与使用荷载下的内力达到平衡。
这种方法需要对结构的力学性能有深入的理解，计算过程相对复杂，但能够得到较为准确的估算结果。
3、有限元分析法随着计算机技术的发展，有限元分析方法在预应力钢束估算中得到了越来越广泛的应用。
预应力钢束的估算及其布置
预应力钢束的估算及其布置.一：1. 引言预应力钢束是建筑工程中的一种重要结构材料，其应用可以提高混凝土结构的承载能力和变形性能。
本文将对预应力钢束的估算和布置进行详细介绍。
2. 预应力钢束的估算2.1 钢束的强度要求2.2 预应力钢束的数量估算2.3 钢束的长度和直径计算2.4 预应力钢束的张拉力计算3. 预应力钢束的布置3.1 钢束的布置原则3.2 钢束的布置方式3.3 钢束的间距和数量确定3.4 钢束的锚固和固定4. 预应力钢束的施工注意事项4.1 钢束的运输和存放4.2 钢束的预应力张拉4.3 钢束的保护和检测5. 附件：预应力钢束的设计图纸注释：1. 预应力钢束：通过施加预先设定的张拉力来提高混凝土结构的承载能力和变形性能的钢丝或钢束。
2. 钢束：用于预应力混凝土结构中的张拉元件，由多股钢丝或钢绞线组成。
二：1. 引言预应力钢束是构造工程中一种重要材料，在混凝土结构中起到了重要的作用。
本文将对预应力钢束的估算和布置进行详细介绍，希望能为工程师们提供参考和指导。
2. 预应力钢束的估算2.1 钢束的强度要求2.1.1 预应力设计的要求2.1.2 钢束的材料强度要求2.2 预应力钢束的数量估算2.2.1 结构受力分析2.2.2 预应力钢束的使用比例2.3 钢束的长度和直径计算2.3.1 张拉长度的确定2.3.2 直径的计算方法2.4 预应力钢束的张拉力计算2.4.1 张拉力计算公式2.4.2 张拉力的选择与调整3. 预应力钢束的布置3.1 钢束的布置原则3.2 钢束的布置方式3.2.1 单股布置方式3.2.2 多股布置方式3.3 钢束的间距和数量确定3.3.1 钢束间距的要求3.3.2 钢束数量的确定3.4 钢束的锚固和固定3.4.1 钢束的锚固原则3.4.2 钢束的固定方法4. 预应力钢束的施工注意事项4.1 钢束的运输和存放4.2 钢束的预应力张拉4.3 钢束的保护和检测5. 附件：预应力钢束的设计图纸注释：1. 预应力钢束：通过施加预先设定的张拉力来提高混凝土结构的承载能力和变形性能的钢丝或钢束。
桥梁设计之预应力钢束设计估算及布置
判断截面类型
或n
fcd b Ap f pd
h0
h02
2 cM
f cd b
预应力束估算
按承载能力极限计算时满足正截面强度要求
（2）若截面承受双向弯矩时，需配双筋的梁 可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘 所需预应力筋数量。
这忽略实际上存在的双筋影响（受拉区和受压区都有 力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允 许的。
e下 )
1 Ap
pe
下翼缘最大配筋为：n下
M
min (K下
e上 ) M max(K上 e下) (K上 K下)(e上 e下)
(W上
W下 )e上
fcd Ap pe
下翼缘最小配筋为 ： n下
M max(K下 e上 ) M min (K上 (K上 K下 )(e上 e下 )
e上 )
1 Ap
思考题： 为什么忽略实际上存在的双筋影响会使计算结果
会偏大？
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 正常使用极限状态
截面上、下缘均不产生拉应力
预压应力
荷载引起的拉应力
截面上、下缘的混凝土均不被压坏
+ 预压应力 荷载引起的压应力 混凝土的允许压应力
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
n上 0
p上K下(K上 e下) p下K下（K下 -e上）
配底板筋
n下 0
p上 K上 (K下 e上 ) p下K下
配顶板筋
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 弯矩M取值说明
三跨连预续应刚力构束桥弯估矩算包络图
注意： 一次落架生成形成的内力包络图与分阶段依次落 架生成的内力包络图存在不小的差异。
【精选】预应力钢束的布置
预应力钢束的布置 1）跨中截面及锚固端截面的钢束位置①.对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。
本算例采用内径70mm ，外径77mm 的预留铁皮波纹管，根据《公预规》9.1.1条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm 及管道直径1/2。
根据《公预规》9.4.9条规定，水平净距不应小于4cm 及管道直径的0.6倍，在竖直方向可叠置。
根据以上规定，跨中截面的细部构造如图2-12所示。
由此可直接得出钢束群重心至梁底距离为：cm0.182)0.92(12.55.12=++=p a②.对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，是截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。
为使施工方便，全部3束预应力钢筋均锚于梁端，如图2-12所示。
钢束群重心至梁底距离为：cm5931409550=++=p a图2-12 钢束布置图（尺寸单位：cm ）a ） 预制梁端部；b ） 钢束在端部的锚固位置；c ） 跨中截面钢束位置2）其它截面钢束位置及倾角计算 ①钢束弯起形状、弯起角及其弯曲半径采用直线段中接圆弧线段的方式弯曲；为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，N1、N2和N3弯起角05.7=θ；各钢束的弯起半径为：mm R N 800001=；mm R N 250002=；mm R N 250003=。
由图2-12 a ）可得锚固点到支座中心的水平距离xi a 为：cm 2535)tan7-(50-72a x321====x x a a②钢束各控制点位置的确定以N3号钢束为例，其起弯布置如图2-13所示。
图2-13 曲线预应力钢筋布置图（尺寸单位：mm ）由0cot θ⋅=c L d 确定导线点距锚固点的水平距离mm 28485.7cot )125500(=⨯-= d L由)2/tan(02θ⋅=R L b 确定弯起点至导线点的水平距离 mm 163975.3tan 2500002=⨯=b L所以弯起点至锚固点的水平距离为mm 4486163928482=+=+=b d w L L L则弯起点至跨中截面的水平距离为mm L x w k 10204448614690)2502/29380(=-=--=根据圆弧切线的性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等，所以弯止点至导线点的水平距离为mm 16255.7cos 1639cos 0021=⨯=⋅=θb b L L故弯止点至跨中截面的水平距离为mm 13468)1639162510204()(21=++=++b b k L L x同理可以计算N1、N2的控制点位置，将各钢束的控制参数汇总与表2-12。
第三讲预应力钢束估束及布置
预压应力
荷载引起的拉应力
p上
M min W上
0
p下
M max W下
0
+ 预压应力
荷载引起的压应力
混凝土允许的压应力
p上
M max W上
R
p下
M min W下
R
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 （1）由预加力引起截面上、下翼缘混凝土应力
N p上 A
N p上e上 W上
N p下 A
N p下e下 W上
抗拉强度设计值： fpd =1260MPa
预备知识
预加力合力偏心距e上、e下的计算 ➢通过AutoCad查询截面特性值来计算； ➢通过查询Midas截面特性值来计算。
① 右击“截面”（如右图所示） 单击“表格”如图4-1所示提取其中 的面积、Iyy、 Czp、Czm。其中：
Iyy：对单元局部坐标系y轴的惯性距；
1 Ap
pe
截面上核心距
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
（2）截面只在下缘布置力筋以抵抗正弯矩
N p下 A
N p下e下 W上
p上
N p下 A
N p下e下 W下
p下
n下
M min e下 K下
1
Ap
pe
n下
M max e下 K上
1
Ap
pe
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 （3）当截面中只在上缘布置力筋以抵抗负弯矩
e下 )
1 Ap
pe
下翼缘最大配筋为：n下
M min
(K下
e上 ) M max (K上 e下 ) (K上 K下 )(e上 e下 )
预应力钢束布置原则
预应力钢束布置是在混凝土结构中应用预应力技术时的关键步骤。
以下是预应力钢束布置的一些原则：
合理布置：预应力钢束应根据结构受力情况和设计要求进行合理布置。
根据结构的荷载和受力特点，确定钢束的数量、位置、间距和长度等参数。
均匀分布：钢束应在结构中均匀分布，以实现受力的均衡。
这有助于减小结构的变形和开裂，提高结构的整体性能和承载能力。
符合力学要求：钢束布置应符合结构的力学要求，包括受力平衡、内力传递和应力分布等方面。
钢束的位置和张拉力应能够有效地对结构施加预应力，提供所需的抗弯、抗剪和抗拉能力。
经济高效：在保证结构安全和性能的前提下，尽量采用经济高效的钢束布置方案。
合理利用钢材和减少浪费，以降低成本，并确保施工的便利性和可行性。
考虑施工工艺：钢束布置应考虑施工工艺和操作的便利性。
合理安排钢束的长度、张拉顺序和固定方式，以确保施工的顺利进行，并减少施工中的问题和风险。
这些原则可根据具体工程的要求和设计规范进行调整和应用。
预应力钢束布置的合理性和准确性对于结构的安全性、耐久性和性能起着重要作用，因此在设计和施工过程中需谨慎对待。
预应力钢束规格的表示
预应力钢束规格的表示
摘要：
1.预应力钢束规格的表示方法
2.预应力钢束的理论重量计算
3.预应力钢束的布置和要素
4.预应力钢束的估算及其布置
5.预应力钢束桥博计算方法
正文：
预应力钢束规格的表示主要是通过直径和束数来描述，例如Φs15.2-19 表示公称直径为15.2mm，每组有19 根钢绞线组成一束。
这种表示方法可以清晰地传达钢束的规格信息，为后续的计算和布置提供依据。
预应力钢束的理论重量计算需要知道钢绞线的直径和每束的根数，通常采用的公式是：理论重量= 钢绞线根数× 单根钢绞线长度× 钢绞线截面面积÷ 弹性模量。
以75 的钢绞线为例，其外径为15.2mm，每米理论重量约为1.0789kg。
在预应力钢束的布置中，需要考虑满足构造要求和最小配筋率规定。
预应力钢束的元素和坐标可以通过计算得到，具体计算方法取决于桥梁的结构形式和受力特点。
预应力钢束的估算及其布置是在满足应力要求的前提下进行的。
估算公式为：钢束数= （应力要求- 混凝土抗压强度）÷ 单根钢绞线的抗拉强度。
在实际操作中，还需要考虑预应力钢材的弹性模量和张拉力等因素。
对于预应力钢束桥博计算，可以采用T 梁张拉预应力钢束计算公式：平均张拉力= p - e^(-kx) / kx，其中p 为预应力钢材张拉端的张拉力，x 为从张拉端至计算截面的孔道长度，k 为弹性模量，e 为自然对数的底数。
预应力钢束的估算与布置
第5章预应力钢束的估算与布置在计算中使用的组合结果并不是桥梁的真实受力。
确定钢束需要知道各截面的计算内力，而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态，故只能估算。
此时与真实受力状态的差异由以下四方面引起：①未考虑预加力的作用；②未考虑预加力对徐变、收缩的影响；③未考虑（钢束）孔道的影响；④各钢束的预应力损失值只能根据经验事先拟定。
5.1 估算依据根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定，估算数量时，应满足以下三方面要求：1）正常使用极限状态下的应力要求（6.3.1）；2）承载能力极限状态下的强度要求（5.2.2）；3）施工阶段的应力要求（7.2.8）。
本次设计要求第一种种方法进行估算。
由于此时还无法求知二次内力等等，估束时可将前面计算的弯矩内力乘以1.25作为估束依据。
1．钢绞线规格采用7Φ5，锚具采用OVM15型，以下为常用锚具尺寸：表5-1 锚具表2．后张法预应力混凝土构件，预应力钢筋的净间距及预应力钢筋的预留管道应符合下列要求：1)采用抽拔橡胶管成型的管道，其净间距不应小于4cm ，对于大吨位的预应力筋，不小于管道直径。
2)采用预埋铁皮套管，其水平净距不应小于4cm ，竖直方向在水平段可两套叠置，叠置套管的水平净距也不应小于4cm 。
管道至构件顶面或侧面边缘的净距不应小于3.5cm ，至构件底边缘净距不小于5cm 。
3)曲线预应力钢绞线弯曲半径不小于4m ，弯起角不大于30o 。
4)锚下应设置厚度大于15mm 的钢板和钢筋网。
5.2 预应力筋的估算方法按正常使用状态计算时，拉应力满足要求估算下限；压应力满足要求估算上限。
图5-1 内力简图规范（JTG D62-2004的6.3.1条）规定，对于抗裂验算， 写成计算式为： 在最大弯矩Mmax 作用下，截面上、下翼缘混凝土应力满足08.0m a x ≥-下下W M y σ 或 max8.0M W y ≥下下σ （5-1）在最小弯矩Mmin 作用下，截面上、下翼缘混凝土应力满足08.0min ≥+上上W M y σ或min8.0M W y -≥上上σ （5-2） 可将上式改为：上上W M y min8.0-≥σ （5-3）下下W M y max 8.0≥σ （5-4）e 上N y 下e 下Y 上 Y 下M min M ma+++----+--Mmin合成式中，上y σ、下y σ——由预应力在截面上缘和下缘所产生的应力；W 上、W 下——分别截面为上、下翼缘抗弯模量（可按毛截面考虑）； m a x M 、 m in M ——荷载最不利组合时的计算截面内力，当为正弯矩时 取正值，当为负弯矩时取负值，且按代数值取大小。
预应力钢束估算及布置
预应力钢束估算及布置预应力钢束是一种用于加固混凝土结构的材料，通过施加预先设定的张力，使混凝土结构在使用过程中能够承受更大的荷载。
预应力钢束的估算和布置是预应力混凝土结构设计中非常重要的一环，下面将对其进行详细介绍。
一、预应力钢束估算预应力钢束的估算需要考虑以下几个因素：1.荷载：预应力钢束的估算需要根据混凝土结构所承受的荷载来确定。
荷载的大小和分布情况对预应力钢束的估算有着重要的影响。
2.混凝土强度：混凝土的强度对预应力钢束的估算也有着重要的影响。
强度越高的混凝土需要使用更多的预应力钢束来加固。
3.预应力钢束的材质和规格：预应力钢束的材质和规格也是估算的重要因素。
不同材质和规格的预应力钢束所能承受的荷载不同，需要根据具体情况进行选择。
4.预应力钢束的张力：预应力钢束的张力也是估算的重要因素。
张力越大的预应力钢束所能承受的荷载也越大。
在进行预应力钢束估算时，需要根据具体情况进行综合考虑，确定最终的预应力钢束数量和布置方案。
二、预应力钢束布置预应力钢束的布置需要考虑以下几个因素：1.荷载：预应力钢束的布置需要根据混凝土结构所承受的荷载来确定。
荷载的大小和分布情况对预应力钢束的布置有着重要的影响。
2.混凝土结构的形状和尺寸：混凝土结构的形状和尺寸也是预应力钢束布置的重要因素。
不同形状和尺寸的混凝土结构需要采用不同的预应力钢束布置方案。
3.预应力钢束的张力：预应力钢束的张力也是布置的重要因素。
张力越大的预应力钢束需要采用更加密集的布置方案。
4.预应力钢束的间距和跨度：预应力钢束的间距和跨度也是布置的重要因素。
不同间距和跨度的预应力钢束需要采用不同的布置方案。
在进行预应力钢束布置时，需要根据具体情况进行综合考虑，确定最终的预应力钢束布置方案。
预应力钢束估算和布置是预应力混凝土结构设计中非常重要的一环，需要根据具体情况进行综合考虑，确定最终的预应力钢束数量和布置方案。
预应力钢束的估算与布置
预应力钢束的估算与布置估算与布置预应力钢束一、引言预应力钢束是一种用于加固混凝土构件的钢材，通过施加预先计算好的拉应力，使得构件在受力状态下能够承受更大的荷载。
本文将详细介绍预应力钢束的估算与布置方法，以确保工程的质量和安全性。
二、预应力钢束的估算1. 结构计算：首先需要进行结构计算，确定预应力钢束的数量和拉应力大小。
根据结构的荷载情况、材料强度和设计要求等参数，进行力学分析和计算，确定钢束的数量和拉应力的大小。
2. 钢束直径的选择：根据结构计算的结果，结合施工条件和工程要求，选择合适的钢束直径。
一般情况下，钢束直径越大，承载能力越高，但也会增加成本和施工难度。
3. 钢束布置方式：根据结构计算和现场实际情况，确定钢束的布置方式。
一般可选用单排、双排或多排等方式，具体根据结构的要求和钢束的数量来确定。
4. 钢束长度的计算：根据结构的跨度和布置方式，计算预应力钢束的长度。
一般情况下，钢束长度要略大于结构的跨度，以保证钢束的张紧长度和预应力效果。
5. 钢束搭接和锚固长度的确定：根据结构的要求和现场实际情况，确定钢束的搭接和锚固长度。
一般情况下，钢束的搭接长度要满足强度和刚度要求，锚固长度要满足预应力的要求。
三、预应力钢束的布置1. 布置方案的设计：根据结构需求和施工条件，设计合理的钢束布置方案。
主要包括钢束的位置、间距和布置方式等。
2. 钢束的定位和固定：根据布置方案，在混凝土构件中确定钢束的位置，并进行固定。
一般可以使用预留孔或预埋管等方式固定钢束。
3. 钢束张拉和固定：在混凝土构件浇筑后适当的时机，进行钢束的张拉和固定。
根据设计要求和施工规范，采用专业的预应力设备进行张拉，并在合适的时机进行固定。
4. 防护层和包覆混凝土：在钢束固定后，需要在钢束上加装防护层，并进行包覆混凝土。
防护层的主要作用是保护钢束免受外界环境的腐蚀和损伤，同时提高钢束与混凝土的粘结性能。
四、附件本文档所涉及的附件如下：- 结构计算报告- 钢束直径选择表- 钢束布置方案图- 钢束搭接和锚固长度表五、法律名词及注释1. 预应力钢束：用于加固混凝土构件的钢材，通过施加预先计算好的拉应力，使得构件在受力状态下能够承受更大的荷载。
预应力钢束的估算与布置精编版
N p上 A
N p上e上 W下
p下
n上
M min e上 K下
1
Ap pe
n上
M max
e上 K下
1
Ap pe
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
（4）上、下缘配筋的判别条件
受弯构件截面配筋数量
截面承受的弯矩
截面的几何特性
以截面上下缘均配有力筋抵抗正负弯矩的情况下所导 出的公式为依据：
这忽略实际上存在的双筋影响（受拉区和受压区都有 力筋）会使计算结果偏大，作为力筋数量的估算是允 许的。
思考题： 为什么忽略实际上存在的双筋影响会使计算结果
会偏大？
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 正常使用极限状态
截面上、下缘均不产生拉应力
预压应力
荷载引起的拉应力
截面上、下缘的混凝土均不被压坏
预应力束估算
按承载能力极限计算时满足正截面强度要求
（1）对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁 矩形截面
N 0 N p fcdbx nAp f pd
M MP M P fcdbx(h0 x / 2)
nAp f pdP fcd b
预应力筋数 n
（3）弯起钢丝束的形式，原则上宜为抛物线，若为施 工方便则又宜采用悬链线，或采用圆弧弯起并以切线 伸出梁端或梁面。后张法预应力混凝土构件的曲线形 预应力钢筋，其曲线半径应符合下列规定：钢丝束、 钢绞线束钢丝直径等于或小于5mm时，不宜小于4m ； 钢丝直径大于5mm时，不宜小于6m。
预应力束布置
预应力束的布置
（4）按计算需要设置预拱度时，预留管道也应同时 起拱。
预应力钢束布置要求
(1)悬臂预应力筋布置悬臂施工的连续梁桥从墩顶开始向左右对称悬臂浇筑施工，为了能支承梁体自重和施工荷载，需在悬臂施工时分段张拉预应力。
悬臂预应力束的长度随着悬臂施工的进展，不断加长。
一般都是对称于箱梁断面中心线布置的，尽量靠腹板布置。
预应力束数量较多时可分层布置，一般来说先锚固下层钢束，后锚固上层钢束。
悬臂预应力筋可以从顶板下弯延伸布置，当预应力筋下弯伸到节块腹板中时，悬臂预应力筋产生的垂直预应力分力将抵消部分混凝土断面的剪应力。
当外侧腹板为倾斜时，以腹板平面竖弯进入腹板内成为倾斜的预应力束，锚固在各个节段的腹板内。
锚固在腹板内的预应力束，腹板应有足够厚度以承受集中锚固力。
(2)连续预应力筋布置连续预应力筋主要考虑在悬臂浇筑合拢以后承受恒、活载产生的内力。
即按照使用阶段的要求需补充设置的预应力筋，也分直筋(沿纵向按直线布置)和弯筋(伸入腹板承受主拉应力)两种。
一般直筋布置在支点截面的顶部和跨中截面的底部，直接锚固在顶板或底板的齿形锚固块上。
在边跨的现浇段，弯筋是通过底板束向上弯起后锚固于梁端或顶板顶面的槽形口内，其作用除了对支点、边跨跨中截面提高抗弯能力外，主要希望改善腹板的受力情况，解决近支点截面主拉应力较大的问题。
2．纵向预应力筋的布置原则(1)应选择适当的预应力束筋的型式与锚具型式，对不同跨径的梁桥结构，要选用预加力大小恰当的预应力束筋，以达到合理的布置型式。
避免造成因预应力束筋与锚具型式选择不当，而使结构构造尺寸加大。
(2)预应力束筋的布置要考虑施工的方便，也不能像钢筋混凝土结构中任意切断钢筋那样去切断预应力束筋，而导致在结构中布置过多的锚具。
由于每根束筋都是一巨大的集中力，这样锚下应力区受力较复杂，因而必须在构造上加以保证，为此常导致结构构造复杂，而使施工不便。
(3)注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束之间的空间位置。
钢束一般应尽量早地平弯，在锚固前竖弯。
特别应注意竖弯段上下层钢束不要冲突，还应满足孔道净距的要求。
预应力钢束的估算与布置课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3
预应力钢束的布置原则
钢束布置的基本要求
满足结构受力要求
根据设计要求，合理布置 预应力钢束，确保结构在 承受外力时能够保持稳定。
优化结构性能
通过合理布置预应力钢束， 改善结构的受力状态，提 高结构的刚度、强度和延 性等性能。
考虑施工可行性
在满足结构性能的前提下， 应考虑施工的可行性，尽 量减少施工难度和成本。
验收程序
建立严格的验收程序，对完成 的预应力钢束进行质量检查和 评估。
质量追溯
建立质量追溯体系，对施工过 程和结果进行记录和存档，便
于后期维护和管理。
05
预应力钢束的维护与检测
钢束的日常维护
每日检查
检查预应力钢束是否有异常的弯曲、断裂或锈蚀， 确保其处于良好的工作状态。
清洁保养
定期清除钢束表面的灰尘和污垢，保持其清洁， 防止锈蚀。
房屋建筑
在高层建筑、大跨度厂房等房屋建筑 中，预应力钢束用于改善结构的受力 性能和抗震性能。
02
预应力钢束的估算方法
钢束截面积估算
钢束截面积是预应力钢束的基 本参数，用于计算钢束的承载 能力和预应力值。
截面积估算方法通常基于钢束 的直径和单位长度的质量，通 过查表或经验公式进行计算。
截面积估算的准确性对于预应 力结构的承载力和安全性至关 重要。
THANKS
特点和方法。
对比分析
对不同案例的预应力钢束布置进 行对比分析，总结出一些共性和
差异性。
适用性讨论
根据实例分析结果，讨论不同预 应力钢束布置方法的适用范围和
限制条件。
04
预应力钢束的设计与施工
钢束设计的基本流程
需求分析
预应力钢束估算及布置
预应力钢束估算及布置
预应力钢束的估算和布置是预应力混凝土结构设计的重要内容。
以下是预应力钢束估算和布置的一般步骤：
1. 根据结构设计方案确定所需的预应力钢束类型和数量。
2. 根据设计荷载和钢束参数计算出每根预应力钢束的工作状态下所需要受到的预应力力值。
3. 根据预应力工艺要求和安装方法，对预应力钢束进行分段，计算出每根预应力钢束的长度和截面面积。
4. 根据已有数据，考虑预应力钢束的延性和不均匀性等因素，对预应力钢束的实际工作长度和直径进行修正，并计算最终的需求量。
5. 在确定预应力钢束的数量和长度后，需要对预应力钢束的布置进行规划和设计。
通常根据预应力钢束的工作原理、结构的要求和施工条件，确定预应力钢束的布置方案。
6. 利用专业软件或借助手算，进行钢束张拉、锚固、调整的计算，并进行施工图的编制和审核。
在计算过程中需要注意相邻钢束之间的交错、夹角和杆件配重等因素的影响。
预应力钢束估算和布置需要结合实际情况进行综合考虑，包括施工技术、施工条件、材料性能等多个方面。
在进行计算前，需要了解现有规范和标准，并参考相关经验和实例。
同时，在实际设计和施工中还需要加强质量控制和安全管理，确保施工过程中的品质和安全稳定性。
预应力钢束的估算与布置
h
11
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求
截面下核心距
上翼缘最大配筋为： n 上 M m ( e 下 a x K 上 ( K ) 上 M K m 下 ( ) K i e 下 上 n ( e e 下 下 ) ) ( W 上 W 下 ) e 下 A p fcp de
上翼缘最小配筋为：
剪力。但实际上，受弯构件跨中部分的肋部混凝土已 足够承受荷载剪力，因此一般是根据经验，在跨径的 三分点到四分点之间开始弯起。
b）从受弯考虑，由于预应力钢筋弯起后，其重心线 将往上移，使偏心距变小。即预加力弯矩将变小。因 此，应满足预应力钢筋弯起后的正截面的抗弯承载力 要求。预应力钢筋束的弯起点尚应考虑斜截面抗弯承 载力要求。即保证钢筋束弯起后斜截面上的抗弯承载 力，不低于斜截面顶端所在的正截面抗弯承载力。
（3）预应力束的布置，既要符合结构受力的要求，又 要注意在超静定结构体系中避免引起过大的结构次 内力。
（4） 预应力束的布置，应考虑材料经济指标的先进性
（5） 预应力束应避免合用多次反向曲率的连续束
（6） 预应力束的布置，不但要考虑结构在使用阶段的
弹性力状态的需要，而且也要考虑到结构在破坏阶段
时的需要。
n下 0
p 上 K 上 (K 下 e 上 )p 下 K 下
配顶板筋
h
15
预应力束估算
按正常使用极限计算时满足应力要求 弯矩M取值说明
三跨连预续应刚力构束桥弯估矩算包络图
注意：
一次落架生成形成的内力包络图与分阶段依次落 架生成的内力包络图存在不小的差异。
h
16
预应力束估算
考 虑 施 工 过 程 的 弯 矩 变 化
h
26
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目录第一章、课程设计计算书 (1)一、预应力钢束的估算及其布置 (1)1.预应力钢束数量的估算 (1)2.预应力钢束布置 (2)二、计算主梁截面几何特性 (7)1.截面面积及惯性矩计算 (7)2.截面净距计算.................................................................................. 错误!未定义书签。
3.截面几何特性总表.......................................................................... 错误!未定义书签。
三、钢筋预应力损失计算 (10)1.预应力钢束与管道壁间的摩擦损失 (10)2.由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 (10)3.混凝土弹性压缩引起的预应力损失 (11)4.由钢束应力松弛引起的预应力损失 (12)5.混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 (13)6.成桥后四分点截面由拉钢束产生的预加力作用效应计算 (14)7.预应力损失汇总及预加力计算表 (14)四、承载力极限状态计算 (16)1.跨中界面正截面承载力计算 (16)2.验算最小配筋率（跨中截面） (16)3.斜截面抗剪承载力计算 (18)附图上部结构纵断面预应力钢筋结构图上部结构横断面预应力钢筋结构图工业大学《桥梁工程》课程设计计算书开课单位：土木建筑工程学院2014年3月一、预应力钢束的估算及其布置1.预应力钢束数量的估算对于预应力混凝土桥梁设计，应该满足结构在正常使用极限状态下的应力要求下的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。
以下就以跨中截面在各种作用效应组合下,对主梁所需的钢束数进行估算。
（1）按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数按正常使用极限状态组合计算时，截面不允许出现拉应力。
当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数n 的估算公式)(p s pk p l ke kf A C M n +∆=（1.1）式中 k M ——使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值，按任务书取用； l C ——与荷载有关的经验系数，对于公路—II 级，l C 取0.45；p A ∆）——一束715.2ϕ钢绞线截面积，一根钢绞线的截面积是1.42cm ，故 p A ∆=9.82cm ；s k ——大毛截面上核心距，设梁高为h ，s k 可按下式计算 ∑∑-=)(s s y h A Ik （1.2）p e ——预应力钢束重心对大毛截面重心轴的偏心距，p s p p a y h a y e --=-=， p a 可 预先设定，h 为梁高，150h cm =； s y ——大毛截面形心到上缘的距离；∑I ——大毛截面的抗弯惯性矩.本梁采用的预应力钢绞线，公称直径为15.20mm ，公称面积2140mm ，标准强度为Mpa f pk 1860=，设计强度为Mpa f pd 1260=，弹性模量Mpa E p 51095.1⨯=。
32397.022397.0210k M kN m N m =⋅=⨯⋅∑∑-=)(ss y h A Ik 20699757.243.295643(15065.27)cm ==⨯-假设19p a cm =，则(15065.2719)65.73p p e y a cm =-=--= （1.3） 钢束数n 可求得为)(p s pk p l ke kf A C M n +∆=3462397.0210 2.680.459.810186010(0.43290.6573)-⨯==⨯⨯⨯⨯⨯+ （2）按承载能力极限状态估算钢束数根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度cd f ，应力图式呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度pd f ，则钢束数n 的估算公式为pdp df A h M n ∆=α （1.4）式中 d M ——承载能力极限状态的跨中弯矩组合设计值，按任务书采用； α——经验系数，一般采用77.0~75.0，本梁采用0.77. 估算的钢束数n 为pd p df A h M n ∆=α3463101.6210 2.170.77 1.59.810126010-⨯==⨯⨯⨯⨯⨯ 综合上述两种极限状态所估算的钢束数量在3根左右，故取为3n =。
2.预应力钢束布置（1）跨中截面及锚固端截面的钢束位置1）对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，应尽可能加大钢束群重心的偏心距，本梁预应力孔道采用径mm 60，外径mm 67的金属波纹管成孔，管道至梁底和梁侧净距不应小于mm 30及管道直径的一半。
另外直线管道的净距不应小于mm 40，且不宜小于管道直径的0.6倍，跨中截面及端部截面的构造如图1所示，123N N N 、、号钢筋均需进行平弯。
由此求得跨中截面钢束群重心至梁底距离为1222616.673p a cm ⨯+== (1.5)a) 端部截面 b ）跨中截面图1 钢束布置图（横断面）（单位：mm ）2）本梁将所有钢束都锚固在梁端截面。
对于锚固端截面、钢束布置应考虑以下两方面：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压，二是要考虑锚头布置的可能性，以满足拉操作方便的要求。
锚头布置应遵循均与，分散的原则。
锚固端截面布置的钢束如图1所示，则端部钢束重心至梁底的距离为307012073.33p a cm ++== (1.6) 下面对钢束群重心位置进行复核，首先需计算锚固端截面的几何特性。
图1为计算图式，锚固端截面几何特性计算见表1。
表1 锚固端截面几何特性计算表其中： 62636059.2710568i s iS y cm A===∑∑ (1.7)15059.2790.73x s y h y cm =-=-= (1.8) 故计算得上核心距为 23825027.1624.851056890.73s xI k cm Ay===⨯∑∑ (1.9)下核心距为23825027.1638.0361056859.27x sI k cm Ay===⨯∑∑ (1.10)52.694115.58x x p x x y k a y k =-<<+=说明钢束群重心处于截面的核心围。
（2）钢束弯起角度及线形的确定最下（N3）弯起角度为5︒，其余2根弯起角度均为7︒。
为了简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，具体计算机布置如下。
（3）钢束计算1）计算钢束起弯点至跨中的距离。
锚固点至支座中心线的水平距离为ni a （见图2）33030tan527.38n a cm =-︒= 23018tan727.79n a cm =-︒= 13068tan721.65n a cm =-︒=图3为钢束计算图式，钢束起弯点至跨中的距离1x 列表计算于表2。
图2 锚固端尺寸图（尺寸单位 ：mm ） 图3 钢束计算图式表2 钢束起弯点至跨中距离计算表钢束号 弯起高度y/cm y 1/cm y 2/cm L 1/cm x 3/cm 弯起角/（°）R/cm x 2/cm x 1/cm 3 18 8.7156 9.2844 100 99.619 5 2436.850 212.385 942.876 2 58 36.561 21.439 300 297.764 7 2876.232 350.525 607.001 19460.93533.065500496.27174435.964540.608212.271上表中各参数的计算方法如下：1L 为靠近锚固端直线段长度，设计人员可根据需要自行设计，y 为钢束锚固点至钢束起弯点的竖直距离，如图14所示，则根据各量的几何关系，可分别计算如下：ϕϕϕsin cos sin 21311R x L x L y === ni a x x L x y R y y y +--=-=-=3212122/)cos 1/(ϕ式中 ϕ——钢束弯起角度(°)； 1L ——计算跨径（cm ）；ni a ——锚固点至支座中心线的水平距离（cm ）。
2）控制截面的钢束重心位置计算①各钢束重心位置计算，由图3所示的几何关系，当计算截面在曲线段时，计算公式为Rx R a a i 40sin ),cos 1(=-+=αα (1.11) 当计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式为ϕtan 30x y a a i -+= (1.12) 式中 i a ——钢束在计算截面处钢束中心到梁底的距离； o a ——钢束起弯前到梁底的距离； R ——钢束弯起半径；a ——圆弧段起弯点到计算点圆弧长度对应的圆心角。
②计算钢束群重心到梁底的距离p a 见表3，钢束布置图（纵断面）见图4.表3 各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置计算表3）钢束长度计算：一根钢束的长度为曲线长度，直线长度与两端工作长度（cm 702⨯）之和，其中钢束曲线长度可按圆弧半径及弯起角度计算，通过每根钢束长度计算，就可以得到一片主梁和一孔桥所需钢束的总长度，用于备料和施工。
计算结果见表4.表4 钢束长度计算表度长度cm rad cm cm cm cm cm cm3 2436.85 0.0872665 212.655 942.88 100 2511.07 120 2631.072 2876.232 0.0122173 351.398 607.00 300 2516.796 120 2636.7961 4435.964 0.0122173 541.955 212.27 500 2508.45 120 2628.45图4 钢束布置图（纵断面）（尺寸单位：mm）二、计算主梁截面几何特性本桥采用后法施工，径60mm 的钢波纹管成孔，当混凝土达到设计强度时进行拉，拉顺序与钢束序号相同，年平均相对湿度为80%。
计算过程分为三个阶段，阶段一为预制构件阶段，施工荷载为预制梁（包括横隔梁）的自重，受力构件按预制梁的净截面计算；阶段二为现浇混凝土形成整体化阶段，但不考虑现浇混凝土承受荷载的能力，施工荷载除阶段一荷载之外，还应包括现浇混凝土板的自重，受力构件按预制梁灌浆后的换算截面计算；阶段三为成桥阶段，荷载除了阶段一、二的荷载之外，还包括二期永久作用以及活载，受力构件按成桥后的换算截面计算。
1、截面面积及惯性矩计算(1)在预加力阶段，即阶段二，只需计算小截面的几何特性。
计算公式如下，计算过程及结果见表5~7.净截面面积 A n A A n ∆-= （2.1） 净截面惯性矩 )(i js n y y A n I I -∆-= （2.2） 表2.1 1/4截面毛截面几何特征计算表分块分块面积4/i A cm/i y cm3//i i i S A y cm=⨯/c i y y cm-4/i cm I4()/x i c i I A y y cm -=面积分快示意图 ① 2828 7 19796 47.48 46000 6375300② 144 18 2592 36.48 576 191630 ③ 2700 75 21252 -20.52 5062500 1136900 ④ 324 124 40176 -69.52 5832 1566000 ⑤ 720 140100800-85.5224005266000合计6717iS∑=3658643cm'iciSy A =∑∑=54.48cmc y =150-54.48=95.52cmiI∑=5139108xI∑=14535600c I =i I ∑+x I ∑=19674800表2.2 各控制界面净截面与换算截面几何特性计算表表2.3各控制截面净截面与换算截面几何特性汇总表三、钢束预应力损失计算当计算主梁截面应力和确定钢束的控制力时，应计算预应力损失值。