文档介绍：第14章预应力混凝土受弯构件设计
Design of PC Beams
第14章预应力混凝土构件的设计
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
一、预应力混凝土的分类
1、全预应力混凝土在使用荷载下,截面不出现拉应力,
σc-σpc≤0
对于受弯构件有M≤M0
2、有限预应力混凝土在使用荷载下,截面出现拉应力,但未
达到混凝土的抗折强度,
σc-σpc≤γm ftk
对于受弯构件有M0≤M ≤ Mcr
3、部分预应力混凝土使用荷载大于开裂荷载,即,
M > Mcr
构件出现裂缝,但最大裂缝宽度控制在容许范围内。
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
第14章预应力混凝土构件的设计
◆在预应力混凝土发展的早期,大多按全预应力混凝土来设计
◆抗裂性高、抗疲劳性能好、刚度大、设计计算简单
◆适用于对抗裂有很高要求的结构,如有防渗漏要求的压力
容器(核反应堆压力容器和安全壳)、储液罐和在严重腐蚀
环境下需防止钢材锈蚀的结构,以及承受高频反复荷载易产
生疲劳破坏的结构。
◆但全预应力混凝土也存在着以下的缺点:
⑴对抗裂要求过高,导致预应力筋配筋量往往由抗裂要求控
制,而不是由承载力条件确定;
⑵反拱过大,特别是在恒载小、活荷载大的情况下,混凝土
处于长期高预压应力状态,引起徐变和反拱不断增长,以
致影响结构的正常使用;
⑶从开裂到破坏的过程很短,且破坏后延性小;
⑷施加预应力大,对张拉设备、锚具等有较高的要求,制作
费用高。
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
第14章预应力混凝土构件的设计
◆事实上,结构产生的裂缝不仅仅是荷载的原因,温度、收
缩徐变以及其他因素产生的变形受到约束时(如沉降、水
化热等),都可能使全预应力混凝土构件产生裂缝,有的
还比较严重。
◆此外全预应力混凝土构件中,由于局部高压应力会产生横
向拉应力、剪力和扭转的产生斜拉应力等也会产生裂缝。
因此,要完全靠预应力来保证结构中不出现裂缝,
不仅技术很难做到,而且在经济上也是不合理的。
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
第14章预应力混凝土构件的设计
◆另一方面,近年来对裂缝控制的研究表明,细微裂缝宽度对
结构耐久性并无影响。
◆而且施加预应力的构件,即使出现裂缝,当活荷载移去后,
裂缝还可以闭合,裂缝的开展是短暂的。因此,从满足结构
功能要求的角度,很多情况不必采用全预应力混凝土。
◆适当降低预压应力,容许混凝土出现拉应力或开裂,作成有
限预应力或部分预应力混凝土,可以使设计更加合理和经
济。
◆采用有限预应力或部分预应力混凝土可以节约预应力钢材、
有效地控制反拱、提高延性,部分的开裂产生的刚度降低,
也有助于结构内力的调整,以减小由于约束变形(如温差、
不均匀沉降等)而产生的内力。
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
第14章预应力混凝土构件的设计
λ≥1:全预应力混凝土
M
预应力度λ= 0 λ=0:钢筋混凝土
M
1> λ>0:部分预应力混凝土
弯矩全预应力λ>1
λ=1
Mu
部分预应力 0<λ<1
γ m ftkW0
使用弯矩 Mk=M0
钢筋混凝土λ=0
γ m ftkW0 挠度
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
第14章预应力混凝土构件的设计
三、裂缝控制等级
《规范》根据环境条件,对结构构件正截面的裂缝控制分为三
个等级:
一级:严格要求不出现裂缝的构件,按荷载标准组合计算时,
构件受拉边缘不应产生拉应力。
二级:一般要求不出现裂缝的构件,按荷载标准组合计算时,
构件受拉边缘拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值
ftk,而按荷载准永久组合计算时,构件受拉边缘不应产
生拉应力。
三级:允许出现裂缝的构件,按荷载标准组合并考虑荷载长期
作用影响计算的构件最大裂缝宽度应满足规定的限值。
预应力混凝土的分类及裂缝控制等级
第14章预应力混凝土构件的设计
结构构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限制(mm)
环境钢筋混凝土结构预应力混凝土结构
类别裂缝控制等级最大裂缝宽度限制裂缝控制等级最大裂缝宽度限制
一三 三
二三 二—
三三 一—
环境分类
混凝土结构的使用环境类别
环境类别说明
一工业与民用建筑室内环境;无侵蚀性介质、无高温高湿影响、不与
土壤直接接触的环境
a 室内潮湿环境;露天环境;与