一预应力混凝土屋架下弦,构件长度21m,采用后张法施工,孔道直径55mm,截面如图1所示。混凝土强度等级为C60。张拉时混凝土强度f’cu=60N/mm2(此时fck=38.5N/mm2)。该构件为一般要求不出现裂缝的构件。结构重要性系数为1.0。
已知:张拉控制应力σcon=0.70,fptk=0.70×1860N/mm2。预应力损失σι1=40.6N/mm2,σι2=40.0N/mm2,σι4=32.6N/mm2,σι5=134.2N/mm2。由永久荷载标准值计算得到的构件轴向拉力NGk=800kN,由可变荷载标准值得到的轴向拉力NQk=300kN,可变荷载的准永久系数为0.5。
预应力钢绞线面积A0=1112mm2,fpy=1320N/mm2,αEp=5.42;非预应力钢筋As=452mm2,fy360N/mm2,αEs=5.56。
要求:(1) 判断施工阶段混凝土预压应力是否满足要求;
(2) 使用阶段正截面承载力验算;
(3) 使用阶段正截面抗裂验算。
参考答案:
[解] (1) 施工阶段混凝土预压应力应满足
σcc≤0.8f’ck
这里,An=280×180-2×3.14×552/4+(5.56-1)×452
=47.71×103mm2
故满足要求。
(2) 使用阶段正截面承载力验算
Nu=fpyAp+fyAs=1 320×1112+360×452=1631×103N=1631kN
而γ0N=1.0×(1.2×NGk+1.4×NQk)=1380kN
Nu>γ0N,故正截面承载力合格。
(3) 使用阶段正截面抗裂验算
σι=40.6+40.0+32.6+134.2=247.4N/mm2
A0=47.71×103+5.42×1112=53.74×103mm2
在荷载效应的标准组合下
Nk=800+300=1100kN
σck-σpc=20.5-23.3<0,满足要求。
在荷载准永久组合下的效应小于荷载标准组合下的效应,故必然存在σcq<σck,从而必有σcq-σpc<0,满足要求。