桥梁设计之预应力钢束设计、估算及布置

桥梁梁设设计计之之预预应应力力钢钢束束设设计计、、估估算算及及布布置置预应应力力钢钢束束设设计计预应应力力束束设设计计估算算—计算算中中使使用用的的组组合合结结果果并并不不是是桥桥梁梁的的真真实实受受力力未考考虑虑预预加加力力的的影影响响未考考虑虑预预加加力力对对徐徐变变、、收收缩缩的的影影响响③未未考考虑虑（（钢钢束束））孔孔道道的的影影响响各钢钢束束的的预预应应力力损损失失值值只只能能根根据据经经验验事事先先拟拟定定预应应力力束束的调调束束预应应力力束束的布布置置预应应力力束束的估估束束预备备知知识识（1）预应应力力钢钢筋筋7-φj15.24表示示：：一一束由7股φ15.24的钢钢绞绞线线组组成成，，每每股股钢钢绞绞线线由由6根直径径5mm的钢钢丝丝围围绕绕一根根直径径5.5mm的芯芯丝丝顺顺一一个个方方向向扭扭结结而而成成的的7股钢钢绞绞线，，其其理理论论重重量量1.101Kg/m。其其参参数数如如下下所所示示：：抗拉拉强强度度标标准准值值：：fpk=1860MPa张拉拉控控制制应应力力：：σcon≤0.75fpk抗拉强度度设计值值：fpd=1260MPa有效张拉拉力：σpe=σcon-σl预备知识识预加力合合力偏心心距e上、e下的计算通过查询询Midas截面特性性值来计计算。通过AutoCad查询截面面特性值值来计算算；右击“截面”（如右右图所示示）单击“表格”如图4-1所示提取取其中的的面积、Iyy、Czp、Czm。其中：：Iyy：对单元元局部坐坐标系y轴的惯性性距；Czp：沿单元元局部坐坐标系+z轴方向，，单元截截面中和和轴到边边缘纤维维的距离离。Czm：沿单元元局部坐坐标系-z轴方向，，单元截截面中和和轴到边边缘纤维维的距离离。预备知识识截面特性性值表格格思考题预加力合合力偏心心距e上、e下与Czp、Czm的关系？？图4-1预应力束束估算根据《公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土桥涵涵设计规规范》JTGD62-2004）规定在选定预预应力筋筋的数量量时，应应满足以以下三方方面要求求：(1)承载能力力极限状状态下的的强度要要求；(2)正常使用用极限状状态下的的应力要要求；(重点)(3)施工阶段段的应力力要求。。预应力估估算依据据按承载能能力极限限计算时时满足正正截面强强度要求求受压区混混凝土应应力达到到混凝土土抗压设设计强度度受拉区钢钢筋达到到抗拉设设计强度度承载能力力极限状状态极限状态态整体结构构或构件件的某一一特定状状态，超超过这一一状态界界限结构或或构件就就不再满满足设计计规范的的某一功功能要求求。预应力束束估算受压区高高度预应力筋筋数或（1）对于仅仅承受一一个方向向的弯矩矩的单筋筋截面梁梁矩形截面面判断截面面类型按承载能能力极限限计算时时满足正正截面强强度要求求预应力束束估算（2）若截面面承受双双向弯矩矩时，需需配双筋筋的梁可据截面面上正、、负弯矩矩按上述述方法分分别计算算上、下下缘所需预应应力筋数数量。这忽略实实际上存存在的双双筋影响响（受拉拉区和受受压区都都有力筋筋）会使使计算结结果偏大，作为力力筋数量量的估算算是允许许的。按承载能能力极限限计算时时满足正正截面强强度要求求预应力束束估算思考题：：为什么忽忽略实际际上存在在的双筋筋影响会会使计算算结果会会偏偏大？按正常使使用极限限计算时时满足应应力要求求正常使用用极限状状态预压应力力荷载引起起的拉应应力预压应力力荷载引起起的压应应力混凝土的的允许压压应力截面上、、下缘均均不产生生拉应力力截面上、、下缘的的混凝土土均不被被压坏预应力束束估算按正常使使用极限限计算时时满足应应力要求求预压应力力荷载引起起的拉应应力预压应力力荷载引起起的压应应力混凝土允允许的压压应力预应力束束估算（1）由预加加力引起截面面上、下下翼缘混混凝土应应力按正常使使用极限限计算时时满足应应力要求求预应力束束估算注意对于公路路桥，在在使用阶阶段配筋筋估算时时，预应应力钢筋有效预预应力σpe=（0.6-0.65）fpk；在施工工阶段配配筋估算时，，预应力力钢筋有有效预应应力（1.0-1.15）σpe。上翼缘最最大配筋筋为：上翼缘最最小配筋筋为：下翼缘最最大配筋筋为：下翼缘最最小配筋筋为：：按正常使使用极限限计算时时满足应应力要求求截面上核核心距截面下核核心距预应力束束估算（2）截面只只在下缘缘布置力力筋以抵抵抗正弯弯矩按正常使使用极限限计算时时满足应应力要求求预应力束束估算（3）当截面面中只在在上缘布布置力筋筋以抵抗抗负弯矩矩按正常使使用极限限计算时时满足应应力要求求预应力束束估算按正常使使用极限限计算时时满足应应力要求求（4）上、下缘配配筋的判别条条件受弯构件截面面配筋数量截面承受的弯弯矩截面的几何特特性以截面上下缘缘均配有力筋筋抵抗正负弯弯矩的情况下下所导出的公式为依依据：配底板筋配顶板筋预应力束估算算按正常使用极极限计算时满满足应力要求求弯矩M取值说明注意：一次落架生成成形成的内力力包络图与分分阶段依次落落架生成的内内力包络图存存在不小的差差异。预应力束估算算预应力束估算算三跨连续刚构构桥弯矩包络络图考虑施工过程程的弯矩变化化体系转换前的的最大弯矩包包络图预应力束估算算预应力束布置置预应力束的布布置（1）钢束布置原则则，应使其重重心线不超出出束界范围。。（2）钢束弯起角度度，应与所承承受的剪力变变化规律相配配合。弯起角α不宜大于20°；对于弯出梁梁顶锚固的钢钢束，α值往往超出此此值，常常在在20°～30°之间。（3）弯起钢丝束束的形式，原原则上宜为抛抛物线，若为为施工方便则又宜宜采用悬链线线，或采用圆圆弧弯起并以以切线伸出梁端或梁梁面。后张法法预应力混凝凝土构件的曲曲线形预应力钢筋，，其曲线半径径应符合下列列规定：钢丝丝束、钢绞线束钢丝丝直径等于或或小于5mm时，不宜小于于4m；钢丝直径大于于5mm时，不宜小于于6m。（4）预应力钢筋筋弯起点的确确定：a）从受剪考虑虑，应提供一一部分抵抗外外荷载剪力的的预剪力。但实际际上，受弯构构件跨中部分分的肋部混凝凝土已足够承受荷载载剪力，因此此一般是根据据经验，在跨跨径的三分点到四分分点之间开始始弯起。b）从受弯考虑虑，由于预应应力钢筋弯起起后，其重心心线将往上移，使使偏心距变小小。即预加力力弯矩将变小小。因此，应满足预预应力钢筋弯弯起后的正截截面的抗弯承承载力要求。预应力力钢筋束的弯弯起点尚应考考虑斜截面抗抗弯承载力要求。即即保证钢筋束束弯起后斜截截面上的抗弯弯承载力，不低于斜斜截面顶端所所在的正截面面抗弯承载力力。预应力束布置置预应力束的布布置预应力束布置置预应力束布置置的具体规定定（1）在靠近端支支座区段横向向对称弯起，，尽可能沿梁梁端面均匀布置，，同时沿纵向向可将梁腹板板加宽。在梁梁端部附近，设置间间距较密的纵纵向钢筋和箍箍筋。并符合合T形和箱形梁对纵纵向钢筋和箍箍筋的要求。。（2）预应力直线线管道的混凝凝土保护层厚厚度，对构件件顶面和侧面，当当管道直径大大于55mm时，不应小于于45mm；对构件底面不不应小于50mm.当桥梁处于受受侵蚀的环境境时，上述保护护层厚度应增增加10mm。后张法预应应力混凝土构件的端端部锚固区，，在锚具下面面应设置厚度度不小于16mm的垫板或采用用具有喇叭管管的锚具垫板板。锚垫板下应设间接接钢筋，其体体积配筋率不不应小于0.5%。后张法构件（3）后张法预应力力混凝土构件件，其预应力力管道的混凝土保护层厚厚度，应符合合《公路桥规》的下列要求：：直线形预应力力钢筋的最小小混凝土保护护层厚度不应应小于钢筋公称直径径，后张法构构件预应力直直线形钢筋不不应小于管道直径的的1/2且应满足下表表规定：预应力束布置置预应力束布置置的具体规定定对外形呈曲线线形且布置有有曲线预应力力钢筋的构件件，其曲线平面内和和曲线外的管管道的最小混混凝土保护层层厚度，也应根据《公路桥规》给出公式计算算得到。按上述公式计计算的保护层层厚度，如小小于各类环境境的直线管道的保护护层厚度，应应取相应环境境条件的直线线管道的保护层厚度度。预应力束布置置预应力束布置置的具体规定定预应力束管道道的构造要求求（1）直线管道之间间的水平净距距不应小于40mm，且不宜小于管道道直径的0.6倍；对于预埋埋的金属或塑塑料波纹管和铁皮皮管，在竖直直方向可将两两管道叠加。。后张法构件（4）按计算需要要设置预拱度度时，预留管管道也应同时时起拱。（3）管道内径的截截面面积不应应小于预应力力钢筋截面面积的两倍。。（2）曲线形预应力力钢筋管道在在曲线平面内内或曲线平面外相邻管道道间的最小距距离可据《公路桥规》有关公式计算。预应力束布置置（1）应选择适当当的预应力束束的型式与锚锚具型式（3）预应力束束的布置，，既要符合合结构受力力的要求，，又要注意在超超静定结构构体系中避避免引起过过大的结构构次内力。（4）预应力力束的布置置，应考虑虑材料经济济指标的