第5讲 等效荷载法、预应力次内力计算
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预应力的计算公式在工程领域中,预应力技术的应用十分广泛,而准确计算预应力的大小对于确保结构的安全性和稳定性至关重要。
预应力的计算并非是一个简单的过程,它涉及到多个因素和复杂的公式。
接下来,咱们就来详细探讨一下预应力的计算公式。
首先,我们需要明确什么是预应力。
简单来说,预应力就是在结构承受荷载之前,预先对其施加的压力,目的是改善结构的性能,提高其承载能力和抗裂性。
预应力的计算通常基于材料力学和结构力学的原理。
在常见的预应力混凝土结构中,预应力的大小主要取决于以下几个关键因素:预应力钢筋的面积、预应力钢筋的张拉控制应力、预应力钢筋与混凝土之间的粘结性能以及结构的几何形状和尺寸等。
对于直线预应力钢筋,其预应力的计算公式可以表示为:P =σcon × Ap其中,P 表示预应力的大小,σcon 表示预应力钢筋的张拉控制应力,Ap 表示预应力钢筋的截面面积。
这里的张拉控制应力σcon 是一个重要的参数,它的取值需要考虑多种因素,如钢筋的种类、强度等级、施工工艺等。
一般来说,σcon不能超过钢筋的强度标准值,以保证钢筋在使用过程中的安全性。
在实际工程中,由于预应力钢筋并非完全直线布置,可能存在曲线或者折线的情况,此时需要考虑预应力钢筋的摩擦损失。
摩擦损失会导致预应力在传递过程中逐渐减小,其计算公式通常较为复杂,与钢筋的弯曲半径、摩擦系数以及预应力的传递长度等有关。
另外,还有锚具变形和钢筋回缩引起的预应力损失。
这种损失通常可以通过实验或者经验公式来确定。
除了上述因素,混凝土的收缩和徐变也会导致预应力的损失。
混凝土在硬化过程中会发生体积收缩,在长期荷载作用下会产生徐变,这些都会使预应力逐渐减小。
计算混凝土收缩和徐变引起的预应力损失需要考虑混凝土的配合比、养护条件、环境湿度以及结构的使用年限等众多因素。
在计算预应力时,还需要考虑预应力的有效预应力。
有效预应力是指扣除各种损失后,实际作用在结构上的预应力。
有效预应力的大小直接影响着结构的性能和安全性。
预应力设计的详解与计算方法概述预应力设计是现代工程设计中重要的一部分,它通过在结构构件中引入预先施加的应力,来有效地提高结构的承载能力和性能。
本文将详细解释预应力设计的原理和计算方法。
预应力设计的原理预应力设计是基于材料力学原理的,通过预先在结构构件中施加应力,改变构件内部的应力状态,达到增强结构的目的。
预应力可通过两种方式施加:预应力混凝土和预应力钢束。
预应力混凝土是在混凝土浇筑前通过预应力钢束施加应力,使得结构在受力时能够充分利用混凝土和钢材的优势,提高承载能力和耐久性。
预应力设计的计算方法预应力设计的计算方法主要包括以下几个步骤:1. 结构强度计算:根据结构的几何形状和材料特性,进行强度计算,确定结构所能承受的最大荷载。
2. 预应力设计参数确定:根据结构的设计要求和荷载情况,确定预应力设计的参数,包括预应力力大小、布置方式以及静力平衡条件等。
3. 应力计算:根据预应力设计参数和结构几何形状,进行应力计算,确定预应力施加后的结构应力状态。
4. 自由度计算:根据结构的自由度和约束条件,计算结构的变形和位移,确保结构稳定性。
5. 荷载调整:根据结构施加的荷载大小和方向,进行荷载调整,确保结构在受力时能够保持平衡。
6. 校核计算:根据结构的设计要求和国家规范,进行校核计算,确保结构满足设计要求和安全性。
总结预应力设计是一种有效的结构设计方法,能够提高结构的承载能力和性能。
通过合理的参数选择和计算方法,可以确保预应力设计的准确性和可行性。
在实际设计中,需要根据具体情况灵活应用,并遵循相关的设计规范和要求。
以上是对预应力设计的详解和计算方法的介绍,希望对您有所帮助。
如果还有其他问题,请随时提问。
谢谢!。
预应力混凝土梁桥徐变次内力计算方法的探讨黄祖华 房贞政(福州大学土建学院,福州 350002)摘 要 本文介绍了狄辛格(Dischinger )方法、Tröst -Bazant 方法、采用位移法的有限元逐步分析法等三种目前常用的预应力混凝土桥梁结构徐变次内力分析方法;并通过一个实例,针对三种分析方法的计算结果作了比较,说明应用我国现有规范的徐变系数计算模型进行徐变分析是符合实际的。
关键词 预应力砼梁桥 徐变 次内力 分析方法混凝土徐变效应分析,是预应力混凝土桥梁结构设计和大跨度悬臂施工控制的一项重要内容。
混凝土的徐变对结构的变形、结构的内力分布和结构截面(在组合截面情况下)的应力分布都会产生很大的影响,徐变产生的变形甚至可以高达持续荷载产生的瞬时变形的3~5倍。
预应力混凝土超静定结构,由于混凝土徐变变形受到结构多余约束的制约,因而导致结构产生徐变次内力。
预应力混凝土超静定结构徐变次内力的分析方法主要可分为三类:(1)狄辛格(Dischinger )方法;(2)Bazant st o Tr - 方法;(3)采用位移法的有限元逐步分析法。
1 狄辛格(Dischinger )方法[1]应用老化理论,徐变系数变化规律采用狄辛格公式,不考虑徐变的滞后弹性效应。
狄辛格方法就是在时间增量τd 内建立增量变形协调微分方程求解结构徐变次内力。
狄辛格(Dischinger )微分方程为:()τϕσσετττ,t d EEd d += (1)式1的物理意义是,在τd 时间增量内,总应变增量等于应力增量τσd 引起的弹性应变增量与应力状态τσ引起的徐变应变增量。
式中,τσ可分解为τ时刻的初始应力值0σ与因徐变引起的变化量()τσc。
()()τϕ,0t d dx EI M M dx EI M t dM d l K l Kkp ⋅+=∆⎰⎰+()()τϕ,t d dx EI M t M k⋅⎰ …………(2) 式2即为在时间增量dt 内结构总变形增量的计算公式。
预应力砼连续梁由预加力引起的二次力计算方法的探讨蒋爱祥章正涛【扬州市公路建设处扬州225001】摘要:本文通过分析计算二次力的方法,得出对于等截面连续梁桥用力法、等效荷载法、影响线法计算二次力,其工作量相差不大,但对于变截面、配筋较为复杂的连续梁桥或刚架桥用初力矩影响线法能迅速完成连续梁的二次弯矩计算,同时可获得经济合理的配束方案,对优化预应力砼连续梁桥设计,有一定作用,并给出计算示例。
关键词:预应力连续梁二次力计算方法一、引起次内力的原因及其特点预应力对结构的变形,因受到支座约束而产生的附加力和附加力矩,这种附加力分别称为次反力和次力矩。
次力矩有如下特点:(1)次力矩在数值上并不很小,设计中不可忽略;(2)次力矩可采用措施调整到最小,甚至为零(然而没有必要);(3)次力矩在两支座间是线性变化。
二、次力矩的计算方法目前次力矩的计算方法有:力法、等效荷载法、影响线法,本文着重介绍三种方法计算过程及特点。
2.1力法2.1.1等截面连续梁、预应力合力中心梁端无偏心如图1(a)所示的配束图,预应力束为抛物线,用力法求解次力矩方法如下:(1)基本结构如图1(b);(2)变形协调方程δBBM'B+ΔBN=0(1)式中:δBB——单位力矩作用在基本结构上、在B截面产生的相对转角;△BN——预加力作用下在基本结构B截面上产生的相对转角。
根据图乘法可知:(2)(3)式中:NY——预加力(假设沿梁长均等);e、f含义见图1(a)。
则由预加力在支点B处产生的二次力矩为:(4)2.1.2预应力筋在梁端有偏心根据图2所示的配束图、基本结构下预加力引起的弯矩图,采用上述同样方法可求得次力矩。
(1)图2(c)引起的支座B处附加二次力矩,如公式(4)。
即:MBI=NY(f-e)(2)由图2(d)引起的支座B处附加二次力矩由力法原理可得:δBB·MB2+△BN=0则:(5)由图2(c)引起的次内力为:MB=MB1+MB22.2等效荷载法(1)把预加力对砼的作用用等效荷载的形式代替,确定等效荷载原则,在等效荷载作用下,应力和变形与原来一样。
等效荷载法一、等效荷载法概述等效荷载法(Equivalent Load Method)是结构力学中常用的一种分析方法,用于简化结构的复杂载荷情况,将其转化为等效的单一荷载计算。
通过对结构进行合理的等效,能够简化计算过程,提高分析效率,同时保证结果的准确性。
二、等效荷载法的原理等效荷载法的核心思想是将复杂的荷载情况转化为简单的荷载形式,即等效荷载。
通过选择合适的等效荷载形式可将结构的响应转化为求解静力平衡的问题,从而简化计算难度。
2.1 等效荷载方法的分类根据结构响应的特点,等效荷载法可分为静力等效法和动力等效法。
静力等效法适用于结构的响应主要由重力产生的静力作用引起;动力等效法则适用于结构的响应主要由地震、风荷载等动力作用引起。
2.2 等效荷载方法的步骤等效荷载法的应用过程一般包括以下步骤: 1. 分析结构的荷载情况,包括静力荷载和动力荷载。
2. 选择适当的等效荷载形式,将原始荷载转化为等效荷载。
3. 建立结构的静力平衡或动力平衡方程。
4. 解算得出结构的内力、位移等响应。
三、静力等效法静力等效法是等效荷载法中常用的一种方法,适用于结构的荷载情况主要由重力产生的静力作用引起。
3.1 等效荷载的选择静力等效法中常用的等效荷载形式包括:等效均布荷载、等效集中荷载和等效单点力。
等效均布荷载是将原始的集中荷载或不均布荷载转化为作用于整个结构某个范围内的均布荷载。
通过等效均布荷载,可以简化结构的计算过程。
3.1.2 等效集中荷载等效集中荷载是将原始的均布荷载或不均布荷载转化为作用于结构某个点上的单点力。
这种方法常用于某些特殊情况下,例如简支梁的自重。
3.1.3 等效单点力等效单点力是将原始的均布荷载或不均布荷载转化为作用于结构某个点上的单点力。
这种方法常用于某些特殊情况下,例如悬臂梁的自重。
3.2 等效荷载的求解根据结构的静力平衡方程,可以通过等效荷载的选择,建立并求解结构的静力平衡方程,得到结构的内力、位移等响应。
预应力的计算公式预应力混凝土结构是在结构承受荷载之前,预先对其施加压力,使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力,用以抵消或减小外荷载产生的拉应力,使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。
在结构承受外荷载之前,预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力(预压力),以改善结构使用的性能的结构型式称之为预应力混凝土结构。
张拉控制应力是预应力混凝土结构张拉施工的依据,它可以根据结构的受力要求和材料的性能确定,在结构设计时一般按设计阶段的验算和张拉阶段预应力损失来综合确定。
预应力的计算公式:σ=N/As±M/W/2预应力的张拉控制应力应根据设计要求进行施工,施工中预应力的张拉控制应力不得超过设计要求,但也不宜小于设计要求的张拉控制应力的1/1.25倍。
这是由于在结构破坏时,如为超张拉的试脸,预应力损失值可按设计要求取用;如为非超张拉的试脸,则其损失值比超张拉损失值要小,所以采用比设计值小的控制应力,尚能满足设计要求。
但也不宜采用比设计值大的控制应力,这是因为预应力筋是有弹性变形的,如张拉控制应力较大,则其预埋端的位移也会较大,这样在浇筑混凝土时将产生较大的上拱,使构件在就位后的标高与设计要求的标高不符。
预应力的计算公式预应力混凝土结构是在结构承受荷载之前,预先对其施加压力,使其在外荷载作用时的受拉区混凝土内力产生压应力,用以抵消或减小外荷载产生的拉应力,使结构在正常使用的情况下不产生裂缝或者裂得比较晚。
在结构承受外荷载之前,预先对其在外荷载作用下的受拉区施加压应力(预压力),以改善结构使用的性能的结构型式称之为预应力混凝土结构。
张拉控制应力是预应力混凝土结构张拉施工的依据,它可以根据结构的受力要求和材料的性能确定,在结构设计时一般按设计阶段的验算和张拉阶段预应力损失来综合确定。
预应力的计算公式:σ=N/As±M/W/2预应力的张拉控制应力应根据设计要求进行施工,施工中预应力的张拉控制应力不得超过设计要求,但也不宜小于设计要求的张拉控制应力的1/1.25倍。