12.4.4 预应力筋截面设计外文翻译资料

英语原文共 9 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

12.4.4 预应力筋截面设计

在已经得到能满足各种情况的压力条件的临界截面预应力值之后，决定出这个预应力施加在临界截面和沿构件全长偏心率是很有必要的。

在沿着构件的任何截面上，e是四个表达式12.9到12.12中唯一未知的项，这将产生两个必须同时满足的上限和两个下限。整个构件的所有截面都必须满足这一要求，并将反映构件上力矩、预应力和截面特性的变化。

设计表达式可以重写为

尽管对所有四个表达式求值相对简单，但可以表明，当Mmax和Mmin都为正时，表达式12.27或12.29和12.28起支配作用，尽管这在其他情况下不适用。力矩Mmax和Mmin与所考虑的截面有关。

对于等截面构件，如果忽略预应力沿长度的微小变化，则上述表达式中括号内的项为常数。因此，如图12.12所示，预应力质心必须位于的区域由弯矩包络线的形状控制，在均匀荷载的情况下，这些是抛物线形的，因此通常的做法是，如果直线剖面不适合该区域，则提供抛物线形的钢筋束剖面

在临界截面，如果将预应力值作为力矩变化要求的最小值，则该区域通常很窄，并减小到零。在远离临界截面的截面处，随着力矩的减小，区域变得越来越宽，提供的预应力越来越大于所需的最小值。

例12.5拉索区域设计

确定实例12.2和12.3中设计的322 kN预应力构件跨中部位和端部的索区极限。

（a） 梁端

钢索偏心限值由公式12.27和公式12.28来给出

公式12.27代入数据则可以转化为

类似地，公式12.28可以转化为

因此，在构件端部，钢筋束必须位于plusmn;58 mm范围内的实际偏心距以保证构件受力在安全范围。

（b）跨中

由公式12.27给出

由公式12.28给出

因此，在中跨处，理论上钢筋束必须位于——113.8 mm的偏心距处，对于该预应力，实际的索区宽度为零。

12.4.5拉索区宽度

对于简支梁，通过减去方程式12.28和12.27，可获得任意截面x处允许拉索区域的宽度（Sx），因此

从而

其中力矩的值。预应力和截面特性与截面x有关。基于力矩变化的最小预应力设计表达式（方程式12.21）可以重写，那么有

式中，Mv=临界截面处的设计力矩变化。因此有如下

当任意截面恰好与临界截面重叠时，（Mmax-Mmin）对应于Mv并且因此Sx=0，除非使在预应力力设计计算中使用的Mv值增加以提供一个正压力区域宽度，在这种情况下如果在设计中使用的MV值必须从上面的表达式中获得，那么

式中，Sx是截面x处所需的最小区域宽度，因此对应于方程式12.21的最小预应力表达式变为

或者

例12.6最小索区宽度的预应力计算

如果最小索区宽度为plusmn;10 mm且最小保护层保持在50 mm，则在示例12.2和12.3中找到梁所需的最小预应力。

（a） 基于方程式12.30中的力矩变化

跨中截面

其中=20 mm。因此

（b） 基于方程12.25的偏心限值

现在对于最大容许值。可以减少到-[（h/2-覆盖层厚度）] 20，因此

因此有：

因此，力矩变化仍然起主导作用。

最小预应力的增加可直接说明。根据这一要求，并接近所选截面的最大经济值395千牛。如例12.3所述，这清楚地表明了预应力混凝土构件施工精度的需要，尤其是钢筋束固定方面。示例12.4还强调并确认了选择超过合理裕度最小值的截面特性的重要性，以便满足传递条件。

12.4.6预应力损失

从预应力首次施加到混凝土构件的那一刻起。预应力可能会因为一下几点原因而损失

（1） 混凝土的弹性缩短。

（2） 混凝土在持续压缩下的徐变。

（3） 预应力钢在持续张力下的松弛，

（4） 混凝土收缩

无论采用哪种施工形式，这些损失都会发生，尽管使用后张法时，弹性缩短的影响通常会大大降低。这是因为应力是一个连续的过程，而不是像预张拉那样瞬间产生的。徐变和收缩损失在很大程度上取决于混凝土的性能，特别是应力时的成熟度。在预张拉中。混凝土在转移时通常比较不成熟。因此，预计这些损失可能高于后张法。

除了这些原因造成的损失（通常总损失在转移时初始预应力的20%至30%之间）外，在转移后还会产生进一步的损失。在受力过程中张拉混凝土。这是由于钢绞线和管道之间的摩擦造成的。尤其是在使用曲线轮廓的地方。以及在受力过程中的机械锚固滑移。这两个因素都取决于实际使用的管道、锚固和应力设备系统。

因此，尽管基本损失通常在预张构件中最高。在某些情况下，后张构件的总损失可能具有类似的大小。

弹性收缩

当受到压缩时，混凝土将立即弹性地缩短，钢通常会缩短类似的量（如预张拉），并相应地损失预应力，为了计算这一点，有必要获得钢水平的压缩应变。

如果传递力为。弹性损失后的力为

然后有

= -有效损耗

以及钢筋束水平处混凝土中的相应应力

式中是由于出售重量产生的应力，当在构件长度上取平均值时，该应力相对较小，因此可以忽略不计。因此有

以及混凝土应变=，从而减少的钢应变= 并且

钢筋应力减少=

因此

失去的预应力值=

式中，=钢筋束面积

因此

所以可得

余下的预应力

在预张法施工中，会出现这种完全损失；但是在后张法施工中-

张拉效应仅适用于先前张拉的电缆，尽管可以进行详细计算，但通常足以承担上述损失的50%。在这种情况下，剩余的预应力是

这个值适用于随后的损失计算。

混凝土徐变

混凝土上持续的压应力也会因徐变而导致长期的短缩，这同样会降低预应力。如上所述，钢筋水平处混凝土中的应力非常重要，即

并且有

损失的钢应力=比徐变应力

然后可得

损失的预应力值=

计算中使用的比蠕变值将受到

第6.3.2节讨论的因素。并可从图6.5中的蠕变系数在式子6.5使用的关系的值中获得

比蠕变应变=

在英国，对于大多数暴露在户外进行的实验目标，使用蠕变系数在1.8之间的值在3天内转移，在1.4左右是在28天后转移，这就足够了。

钢的松弛

尽管近年来在预应力钢制造方面取得了进展，但钢丝或钢绞线在持续张力下的松弛可能仍然是一个重要因素。精确值将取决于是否使用预拉伸或后拉伸以及BS 5896中定义的钢类型的特性。BS 8110中给出了允许施工方法的因素，应适用于制造商提供的1000小时松弛值。松弛量也将取决于相对于其断裂荷载的初始钢筋束荷载。在大多数实际情况下，转移钢应力约为特征强度的70%，松弛损失可能约为转移后剩余钢筋束荷载的8-10%。对于约40%特性的转移应力，该损耗线性减小至零。

混凝土收缩

这是基于特定养护条件下混凝土收缩率/单位长度（）和转移成熟度的经验数据，如第6章所述。预张拉混凝土（3-5天应力）的典型值范围为100x（英国室外暴露）和300x（室内暴露）。相应的后张拉值（7-14天时的应力）减少到70x和200x。在特殊情况下，可从第6.3.2节获得更详细的指导。

因此，钢应力损失由给出。因此

损失的预应力值=

管道摩擦（仅限后张法）

当后张拉索受力时。它将相对管道和管道内的其他电缆移动，摩擦将倾向于抵抗这种移动，从而减少远离顶升点位置的有效预应力。这种影响可分为无意的剖面变化。以及由于管道的设计曲率。

1. 直管道中的“摆动”效应通常会出现。如果Po=千斤顶力，Px=距离千斤顶x处的索力，则通常估计

式中，e=自然对数的基数（2.718），k=常数，具体取决于

管道特性和施工程序，一般取≮33 x但在特殊情况下减少到17 x 。

1. 管道曲率通常会导致更大的预应力损失，由

式中mu;=摩擦系数（通常为混凝土上的0.55钢、钢上的0.3钢、塑料上的0.12润滑钢绞线）和=管道曲率半径。如果不是恒定的，则剖面必须细分为多个部分，每个部分都假定有恒定的，在这种情况下，取为截面顶升端的力，x为段的长度。，在远离千斤顶的一端的力，然后成为下一节的，依此类推。

上述效应可结合起来产生构件的有效预应力图。如果摩擦损失很大。从两端同时千斤顶是值得的。在这种情况下，两个图表可能会被超级施加，保持预应力相对于构件长度的对称性。

例12.7预应力损失估算

一个250 x 150 mm的矩形预张梁由钢丝施加总应力

面积200，总特征强度370KN，偏心率-50mm。

如果传递预应力为250KN，则估计损失后的最终值。

假设：Ec（传输）=28KN/；Es=205KN/；收缩率/单位长度

（）=300x：比蠕变=48x/N/。

1. 弹性缩短

这里A=37500

从而

1. 蠕变

（Loss in force是损失的有效作用力，specific creep 指比蠕变）

1. 松弛

传递力=特征百分比

因此，假设大约8%的损失对应于70%的压力特征。

松弛损失asymp;

1. 收缩率

失去的有效作用力=

=12.3kN

因此

最终预应力值

=188kN

并且

预应力总损失估计值==25%

12.4.7挠度计算

必须始终检查预应力构件的预期挠度，因为在设计程序中未满足特定跨度有效深度比。必须评估偏心预应力引起的挠度，并将其添加到构件的正常静荷载和施加荷载的挠度中。对于1级和2级结构。构件设计为无裂缝。与第6章所述的程序类似。尽管无3个构件被设计为在满荷载下开裂，但在评估非预应力荷载引起的挠度时，发现如果再次考虑无开裂情况，误差很小，从而大大简化了计算，BS 8110建议，对于3级构件，如果永久荷载不超过总设计荷载的25%，则可以进行此类假设，如果不满足此要求，则必须将构件挠度评估为开裂，除非满足基本跨度有效深度比（第6.2节），在这种情况下，可假定构件的挠度不太大。

通常应满足的关于挠度的基本要求与加固梁的要求类似（第6.3节）。它们是

（1） 在支架水平面以下测量的最终挠度≯跨度/250。

（2） 完成后最大移动量为20 mm或跨度/500。

另外在预应力混凝土中

（3） 总向上挠度≯跨度/350或20 mm，其中饰面为

应用。除非相邻单元之间的拱度均匀性确保。

预应力荷载引起的挠度的计算可以通过对表达式的二重积分得到

在构件的整个长度上，尽管这种计算是用于验证复杂的钢筋束剖面。然而，均匀构件中直钢筋束的简单情况下，M=Pe=常数，这是第6.3.3节中评估的情况，以产生-/8=-/8的最大跨中挠度。如果钢索位于质心轴下方，则e为负，预应力引起的挠度为正，即向上。

梁中对称抛物线钢筋束剖面的另一个常见情况通过考虑等效均布荷载下的弯矩分布，也可以非常简单地计算恒定截面。

对于图12.13中的梁，在任何情况下由于预应力荷载产生的力矩

截面为Mx=Pex，但由于ex是抛物线形的，预应力荷载可能类似于简支梁上均匀分布的荷载；然后是跨中力矩

然后有

但是由于跨L上均匀分布荷载w引起的跨中挠度由下式给出

由引起的挠度是

图12.13 抛物线钢筋束剖面

如果预紧力不在梁端截面的

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

资料编号：[236992]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word