截面应力验算
MIDAS中的psc验算
斜截面抗裂验算
6.3.1(第2条) 6.3.3
裂缝宽度验算
6.4.2~6.4.4
挠度验算
6.5.1~6.5.4
正截面砼的法向压应力验 算
6.1.5，6.1.6 7.1.3，7.1.4 7.1.5
斜截面砼的主压应力验算
7.1.6，7.1.3 7.1.4，7.1.5
受拉区钢筋的拉应力验算
7.1.3, 7.1.4 7.1.5
梁 (受弯)
梁 (受弯)
程序验算结果与规范中相应条文的对应关系
验算内容
规范条款
备注
程序
表2 对应程序内的验算
正截面抗弯验算 斜截面抗剪验算 斜截面抗弯验算
5.2.2~5.2.5 5.2.6~5.2.11 5.2.12
适用于全预应力、A类、B类构件 适用于全预应力、A类、B类构件
是 7.使用阶段正截面抗弯验算 是 8.使用阶段斜截面抗剪验算 否
2) 受拉区钢筋拉应力验算：表中应力拉为正，压为负。 3) 使用阶段正截面法向应力验算：
- 表中应力压为正，拉为负。 - 最大、最小分别指的是压应力和拉应力的验算。本项验算结果表格中包含了规范里
面两项验算内容，即正截面抗裂验算和正截面砼的法向压应力验算，其中表格中“最 大/最小”位置显示“最小”的为正截面抗裂验算结果，表格中“最大/最小”位置 显示“最大”的为正截面砼的法向压应力验算。如果用户想分别查看两项验算结果 或者整理计算书时分开整理，可以只激活“最大”的结果或者“最小”的结果。下 面第4项、第5项验算内容和第3项内容类似，也是对应着规范里面两项验算内容， 查看时可以参考本条说明。在Civil 6.7.1中将把两项验算结果分开在两个表格里面 查看。 - 表格中“组合名称”项表示最大最小值所属的荷载组合 - 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) 使用阶段斜截面应力验算（剪力最大时）： - 表中应力压为正，拉为负。 - 最大、最小分别指的是压应力和拉应力的验算。 - 表格中“组合名称”项表示最大最小值所属的荷载组合 - 程序实现验算所有荷载工况下的斜截面应力并不困难，但是由于验算的工况太多， 计算时间可能很长。由于最大主拉应力一般都发生在腹板受最大剪应力的时候，而 腹板剪应力主要由剪力和扭矩产生，因而程序选择了剪力最大时和扭矩最大时两种 工况验算斜截面应力。 5) 使用阶段斜截面应力验算（扭矩最大时）：表中应力压为正，拉为负。最大、最小分别 指的是压应力和拉应力的验算。其余说明同4)项。 6) 使用阶段裂缝宽度验算：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(最小项)。 7) 使用阶段正截面抗弯验算：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。 8) 使用阶段斜截面抗剪验算：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hB0B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。 9) 使用阶段抗扭验算。最大最小项无意义。
管道应力分析和计算
管道应力分析和计算目次1 概述1.1 管道应力计算的主要工作1.2 管道应力计算常用的规范、标准1.3 管道应力分析方法1.4 管道荷载1.5 变形与应力1.6 强度指标与塑性指标1.7 强度理论1.8 蠕变与应力松弛1.9 应力分类1.10 应力分析2 管道的柔性分析与计算2.1 管道的柔性2.2 管道的热膨胀补偿2.3 管道柔性分析与计算的主要工作2.4 管道柔性分析与计算的基本假定2.5 补偿值的计算2.6 冷紧2.7 柔性系数与应力增加系数2.8 作用力和力矩计算的基本方法2.9 管道对设备的推力和力矩的计算3 管道的应力验算3.1 管道的设计参数3.2 钢材的许用应力3.3 管道在内压下的应力验算3.4 管道在持续荷载下的应力验算3.5 管道在有偶然荷载作用时的应力验算3.6 管系热胀应力范围的验算3.7 力矩和截面抗弯矩的计算3.8 应力增加系数3.9 应力分析和计算软件1 概述1.1 管道应力计算的主要工作火力发电厂管道（以下简称管道）应力计算的主要工作是验算管道在内压、自重和其他外载作用下所产生的一次应力和在热胀、冷缩及位移受约束时所产生的二次应力；判断计算管道的安全性、经济性、合理性，以及管道对设备产生的推力和力矩应在设备所能安全承受的范围内。
管道的热胀应力应按冷、热态的应力范围验算。
管道对设备的推力和力矩应按冷状态下和工作状态下可能出现的最大值分别进行验算。
1.2 管道应力计算常用的规范、标准（1）DL/T 5366－2006火力发电厂汽水管道应力计算技术规程（2）ASME B 31.1－2004动力管道在一般情况下，对国内工程采用DL/T 5366进行管道应力验算。
对涉外工程或顾客有要求时，采用B 31.1进行管道应力验算。
1.3 管道应力分析方法管道应力分析方法分为静力分析和动力分析。
对于静荷载，例如：管道内压、自重和其他外载以及热胀、冷缩和其他位移荷载作用的应力计算，采用静力分析法。
正截面验算
梁、板常用混凝土强度等级为C20、C25、C30、C35、 C40； 二）钢筋
１、梁箍筋常用HPB235级、 HRB335级、 HRB400级，主筋常用HRB335级、 HRB400级；
２、板常用HPB235级、HRB335级、 HRB400 级，其中HRB400级用于板中经济指标较好。
三）梁内钢筋直径及间距：
Mu
1.0
0.8 My II a
0.6
II
0.4
III III a
M cr I a
I
0
f cr
fy
fu f
加载过程中弯矩－曲率关系
M/Mu
1.0 Mu 0.8 My
Ⅱa Ⅲ
0.6 Ⅱ
0.4
Mcr
Ⅰa Ⅰ
0
M/Mu
1.0 Mu 0.8 My
0.6
0.4
Mcr
0
fcr
fy
Ⅲa
f
fu f
M/Mu
1.0 Mu 0.8 My
二、常用梁、板的截面尺寸
一）、梁的宽度和高度
１、为统一模板尺寸、便于施工，通常采用：
梁宽度b=120、150、180、200、220、250、300、 350、…(mm) 梁高度h=250、300、……、750、800、 900、…(mm)。 ２、出于平面外稳定的考虑，梁截面高宽比作 出一定要求：
Ⅱa Ⅲ
Ⅲa
0.6 Ⅱ
0.4
Mcr
Ⅰa Ⅰ
0
y
s
裂缝开裂前--第一阶段，界
限Ia
钢筋屈服前--第二阶段，界
限IIa
梁破坏（混凝土压碎）--第
三阶段，界限IIIa
截面应力的计算
A
d
3 00
C
a
B F
一、应力的概念
10KN A=10mm2
10KN
10KN 受力杆件某截面上一点的内力分布疏密 程度，内力集度. A=100mm2
G
´
d d G G G dx dx
d G dx
3. 静力学关系 dA
2
d T A dA A G dA dx d G A 2 dA dx
O
令I p A dA
应力的国际单位为N/m2 （帕斯卡） 1N/m2=1Pa 1MPa=106Pa＝1N/mm2 1GPa=109Pa
—位于截面内的应
力称为“ 切应力”
二、拉（压）杆横截面上的应力与应变
变形规律试验：
FP
FP’
观察发现：当杆受到轴向拉力作用后，所有的纵向线 都伸长了，而且伸长量都相等，并且仍然都与轴线平行； 所有的横向线仍然保持与纵向线垂直，而且仍为直线，只 是它们之间的相对距离增大了。
10KN
哪个杆先破坏?
工程构件，大多数情形下，内力并非均匀分布， 集度的定义不仅准确而且重要，因为“ 破坏” 或“失效”往往从内力集度最大处开始。
应力就是单位面积上的力?
F1
P
DF
ΔA
σ
DF P DA
F2
p lim
DF DA
DA0
dF dA
midas学习_PSC_截面设计验算
MIDAS/Civil 6.7.1 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，给出的具体验算内容是不同的，详见表 1。
1) 施工阶段正截面法向应力验算
- 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。
-5-
MIDAS Civil V6.7.1 技术资料 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。 - 当各荷载组合在该截面处始终不会产生拉应力，那么这个该截面不存在出现裂缝的 可能，因此在PSC设计中对该截面的裂缝宽度不予验算，输出结果以“—”表示。 - 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）
不提供第 7)、8)项验 算
不提供第 7) 、8)项验算
部分预应力 A类
不提供第 7)、12)项验算
不提供第 7)项验算 不提供第 7)项验算
部分预应力 B类
不提供第 3)、12)项验算
不提供第 3)项验算
* 以上不提供验算的项目均为规范中不要求验算的内容
不提供第 3)项验算
6.7.1 版验算内容与 6.7.0 版验算内容对应关系
- 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
MIDASCivil 6.7.0 PSC截面验算功能说明
5) 同一钢束组里面包含的预应力钢束必须具有相同的钢束特性值。否则会提示以下错误信 息“钢束组中有其他类型的钢束材料”。
6) 程序默认水平的梁单元按照梁设计，竖直的梁单元按照柱设计，对于倾斜的梁单元如果 想按照梁设计，需要在“设计――一般设计参数――编辑构件类型”中把相应的单元修 改为想采用的构件类型。否则会提示以下错误信息“不是适合的构件类型”。
不同的“PSC设计参数”对应的验算结果
表1
项目
二维
二维+扭矩
全预应力
不提供第5)、6)、9)项验算 不提供第6)项验算
部分预应力A类 不提供第5)、6)、9)项验算 不提供第6)项验算
部分预应力B类 不提供第5) 、9)项验算
全部提供
* 以上不提供验算的项目均为规范中不要求验算的内容
三维 不提供第6)项验算 不提供第6)项验算 全部提供
预钢筋端部锚固区、墩顶 正截面拉应力验算 (仅适用于全预应力和A类构件) 斜截面砼主拉应力验算 (适用于全预应力、A类、B类构件) 仅适用于B类构件
7.1.3适用于全预应力和A类构件 7.1.4适用于B类构件
7.1.3适用于全预应力和A类构件 7.1.4适用于B类构件 7.1.3适用于全预应力和A类构件 7.1.4适用于B类构件
斜截面抗裂验算
6.3.1(第2条) 6.3.3
裂缝宽度验算
6.4.2~6.4.4
挠度验算
6.5.1~6.5.4
正截面砼的法向压应力验 算
6.1.5，6.1.6 7.1.3，7.1.4 7.1.5
截面混凝土的正应力验算
截面混凝土的正应力验算根据《公预规》7.1.5条，使用阶段正截面应力应符合下列要求：MPa f ck kc pt cu 2.165.0=≤+=σσσ式中：kc σ——在作用标准效应组合下混凝土的法向压应力，按下式计算：332211ouG ou G nu G kc W M W M W M ++=σ (2-32）1G M 、2G M 、3G M ——标准效应组合的弯矩值，见表2-11的①、②、③栏； 1nu W 、2nu W 、3nu W ——分别取表2-17，截面特性的第一、第二、第三阶段的值。
pt σ——由预应力产生的混凝土法向拉应力，按下式计算：nupn p n P ptW e N A N ∏∏-=σ (2-33）∏p N ——s l P p p A A N ⋅-⋅=∏∏6σσn A 、nu W ——取表2-17，第一阶段的截面特性； pn e ——sl p p s nb s l p nb p p pn A A A y A a y A e ⋅-⋅-⋅--⋅=∏∏66)()(σσσσ。
表2-35示出了正截面混凝土压应力验算的计算过程和结果，最大压应力在3号梁跨中截面下缘，为4.153 MPa>16.2MPa ，可见其结果符合规范要求。
2-35 正截面混凝土压应力验算表项目边梁3号梁跨中 4/L 变化点 支点 跨中4/L 变化点支点 1G M )(m kN ⋅2155.6 1617.67 943.16 0 2286.88 1715.16 1000.62 0 2G M )(m kN ⋅115.15 86.37 50.39 0 230.31 172.73 100.77 0 3G M )(m kN ⋅1061.33 796.00 464.38 0 1061.33 796.00 464.38 0 1nu W )(3m0.5580.5570.5590.6190.5270.5160.5180.5822nu W )(3m 0.590 0.585 0.577 0.627 0.547 0.543 0.535 0.588 3nu W )(3m 0.631 0.625 0.616 0.662 0.628 0.623 0.614 0.659 ∏p N )(kN3071.30 3041.74 3008.85 3176.78 3133.47 3100.40 3064.89 3212.88n A )(2m 0.8140 0.8140 0.8140 1.2496 0.7786 0.7786 0.7786 1.216 pn e )(m1.083 0.981 0.840 0.233 1.063 0.963 0.825 0.226 kc σ)(MPa 5.740 4.3262.527 0 6.451 4.919 2.877 0 pc σ)(MPa-2.188 -1.624 -0.823 1.345 -2.297 -1.802 -0.947 1.394 cu σ)(MPa3.5522.7031.7041.3454.1533.1171.9301.394。
PSC截面设计验算功能说明
验算PSC截面设计功能说明1.程序给出的结果验算设计参数”中“截面设计内力”和“构件类型”选定的内容的不同，给出的PSC项12验算结果，如下所列。
根据“程序一共给出了结果是不同的，详见表验算1。
具体验算1) 施工阶段正截面法向应力验算2) 受拉区钢筋的拉应力* 3) 使用阶段正截面抗裂验算* 使用阶段斜截面抗裂验算4)验算使用阶段正截面压应力* 5)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*普通钢筋量估算8)* 预应力钢筋量估算9)使用阶段正截面抗弯验算10)11) 使用阶段斜截面抗剪验算 12) 使用阶段抗扭验算结果说明及与规范中相应条文的对应关系验算2.程序）7.2.7施工阶段正截面法向应力验算：（对应规范，7.2.81)条进行计7.1.3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条和第进行施工阶段正截面法向应力?条的规定采用。
6.1.4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条的规定。
对计算结果的叠加要满足规范第7.2.8 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。
?混凝土最大拉应力值，同时相/最小分别表示的是计算结果的混凝土最大压应力值/设计结果表格中的Sig_MAX针对最大?/容许拉应力。
应的Sig_ALW指的是施工阶段混凝土容许压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)?计。
按照规范要求施工阶段混凝土的抗f'ck=0.8fck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?用户可以把表格里面的f'ck≠0.8fck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Excel表格中，手动调整容许应力值。
结果拷贝到验算）7.1.5～7.1.3，6.1.4～6.1.3：（对应规范验算受拉区钢筋拉应力2)为按照规范第条）的规定。
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截面应力验算
4.6.1使用荷载作用阶段计算 （1）混凝土法向应力验算
此阶段为有预加力和全部恒载作用的阶段，通常是跨中截面上缘可能出现最大压应力和下缘最大拉应力（或最小应力）。
计算公式如下： s p
g js g js y j y s W M M W M W M A N 021++
+
-
=
σ
s
p
g js
g js
y j
y s W M M W M W M A N 021---+=
σ
式中：N y 、M y —由有效预加力产生的预加内力； W js 、W jx —分别为对上、下缘的净截面抵抗矩； W 0s 、W 0x —分别为对上、下缘的换算截面抵抗矩； W g1、W g2—分别由第一期、第二期恒载产生的弯矩； M p —由活载产生的弯矩，有组合Ⅰ和Ⅲ的两种情况；
混凝土法向应力验算：
按规定，载使用荷载使用下，混凝土法向压应力极限值如下： 荷载组合Ⅰ： 0.5R a b =14MPa （见表10） 荷载组合Ⅲ： 0.6R a b =16.8MPa
在使用荷载（组合Ⅰ）作用下，全预应力梁截面受拉边缘由预加力引起的预压应力必须大于或等于由使用荷载引起的拉应力，即σh ≥0通过各截面上下缘混凝土法向应力计算，其结果表明受拉区（组合Ⅰ）都未出现拉应力，最大压应力为11.336MPa ，故符合上述各项规定。
（2）混凝土主应力验算
此项验算包括混凝土主拉应力和主压应力，对前者验算主要为了保证主梁斜截面具有与正截面同等的抗裂安全度，而验算后者是保证混凝土在沿主压应力方向破坏时也具有足够的安全度。
计算混凝土主应力时应选择跨径中最不利位置截面，对该截面的重心处和宽度急剧改变处进行验算，所以选择1号梁的变化点截面，对其上梗胁、净轴、换轴和下梗胁等四处分别进行主应力验算： a.剪应力计算
计算公式： τ=τ
g1
+τ
p+g2
-τy
式中：τ—由使用荷载和弯起的预应力钢束在主应力计算点上产生的混凝土剪应
力；
τ
g1—第一期恒载引起的剪应力，
其中载截面净轴（j-j ） 上τg1=
b
I S Q j j
j g -1；
在换轴（o-o ）上τ
g1
=
b
I S Q j o
o g -1；
τ
p+g2
—活载及第二期恒载共同引起的剪应力，其中在净轴（j-j ）上
j j b
p
g g p S I Q Q -++=
022τ；在o-o 上的o o b
p
g g p S I Q Q -++=
022τ；
Q p —活载剪力，有（汽-20+人群）和挂-100两种情况； τy —预加力引起的剪应力，由钢束锚固时产生的和σs Ⅱ损失产生的剪应力
组合而成；
各项剪应力计算和组合情况见表22所示。
b.主应力计算
按规定，当只在主梁纵向有预应力时，计算公式为： 22)2
(
2
τσσσ+-=
hx
hx
zl
22)2
(
2
τσσσ++=
hx
hx
za
式中：σhx —预加力和使用荷载在计算主应力点上产生的混凝土法向应力，按σhx =σh ±σ计算；
σh —在计算主应力点上由预加应力（扣除全部应力损失）产生的混凝土
法向应力，由钢束锚固时产生的和σs Ⅱ损失产生的法向应力组合而成
（见表23）；
σ—在计算主应力点上由使用荷载产生的混凝土法向应力，按下式计算： 00
21y I M M y I M p
g j j
g ++
=
σ
y i 、y o —分别为各计算的主应力点到截面净轴和换轴的距离； M p —活载引起的弯矩，有（汽+人）和挂-100两种情况。
表24示出了σhx 的计算过程，混凝土主应力计算结果见表25 通过各控制截面的混凝土主应力计算，其结果如下： max σzl （MPa ） 组合Ⅰ 组合Ⅲ （由变化点截面控制） 0.075 0.083 max σza （MPa ）
（由跨中截面控制） 9.104 10.183
在使用荷载作用下混凝土主应力应符合下列规定：
荷载组合Ⅰ： σzl ≤0.8R l b =2.08MPa （见表10，以下同） σza ≤0.6R a b =16.8MPa (3)验算钢束中的最大应力 计算公式：
21min I e M n I e M n oi
g y
j
ji
g y
y y ++=σσ
min max I e M n oi p y
y y +=σσ
式中： σy —有效预应力；
M g1、M g2—第一、第二期恒载产生的梁内弯矩；
M p —活载产生的梁内弯矩，分（汽+人）和挂-100两种情况； e ji 、e oi —分别为钢束重心到截面净轴和换轴的距离，即： e ji =y jx -a i ，e oi = y ox -a i
计算1号梁跨中截面钢束应力，见表26。
对于钢束载使用荷载作用下，预应力钢束的应力（扣除全部预应力损失）应符合下列要求：
荷载组合Ⅰ： σy ≤0.65R y b =1040MPa （见表10，下同） 荷载组合Ⅲ： σy ≤0.70R y b =1120MPa。