单孔预应力基本锚垫板设计方法探讨

第３６卷第ｌ６期　２　０　ｌ　０年６月　山　西　建　筑　ＳＨＡ卜Ⅸｌ　ＡＲＣＨＩ１］三ＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．１６　Ｊｕｎ．２０１０　・５１・　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）１６—００５１—０２　单孔预应力基本锚垫板设计方法探讨　许摘平刘秦生　要：参考国内外设计与施工规范，通过算例对该锚垫板的端面尺寸、厚度以及附加螺旋筋的设计计算问题进行了分　析，分析结果表明：在进行普通垫板验算时，除可按锚垫板刚性扩散角取为４５。计算的局部受压承载力外，尚需验算混凝　土反力作用下锚垫板的刚度和强度。　关键词：后张预应力混凝土，无粘结预应力，基本锚垫板，局部受压承载力　中图分类号：ＴＵ３７５　文献标识码：Ａ　１概述　目前，在后张有粘结预应力结构中主要采用整体铸造锚垫　板，而在无粘结预应力结构中则主要采用的是基本垫板，特别是　在无粘结预应力板中，大多采用的是单孔的基本锚垫板＿１　Ｊ。对于　单孔的锚垫板，预应力施工规程ＣＥＣＳ　１８０规定的平面尺寸为　８０　ｎ１ｎ１×８０　ｒｎｎ１，且厚度为１４　ｍｍｌ　２ｌ，而公路桥梁规程ＪＴＧ　Ｉ３６２　当为螺旋式配筋式时，其体积配筋率　应按下列公式计算：　＝　㈣　当未配局压加强钢筋时，局部受压承载力应符合下列规定：　Ｅｌ≤０．８５ｆｌｆＡｍ　（６）　当采用刚性垫板时，局部受压面积取为垫板的面积，而当采　规定的最小厚度则为１６　ＩｎｌＴｌ＿３ｊ，另外，在工程应用中，可以大量见　用柔性垫板时，局部受压面积可根据锚板几何形状相似且按垫板　厚度的两倍增加其尺寸的原则来确定，即考虑锚垫板刚性扩散角　到尺寸为７０ＩＴＩＩＴＩ×７０　ｎｌｌＴｌ或者厚度仅为１２ＩＴＩ１ＴＩ的锚垫板。因此，　取为４５。。　单孔锚垫板的端面尺寸和厚度应取多少合适值得讨论。　在实际工程中会出现螺旋筋内径小于垫板宽度的情况，对此　２锚垫板的设计要求　可参考美国规范ＡＡＳＨＴＯＥ　５＿的规定进行设计计算，即局部受压承　２．１局部受压承载力要求　载力取为下列计算结果的较大值　１ｊ：１）局部受压面积取为螺旋筋　根据ＧＢ　５００１０—２００２混凝土规范，当配置螺旋筋或网片筋作　外切正方形面积，并取Ｊ９　＝１．０，按式（２）计算；２）不考虑螺旋筋　为局压加强钢筋且其核心面积Ａ　≥ＡＬ时，其局部受压区面积　的作用，按式（６）计算。　尺寸及局部受压承载力应符合下列规定　４　Ｊ：　≤１．３５ｐｄ￣ｚｆＡ　≤０．９（　＋２ａｐ￣８　）Ａｌ　２．２刚性垫板判断条件　（１）　根据美国规范ＡＡＳＨＴＯ的规定，当垫板厚度满足式（７）要求　（２）　时，可视为刚性垫板，否则为柔性垫板ｌ５　Ｊ：　（３）　≤ｏ．ｏ８　瓮　ｐ（７）　一一　／　Ａ｜　（４）　０．８０ｆ￣ｔ；　Ａｆ　（８）　有一定影响，特别是对支座附近节点弯矩峰值的影响显著；３）布　中间跨基本没有影响；４）布索方案对综合轴力和次轴力影响比较　构，１９９４（３）：５１—５６．　英．后张预应力混凝土平板一柱结构设计与工　程实例［Ｍ］．哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，１９９９．　索方案对端跨设计截面的综合弯矩和次弯矩有一定影响，而对于　［２］郑文忠，王小；５）布索方式对节点抗裂验算结果影响很大，但对板带设计截　［３］陈国栋，房贞政．预应力筋布筋形式对板结构性能的影响　面的抗裂验算结果影响很小；６）布索方式对板带设计截面的受弯　承载力和中柱受冲切承载力的影响很小。　［Ｊ］．福州大学学报（自然科学版），１９９７（１２）：８５—８６．　［４］　陶学康．后张预应力混凝土设计手册【Ｍ］．北京：中国建筑　参考文献：　工业出版社，１９９６．　［１］　陶学康．双向体系——双向板及楼盖设计（一）［Ｊ］．建筑结　［５］ＧＢ　５００１０—２００２，混凝土结构设计规范［Ｓ］．　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ｐｏｓｔ－ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｌａｂｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｅｎｄｏｎ　Ｉａｙｏｕｔ　ｏｐｔｉｏｎｓ　ＬＩ　Ｆａｎ　ＬＩ　Ｈｕｉ－ｊｕａｎ　ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｙａｈ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｅｎｄｏｎ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｐｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｐｒｅ￣ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ｐｏｓｔ－ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｌａｂｓ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｂｙ　ｓｏｍｅ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ｗｉｔｈ　ｆｉｎｉｔｅ　ｅｌｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｅｎｄｏｎ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｐｔｉｏｎｓ　ｗｏｕｌｄ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｔｈｅ　ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｆｏｒｃｅｓ　ｏｆ　ｎｏｄｅｓ　ｖｉｓｉｂｌｙ，ｗｈｉｌｅ　ｔｈｅ　ｏｎｅｓ　ｏｆ　ｓｌａｂ　ｓｔｒｉｐ　ｓｅｃｔｉｏｎｓ　ｓｌｉｇｈｔｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｓｔ—ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｌａｂ，ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔｓ，ｔｅｎｄｏｎ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｐｔｉｏｎｓ，ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｌａｂ　ｓｔｒｉｐ　收稿日期：２０１０—０２—２７　作者简介：许平（１９７３一），男，工程师，上海市外高桥保税区新发展有限公司，上海２００１３１　刘秦生（１９４６．），男，高级工程师，青岛国信体育公司，山东青岛２６６０３５　・５２・　．＜，）．　第３２　０　６卷簦１１　０　６年　月　６智　　山　西　建　筑陶　０．９（　＋２　）Ａ　＝０．９　ｘ（１．０　ｘ　２．５　ｘ　１９．１＋２　ｘ　其中，Ｅ为垫板材料的弹性模量；　为锚板边到垫板边的最　土局部受压净面积。　大距离；ｔ为垫板的厚度；　为垫板底面的平均压应力；Ａｈ为混凝　１．０×０．０４７　１×１．０ｘ２１０）ｘ４　７１０＝２８６　２６８　Ｎ＝１．３７４　。　综上所述，配置局压加强钢筋后，满足局部受压承载力的要求。　４）垫板刚性扩散角取为４５。，验算局部受压承载力。　（９）　２．３锚垫板的刚度和强度要求　１）垫板的弯曲应力应满足下列要求：　Ｏ＂ｓ≤０．８　根据垫板刚性扩散角取为４５。，则有：　Ａ　＝３．１４ｘ（４６＋１４ｘ　２）　／４＝４　２９９舢ｎ２。　Ａ６＝３．１４ｘ２００　／４＝３１　４００　ｍ２。　Ａ，　＝３．１４ｘ（４６＋１４×２）　／４—３．１４×２０　／４＝３　９８５　ｒｒｍ１２。　Ａ　＝３．１４×８０　／４＝５　０２４　。　＝３　（　）。　２）垫板和锚板问的容许压应力应满足下列要求：　％≤１．５　％　：（１０）　（１１）　Ｏ．８０　ｆ￣ｔ－Ａｐ　＾　（１２）　１ｚ　／３３１－４００　＾、／　ｚ・／。　其中，　为垫板的弯曲应力；ｆｆｓｂ为垫板和锚板间的平均压应　力；Ａ　为垫板和锚板间的接触面积；　为垫板材料的抗拉屈服强　Ｊ９　＝√　＿１．【】８１。　１．３５Ｎ？Ｚ￣ａｚ　＝１．３３Ｅ。　度设计值。　３单孔锚垫板设计　０．９（　＋２０ＩＤ　）Ａｚ　＝２６１　６５１　Ｎ＝１．２５６ＦＪ。　与前述方法的计算结果相比，根据“垫板刚性扩散角取为　４５”’确定的局部受压承载力略为偏低，偏于保守。　３．１　１４　ｍｉｎ厚垫板的分析　１）计算条件。　垫板尺寸为８０ｍｍＸ８０　ｒｎｍＸ１４　ｒｎｒｎ，其中间开孔直径２０ｌＴｌｒｎ，　即　＝１７　ｍｍ；锚板直径为４６　ｍｒｎ［２　；垫板材料：Ｑ２３５钢（　＝　３．２　１２　ＩＴｌＩｎ厚垫板的分析　１）验算局部受压承载力。１．３５　２　协：１．３５７　，０．９（　＋　）Ａ　＝２６６　５５０　Ｎ＝１．２８０　，因此，该垫板的局部受压承　２１５　ＭＰａ，Ｅｓ＝２０６　ＧＰａ）；垫板布置在厚为２００　ｉｎｌｎ的板端，板的　混凝土强度等级为ＣＡ０。　２）验算垫板的刚度和强度。　０．０８×￣／２０６×１０　／３４．８３　载力满足要求。２）验算垫板的刚度和强度。根据式（９）验算垫板　的弯曲应力有：　＝３×３４．８３×（１７／１２）　＝２１０　ＳＰａ＞０．８厶＝　０．８×２１５＝１７２　ｍＰａ。按“垫板刚性扩散角取为４５”’验算，垫板下　曲应力有：　＝３ｘ　５９＝１７７　ＳＰａ＞Ｏ．８　＝０．８Ｘ　２１５＝１７２　ＳＰａ。　根据式（７）的刚性垫板要求有：　≥———　＝ｌ／＝＝＝；＝＝＝＝　的压应力为：　＝　／Ａ　＝２０８　３２０／３　５３２＝５９．０　ＳＰａ。垫板的弯　１１．７５　ＩＴＬｒｎ。因此，取垫板厚度ｔ＝１４　ｎ－Ｌｒｎ，满足要求。根据式（９）　ｌｌ垫板的弯曲应力不满足要求。从而说明　验算垫板的弯曲应力有：．　＝３　Ｘ　３４．８３×（１７／１４）　＝１５４　ＭＰａ＜　两种方法均得到１２　ｍｉ在进行普通垫板验算时，不仅需要验算垫板下的混凝土局部受压　０．８　＝０．８ｘ２１５＝１７２　ＭＰａ。因此，满足垫板弯曲应力控制要求。　承载力，还需要验算混凝土反力作用下垫板的刚度和强度。　根据式（１１）验算垫板和锚板间的容许压应力有：　＝　／Ａ　＝２０８　３２０／１　３４７＝１５４．７　ＭＰａ＜１．５　＝１．５×　２１５＝３２２　ＭＰａ。　４结论与建议　１）本文整理了预应力基本锚垫板的局部受压承载力计算、垫　板的刚度和强度验算公式，并给出了设计算例，可为相关的工程　因此，满足垫板和锚板间的容许压应力要求。　综上所述，该垫板满足刚性垫板的刚度和强度要求。　３）验算局部受压承载力。　参考规程ＣＥＣＳ　１８０拟配置　部受压面积取为：　Ａ　＝３．１４×８０　／４＝５　０２４　ｍ２。　Ａ６＝３．１４ｘ２００　／４：３１　４００咖ｎ２。　Ａ　＝３．１４×８０　／４—３．１４ｘ２０２／４＝４　７１０　ｍｒｎ　。　设计提供参考。２）算例结果表明，在进行普通垫板验算时，除可　按锚垫板刚性扩散角取为４５。计算的局部受压承载力外，尚需验　＝８０　ｍｌＴｌ，Ｓ＝３０　ＩＴｌＩｎ，直径　算混凝土反力作用下锚垫板的刚度和强度。　　６　ａｉｒｎ，ＨＰＢ２３５钢筋［　。由于　＝Ａ，则Ａ　＜Ａ　，因此，计算局　参考文献：［１］赵勇．后张预应力混凝土锚固区设计研究进展报告［Ｒ］．　上海：同济大学，２００９．　［２］ＣＥＣＳ　１８０：２００５，建筑工程预应力施工规程［Ｓ］．　［３］ＪＴＪ　Ｉ３６２—２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规　范［Ｓ］．　＝√　＿２＿５。　＝　［４］ＧＢ　５００１０—２００２，混凝土结构设计规范［Ｓ］．　［５］　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｔａｔｅ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｏｆｆｉ—　ｃｉａｌｓ（ＡＡＳＨＴＯ）．ＬＲＦＤ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ（ＳＩ　Ｕ—　ｎｉｔｓ，Ｔｈｉｒｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ），２００５．　＝　～３０＿０＿０４７　１ｎ　ｓ　８０×　……。　１．３５　ｆ　＝１．３５ｘ１．０×２．５ｘ１９．１ｘ４　７１０＝３０３　６１８　Ｎ＝１．４６　。　Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ｂａｓｉｓ　ｐｏｓｔ－ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ　ａｎｃｈｏｒａｇｅ　ｐｌａｔｅ　ｗｉｔｈ　ｓｉｎｇｌｅ　ｔｅｎｄｏｎ　ｘｕＰｉｎｇ　ＬＩＵＱｉｎ－ｓｈｅｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｄｅｓ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ．ｍａｋｅｓ　ａｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎｃｈｏｒ　ｐｌａｔｅ　ｎｄ　ｔａｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎ　ｇｏｆ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓｐｉｒａｌ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｅｘａｍｐｌｅｓ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｃａｎ　ｕｓｅ　ｔｈｅ　ｒｉｇｉｄ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　ａｎｇｌｅ　ｏｆ　４５。ｔｏ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｌｏｃａｌ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ａｎｄ　ｉｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｔａｋｅｎ　ａｃｃｏｕｎｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔｉｆｆ—　ｈｅＳＳ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ａｎｃｈｏｒａｇｅ　ｐｌａｔｅ　ｔｏ　ｒｅｓｉｓｔ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｓｔ—ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｕｎ－ｂｏｎｄｅｄ　ｐｒｅ－ｓｔｒｅｓｓｅｄ，ｂａｓｉｓ　ａｎｃｈｏｒａｇｅ　ｐｌａｔｅ，ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｌｏｃａｌ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ