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5.3 筒仓仓壁预应力
5.3.1 预应力混凝土筒仓在进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算时,应对其施加预应力的附加荷载进行验算。
5.3.2 预应力混凝土筒仓的仓壁在正常使用极限状态下进行裂缝控制验算时,应根据使用条件及不同工况的要求施加预应力,按其大小分别釆用全预应力、有限预应力或部分预应力进行计算,并应符合下列规定:
1 全预应力(按一级裂缝控制)混凝土筒仓仓壁应符合下列规定:
1)在正常使用极限状态条件下严格要求不出现裂缝,混凝土的受拉边缘不应出现拉应力时,应根据筒仓的具体条件,选择适宜的预应力强度比(预应力度)λ值;
2)全预应力计算应采用标准组合值。
2 有限预应力(按二级裂缝控制)混凝土筒仓仓壁应符合下列规定:
1)在正常使用极限状态条件下,仓壁可不出现裂缝;
2)允许混凝土的边缘纤维产生有限的拉应力,但其值不应大于混凝土轴心抗拉强度的标准值;
3)应根据筒仓的具体条件选择适宜的预应力强度比(预应力度)λ值;
4)有限预应力计算应釆用标准组合值。
3 部分预应力(按三级裂缝控制)混凝土筒仓仓壁应符合下列规定:
1)在正常使用极限状态条件下,宜釆用长期荷载效应的标准组合,允许其受拉区出现控制裂缝,裂缝的最大允许宽度应根据使用要求确定;
2)应选择适宜的预应力强度比(预应力度)λ值。
5.3.3 部分预应力(按三级裂缝控制)混凝土筒仓仓壁,按基本组合计算时,应符合下列规定:
1 在可变荷载效应控制条件下,仓壁混凝土中不应出现拉应力;
2 按基本组合荷载效应控制的最不利条件下,仓壁混凝土中可出现拉应力。
5.3.4 预应力混凝土筒仓仓壁的预应力强度比(预应力度)λ应根据仓壁的受力条件、结构特点、贮料特性、使用工况、裂缝控制等级及抗震设防烈度要求选择,预应力强度比(预应力度)λ应按下式计算:
式中:λ——预应力强度比(预应力度);
Ap一一受拉区预应力筋截面面积;
As——受拉区非预应力筋截面面积;
fpy——预应力筋的抗拉强度设计值;
fy——非预应力筋的抗拉强度设计值。
5.3.5 预应力强度比(预应力度)λ宜控制在0.50~0.65,且不宜大于0.75,仓壁自上至下的不同区段宜釆用不同的预应力度。
5.3.1 在本标准第4.1.1条第1款中已明确规定,将预应力作为永久荷载,故在结构验算时,不应忽略预应力的作用。圆形筒仓施加预应力,是因为采用普通钢筋混凝土结构时,筒仓已不能满足荷载效应的要求。荷载效应是荷载在结构上作用的结果,比如筒仓结构的裂缝及变形等。要根据出现在结构中的荷载效应持续的时长,作为釆用预应力的依据。
5.3.2 对于大容量且贮料重力密度又较大的筒仓,釆用普通钢筋混凝土结构已无法满足使用要求。施加预应力可以解决筒仓设计时非预应力筋不能满足仓壁抗裂及裂缝的控制问题。由于使用条件不同,对于裂缝的控制要求也不同,不同的荷载作用产生不同的荷载效应,故设计者可以根据不同的使用条件及不同的荷载效应,选用不同级别的预应力。预应力分为全预应力、有限预应力及部分预应力。全预应力设计可保证在全部荷载作用下混凝土不受拉、不裂缝,与部分预应力结构相比,具有抗裂性好、抗疲劳性强、结构刚度大、设计计算简单等优点。但也有一些严重的缺点,如结构的延性差,对抗震不利,有些部位的裂缝并不能完全消失且工程造价高。为此,在具体工程设计时,应按生产工艺不同的使用要求选用不同级别预应力。
5.3.3 当筒仓釆用不同的组合设计时,对部分预应力会有不同的要求,本标准第5.3.2条第3款的规定,明确了部分预应力的适用条件。本条强调的是,在最不利组合荷载效应的条件下,宜允许混凝土出现一定的拉力及裂缝。
5.3.4 预应力度为预应力筋的有效总拉力值与总预应力筋及非预应力筋拉力之和的比。环向预应力筋配置较大时,其仓壁外侧竖向裂缝将完全消失,同时有可能引起仓壁横向弯曲,并由此产生内侧附加环向拉力。附加环向拉力的出现,对竖向内力也有一定的影响,从而需要加大内侧非预应力筋的配置。为此在工程设计时,有效地控制预应力度,并协调预应力筋、非预应力筋的合理配置是非常必要的。近年来在建材、电力、煤炭等部门,建造了容量较大的预应力混凝土筒仓,本条是根据这些筒仓的设计经验编写的。
5.3.5 本条给出的预应力度的控制幅度,是根据国内外不同筒仓的使用经验,对预应力度进行必要的控制参数,也就是在筒仓设计时,要根据本标准第5.3.2条的要求,根据不同筒仓的使用工况,对预应力度进行必要的控制。预应力度过大,会造成相应的非预应力筋无为地增大,故应对其有所限定。同时,在筒仓的不同高度处,预应力强度比(预应力度)也应有不同的控制要求。设计时应分段试算,以确保各段的预应力筋及非预应力筋的合理配置。
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