6.1.1
预应力混凝土构件对于承载能力极限状态下的荷载效应基本组合及对于正常使用极限状态下荷载效应的标准组合(原规范的短期效应组合)和准永久组合(长期效应组合),是根据《建筑结构荷载规范》GB 50009 的有关规定并加入了预应力效应项而确定的。预应力效应设计值将在本规范有关章节计算公式中具体给出。预应力效应包括预加力产生的次弯矩、次剪力。在承载能力极限状态下,预应力作用分项系数应按预应力作用的有利或不利,分别取 1.0 或 1.2 。当不利时,如后张法预应力混凝土构件锚头局压区的张拉控制力,预应力作用分项系数应取 1.2。在正常使用极限状态下,预应力作用分项系数通常取 1.0 。以上保留了原规范的规定,并注意了与国外有关规范的协调。
对承载能力极限状态,当预应力效应列为公式左端项参与荷载效应组合时,根据工程经验,对参与组合的预应力效应项,通常取结构重要性系数 γ0=1.0 。
6.1.2
本条采用了配置预应力钢筋及非预应力普通钢筋的混合配筋设计方法,以及部分预应力混凝土的设计原理。
6.1.3
后张法预应力钢筋的张拉控制应力值 σcon的限值对消除应力钢丝、钢绞线比原规范提高了 0.05fptk。原因是张拉过程中的高应力在预应力锚固后降低很快,以及这类钢筋的材质较稳定,因而一般不会引起预应力钢筋在张拉过程中拉断的事故。目前国内已有不少单位采用比原规范限值高的σcon国外一些规范,如美国 ACI 318 规范的σcon限值也较高。所以为了提高预应力钢筋的经济效益,σcon的限值可适当提高。但是,一增大后会增加预应力损失值,因此合适的张拉控制应力值应根据构件的具体情况确定。
6.1.5
在后张法预应力混凝土超静定结构中存在支座等多余约束。当预加力对超静定梁引起的结构变形受到支座约束时,将产生支座反力,并由该反力产生次弯矩 M2,使预应力钢筋的轴线与压力线不一致。因此,在计算由预加力在截面中产生的混凝土法向应力时,应考虑该次弯矩 M2的影响。
约束构件如柱子或墙对梁、板预应力效果的不利影响,宜在设计中采取适当措施予以解决。
6.1.6
当预应力混凝土构件配置非预应力钢筋时,由于混凝土收缩和徐变的影响,会在这些非预应力钢筋中产生内力。这些内力减少了受拉区混凝土的法向预压应力,使构件的抗裂性能降低,因而计算时应考虑这种影响。为简化计算,假定非预应力钢筋的应力取等于混凝土收缩和徐变引起的预应力损失值。但严格地说,这种简化计算当预应力钢筋和非预应力钢筋重心位置不重合时是有一定误差的。
6.1.7~6.1.8
通常对预应力钢筋由于布置上几何偏心引起的内弯矩 Npepn 以 M1 表示,由该弯矩对连续梁引起的支座反力称为次反力,由次反力对梁引起的弯矩称为次弯矩 M2。在预应力混凝土超静定梁中,由预加力对任一截面引起的总弯矩 Mr为内弯矩 M1与次弯矩 M2之和,即 Mr=M1+M2。
国内外学者对预应力混凝土连续梁的试验研究表明,对预应力混凝土超静定结构,在进行正截面和斜截面抗裂验算时,应计人预应力次弯矩、次剪力对截面内力的影响,次弯矩和次剪力的预应力分项系数取1.0 。在正截面抗裂验算中,为计及次弯矩的作用,可近似取预加力(扣除相应阶段预应力损失后并考虑非预应力钢筋影响)的等效荷载在结构截面引起的总弯矩进行计算。在进行正截面受弯承载力计算时,在弯矩设计值中次弯矩应参与组合;在进行斜截面受剪承载力计算时,在剪力设计值中次剪力应参与组合。当参与组合的次弯矩、次剪力对结构不利时,预应力分项系数取 1.2 ;对结构有利时取1.0 。
近些年来,国内开展了后张法预应力混凝土连续梁内力重分布的试验研究,并探讨次弯矩存在对内力重分布的影响。这些试验规律为制定本条款提供了依据。
据上述试验研究及有关文献的分析和建议,对存在次弯矩的后张法预应力混凝土超静定结构,其弯矩重分布规律可描述为: (1-β)Md+αM2 ≤ Mu ,其中,α为次弯矩消失系数。
直接弯矩的调幅系数定义为:β=1-Ma/Md,此处, Ma为调整后的弯矩值,Md为按弹性分析算得的荷载弯矩设计值;它的变化幅度是:0≤β≤βmax,此处,βmax为最大调幅系数。次弯矩随结构构件刚度改变和塑性铰转动而逐步消失,它的变化幅度是: 0 ≤α≤ 1.0 ,且当β=0 时,取α=1.0 ;当β=βmax时,可取α接近为0。且β可取其正值或负值,当取β为正值时,表示支座处的直接弯矩向跨中调幅;当取β为负值时,表示跨中的直接弯矩向支座处调幅。在上述试验结果与分析研究的基础上,规定对预应力混凝土框架梁及连续梁在重力荷载作用下,当受压区高度x≤0.30h0时,可允许有限量的弯矩重分配,其调幅值最大不得超过 10%;同时可考虑次弯矩对截面内力的影响,但总调幅值不宜超过 20%。
6.1.9
对刻痕钢丝、螺旋肋钢丝、三股和七股钢绞线的预应力传递长度,均在原规范规定的预应力传递长度的基础上,根据试验研究结果作了调整,并采用公式由其有效预应力值计算预应力传递长度。预应力钢筋传递长度的外形系数取决于与锚固有关的钢筋的外形。
6.1.11~6.1.13
为确保预应力混凝土结构在施工阶段的安全,明确规定了在施工阶段应进行承载能力极限状态验算。对截面边缘的混凝土法向应力的限值条件,是根据国内外相关规范校准并吸取国内的工程设计经验而得的。其中,对混凝土法向应力的限值,均按与各施工阶段混凝土抗压强度f'cu 相应的抗拉强度及抗压强度标准值表示。
对预拉区纵向钢筋的配筋率取值,原则上与本规范第 9.5.1 条的最小配筋率相一致。
6.1.14
对先张法及后张法预应力混凝土构件的受剪承载力、受扭承载力及裂缝宽度计算,均需用到混凝土法向预应力为零时的预应力钢筋合力 Np0,故此作了规定。