冷拔钢丝预应力混凝土构件设计与施工规程

目次主要符号第一章总则第二章材料第一节钢丝第二节混凝土第三章构件设计第一节一般规定第二节正截面承载力计算第三节斜截面承载力计算第四节抗裂验算第五节变形验算第六节施工阶段验算第七节构造规定第四章施工工艺第一节台座第二节模板第三节机具及设备第四节钢丝的冷拔工艺第五节钢丝的张拉工艺第六节混凝土工艺第七节构件的运输、堆放、检验和安装附录一夹具和钢丝绑扎器附录二冷拔钢丝预应力矩形截面受弯构件受拉钢筋截面面积计算附录三冷拔钢丝预应力双向受弯构件受弯承载力计算附录四截面抵抗矩塑性系数附录五冷拔钢丝预应力受弯构件不需作挠度验算的最小截面高度附录六冷拔钢丝的计算截面面积附录七本规程用词说明附加说明主要符号材料性能Ｅｃ——混凝土弹性模量；Ｅｓ——钢筋弹性模量；Ｃ３０——表示立方体抗压强度标准值为３０Ｎ燉ｍｍ２的混凝土强度等级；ｆｃｕ——边长为１５０ｍｍ的混凝土立方体抗压强度；ｆ′ｃｕ——边长为１５０ｍｍ的施工阶段混凝土立方体抗压强度；ｆｃｕ，ｋ——边长为１５０ｍｍ的混凝土立方体抗压强度标准值；ｆｃｋ、ｆｃ——混凝土轴心抗压强度标准值，设计值；ｆｔｋ、ｆｔ——混凝土轴心抗拉强度标准值、设计值；ｆｃｍｋ、ｆｃｍ——混凝土弯曲抗压强度标准值、设计值；ｆ′ｃｋ、ｆ′ｔｋ——施工阶段混凝土轴心抗压、抗拉强度标准值；ｆｃｕ，ｍ——混凝土的施工配制强度；ｆｓｔｋ——冷拔钢丝强度标准值；ｆｙ、ｆ′ｙ——冷拔钢丝的抗拉、抗压强度设计值；ｆｐｔｋ——预应力冷拔钢丝强度标准值；ｆｐｙ、ｆ′ｐｙ——预应力冷拔钢丝的抗拉、抗压强度设计值；σ——施工单位内历史统计的混凝土强度标准差；ｓ０——验收批混凝土立方体抗压强度标准差；ｓｆｃｕ——同一验收批混凝土立方体抗压强度标准差。作用和作用效应Ｍ——弯矩设计值；Ｎ——轴向力设计值；Ｖ——剪力设计值；Ｎｐ０——混凝土法向预应力为零时预应力钢筋的合力；Ｎｓ、Ｍｓ——按荷载短期效应组合计算的轴向力值、弯矩值；Ｎｌ、Ｎｌ——按荷载长期效应组合计算的轴向力值、弯矩值；σｐｃ——由预加应力产生的混凝土法向应力；σｐ、σ′ｐ——受拉区、受压区预应力冷拔钢丝在各个受力阶段的应力；σｃｏｎ——预应力冷拔钢丝张拉控制应力；σｓｃ、σｌｃ——荷载短期效应组合、长期效应组合下抗裂验算边缘的混凝土法向应力；σｔｐ、σｃｐ——混凝土中的主拉应力、主压应力；τ——混凝土的剪应力；σｐ０——预应力钢丝合力点处混凝土法向应力为零时的预应力冷拔钢丝应力；σｐｅ——预应力冷拔钢丝的有效预应力；Ｂｓ——荷载短期效应组合作用下受弯构件的短期刚度；Ｂｌ——荷载短期效应组合作用下并考虑荷载长期效应组合影响的受弯构件长期刚度。几何参数ａ、ａ′——纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；ａｓ、ａ′ｓ——纵向非预应力受拉钢筋合力点、受压钢筋合力点至截面近边的距离；ａｐ、ａ′ｐ——受拉区预应力冷拔钢丝合力点、受压区预应力冷拔钢丝合力点至截面近边的距离；ｂ——矩形截面宽度，Ｔ形、Ｉ形截面的腹板宽度；ｂｆ、ｂ′ｆ——Ｔ形或Ｉ形截面受拉区、受压区的翼缘宽度；ｈ——截面高度；ｈ０——截面有效高度；ｈｆ、ｈ′ｆ——Ｔ形或Ｉ形截面受拉区、受压区的翼缘高度；ｌ０——计算跨度；ｌａ——纵向受拉钢筋的锚固长度；ｌｔｒ——预应力冷拔钢丝的预应力传递长度；ｅ、ｅ′——轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点的距离；ｅ０——轴向力对截面重心的偏心距；ｅａ——附加偏心距；ｅｉ——初始偏心距；ｘ——混凝土受压区高度；Ａ——构件截面面积；Ａ０——构件换算截面面积；Ａｓ、Ａ′ｓ——受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面面积；Ａｐ、Ａ′ｐ——受拉区、受压区纵向预应力冷拔钢丝的截面面积；Ｗ０——换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩；Ｉ０——换算截面惯性矩；ｙ０——换算截面重心至所计算纤维处的距离；ｙｐ、ｙ′ｐ——受拉区、受压区的预应力合力点至换算截面重心的距离。计算系数及其它γ——受拉区混凝土塑性影响系数；η——偏心受压构件考虑挠曲影响的轴向力偏心距增大系数；αｃｔ，ｓ、αｃｔ，ｌ——荷载短期效应组合、长期效应组合作用下混凝土拉应力限制系数；ρ、ρ′——受拉区、受压区预应力冷拔钢丝和非预应力钢丝的配筋率；ρｐ——单筋受弯构件中预应力冷拔钢丝的配筋率；φ——轴心受压构件的稳定系数；αＥ——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值。第一章总则第１．０．１条为在冷拔钢丝预应力混凝土预制构件（简称冷拔钢丝预应力构件）的设计与施工中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制订本规程。第１．０．２条本规程适用于一般工业与民用建筑中的中、小型冷拔钢丝先张法预应力构件的设计与施工。第１．０．３条对于直接承受动荷载作用的构件，如吊车梁、受振动荷载的楼面板等，在无可靠试验或实践经验时，不宜采用冷拔钢丝预应力混凝土构件。处于侵蚀环境或高温下的结构，不得采用冷拔钢丝预应力混凝土构件。第１．０．４条对于冷拔钢丝预应力构件的设计与施工，本规程未作规定者，应按现行的有关标准执行。第二章材料第一节钢丝第２．１．１条冷拔钢丝包括冷拔低碳钢丝和冷拔低合金钢丝。冷拔钢丝预应力混凝土构件中的预应力筋应采用甲级冷拔低碳钢丝或冷拔低合金钢丝；非预应力筋宜采用乙级冷拔低碳钢丝，主要用作焊接骨架、焊接网、架立筋、箍筋和构造钢筋。第２．１．２条冷拔钢丝的强度标准值应按表２．１．２采用。第２．１．３条冷拔钢丝强度设计值应按表２．１．３采用。第２．１．４条冷拔钢丝弹性模量Ｅｓ应按表２．１．４采用。第二节混凝土第２．２．１条冷拔钢丝预应力构件的混凝土强度等级不应低于Ｃ３０。第２．２．２条混凝土强度等级及其强度标准值应按表２．２．２采用。第２．２．３条混凝土强度等级及其强度设计值应按表２．２．３采用。第２．２．４条混凝土受压或受拉时的弹性模量Ｅｃ应按表２．２．４采用。第三章构件设计第一节一般规定第３．１．１条冷拔钢丝先张法预应力构件应进行承载能力极限状态的计算及正常使用极限状态的验算，必要时应对制作、运输、吊装等施工阶段进行验算。第３．１．２条结构构件的承载力计算应采用荷载设计值；变形及抗裂验算均应采用相应的荷载代表值。荷载效应组合应符合现行国家标准《建筑结构荷载规范》的规定。预制构件本身吊装验算时的动力系数，可取１．５，但根据构件吊装时受力情况，也可适当增减。第３．１．３条预应力冷拔钢丝的张拉控制应力值σｃｏｎ，不应超过０．７ｆｐｔｋ，且不宜低于０．４ｆｐｔｋ。第３．１．４条放松预应力冷拔钢丝时混凝土的立方体抗压强度不宜低于设计的混凝土强度等级的７５。第３．１．５条当构件进行抗裂验算，计算由预加应力产生的混凝土法向应力σｐｃ时，可将预应力冷拔钢丝的合力视作外力，按材料力学公式进行计算。混凝土法向应力及预应力冷拔钢丝的有效预应力，应分别按下列公式计算：第３．１．６条不对称于弯矩作用平面的任意截面（非对称截面或对称截面但弯矩作用平面与截面对称轴斜交）的冷拔钢丝预应力双向受弯构件，在验算构件抗裂时，预加应力产生的混凝土法向应力σｐｃ可按下列公式计算（图３．１．６）：第３．１．７条预应力冷拔钢丝中的预应力损失值可按表３．１．７的规定计算，当计算求得的预应力总损失值小于１００Ｎ/ｍｍ２时，应取１００Ｎ/ｍｍ２。第３．１．８条预应力直线冷拔钢丝由于夹具变形和钢丝内缩引起的预应力损失σｌ１（Ｎ/ｍｍ２）可按下列公式计算：σｌ１＝αｌＥｓ（３．１．８）式中ｌ——张拉端至锚固端之间的距离（ｍｍ）；ａ——张拉端夹具变形和钢丝内缩值（ｍｍ），当张拉端用锥形夹具时，钢丝在夹具中的滑移取５ｍｍ；当钢模外张拉用带螺帽的夹具时，螺帽缝隙取０．５ｍｍ。第３．１．９条混凝土收缩、徐变引起受拉区和受压区预应力冷拔钢丝的预应力损失σｌ５和σ′ｌ５（Ｎ/ｍｍ２）可按下列公式计算：受拉区、受压区预应力冷拔钢丝在各自合力点处的混凝土法向压应力σｐｃ、σ′ｐｃ应按本规程第３．１．５条及第３．１．６条的规定计算，此时，预应力损失值仅考虑混凝土预压前的损失，非预应力钢丝中应力σｌ５、σ′ｌ５值应取零；σｐｃ、σ′ｐｃ值不得大于０．５ｆ′ｃｕ；当σ′ｐｃ为拉应力时，则公式（３．１．９／２）中的σ′ｐｃ应取零；计算σｐｃ、σ′ｐｃ时可根据构件制作情况考虑自重的影响。对处于高湿度条件的构件，按本条公式计算的σｌ５及σ′ｌ５值可降低５０；对处于干燥环境的构件，σｌ５及σ′ｌ５值应增加２０～３０。第二节正截面承载力计算（Ⅰ）一般规定第３．２．１条正截面承载力计算方法的基本假定：一、截面应变保持平面；二、不考虑混凝土的抗拉强度；三、混凝土轴心受压的应力与应变关系曲线为抛物线，其极限压应变取０．００２，相应的最大压应力取ｆｃ；对非均匀受压构件，当压应变εｃ≤０．００２时，应力与应变关系曲线为抛物线；当压应变εｃ＞０．００２时，应力与应变关系曲线呈水平线，其极限压应变εｃｕ取０．００３３，相应的最大压应力取εｃｍ；四、钢丝应力取等于钢丝应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。第３．２．２条受压区混凝土的应力图形可采用等效矩形应力图，其高度可取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数０．８，矩形应力图的应力可取混凝土弯曲抗压强度设计值。第３．２．３条受拉钢丝和受压区混凝土同时达到其强度设计值时的相对界限受压区高度ξｂ应按下列公式计算：第３．２．４条钢丝应力可根据平截面假定计算，也可按下列近似公式计算：（Ⅱ）受弯构件第３．２．５条矩形截面或翼缘位于受拉边的Ｔ形截面冷拔钢丝预应力受弯构件，其正截面受弯承载力应按下列公式计算（图３．２．５）：第３．２．６条翼缘位于受压区的Ｔ形截面冷拔钢丝预应力受弯构件（图３．２．６），其正截面受弯承载力应按下列情况计算：第３．２．７条不对称于弯矩作用平面的任意截面（非对称截面或对称截面但弯矩作用平面与截面对称轴斜交）的冷拔钢丝预应力双向受弯构件，其受弯承载力应根据内、外弯矩作用平面相重合的条件，按下列公式计算（图３．２．７）：第３．２．８条受弯构件的受弯承载力计算，应满足ｘ≤ξｂｈ０的条件。当受拉钢丝按构造要求或按正常使用极限状态计算要求配置的钢丝截面面积大于承载力公式（３．２．５／１）、（３．２．５／２）的要求时，验算ｘ≤ξｂｈ０的条件可仅考虑由承载力条件要求确定的那一部分受拉钢丝的截面面积。（Ⅲ）受压构件第３．２．９条冷拔钢丝预应力轴心受压构件，其正截面受压承载力应按下列公式计算：第３．２．１０条矩形截面冷拔钢丝预应力偏心受压构件正截面受压承载力应按下列公式计算（图３．２．１０）：第３．２．１１条Ｔ形截面冷拔钢丝预应力偏心受压构件，当翼缘位于截面的较大受压边缘时，其正截面受压承载力应按下列规定计算：一、当受压区高度ｘ≤ｈ′ｆ时，应按照宽度为ｂ′ｆ的矩形截面计算；二、当受压区高度ｘ＞ｈ′ｆ时，则应考虑腹板的受压作用，按下列公式计算（图３．２．１１）：受拉边或受压较小边的非预应力钢丝和预应力钢丝应力σｓ、σｐ以及是否考虑非预应力受压钢筋的作用，均应按本规程第３．２．１０条有关规定进行计算；倒Ｔ形和Ｉ形截面的构件，当翼缘位于截面受拉边或受压较小边且ｘ＞ｈ／ｈｆ时，其正截面受压承载力计算应考虑翼缘受压部分的作用。第３．２．１２条计算冷拔钢丝预应力偏心受压构件时，应考虑构件在弯矩作用平面内挠曲对轴向力偏心距的影响，此时，应将轴向力对截面重心的初始偏心距ｅｉ乘以偏心距增大系数η。对矩形、Ｔ形和Ｉ形截面偏心受压构件，偏心距增大系数可按下列公式计算：第３．２．１３条冷拔钢丝预应力偏心受压构件除应计算弯矩作用平面的受压承载力外，尚应按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力，此时，可不考虑弯矩的作用，但应考虑稳定系数φ的影响。（Ⅳ）受拉构件第３．２．１４条冷拔钢丝预应力轴心受拉构件的正截面受拉承载力应按下列公式计算：第３．２．１５条矩形截面冷拔钢丝预应力偏心受拉构件，其正截面受拉承载力应按下列规定计算：一、小偏心受拉情况二、大偏心受拉情况三、对称配筋的矩形截面冷拔钢丝预应力偏心受拉构件，不论大、小偏心受拉情况，均按公式（３．２．１５／２）计算。第３．３．