5.5 正常使用验算

正常使用评估包括应力限值、裂缝宽度和挠度限值。混凝土和钢筋单元的应力按照 ACI 318-19 进行校核，方式与承载力验算中的规定类似。

应力限值

对于 U 类和 T 类预应力构件，应验算正常使用荷载下混凝土的容许压应力。根据表 R24.5.2.1，对于假定已开裂的混凝土，无需进行应力限值校核。用户需要在设计构件设置中设定预应力构件的类别。

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Prestressed flexural member class selection}}}$$

ACI 318-19 第 24.5.4.1 条规定，承受瞬时荷载的构件，其容许压应力为 0.6f_c'. 设定压应力限值 0.45f_c' 是为了降低预应力混凝土构件在重复荷载作用下发生破坏的概率。该限值也有助于避免过大的徐变变形。应力水平较高时，徐变应变会随着外加应力的增加而更快增长。

混凝土压应力以正常使用极限状态有限元分析得到的最大主压应力 f_c = σ_c2 与限值之比来评估，该限值根据表 24.5.4.1 确定。

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Concrete compressive stress limits at service loads}}}$$

在软件中，预应力加持续荷载按长期组合处理，预应力加总荷载按短期组合处理。

挠度

根据所选的组合类型（长期或短期），分别评估长期挠度或短期挠度。最大容许挠度值由用户确定，并应按照 ACI 138-19 第 24.2 条考虑。 

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximum allowable deflection value}}}$$

在软件中，可以在显示变形形状的同时，分别显示恒荷载挠度 Δ_DL、活荷载挠度 Δ_LL 以及总挠度 Δ_Tot （恒荷载+活荷载）。

截断端处的挠度无法校核。

裂缝宽度

裂缝宽度和裂缝方向按正常使用的短期或长期组合计算。由于 ACI 没有直接规定裂缝宽度限值，用户必须指定裂缝宽度限值 w_lim。

验算结果按如下形式给出：

$$\frac{w}{w_{lim}}$$

式中：

w         由有限元分析计算得到的短期或长期裂缝宽度，

w_lim     用户定义的裂缝宽度限值。

软件中采用的裂缝宽度计算方法符合 ACI 224R-01，本文档中也对其作了更详细的说明。因此，可以使用 ACI 224R-01 表 4.1 来确定裂缝宽度限值。

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Reasonable crack widths for reinforced concrete under service load}}}$$

裂缝宽度有两种计算方式（稳定裂缝和非稳定裂缝）。在一般情况下（稳定裂缝），裂缝宽度通过对钢筋一维单元上的应变积分来计算。然后，根据二维混凝土单元中距离（从给定钢筋一维有限单元的中心起算）最近的三个积分点计算裂缝方向。虽然这种计算裂缝方向的方法与裂缝的实际位置并不一致，但它仍能给出具有代表性的数值，由此得到的裂缝宽度结果可以与规范要求的钢筋位置处的裂缝宽度限值进行比较。