PSC截面设计验算功能说明

PSC截面设计验算功能说明1.程序给出的验算结果程序一共给出了12项验算结果，如下所列。根据“PSC设计参数”中“截面设计内力”和“构件类型”选定的内容的不同，给出的具体验算结果是不同的，详见表1。1)施工阶段正截面法向应力验算2)受拉区钢筋的拉应力验算3)使用阶段正截面抗裂验算*4)使用阶段斜截面抗裂验算*5)使用阶段正截面压应力验算*6)使用阶段斜截面正压应力验算*7)使用阶段裂缝宽度验算8)普通钢筋量估算*9)预应力钢筋量估算*10)使用阶段正截面抗弯验算11)使用阶段斜截面抗剪验算12)使用阶段抗扭验算2.程序验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系1)施工阶段正截面法向应力验算：（对应规范7.2.7，7.2.8）进行施工阶段正截面法向应力验算时，由预加力和荷载产生的法向应力可分别按照规范第6.1.5条和第7.1.3条进行计算。此时，预应力钢筋应扣除相应阶段的预应力损失，荷载采用施工荷载，截面性质按本规范第6.1.4条的规定采用。对计算结果的叠加要满足规范第7.2.8条的规定。最大、最小分别代表施工阶段在相应截面产生的正截面混凝土法向压应力和正截面混凝土法向拉应力。设计结果表格中的Sig_MAX针对最大/最小分别表示的是计算结果的混凝土最大压应力值/混凝土最大拉应力值，同时相应的Sig_ALW指的是施工阶段混凝土容许压应力/容许拉应力。设计结果表格中应力压为正，拉为负。阶段表示的是该最大最小值所属施工阶段名称(其他符号说明参见联机帮助)。在计算抗压容许应力时取用的施工阶段混凝土的抗压强度标准值按f'ck=0.8fck计。按照规范要求施工阶段混凝土的抗压强度标准值应该取施工时实测的立方体抗压强度换算抗压强度标准值，如实测f'ck≠0.8fck用户可以把表格里面的验算结果拷贝到Excel表格中，手动调整容许应力值。2)受拉区钢筋拉应力验算：（对应规范6.1.3～6.1.4，7.1.3～7.1.5）施工阶段和正常使用阶段预应力钢筋应力计算，结果要满足规范第6.1.3条和第7.1.5（第2条）的规定。其中为按照规范第7.1.3条和第7.1.4条计算预应力混凝土受弯构件由使用阶段作用标准值产生的预应力钢筋的应力增量。设计结果表格中Sig_DL指的是施工阶段扣除短期预应力损失后的预应力钢筋的有效预应力；Sig_LL指的是扣除全部预应力损失并考虑使用阶段作用标准值引起的钢束应力变化后的预应力钢筋的拉应力；Sig_ADL指的是施工阶段预应力钢筋张拉控制应力容许值；Sig_ALL指的是使用阶段预应力钢筋拉应力容许值，按规范7.1.5（第2条）取用。设计结果表格中应力拉为正，压为负。要查看钢筋的应力状况必须在施工阶段分析中定义混凝土的收缩徐变，否则程序无法考虑使用阶段荷载引起的预应力钢筋的应力变化。3)使用阶段正截面抗裂验算：（对应规范6.3.1（第1条）和规范6.3.2）对应于原670版的使用阶段正截面法向应力验算的最小值（即拉应力）验算。按照规范中公式（6.3.2-1）和（6.3.2-2）计算边缘混凝土的法向拉应力，由于可能受到负弯矩的作用因此截面上边缘也可能产生拉应力，因此计算时公式中的荷载组合Ml或Ms要根据计算截面位置取相应的内力组合值和截面特性值。计算结果的判定标准对于全预应力混凝土受弯构件要满足规范中公式（6.3.1-1）和公式（6.3.1-2）的要求；对于A类预应力混凝土构件要满足规范中公式（6.3.1-3）和公式（6.3.1-4）的要求。需要注意的是由荷载长期组合计算截面边缘混凝土的法向拉应力时，组合的活荷载中仅考虑汽车、人群等直接作用于构件的荷载，不考虑间接施加于桥上的其他作用效应。设计结果表格中应力压为正，拉为负。表格中“组合名称”项表示正截面抗裂验算时采用的荷载组合。表格中“类型”项表示所属荷载组合中(包含移动荷载)显示的内力项最大时，会产生所需的最大最小值。(当有移动荷载、支座沉降组分析时，程序计算了所有荷载工况的6项内力及每项内力的最大最小两项，即对每一种荷载工况计算6*2=12次，表格中的结果采用的是同时发生的内力计算的。)4)使用阶段斜截面抗裂验算：（对应规范6.3.1（第2条）和规范6.3.3）按照公式（6.3.3-1）～（6.3.3-4）计算混凝土主拉应力，并要满足规范6.3.1（第2条）的规定。计算混凝土主拉应力时要注意规范6.3.3下的关于公式（6.3.3-1）～（6.3.3-4）的注释。Sig_P1～Sig_P10指的是位置1～10的主拉应力值。Sig_MAX指的是所有输出主拉应力位置处主拉应力最大值。设计结果表格中应力压为正，拉为负；其他关于设计表格的说明同第3）项。5)使用阶段正截面压应力验算：（对应规范6.1.5，6.1.6，7.1.3～7.1.5）对由预加力产生的正截面混凝土压应力和拉应力应按规范6.1.5条和6.1.6条规定计算，对由作用（或荷载）标准值产生的混凝土压应力按规范7.1.3第1条和规范7.1.4第1条计算。并且计算结果要满足规范7.1.5第1条的规定。设计结果表格中应力压为正，拉为负。Sig_MAX指的是计算截面各位置中最大压应力值。其他关于设计表格的说明同第3）项。6)使用阶段斜截面主压应力验算：（对应规范7.1.3～7.1.6）按照公式（6.3.3-1）～（6.3.3-4）计算由作用（或荷载）短期效应组合和预加力产生的混凝土主压应力值，但公式（6.3.3-2）和公式（6.3.3-4）中的Ms和Vs应分别以Mk和Vk代替。对混凝土主压应力结果要满足规范中公式（7.1.6-1）的规定。计算混凝土主压应力时要注意规范6.3.3下的关于公式（6.3.3-1）～（6.3.3-4）的注释。其他关于设计表格的说明同第3）项。7)使用阶段裂缝宽度验算：（对应规范6.4.2～6.4.4）当应用公式（6.4.3-1）进行裂缝宽度计算时，公式中的C1为钢筋表面形状系数，在程序中默认值为1.0，该值对应的是采用带肋钢筋时的系数，当采用光面钢筋时C1值应取1.4，因此应在裂缝宽度验算结果表格中手动的将裂缝宽度均乘以1.4得到相应的采用光面钢筋时结构的裂缝宽度计算值。公式（6.4.3-1）中的C2的取值根据计算裂缝宽度位置的不同所取的荷载组合也不同，也就是说对于梁底面和梁顶面C2的取值是不同的。公式（6.4.3-1）中的C3的取值根据构件的受力性质不同，所取的数值也不同。程序默认的数值为1.0，参照规范，根据构件不同的受力性质采取不同的C3值，并在结果表格中对裂缝宽度计算值乘以相应的系数以得到真实的裂缝宽度计算值。另对于公式（6.4.3-1）中的钢筋直径d，当纵向受拉钢筋采用不同直径的钢筋时，d值应为所有纵向受拉钢筋的换算直径。具体换算方法参照规范6.4.3对d值的说明。在进行裂缝宽度验算时应注意以下两点：1、必须设置PSC截面钢筋，否则程序不予进行裂缝宽度验算。2、在荷载工况中必须有活荷载或移动荷载，否则裂缝宽度验算不予输出计算结果。设计结果表格中最大、最小指的是不同荷载组合产生的截面弯距的最大、最小值。在此需注意的是梁上部受拉时也会发生裂缝，程序将对此提供验算(最大即顶部)。当截面的上下缘混凝土应力均为压应力时，该截面处不会出现裂缝宽度，裂缝宽度结果为0。在PSC设计结果表格中不予输出计算结果。其他关于设计表格的说明同第3）项。8)普通钢筋估算：（对应规范5.2.2～5.2.5）首先按照公式估算截面的受压区高度x，然后按照公式结合已知的预应力钢筋用量估算普通钢筋的用量。注意，当对梁底和梁顶分别进行钢筋估算时，应采用的相应位置的荷载组合及。表格中的为承载能力极限荷载组合（不考虑钢束作用）的最大值。设计结果表格中底、顶指的是分别针对梁截面的底部和顶部的普通钢筋估算值。当顶部弯矩Mj0，即在梁顶部没有出现负弯矩的时候可以不配置普通钢筋，则顶部钢筋估算值为0。表格中Ag_REQ表示计算需要配置的普通钢筋面积，Ag_USE表示实际配置的普通钢筋数量。9)预应力钢筋量估算：新规范中没有对预应力钢筋用量估算的说明，671中对预应力钢筋量的估算是参照徐光辉、胡明义主编的《公路桥涵设计手册——梁桥》（2000年，人民交通出版社）中的表2-5-3中的估算公式进行计算的。表中Mj为按照规范JTGD60-2004中承载能力荷载组合（不包括预应力钢束作用）的最大值。Msum为正常使用阶段荷载组合（不包括预应力钢束作用）最大值。设计结果表格中底、顶指的是分别针对梁截面底部和顶部的预应力钢筋的估算结果。当梁顶部不出现负弯矩的时候梁顶部可以不配置预应力筋，这时梁顶部预应力筋的估算值为0。10)使用阶段正截面抗弯验算：（应规范5.2.2～5.2.5）当计算使用阶段正截面抗弯承载能力Mn时，可采用以下4个公式。公式1：公式2：公式3：公式4：公式1适用范围：矩形截面，翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件，受压区高度小于受压翼缘高度的翼缘位于受压区的T形截面或I形截面。公式2适用范围：受压区高度大于受压翼缘高度的翼缘位于受压区的T形截面或I形截面受弯构件。公式3适用范围：计算中考虑受压区纵向钢筋但不符合规范公式（5.2.2-4）和（5.2.2-5）的条件，受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受压时。公式4适用范围：计算中考虑受压区纵向钢筋但不符合规范公式（5.2.2-4）和（5.2.2-5）的条件，受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋，且预应力钢筋受拉时。对截面受拉区内配置不同种类钢筋的受弯构件，其正截面相对界限受压区高度的取值应选用相应于各种钢筋的较小者。设计结果表格中最大、最小指的是不同荷载组合产生的截面弯矩的最大、最小值。其他关于设计表格的说明同第3）项。11)使用阶段斜截面抗剪验算：（对应规范5.2.6～5.2.11）对矩形、T形和I形截面的受弯构件，应按公式（5.2.9）对其抗剪截面进行验算。如果满足要求，则表示截面合格，在PSC设计结果斜截面抗剪验算表格截面验算一栏中将显示OK，表示截面设计合理；否则显示NG，表示需要对截面进行修改，直到满足公式（5.2.9）的要求。对矩形、T形和I形截面的受弯构件，当符合规范中公式（5.2.10）时，可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅需按构造要求配置钢筋。并在PSC设计结果斜截面抗剪验算表格验算一栏中显示跳过，否则显示验算，即表示必须按规范进行计算来配置抗剪钢筋。按照规范中公式（5.2.7-2）计算斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值时对的取值当构件为B类预应力混凝土构件时，a2=1.0。设计结果表格中最大、最小指的是不同荷载组合产生的截面剪力的最大、最小值。不同荷载组合下剪力的方向可能会发生变化，且弯矩变号会引起梁计算高度h0发生变化(因为梁顶和梁底的钢筋中心距截面外端距离可能不一样)，所以有必要验算剪力最大和最小两种情况。其他关于设计表格的说明同第3）项。12)使用阶段抗扭验算：（对应规范5.5.1～5.5.6）对于纯扭构件其抗扭承载力按规范中公式（5.5.1-1）和公式（5.5.1-2）计算。需要注意的是对于公式（5.5.1-2）ζ的计算结果对于钢筋混凝土构件当ζ0.6时，应取ζ=0.6，当ζ1.7，取ζ=1.7。对于剪扭构件其抗剪扭承载力按公式（5.5.4-1）、公式（5.5.4-2）和公式（5.5.4-3）计算，当截面为箱形截面时，Wt应以βtWt代替。验算剪扭构件抗剪扭承载力时首先要验算截面，其截面应符合公式（5.5.3-1）的要求。对于截面验算合格的构件在PSC设计抗扭验算结果表格中截面一栏将显示OK，表示截面合格，否则显示NG，应加大截面并继续验算截面直到截面验算合格。其次要验算剪扭构件是否满足公式（5.5.3-2）的条件，如果满足则在PSC设计抗扭验算结果表格中显示跳过，否则显示验算。“跳过”意思就是对此剪扭构件可不进行构件的抗扭承载力计算，仅需按规范规定配置构造钢筋。“验算”意思就是对此剪扭构件按规范进行计算，配置抗剪扭钢筋。设计结果表