预应力混凝土截面设计与验算工具PCSD使用手册_20091119

第1页共12页预应力混凝土截面设计与验算工具PCSD使用手册目录预应力混凝土截面设计与验算工具PCSD使用手册.....................................................................11、程序主体设计说明.......................................................................................................22、主要功能.......................................................................................................................23、菜单结构及其功能.......................................................................................................3第一章试算例题.......................................................................................................................5预应力截面设计与验算程序（PCSD）试算结果...................................错误!未定义书签。第二章预应力截面设计与验算程序（PCSD）设计说明.......................................................9第三章主要依据及参考文献.................................................................................................11第一节主要依据.............................................................................................................11第二节主要参考文献.....................................................................................................12第2页共12页第一章预应力混凝土截面设计与验算工具PCSD使用说明1、程序主体设计说明程序采用MicrosoftVisualC++7.0编写，类型为MFC单文档（SDI）Windows应用程序，该类型程序一次只能执行一项工程，当执行多个工程时可通过“窗口”菜单来激活相应的工程。主窗口拆分为3个子窗口，第一行为主要输入窗口，所有数据都在此窗口输入；第二行第一列为截面图形显示；第二行第二列为输入信息及计算结果输出。2、主要功能预应力截面设计与验算程序（简称PCSD）按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JTG3-2002）、《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)编写。PCSD的界面目前针对预应力截面开发，具有选择截面几何形状、输入截面上承受的荷载内力及预应力次内力、材料定义指定、预应力信息、预应力配筋和局部承压验算等。第3页共12页3、菜单结构及其功能工程基本信息A.工程说明——工程项目的名称B.截面尺寸——根据设计需要选取截面类型并输入截面尺寸C.荷载信息——根据设计要求输入荷载1)荷载的符号规定：a．弯矩——使得截面上部受压下部受拉的弯矩为正弯矩，否则为负；b．轴力——压力为正，拉力为负；c．偏心距——轴心处为零，轴心以上为正，轴心以下为负；d．在计算压弯、小偏心受拉时为方便灵活输入荷载，可以同时输入偏心距及弯矩值，总的弯矩效应＝输入弯矩值+输入偏心距值×轴力值。2)可计算的荷载类型分为：a．纯弯曲——恒载弯矩、活载弯矩、预应力二次弯矩三者不全为零；其它荷载全为零。b．轴心受压——恒载轴力、活载轴力二者组合值为正值；其它荷载全为零。c．偏心受压——恒载轴力、活载轴力二者组合值为正值；总的弯第4页共12页矩效应组合值不为零。d．轴心（或小偏心）受拉——恒载轴力、活载轴力二者组合值为负值；总的弯矩效应可以不为零（此时为小偏心受拉）。（这样处理是因为截面的轴心并不一定同钢筋的合力作用点重合，同时上下缘的钢筋也不一定都能达到屈服。）D.结构重要性系数等材料及预应力信息材料信息——根据需要选取预应力基本信息——主要用于计算预应力损失。首先点击“先张法”或“后张法”选取预应力类型，这将屏蔽掉不该输入的数据选项。其中预加应力龄期T与截面与大气接触的边界长度U为可选输入项，当其数据为零时（默认值）徐变、收缩预应力损失σl5按照简略公式（第6.2.5条）计算，否则按规范提供的图表进行查表计算（附录E）。钢筋布置信息——预应力钢筋布置及普通钢筋布置。点击预应力钢筋输入，便弹出“预应力钢筋布置”对话框，需要说明的是其中的后张预应力基本线形布置这一项。该项共有5项，其中双折线项按规范附录提供的公式计算，单抛物线、双抛物线、三抛物线按其他资料提供的公式进行计算，输入的参数意义可参照附图（抛物线的矢高=0时表示该段为直线）。预应力配筋估计——按照短期与长期荷载作用下的开列翼缘的应力值来估计预应力配筋量，结果应同时注意压应力不应超标。其它信息A.抗震设计信息——设置抗震设计等级，激活抗震设计验算功能B.构件长度或高度——主要用于计算构件长细比和自重弯矩C.混凝土张拉强度百分比——主要用于局部承压的验算D.局部承压验算——激活局部承压验算功能；点击数据输入，弹出“局部承压基本数据输入对话框”进行数据输入。第5页共12页第二章试算例题（一）PCSD计算结果【计算已知数据】§1.1构件截面信息：截面类形：T形§1.2结构荷载信息：荷载类型：纯弯曲恒载弯矩标准值：2214.51kN·m恒载轴力标准值：0.00kN恒载剪力标准值：0.00kN活载弯矩标准值：159.78kN·m活载轴力标准值：0.00kN活载剪力标准值：0.00kN预应力二次弯矩：0.00kN·m预应力二次轴力：0.00kN可变荷载准永久值系数：0.50恒载分项系数：1.20活载分项系数：1.40结构重要性系数：2.00裂缝等级：二级——一般要求不出现裂缝的构件年平均相对湿度：大于％40§1.3使用材料信息：混凝土材料类型：C40号预应力材料类型：GB/T5224：低松弛钢绞线fptk=1860MPa普通钢筋类型：GB1499：HRB400级箍筋材料类型：GB13013：HRB235级§1.4预应力基本信息：预应力张拉方法：后张法预应力孔道成形类型：预埋金属波纹管锚具变形及钢筋内缩：5mm转向装置处的摩擦：0.0kN蒸汽养护温差：0.0C°受压区张拉控制应力系数：0.750受拉区张拉控制应力系数：0.750是否超张拉：否预应力加载龄期T：0天截面与大气接触的周边长度U：0mm第6页共12页§1.5截面配筋信息：预应力钢筋布置：(x与θ分别表示张拉端到计算截面的距离与转角)N.O性质总面积(mm^2)形心高度(mm)距离x(m)转角θ(rad)批数1拉区筋3058.0120.012.0000.37230N.O束形f1(m)f2(m)f3(m)a1或L0(m)a2或θ1a3或L1(m)1三抛物线0.3400.7900.3403.6016.80003.60普通钢筋布置：N.O公称直径(mm)根数总面积(mm^2)形心高度(mm)125.041963.647.5225.041963.6102.5325.041963.61452.5425.041963.61397.5箍筋布置：公称直径：8.0(mm)单肢面积：50.3(mm^2)水平间距：200.0(mm)单截面肢数：2(肢)§1.6其它信息：是否考虑水平地震力：否混凝土张拉强度百分比：0.750计算跨径/构件长度：24.00m是否验算局部承压：否【截面验算计算结果】§2.1截面特征计算：净截面面积An=0.8266m^2净截面惯矩In=0.1943m^4净截面形心高度Yn=0.9772m换算截面面积A0=0.8450m^2换算截面惯矩I0=0.2075m^4换算截面形心高度Y0=0.9586m§2.2预应力损失计算：受拉区预应力钢筋平均预应力损失1：0.000MPa平均预应力损失2：146.654MPa平均预应力损失3：0.000MPa平均预应力损失4：48.825MPa第7页共12页平均预应力损失5：160.943MPa平均预应力损失6：0.000MPa第1阶段预应力损失：146.654MPa第2阶段预应力损失：209.768MPa总预应力损失：356.422MPa受压区预应力钢筋平均预应力损失1：0.000MPa平均预应力损失2：0.000MPa平均预应力损失3：0.000MPa平均预应力损失4：0.000MPa平均预应力损失5：0.000MPa平均预应力损失6：0.000MPa第1阶段预应力损失：0.000MPa第2阶段预应力损失：0.000MPa总预应力损失：0.000MPa§2.3承载能力极限状态计算§2.3.1正截面极限状态计算荷载类型：纯弯曲弯矩承载力为：Mj=7176.33kN·m弯矩荷载作用效应：M=5762.21kN·m显然Mj=MOK：本项验算符合要求！§2.3.2斜截面抗剪计算截面抗剪能力上限：Qup=2325.833kN截面抗剪极限能力：Qj=860.632kN剪力荷载作用效应：Q=0.000kNOK：本项验算符合要求！§2.4正常使用极限状态验算：§2.4.1裂缝控制验算一般要求不出现裂缝的构件：由预应力引起的顶缘应力：σpc1=-2.587MPa由预应力引起的底缘应力：σpc2=13.666MPa张拉完毕，脱模后顶缘应力：σ1=0.436MPa不应小于f'tk=-2.010MPa张拉完毕，脱模后底缘应力：σ2=11.068MPa不应大于0.8f'ck=16.080MPa标准组合引起的顶缘应力：σck1=12.229MPa标准组合引起的底缘应力：σck2=-21.117MPa有：σpc1+σck1=9.642MPa不应大于fc=19.100MPa且，σpc2+σck2=-7.451MPa不应小于ftk=-2.390MPa准永久组合引起的顶缘应力：σcq1=11.817MPa准永久组合引起的底缘应力：σcq2=-20.406MPa第8页共12页有：σpc1+σcq1=9.230MPa不应大于fc=19.100MPa且，σpc2+σcq2=-6.741MPa不应小于零Warning：本项验算不符合要求！§2.4.2受弯构件挠度验（假设为简支梁,恒载为均布荷载）考虑荷载短期作用的刚度：Bs＝5900891.145kN·m^2考虑荷载长期作用的刚度：B＝3000933.203kN·m^2标准组合引起位移：fk＝94.942mm预应力长期作用引起的反拱：fp＝-101.002mm梁体跨中位置总位移：f＝-6.060mm按较低要求位移上限：[f]＝80.000mm按较高要求位移上限：[f]＝60.000mmOK：本项验算符合要求！（二）手算结果与PCSD计算结果对比1截面特征计算：截面特征手算程序计算净截面面积nA0.82664248322m0.82662m净截面惯矩nI0.1944m0.19434m净截面形心高度nY977.18m0.9772m换算截面面积0A0.84499048322m0.84502m换算截面惯矩0I0.20694m0.20754m换算截面形心高度0Y0.9585637557m0.9586m2预应力损失计算单位：2/Nmm损失手算程序1l0