fb或 n?cdAPfpd?2Mp?h?h2?0?0fcdb??? (4-5) ??式中 MP—截面上组合力矩。
fcd—混凝土抗压设计强度;
fpd—预应力筋抗拉设计强度; Ap—单根预应力筋束截面积;
b—截面宽度
(2)若截面承受双向弯矩时,需配双筋的,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时(受拉区和受压区都有预应力筋)会使计算结果偏大,作为力筋数量的估算是允许的。
下图为计算得各单元配筋面积如图4.2所示
图4.2 表4.1
单元号 1 2 3 4 5 6 7 节点号 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 承载能力极限状态组合估算配筋面积 上缘 下缘 上缘 单元节点号 号 配筋面积 配筋面积 配筋面积 0 0 44 1.03E-02 44 9.56E-04 0 45 1.06E-02 9.56E-04 0 45 1.06E-02 45 6.16E-04 1.73E-03 46 1.25E-02 6.16E-04 1.73E-03 46 1.25E-02 46 7.48E-04 4.87E-03 47 9.42E-03 7.48E-04 4.87E-03 47 9.42E-03 47 1.61E-03 8.31E-03 48 9.29E-03 1.61E-03 8.31E-03 48 9.29E-03 48 3.27E-03 1.06E-02 49 1.21E-02 3.27E-03 1.06E-02 49 1.21E-02 49 5.01E-03 1.16E-02 50 1.82E-02 5.01E-03 1.16E-02 50 1.82E-02 50 1.03E-02 1.17E-02 51 2.39E-02 下缘 配筋面积 1.58E-02 1.56E-02 1.56E-02 1.32E-02 1.32E-02 3.09E-03 3.09E-03 2.08E-03 2.08E-03 2.23E-03 2.23E-03 2.35E-03 2.35E-03 2.44E-03 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 22 22 23 23 24 24 25 25 26 26 27 27 28 28 29 29 30 30 1.03E-02 1.08E-02 1.08E-02 1.30E-02 1.30E-02 1.70E-02 1.70E-02 2.21E-02 2.21E-02 2.79E-02 2.79E-02 3.37E-02 3.37E-02 4.02E-02 4.02E-02 4.70E-02 4.70E-02 5.38E-02 5.38E-02 6.06E-02 6.06E-02 6.64E-02 6.64E-02 7.21E-02 7.21E-02 7.77E-02 7.77E-02 8.32E-02 8.32E-02 8.63E-02 8.63E-02 9.35E-02 8.87E-02 8.03E-02 8.03E-02 8.40E-02 8.40E-02 8.73E-02 8.19E-02 7.88E-02 7.88E-02 7.33E-02 7.33E-02 6.76E-02 6.76E-02 1.17E-02 1.45E-02 1.45E-02 1.45E-02 1.45E-02 1.20E-02 1.20E-02 7.82E-03 7.82E-03 2.54E-03 2.54E-03 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 51 52 52 53 53 54 54 55 55 56 56 57 57 58 58 59 59 60 60 61 61 62 62 63 63 64 64 65 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 71 71 72 72 73 73 2.39E-02 2.44E-03 2.98E-02 0 2.98E-02 0 3.62E-02 0 3.62E-02 0 4.28E-02 0 4.28E-02 0 4.95E-02 0 4.95E-02 0 5.62E-02 0 5.62E-02 0 6.20E-02 0 6.20E-02 0 6.77E-02 0 6.77E-02 0 7.33E-02 0 7.33E-02 0 7.88E-02 0 7.88E-02 0 8.19E-02 0 8.19E-02 0 8.89E-02 0 8.46E-02 0 8.02E-02 0 8.02E-02 0 8.80E-02 0 8.80E-02 0 9.46E-02 0 8.64E-02 0 8.33E-02 0 8.33E-02 0 7.78E-02 0 7.78E-02 0 7.22E-02 0 7.22E-02 0 6.65E-02 0 6.65E-02 0 6.07E-02 0 6.07E-02 0 5.39E-02 0 5.39E-02 0 4.71E-02 0 4.71E-02 0 4.03E-02 0 4.03E-02 0 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 31 31 32 32 33 33 34 34 35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 40 40 41 41 42 42 43 43 44 6.20E-02 6.20E-02 5.62E-02 5.62E-02 4.95E-02 4.95E-02 4.28E-02 4.28E-02 3.61E-02 3.61E-02 2.98E-02 2.98E-02 2.40E-02 2.40E-02 1.82E-02 1.82E-02 1.22E-02 1.22E-02 9.32E-03 9.32E-03 9.43E-03 9.43E-03 1.25E-02 1.25E-02 1.06E-02 1.06E-02 1.03E-02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.45E-03 2.45E-03 2.35E-03 2.35E-03 2.23E-03 2.23E-03 2.09E-03 2.09E-03 3.04E-03 3.04E-03 1.31E-02 1.31E-02 1.56E-02 1.56E-02 1.58E-02 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
74 74 75 75 76 76 77 77 78 78 79 79 80 80 81 81 82 82 83 83 84 84 85 85 86 86 87 3.38E-02 3.38E-02 2.80E-02 2.80E-02 2.22E-02 2.22E-02 1.71E-02 1.71E-02 1.31E-02 1.31E-02 1.08E-02 1.08E-02 1.03E-02 1.03E-02 5.02E-03 5.02E-03 3.27E-03 3.27E-03 1.59E-03 1.59E-03 7.26E-04 7.26E-04 5.87E-04 5.87E-04 9.14E-04 9.14E-04 0 0 0 2.36E-03 2.36E-03 7.63E-03 7.63E-03 1.18E-02 1.18E-02 1.43E-02 1.43E-02 1.43E-02 1.43E-02 1.16E-02 1.16E-02 1.15E-02 1.15E-02 1.05E-02 1.05E-02 8.26E-03 8.27E-03 4.84E-03 4.84E-03 1.73E-03 1.73E-03 0 0 0 4.1.2.2按正常使用极限状态的应力要求计算
规范(JTJ D62-2004)规定,截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力,预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力(为0.5fck),或为在任意阶段,全截面承压,截面上不出现拉应力,同时截面上最大压应力小于允许压应力。
写成计算式为: 对于截面上缘 ?p上?Mmin?0 (4-6) W上Mmax?0.5fck (4-7) W上 ?p上?对于截面下缘 ?p下?Mmax?0 (4-8) W下 ?p下?Mmin?0.5fck (4-9) W下其中,?p—由预应力产生的应力,W—截面抗弯模量,fck—混凝土轴心抗压标准强度。Mmax、Mmin项的符号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。
一般情况下,由于梁截面较高,受压区面积较大,上缘和下缘的压应力不是控制因素,为简便计,可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件(求得预应力筋束数的最小值)。
公式(1)变为?p上??Mmin (4-10) W上公式(3)变为?p下?Mmax (4-11) W下由预应力钢束产生的截面上缘应力?p上和截面下缘应力?p下分为三种情况讨论: 截面上下缘均配有力筋Np上和Np下以抵抗正负弯矩,由力筋Np上和Np下在截面上下缘产生的压应力分别为:
Np上A?Np上e上W上?Np下A?Np下e下W上??p上 (4-12)
Np上A?Np上e上W下?Np下A?Np下e下W下??p下 (4-13)
将式(5)、(6)分别代入式(7)、(8),解联立方程后得到
Np上Mmaz(e下?K下)?Mmin(K上?e下) (4-14) ?(K上?K下)(e上?e下)Mmaz(e下?K下)?Mmin(K上?e上) (4-15)
(K上?K下)(e上?e下) Np下?令 Np上?n上Ap?pe Np下?n下Ap?pe 代入式(9)、(10)中得到
n上?Mmax(e下?K下)?Mmin(K上?e下)1 (4-16) ?(K上?K下)(e上?e下)Ap?peMmax(K下?e上)?Mmin(K上?e上)1 (4-17) ?(K上?K下)(e上?e下)Ap?pen下?式中 Ap—每束预应力筋的面积;
?pe—预应力筋的永存应力(可取0.5~0.75fpd估算); e—预应力力筋重心离开截面重心的距离; K—截面的核心距;
A—混凝土截面面积,取有效截面计算。 K下?WW上 K上?下 AA当截面只在下缘布置力筋Np下以抵抗正弯矩时 当由上缘不出现拉应力控制时: n下?Mmin1 (4-18) ?e下?K下Ap?peMmax1 (4-19) ?e下?K上Ap?pe 当由下缘不出现拉应力控制时: n下?当截面中只在上缘布置力筋N上 以抵抗负弯矩时: 当由上缘不出现拉应力控制时n上??Mmin1 (4-20) ?e上?K下Ap?peMmax1 (4-21) ??e上?K下Ap?pe 当由下缘不出现拉应力控制时n上??当按上缘和下缘的压应力的限制条件计算时(求得预应力筋束数的最大值)。可由前面的式推导得:
n上??Mmax(e下?K上)?Mmin(K下?e下)?(W上?W下)e下f?cd (4-22)
(K上?K下)(e上?e下)Ap?peMmin(K下?e上)?Mmax(K上?e下)?(W上?W下)e上fn下??cd (4-23)
(K上?K下)(e上?e下)Ap?pe'有时需调整束数,当截面承受负弯矩时,如果截面下部多配n下根束,则上部束也'要相应增配n上根,才能使上缘不出现拉应力,同理,当截面承受正弯矩时,如果截面''上部多配n上根束,则下部束也要相应增配n下根。其关系为:
'当承受Mmin时, n上?e下?K下'n下 (4-24)
k下?e上e上?K上'n (4-25)
k上?e下上'?当承受Mmax时, n下