1、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62 2004）學(xué) 習(xí) 與 應(yīng) 用 講 評,張樹仁 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 二零零四年,預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的抗裂性驗算包括正截面抗裂性和斜截面抗裂性驗算兩部分。 正截面抗裂性是通過正截面混凝土的法向拉應(yīng)力來控制的。新 規(guī)定，正截面抗裂性應(yīng)滿足下列要求：,第八章 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件抗裂性及裂縫寬度驗算,（1）全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 （8-1） （2）部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 （8-2） 但在作用（或荷載）長期效應(yīng)組合下 （8-3） 斜截面的抗裂性是通過斜截面混凝土的主拉應(yīng)力來控制的。新規(guī)定

2、，斜截面抗裂性應(yīng)符合下列條件：,（1）全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 預(yù)制構(gòu)件 現(xiàn)場現(xiàn)澆（包括預(yù)制拼裝）構(gòu)件 （8-4） （2）部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件和允許開裂B類構(gòu)件，在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下 預(yù)制構(gòu)件 現(xiàn)場現(xiàn)澆（包括預(yù)制拼裝）構(gòu)件 （8-5） 式中 在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂 性驗算截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力； 在作用（或荷載）長期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂 驗算截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力； 扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在構(gòu)件抗裂性 驗算截面邊緣產(chǎn)生的混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力； 在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂 性驗算截面混凝土的主拉應(yīng)力； 混凝土的抗

3、拉強度標(biāo)準(zhǔn)值。,正截面抗裂性驗算的實質(zhì)是選取若干控制截面（例如，簡支梁的跨中截面，連續(xù)梁的跨中和支點截面等），計算在荷載短期效應(yīng)組合作用下截面邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力，并控制其滿足公式（8-1）或（8-2）的限制條件。 （1）荷載產(chǎn)生的截面受拉邊緣法向拉應(yīng)力計算 在荷載短期效應(yīng)組合 作用下抗裂驗算截面受拉邊緣的法向拉應(yīng)力按下式計算： 對先張法構(gòu)件 （8-6） 對后張法構(gòu)件 （8-7） 在荷載長期效應(yīng)組合 作用下 對先張法構(gòu)件 （8-8）,對后張法構(gòu)件 （8-9） 式中 永久荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值 ； 構(gòu)件自重彎矩標(biāo)準(zhǔn)值； 恒載（橋面鋪裝，人行道、欄桿等）彎矩標(biāo) 準(zhǔn)值； 包括沖擊系數(shù)影響的汽車荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)

4、 值； 人群荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值； 構(gòu)件換算截面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗 矩； 構(gòu)件凈截面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩。,（2）預(yù)加力產(chǎn)生的截面邊緣混凝土有效預(yù)應(yīng)力計算 預(yù)加力產(chǎn)生的截面邊緣混凝土有效預(yù)應(yīng)力按材料力學(xué)給出的偏心受壓構(gòu)件應(yīng)力計算公式計算。預(yù)加力應(yīng)扣除全部預(yù)應(yīng)力損失。對先張法構(gòu)件采用凈截面幾何性質(zhì)；對后張法構(gòu)件采用換算截面幾何性質(zhì)。 由預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的有效預(yù)壓應(yīng)力 ，應(yīng)按下式計算： 對先張法構(gòu)件 （8-10） 對后張法構(gòu)件 （8-11） 式中 分別為先張法構(gòu)件、后張法構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力 鋼筋與普通鋼筋的合力； 分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力，對 構(gòu)件換算截面、凈截面重心的偏

5、心距； 分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋對構(gòu)件換算截面和凈截 面重心的偏心距。,圖8-1 預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋合力及偏心距 圖中：1.換算截面重心軸 2.凈截面重心軸,預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力 及其偏心距 按下列公式計算（圖8-1）： （1）先張法構(gòu)件 （8-12） （8-13） （8-14） （8-15） （2）后張法構(gòu)件 （8-16） （8-17） （8-18） （8-19）,應(yīng)該指出，上述計算混凝土法向拉應(yīng)力 和混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力 的計算公式，與老沒有實質(zhì)性區(qū)別。應(yīng)特別注意以下改進(jìn)變化說明： 按新規(guī)定，按正常使用極限狀態(tài)要求，應(yīng)采用作用（或荷載）的短期效應(yīng)組合，長期效應(yīng)組合或短期效應(yīng)組合，并考慮長期效

6、應(yīng)組合，對構(gòu)件的抗裂性、裂縫寬度和變形進(jìn)行驗算，在上述各種組合中，車輛荷載效應(yīng)不計沖擊系數(shù)。 按新規(guī)定，正截面抗裂性是以在荷載短期效應(yīng)組合（ ）作用下的截面受拉邊緣的法向力應(yīng)力來控制，這與按老驗算在使用荷載效應(yīng)（ ）作用下截面受拉邊緣的法向拉應(yīng)力的控制條件是不同。為了保持與老規(guī)范的銜接，新在抗裂性驗算的應(yīng)力控制系數(shù)做了適當(dāng)調(diào)整，使得兩種計算結(jié)果的實際安全度相差不大。,計算后張法構(gòu)件的截面應(yīng)力時，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件制造施工情況，考慮分階段受力特點，采用不同的截面幾何特征值。 在預(yù)加力和構(gòu)件自重效應(yīng)作用下，預(yù)應(yīng)力筋孔道尚未灌漿，應(yīng)采用扣除孔道影響（但應(yīng)計入普通鋼筋作用）的凈截面幾何特征值 ，其中 應(yīng)按受壓

7、翼緣全寬計算， 應(yīng)按受壓翼緣的有效寬度 計算。 在附加恒載和使用荷載效應(yīng)作用下，預(yù)應(yīng)力孔道已灌漿，應(yīng)采用考慮預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋作用的換算截面幾何特征值 。 對于上翼緣板間設(shè)有現(xiàn)澆段的情況，凈截面幾何特征值 應(yīng)按預(yù)制構(gòu)件部分計算。換算截面幾何特征值應(yīng)按考慮現(xiàn)澆段的整體截面計算。,在計算鋼筋合力 及相應(yīng)的偏心距 時，應(yīng)考慮混凝土收縮、徐變對普通鋼筋應(yīng)力的影響。當(dāng)混凝土產(chǎn)生收縮、徐變損失 時，普通鋼筋必將受到同樣大小的壓縮，相當(dāng)于普通鋼筋獲得一個壓力 或 ，為了平衡此項壓力，在混凝土中產(chǎn)生一個拉力 或 。換句話說，考慮混凝土收縮和徐變的影響，相當(dāng)于在普通鋼筋截面重心處于對混凝土施加一個拉力 或 （

8、圖8-1）。 對連續(xù)梁等超靜結(jié)構(gòu)，在計算鋼筋合力 及相應(yīng)的偏心距 時，應(yīng)考慮二次力 的影響。,斜截面抗裂性驗算的實質(zhì)是選取若干最不利截面（例如支點附近截面，梁肋寬度變化處截面等），計算在荷載短期效應(yīng)組合作用下截面的主拉應(yīng)力，并控制其滿足公式（8-4）或（8-5）的限制條件。 全預(yù)應(yīng)力混凝土及部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件，在荷載短期效應(yīng)組合作用下，全截面參加工作，構(gòu)件處于彈性工作階段。即使是允許開裂的部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件，驗算抗裂性所選取的支點附近截面，在一般情況下，也是處于全截面參加工作的彈性工作狀態(tài)。因此，主拉應(yīng)力可按材料力學(xué)公式計算。 對于配有縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土受

9、彎構(gòu)件，由預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力，按下式計算： （8-20）,（1）混凝土法向應(yīng)力 為在預(yù)加力（扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后）和荷載短期效應(yīng)組合彎矩（ ）作用下，計算主應(yīng)力點的混凝土法向應(yīng)力，其數(shù)值可參照公式（8-6）或（8-9）和公式（8-10）或（8-11）計算，但式中的 、 應(yīng)以 代替，式中 為所求應(yīng)力之點至凈截面和換算截面重心的距離。 （2）混凝土豎向壓應(yīng)力 由豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土豎向壓應(yīng)力，按下式計算： （8-21） 式中 豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效預(yù)應(yīng)力 ； 單肢豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積； 同一截面上豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的肢數(shù)； 豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的縱向間距； 梁的腹板

10、寬度。,（3）混凝土剪應(yīng)力 為由預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋加力的豎直分力（又稱預(yù)剪力）和按荷載效應(yīng)短期組合剪力 產(chǎn)生的計算主應(yīng)力點處的混凝土剪應(yīng)力。 預(yù)剪力為 荷載效應(yīng)短期組合剪力為 由預(yù)剪力 和荷載剪力 產(chǎn)生的混凝土剪應(yīng)力，按下式計算： （8-22）,在應(yīng)用上述公式計算主拉應(yīng)力時應(yīng)特別注意以下幾點： 主拉應(yīng)力計算公式（8-20）中的 和 應(yīng)是同一計算截面，同一水平纖維處，由同一荷載產(chǎn)生的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力值。一般是按最在活載剪力和與其對應(yīng)的活載彎矩組合計算，切不可不加分析的隨意組合。 對先張法構(gòu)件端部區(qū)段進(jìn)行抗裂性驗算，計算由預(yù)加力引起的截面應(yīng)力時，應(yīng)考慮梁端預(yù)應(yīng)力傳遞長度 范圍內(nèi)預(yù)加力的變化。規(guī)定，預(yù)應(yīng)

11、力傳遞長度 范圍內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋的實際應(yīng)力值，在構(gòu)件端部取為零，在預(yù)應(yīng)力傳遞長度末端取有效預(yù)應(yīng)力，兩點之間接直線變化取值。,部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件允許在正常使用階段出現(xiàn)裂縫。因此，控制裂縫寬度是部分預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計中的一項重要內(nèi)容。 新推薦的部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類構(gòu)件裂縫寬度計算公式是有相同的形式。 （8-23） 式中 鋼筋表面形狀系數(shù)，對光面鋼筋 ； 對 帶肋鋼筋 ； 作用（或荷載）長期效應(yīng)影響系數(shù)， （8-24） 其中ML和MS分別為按作用（或荷載）長期效 應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計算的彎矩值； 與構(gòu)件形狀有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)為板式受彎構(gòu)件時， ；當(dāng)為其他受彎構(gòu)件時， ；,配筋率， ，當(dāng) 時， 取 ，當(dāng)

12、 時，取 ； 縱向受拉鋼筋的直徑（mm），對配有預(yù)應(yīng)力鋼 絞線束（或鋼絲束）和普通鋼筋的情況，d應(yīng)改 用等效直徑 代替； 由作用（或荷載）短期效應(yīng)組合引起的開裂截面 縱向受拉鋼筋的應(yīng)力，其數(shù)值可近下式近似公式 計算： （8-25） 混凝土法向應(yīng)力為零時縱向預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋 的合力，對先張法構(gòu)件，可按公式（8-12）計 算；對后張法構(gòu)件，應(yīng)按下式計算： （8-26）,在預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋合力（ ） 作用下，預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處的預(yù)壓應(yīng)力； 受拉區(qū)縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋合力作用點 （近似取預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋截面重心）至截面 受壓區(qū)合力作用點的距離，其數(shù)值可按下列近似 公式計算： （8-27） （8-