[济南]高速68K+836Lp=16m预应力混凝土空心板加固计算

1、Lp=16m 先张法预应力混凝土空心板加固计算 PAGE 4 济青高速68K+836Lp=16m 预应力混凝土空心板加固计算计算目的：Lp=16m 预应力混凝土空心板检算在底排5根75钢绞线断裂的情况下，通过在板底粘贴钢板的措施，空心板能否满足设计荷载的承载要求。计算荷载：汽超20级、挂-120级已破坏的空心板的承载能力1计算荷载Lp=16m 预应力混凝土空心板跨中截面图 图1-1（仅示底板预应力钢绞线）计算截面构造见图1-1。Lp=16m 预应力混凝土空心板检算底排有5根75钢绞线断裂。由空心板设计图已知：跨中弯矩为883.14Kn.m。其中恒载：M=qL2/8=16.7*15.52/8=5

2、02 Kn.m活载：M=883.1-502=382 Kn.m2已破坏的空心板的承载能力Lp=16m 预应力混凝土空心板检算在底排有5根75钢绞线断裂，靠剩余的钢绞线，跨中截面在计算弯矩作用下的承载能力和截面应力情况，由程序计算得到，计算结果详见附件，其主要结果为：1）承载能力极限状态：极限承载力 Mj= 1113.561 (KN-M)汽车组合(I) M(max)= 1273.000 (KN-M)截面极限承载能力不够。2）截面应力情况为：恒载:上缘应力 Ohs= 3945.255 (kpa)下缘应力 Ohx= 2266.500 (kpa)恒载+汽车上缘应力 Ohs= 9362.102 (kpa)

3、下缘应力 Ohx= -2938.266 (kpa)可见，在计算弯矩作用作用下，已局部破坏的空心板跨中截面的混凝土已出现2.9Mpa的拉应力，对于按全预应力结构设计的原空心板已不满足要求，需进行加固处理。加固后空心板的承载能力通过在板底粘贴6mm厚钢板的措施，提高结构的荷载能力。组合结构的截面特性：将原圆形空心板截面换算为具有同等刚度的矩形空心截面的特性：（图1-2）由面积相等：*d2/4=b*h由惯性矩相等：*d4/64=b*h3/12解方程得到：b=0.46m, h=0.44m圆形空心截面换算为等效矩形空心截面 (单位：cm 图1-2) 2. 将粘贴钢板后的组合结构换算为等价的匀质混凝土截面

4、（图1-3）按造合力作用点位置及大小不变的原则，由Ahs=Ag*n,可得换算截面的Ahs 。n=Eg / Eh=2.0e5/3.3e4=6保持截面换算前后，重心位置不变，仅将钢板宽度换算为等价混凝土截面宽度，钢板换算为等价的匀质混凝土的宽度b1:b1=0.6*n=3.6m换算截面 (单位：cm 图1-3)3. 换算截面的截面特性中性轴距梁底距离：h=(97*12*70+51*44*42+97*14*13+360*0.4*0.2)/( 97*12+51*44+97*14+360*0.4)=39cm2)II=97*123/12+97*12*312+51*443/12+51*44*32+97*143

5、/12+97*14*262+360*.43/12+360*0.4*38.82=2671777 cm44. 加固后空心板的承载能力加固后空心板将承受车辆荷载的作用，车辆荷载产生的跨中弯矩为：M=883.1-502=382 Kn.m组合截面受拉边缘的混凝土拉应力：=448*39/(0.0267)=6544kpa2)钢板的最大拉应力:=n*6544kpa=6*6544=39263 kpa=145Mpa3) 混凝土最大压应力由于结构不同阶段作用的荷载不同，因此，应将每一阶段荷载作用下产生的应力叠加，得到运营阶段的最大混凝土压应力。空心板自重、桥面铺装等恒载产生的压应力应由加固前结构计算得到，活载作用下结构受压区外缘的混凝土最大压应力，应由组合截面承担。A.恒载作用下板顶最大压应力由前计算结果，恒载:上缘应力 Ohs= 3945.255 (kpa)B.活载作用下结构受压区外缘的混凝土最大压应力=448*0.37/(0.0267)=6190kpaC.板顶最大混凝土压应力=3.95+6.19=10.1Mpa结论经计算加固结构在设计荷载作用下的截面正应力，均能满足要求。因原结构仅跨中附近有五根钢绞线断裂，对结