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PAGE2011—2012学年第一学期道桥专业毕业设计两河口公路预应力梁桥施工组织设计及预算班级:道桥3095姓名:张凯学号:04301090542实习单位:中铁信达工程投资有限公司指导老师:李刚起止日期:2011.09-2011.12顶岗实习成绩评定单姓名张凯班级道桥3095学号043010900542实习单位中铁信达公司两河河口水电站工工程项目部成绩评定实习表现成绩实习报告成绩综合成绩指导教师评语指导教师(学院)):年月日任务书一、毕业设计目的1、通过毕业设计这一环节,巩固并适当扩大和加强所学基本理论知识。培养和提高学生的独立工作能力及分析和解决工程实际问题的能力,并提出解决问题的思路和设计方案。2、进一步提高理论计算、绘图、编制说明书等基本技能及表达能力。3、提高阅读参考书、设计规范和施工规范的能力。二、毕业设计题目两河口公路预应力梁桥施工组织设计及预算(1)项目及研究背景桥梁是公路(铁路)跨越江河山谷及其他线路等障碍物的重要结构物,我国的桥梁的建设水平已经迈进了世界先进行列。在桥梁建设中,先进设备,先进技术以及新工艺、新材料、新标准得到了广泛应用。特别是近年来随着高等级公路建设的迅速发展,预应力钢筋混凝土桥梁已经在全国范围内得到普及,预应力钢筋混凝土桥梁技术不断被广大技术人员所掌握。本设计的是一座预应力钢筋混凝土梁桥,包括上、下部结构的内力计算分析和配筋设计,并按规定绘制部分施工图。预应力混凝土结构与普通钢筋混凝土结构比较有以下特点:1、提高了结构的抗裂性和耐久性。2、增大了构件的刚度。3、节省材料4、减轻结构自重和增加跨越能力。5、预应力结构还可以作为一种构件拼装的施工手段,使大型建筑物的施工难度大大减小,又保持良好的整体性。三、毕业设计内容(一)设计(1)前言(2)桥梁上部结构设计1.结构尺寸拟定2.行车道板计算3.主梁作用效应计算4.预应力钢束估算及布置5.预应力损失及有效预应力计算6配预应力钢束后的内力及内力组合7.截面强度验算8.抗裂验算9.持久状态构件的应力验算10.短暂状态构件的应力验算11.挠度验算(3)支座的计算(4)桥梁墩台的设计1.拟定桥梁墩台的尺寸2.桥梁墩台的内力计算及配筋计算(5)基础的设计(6)桥面铺装及栏杆(7)附属设施的选用(二)绘制施工图1.桥梁整体断面图2.主梁结构及配筋图3.横隔梁结构及配筋图4.行车道板结构及配筋图5.桥墩结构配筋图6.桥台(包括台帽、前墙、侧墙或耳墙)结构配筋图7.盖梁结构配筋图8.基础结构图四、主要参考文献1、交通部,公路工程技术标准(JTGB01-2003),北京:人民交通出版社,20032、交通部,公路桥涵施工规范(JTJ041-2000),北京:人民交通出版社,20003、交通部,公路工程基本建设项目概算预算编制办法,北京:人民交通出版社,2008.14、交通部,公路工程预算定额,北京:人民交通出版社,2008.15、交通部公路定额站,公路工程施工定额,北京:人民交通出版社,20096、交通部,公路工程机械台班费用定额,北京:人民交通出版社,20087、公路定额站,公路工程施工招投标与计量,北京:人民交通出版社,20078、陆春其,公路工程造价,北京:人民交通出版社,20079、文德云,公路工程招标投标文件编制示例,北京:人民交通出版社,200410、公路工程、桥梁工程、公路工程管理、地基基础等教材工程概况本毕业设计主要是关于小跨度预应力混凝土T型简支梁桥的设计。预应力混凝土T型简支梁桥受力明确,构造简单,施工方便,整体性好,是中小跨径桥梁中应用最广泛的桥型。本毕业设计为两河口大桥。桥梁共5跨,每跨标准跨径50米。经技术经济比较,上部结构采用装配式后张预应力混凝土T型简支梁桥,下部结构采用柱式桥墩、轻型桥台、钻孔灌注桩基。本设计采用预应力混凝土T型梁桥,跨径布置为(5×50)m,主梁为变截面T型梁。跨中梁高为2.50m,支点梁高为2.50m。桥墩为重力式桥墩、桥台。本文主要阐述了该桥的设计和计算过程。首先进行主桥总体结构设计,然后对上部结构进行内力、配筋计算,再进行强度、应力及变形验算,最后进行下部结构验算。设计具体包括以下几个部分:桥型布置,结构各部分尺寸拟定;选取计算结构简图;恒载内力计算;活载内力计算;荷载组合;配筋计算;预应力损失计算;截面强度验算;截面应力及变形验算;下部结构验算。关键词:预应力,混凝土,T型简支梁桥目录前言 1第一部分上部结构计算 2第1章初步设计 21.1设计资料及构造布置 31.1.1桥梁跨径及桥宽 31.1.2设计荷载与设计车速 31.1.3材料及工艺 31.1.4设计依据 31.1.5基本计算数据 31.2横截面布置 41.2.1主梁间距与主梁片数 41.2.2主梁高度 51.2.3主梁截面细部尺寸 51.2.4计算截面几何特征 61.2.5检验截面效率指标 61.3横截面沿跨长的变化 81.4横隔梁的设置 8第2章施工图设计 92.1主梁永久作用效应计算 92.1.1永久作用集度 92.1.2永久作用效应 102.2主梁可变作用效应计算 112.2.1冲击系数和车道折减系数 112.2.2计算主梁的荷载横向分布系数 122.2.3车道荷载的取值 142.2.4计算可变作用效应 152.2.5主梁作用效应组合 202.3预应力钢束的估算及其布置 212.3.1跨中截面钢束的估算和确定 212.3.2预应力钢束布置 222.4计算主梁截面几何特性 292.4.1截面面积及惯矩计算 292.4.2截面静矩计算 302.4.3截面几何特性汇总 322.5钢束预应力损失计算 332.5.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 342.5.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 352.5.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失 362.5.4由钢束应力松弛引起的预应力损失 392.5.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 392.5.6成桥后张拉N7号钢束混凝土弹性压缩引起的预应力损失 432.5.7预加力计算以及钢束预应力损失汇总 432.6主梁截面承载力与应力验算 472.6.1持久状况承载能力极限状态承载力验算 482.6.2斜截面承载力验算 502.7持久状况正常使用极限状态抗裂验算 542.7.1正截面抗裂验算 542.8持久状况构件的应力验算 592.8.1正截面混凝土压应力验算 592.8.2预应力筋拉应力验算 602.8.3截面混凝土主压应力验算 622.9主梁变形验算 712.9.1计算由预加力引起的跨中反拱度 712.9.2计算由荷载引起的跨中挠度 742.9.3结构刚度验算 742.9.4预拱度的设置 742.10横隔梁计算 742.10.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 742.10.2跨中横隔梁的作用效应影响线 752.10.3截面作用效应计算 782.10.4截面配筋计算 792.11行车道板计算 802.11.1截面设计、配筋与承载力验算 87第二部分钻孔灌注桩、三柱式桥墩的计算 91第1章设计资料 911.1设计标准及上部构造 911.2水文地质条件 911.3材料 911.4桥墩尺寸 911.5设计依据 92第2章钻孔桩计算 932.1荷载计算 932.1.1一孔恒载反力 932.1.2盖梁恒重反力 932.1.3系梁恒重反力 932.1.4一根墩柱自重 932.1.5灌注桩每延米自重 932.1.6可变荷载反力 932.1.7作用于桩顶的外力 942.1.8作用于地面处桩顶上的外力 942.2桩长计算 952.3桩身截面配筋与承载力验算 9824墩顶纵向水平位移验算 992.4.1桩在地面处的水平位移和转角计算 992.4.2墩顶纵向水平位移验算 100结论 102致谢 103PAGE97PAGE1前言毕业设计是大学教教育培养目标标实现的重要要阶段,是毕毕业前的综合合学习阶段,是深化、拓拓宽、综合教教和学的重要要过程,是对大学期期间所学专业业知识的全面面总结。通过过毕业设计,可以将以前前学过的知识识重温回顾,对疑难知识识再学习,对提高个人人的综合知识识结构有着重重要的作用。通通过毕业设计计,使我们在资资料查找、设设计安排、分分析计算、施施工图绘制、口口头表达等各各个方面得到到综合训练,具备从事相相关工作的基基本技术素质质和技能。目前,我国桥梁建建筑中仍以预预应力钢筋混混凝土结构为为主,其材料料钢筋和混凝凝土造价较低低,材料来源源丰富,且可可以浇筑成各各种复杂断面面形状,节省省钢材,承载载力也不低,经经过合理设计计可以获得较较好的抗震性性能。今后几几十年,预应应力钢筋混凝凝土结构仍将将活跃在我国国的建筑史上上。框架结构构体系的主要要特点是平面面布置比较灵灵活,能提供供较大的室内内空间,对于于办公楼是最最常用的结构构体系。预应力混凝土简支支梁桥的设计计,除了要根根据桥面高度度、承载要求求等合理选择择结构材料、抗抗侧力结构体体系外,要特特别重视桥梁梁截面形式和和桥梁的总体体布置。桥梁梁截面形式是是指桥梁的平平面和立面;;桥梁的总体体布置指桥梁梁的平面布置置和竖向布置置。桥梁截面面形式和桥梁梁的总体布置置对桥梁结构构的各方面性性能有决定性性的作用。毕业设计的三个月月里,在指导导老师的帮助助下,经过查查阅资料、设设计计算、以以及图纸绘制制,加深了对对规范等相关关内容的理解解,巩固了专专业知识,提提高了综合分分析、解决问问题的能力。并并熟练掌握了了AutoCCAD和结构设计计软件桥梁大大师,基本上上达到了毕业业设计的目的的与要求。框架结构设计的计计算工作量很很大,在计算算过程中以手手算为主,后后面采用建筑筑结构软件桥桥梁大师进行行电算,并将电算结结果与手算结结果进行了误误差分析对比比。由于自己己水平有限,难难免有不妥和和疏忽之处,敬敬请各位老师师批评指正。两河口公路预应力力梁桥施工组织设计及预预算第一部分上部部结构计算第1章初步设计1.1设计资料及及构造布置1.1.1桥梁跨跨径及桥宽桥梁总长:2500m桥梁分孔布置:55等跨标准跨径:50mm(墩中心距距离)主梁全长:49..96m计算跨径:48..96m桥面净空:净—224m+1..75m×22=27.55m1.1.2设计荷荷载与设计车车速公路—Ⅰ级,人群荷载3..0kN/㎡,每侧人人行栏、防撞撞护栏重力的的作用力分别别为1.52kkN/m和4,99kkN/m。根据使用用要求确定设设计车速为80km//h。1.1.3材料及及工艺混凝土:主梁采用用C50,栏杆及桥桥面铺装用C30。桥面铺装装采用两层式式:上面层5cm沥青;下面面层8cm混凝土。预应力钢筋采用《公公路钢筋混凝凝土及预应力力混凝土桥函函设计规范》(JTGD62—2004)的φs15.2钢绞线,每束9根,全梁配7束,pk=1860MPa。普通钢筋主梁采用用HRB3335钢筋;其他他均采用R235钢筋。按后张法施工工艺艺制作主梁,采采用内径83mm、外径95mm的预埋波纹纹管和夹片锚锚具。1.1.4设计计依据交通部,公路工程程技术标准(JTGBB01-20003),北京::人民交通出出版社,2003交通部,公路桥涵涵施工规范(JTJ0041-20000),北京::人民交通出出版社,2000交通部颁《公路钢钢筋混凝土及及预应力混凝凝土桥涵设计计规范》(JTGDD62—2004),简称《公公预规》。1.1.5基本本计算数据(见见表1-1)表1-1基本计算算数据名称项目符号单位数据混凝土立方强度fcu,kMPa50弹性模量EcMPa3.45×1044轴心抗压标准强度度fckMPa32.40轴心抗拉标准强度度ftkMPa2.65轴心抗压设计强度度fcdMPa22.40轴心抗拉设计强度度ftdMPa1.83短暂状态容许压应力0.7f'ckMPa20.72容许拉应力0.7f'tkMPa1.76持久状态标准荷载组合:容许压应力0.5fckMPa16.20容许主压应力0.6fckMPa19.40短期效应组合:容许拉应力σst-0.85σσpcMPa0容许主拉应力0.6ftkMPa1.59φs15.2钢绞线标准强度fpkMPa1860弹性模量EpMPa1.95×1055抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力σccon0.75fpkMPa1395持久状态应力:标准状态组合0.65fpkMPa1209材料重度钢筋混凝土γ1KN/m325.0沥青混凝土γ2KN/m323.0钢绞线γ3KN/m378.5钢束与混凝土的弹弹性模量比αEp无纲量5.65注:考虑混凝土强强度达到C50时开始张拉拉预应力钢束束。和分别表示钢钢束张拉时混混凝土的抗压压、抗拉标准准强度,则==32.4MMpa,=2.655Mpa。1.2横截面布置1.2.1主梁间间距与主梁片片数:主梁间距通常应随随梁高与跨径径的增大而加加宽为经济,同同时加宽翼板板对提高主梁梁截面效率指指标ρ很有效,故故在许可条件件下应适当加加宽T梁翼板。本本设计主梁翼翼板宽度为2500mm,由由于宽度较大大,为保证桥桥梁的整体受受力性能,桥桥面板采用现现浇混凝土刚刚性接头,因因此主梁的工工作截面有两两种,预施应应力、运输、吊吊装阶段的小小截面(bi=19900mm)和运营阶阶段的大截面面(bi=25500mm)。净—24m+22×1.755m的桥宽选用11片主梁,如如图1-1所示。图1-1结构尺尺寸(单位::cm)1.2.2主梁高高度:预应力混凝土简支支梁桥的主梁梁高度与其跨跨径之比通常常在1/15~~1/25,标准设计计中高跨比约约在1/18~~1/19。当建筑高高度有受限制制时,增大梁梁高往往是较较经济的方案案,因为增大大梁高可以节节省预应力钢钢束用量,同同时梁高加大大一般只是腹腹板加宽,而而混凝土用量量增加不多。综综上所述,本本设计中取用用2500mmm的主梁高度度是比较合适适的。1.2.3主梁截截面尺寸:T梁翼板的厚度主要要取决于桥面面板承受车轮轮局部荷载的的要求,还应应考虑能否满满足主梁受弯弯时上翼板受受压的强度要要求。本设计计预制T梁的翼板厚厚度取用180mm,翼板根部部加厚到280mm以抵抗翼缘缘根部较大的的弯矩。在预应力混凝土梁梁中腹板内主主拉应力较小小,腹板厚度度一般由布置置预制孔管的的构造决定,同同时从腹板本本身的稳定条条件出发,腹腹板厚度不宜宜小于其高度度的1/15。腹板厚度度取280mm。马蹄尺寸基本由布布置预应力钢钢束的需要确确定的,设计计实践表明,马马蹄面积占截截面总面积的的10%~220%为合适。考考虑到主梁需需要配置较多多的钢束,将将钢束按三层层布置,一层层最多排三束束,同时还根根据《公预规规》9.4.9条对钢束间间距及预留管管道的构造要要求,初拟马马蹄宽度为600mm,高度为250mm,马蹄与腹腹板交接处作作三角过渡,高高度过250mm,以减小局局部应力。按照以上拟订的外外形尺寸,就就可绘出预制制梁的跨中截截面图(见图图1-2)。图1-2跨中截面面尺寸图(尺尺寸单位:cm)1.2.4计算截截面几何特征征将主梁跨中截面划划分成五个规规则图形的小小单元,截面面几何特征列列表计算见表表1-2。1.2.5检验截截面效率指标标ρ(希望ρ在0.5以上)上核心距:下核心距:截面效率指标:ρ=表明以上初拟的主主梁中截面是是合理的。表1-2跨中截面面几何特性计计算表分块名称分块面积Ai(cmm2)分块面积形心至上上缘距离yi(cm)分块面积对上缘静静矩Si=Aiyi((cm3)分块面积的自身惯惯矩Ii(ccm4)di=ys-yi(cm))分块面积对截面形形心的惯矩Ix=Aidi2((cm4)I=Ii+Ix(cmm4)(1)(2)(3)=(1)×((2)(4)(5)(6)=(1)×((5)²(7)=(4)+((6)大毛截面翼板450094050012150082.45305910111.3307125111三角承托50021.3310666.52777.778870.1172458196..852460975腹板4140121.5503010147829055-30.053738430..35185213355下三角500216.66108333.5517361.1111-125.21777839648..557857010马蹄1500237.535625078125-146.05319959033.8320740299∑111401018760916258600小毛截面翼板3420930780923491.3285080599.8285172944三角承托50021.3310666.52777.778878.9673117893..553120671腹板4140121.5503010147829055-21.21860681..6166435877下三角500216.66108333.5517361.111-116.36776770639..356788000马蹄1500237.535625078125-137.2282357600283438855∑100601009040833744377注:大毛截面形心心至上缘距离离:小毛截面形心至上上缘距离:1.3横截面沿跨跨长的变化如图1所示,本设计主梁梁采用等高形形式,横截面面的T梁翼板厚度度沿跨长不变变。梁端部区区段由于锚头头集中力的作作用引起较大大的局部应力力,也为布置置锚具的需要要,在距梁端端2000mmm范围内将腹腹板加厚到与与马蹄同宽。马马蹄部分为配配合钢束弯起起而从六分点点附近(第一一道横隔梁处处)开始向支支点逐渐抬高高,在马蹄抬抬高的同时腹腹板宽度变开开始变化。1.4横隔梁的设设置模型试验结果表明明,在荷载作作用处的主梁梁弯矩横向分分布,当该处处有横隔梁时时比较均匀,否否则直接在荷荷载作用下的的主梁弯矩很很大。为减小小对主梁设计计起主要控制制作用的跨中中弯矩,在跨跨中设置一道道路中横隔梁梁;当跨度较较大时,应设设置较多的横横隔梁。本设设计在桥跨中中点和三分点点、六分点、支支点处共设置置七道横隔梁梁,其间距为为8.16m。端横隔梁梁的高度与主主梁同高,厚厚度为上部260mm,下部240mm;中横隔梁梁高度为2000mmm,厚度为上上部200mm,下部180mm。详见图1-1所示。第2章施工图设计2.1主梁永久久作用效应计计算根据上述述梁跨结构纵纵、横截面的的布置,并通通过可变作用用下的桥梁荷荷载横向分布布计算,可以以分别求得各各主梁控制截截面(一般取取跨中、四分分点、变化点点截面和支点点截面)的永永久作用和最最大可变作用用效应,然后后在进行主梁梁作用效应组组合。2.1.1永久作作用集度1、永久作用集度(1)预制梁自重①跨中截面段主梁的的自重(六分分点截面至跨跨中截面,长长16.233m):G(1)=1.0066×25×116.23==410.445(kN))②马蹄抬高与腹板变变宽段梁的自自重(长6.66m):支点段梁的截面面面积:250×118+60××﹙250-18﹚+30×66=186000(cm)=1.866(㎡)G(2)=(1.866+1.0006)×6..66×255/2=2338.59((kN)③支点段梁的自重(长2m):G(3)=1.866×25×22=73.22(kN)④横隔梁自重边主梁中横隔梁体体积:0.19×[﹙22.0-0.18﹚×﹙0.95-0.1﹚-0.5×00.5×0..1]=0..2892((m3)端横隔梁体积:0.25×[﹙22.5-0.18﹚×0.65-0.5×﹙0.5-0.2﹚×0.066]=0.3375(m33)故半跨内横梁重力力为:G(4)=(0.22892×00.25+00.375)×25=227.45(kN)⑤预制梁永久作用集集度:g1=(410.455+238..59+733.2+277.45)//24.988=30.001(kN//m)(2)二期永久作用①现浇T梁翼板集度G(5)=0.18××0.6×225=2.77(kN/mm)②边梁现浇部分横隔隔梁一片中横隔梁(现现浇部分)体体积:0.19×0.33×﹙2.0-0.18﹚=0.100374(mm3)一片端横隔梁(现现浇部分)体体积:0.25×0.33×﹙2.5-0.18﹚=0.1774(m3))故:g(6)=(5××0.103374+2××0.1744)×25//49.966=0.4334(kN//m)③铺装:8cm混凝土铺装装:0.8×﹙3.775×6﹚×25=445.00((kN/m))5cm沥青铺装::0.05×﹙3..75×6﹚×23=225.88﹙kN/m﹚若将桥面铺装均摊摊给十一片主主梁,则:g(7)=﹙445+25.88﹚/11=66.44(kkN/m)④栏杆:一侧防撞栏:4..99kN//m。一侧人行栏:1..52kN//m若将两侧人行栏、防防撞栏均摊给给十一片主梁梁,则:g(8)=﹙11.52×22+4.99××3﹚/11=1..64kN//m)⑤边梁二期永久作用用集度:g2=2.7+00.434++6.44++1.64==11.211(kN/mm)2.1.2永永久作用效应应如图2-1所示,设为为计算截面离离左支座的距距离,并令。图2-1永久作用效效应计算图主梁弯矩和剪力的的计算公式分分别为:(2--1)(22-2)永久作用效应计算算见表2-1表2-11号梁永永久作用效应应作用效应跨中α=0.5四分点α=0.255N7锚固点α=0.02295支点α=0.000一期弯矩(KN·m)8992.056744.041029.760剪力(KN)0367.32691.3734.67二期弯矩(KN·m)3358.912519.18384.660剪力(KN)0137.21258.23274.42∑弯矩(KN·m)12350.9669263.221414.420剪力(KN)05043.53949.531009.062.2主梁可变变作用效应计计算(刚性横横梁法)2.2.1冲击系系数和车道折折减系数按《桥规》4.33.2条规定,结结构的冲击系系数与结构的的基频有关,因因此要先计算算结构的基频频。简支梁桥桥的基频可采采用下列公式式估算:其中:mc=根据本桥的基频,可可计算出汽车车荷载的冲击击系数为μ=0.176lnn-0.01157=0..123按《桥规》4.33.1条,当车道道大于两车道道时,需进行行车道折减,三三车道折减系系数为0.78,四车道折折减系数为0.67,五车道折折减系数为0.6,六车道折折减系数0.55,但这件后后不得小于用用两行车队布布载的计算结结果。本设计计按六车道设设计,因此在在计算可变作作用效应时,需需进行车道折折减。2.2.2计算主主梁的荷载横横向分布系数数(1)跨中的荷载横向向分布系数mc如前所述,桥跨内内设七道横隔隔梁,具有可可靠的横向联联系,且承重重结构的长宽宽比为:所以可按偏安全的的刚性横梁法法来绘制横向向影响线和计计算横向分布布系数mc。因为各梁梁截面均相同同,若P=1的力作用在i号梁上,则k号梁的横向向影响线的竖竖标值为:(2-3)其中:计算所得的值列于于表2-2内表2-2值ηik梁号ηi1ηi2ηi3ηi4ηi5ηi6ηi7ηi8ηi9ηi10ηi1110.31810.27270.22730.18180.13640.09090.04550-0.0455-0.0909-0.136420.27270.23640.20.16360.12730.09090.05450.0182-0.0182-0.0545-0.090930.22730.20.17270.14550.11820.09090.6360.03640.0091-0.0182-0.045540.18180.16360.14550.12730.10910.09090.07270.05450.03640.0182050.13640.12730.11820.10910.10.09090.08180.07270.06360.05450.045560.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.09090.0909计算荷载横向分布布系数:1号梁的横向影响线线和最不得布布载图式如图图2-2所示。图2-2跨中的横向向分布系数mmc计算图式(尺尺寸单位:mmm)可变作用(汽车公公路—Ⅰ级);一号梁:两车道:三车道:四车道:五车道:故取可变作用(汽汽车)的横向向分布系数为为:=0.55105可变作用用(人群)的的横向分布系系数为:m=0.32226(3)支点截面的荷载载横向分布系系数mo如图2-3所示,按杠杠杆原理法绘绘制荷载横向向分布影响线线并进行布载载,1号梁可变作作用的横向分分布系数可计计算如下:图2-3支点的的横向分布系系数mo计算图式(尺尺寸单位:mm)可变作用(汽车):m=×0.40=0.2可变作用(人群)::m=1.1(3)横向分布系数汇汇总(见表2-3)表2-31号号梁可变作用用横向分布系系数可变作用类别mcm0公路-Ι级0.51050.2人群0.32261.12.2.3车道荷荷载的取值根据《桥规》4..3.1条,公路—I级车道荷载载的均匀荷载载标准值qk和集中荷载载标准值Pk为:qk=10.5((kN/m))计算弯矩时:计算剪力时:2.2.4计算可可变作用效应应在可变作用效应计计算中,对于于横向分布系系数和取值作作如下考虑::支点处横向向分布系数取取m0,从支点至至第一根横梁梁段,横向分分布系数从m0直线过渡到mc,其余梁段段均取mc。(1)求跨中截面的最最大弯矩和最最大剪力:计算跨中截面最大大弯矩和最大大剪力采用直直接加载求可可变作用效应应,图2-4示出跨中截截面作用效应应计算图示,计计算公式为::(2--4)式中:S—所求截截面汽车(人人群)标准荷荷载的弯矩或或剪力;qk—车道均布荷载标准准值;Pk——车道集中荷载标准准值;Ω——影响线上同同号区段的面面积;y——影响线上最大坐标标值。图2-4跨中截截面作用效应应计算图式可变作用(汽车)标标准效应:可变作用(汽车)冲冲击效应:可变作用(人群)效效应:当桥梁计算跨径小小于或等于50m时,人群荷荷载标准值为为3.0kNN/㎡,对于城镇郊郊区行人密集集的桥梁,其其人群荷载标标准值在此基基础上再提高高15%,即q=1.115×3.00=3.455(kN/mm)。(2)求四分点截面的的最大弯矩和和最大剪力::图2-5为四分点截截面作用效应应的计算图示示。可变作用(汽车)标标准效应:可变作用(汽车)冲冲击效应:可变作用(人群)效效应:图2-5四分点点截面作用效效应计算图式式(3)求N7锚固截面的最大弯弯矩和最大剪剪力图2-6为钢束N7锚固截面作作用效应的计计算图式。由由于本设计中中该处有预应应力筋锚固,应应力有突变,是控控制截面,位位置离支座中中心1.44444m。图2-6N7锚锚固点截面作作用效应计算算图式可变作用(汽车)效效应:计算N7锚固截面汽车荷载载产生的弯矩矩和剪力时,应应特别注意集集中荷载的作作用位置。集集中荷载若作作用在计算截截面,虽然影影响线纵坐标标最大,但其其对应的横向向分布系数较较小,荷载向向跨中方向移移动,就出现现相反的情况况。因此对应应两个截面进进行比较,即即影响线纵坐坐标最大截面面(N7锚固截面)和和横向分布系系数达到最大大值的截面(第第一根横隔梁梁处截面),然然后取一个最最大的作为所所求值。通过比比较,集中荷荷载作用在第第一根横隔梁梁为最不利情情况,结果如如下:可变作用(汽车)冲冲击效应:可变作用(人群)效效应:(4)求支点截面的最最大剪力:图2-7示出支点截截面最大剪力力计算图示。可变作用(汽车)效效应:可变作用用(汽车)冲冲击效应:可变作用(人群)效效应:图2-7支点截截面最大剪力力计算图式2.2.5主梁作作用效应组合合本设计按《桥规》4.1.6~4.1.8条规定,根根据可能同时时出现的作用用效应选择了了三种最不理理效应组合::短期效应组组合,标准效效应组合和承承载能力极限限状态基本组组合,见表2-4。表2-4主梁作用用效应组合序号荷载类别跨中截面四分点截面N7锚固点截面支点MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxVmax(KN·m)(KN)(KN·m)(KN)(KN·m)(KN)(KN)①第一期永久作用8992.0506744.04367.321029.76691.3734.64②第二期永久作用3358.9102519.18137.21384.66258.23274.42③总永久作用=(11)+(2)12350.96609263.22504.531414.42949.531009.06④可变作用(汽车)公公路-Ⅰ级3788.73141.112836.76236.64384.32296.63299.65⑤可变作用(汽车)冲冲击466.0117.36348.9229.1147.2736.4936.86⑥可变作用(人群)363.037.42279.8815.9351.3433.3438.19⑦标准组合=(3)+(4)+(5)+(6)16968.733165.8912728.788786.211897.351215.991383.76⑧短期组合=(3)+0.77×(4)+(6)15366.011106.1811528.833686.111734.781190.511257⑨极限组合=1.22×(3)+1.44×[(4)+(5)]+1.122×(6)21184.388230.1715889.288995.332359.031643.141724.762.3预应力钢钢束的估算及及其布置2.3.1跨中截截面钢束的估估算和确定根据《公桥规》规规定,预应力力梁应满足正正常使用极限限状态的应力力要求和承载载能力极限状状态的强度要要求。以下就就按跨中截面面在各种作用用效应组合下下,分别按照照上述要求对对主梁所需的的钢束数进行行估算,并且且按这些估算算的钢束数的的多少确定主主梁的配束。(1)按正常使用极限限状态的应力力要求估算钢钢束数对于简支梁梁带马蹄的T形截面,当当截面混凝土土不出现拉应应力控制时,则则得到钢束数数n的估算公式式:((2-5)式中:——持久状状态使用荷载载产生的跨中中弯矩标准组组合值,按表表7取用;——与荷载有关的经验验系数,对于于公路-Ι级,取用0.565;——一股9φ15.2钢绞线截截面积,一根根钢绞线的截截面积是1.4,故△Ap=112.6。在一中已计算出成成桥后跨中截截面=1588.55㎝,=51..88㎝,初估a=15㎝,则钢束偏心心矩为:1号梁:(2)按承载能力极限限状态估算钢钢束数根据极限状态的应应力计算图式式,受压区混混凝土达到极极限强度,应应力图式呈矩矩形,同时预预应力钢束也也达到设计强强度,则钢束束数的估算公公式为:(2--6)式中:——承载能能力极限状态态的跨中最大大弯矩,按表表7取用;——经验系数,一般采采用0.75--0.77,取0.77;——预应力钢绞线的设设计强度,见见表1,为1260MMPa。计算得:根据上述两种极限限状态,综合合取钢束数==7。2.3.2预应力力钢束布置(1)跨中截面及锚固固端截面的钢钢束位置①对于跨中截面,在在保证布置预预留管道构造造要求的前提提下,尽可能能使钢束群重重心的偏心距距大些。本设设计采用内径径83mm,外径95mm的预留铁皮皮波纹管,根根据《公预规规》9.1.1条规定,管管道至梁底和和梁侧净距不不应小于3cm及管道直径1/2。根据《公公预规》9.4.9条规定,水水平净距不应应小于4cm及管道直径径的0.6倍,在竖直直方向可叠置置。根据以上上规定,跨中中截面的细部部构造如图10a)所示。由由此可直接得得出钢束群重重心至梁底距距离为:②由于主梁预制时为为小截面,若若钢束全部在在预制时张拉拉完毕,有可可能会在上缘缘出现较大的的拉应力,在在下缘出现较较大的压应力力。考虑到这这个原因,本本设计预制时时在梁端锚固固N1-N7号钢束,N7号钢束在成成桥后锚固在在梁顶,布置置如图10c)。对于锚固固端截面,钢钢束布置通常常考虑下述两两个方面:一一是预应力钢钢束合力重心心尽可能靠近近截面形心,使使截面均匀受受压;二是考考虑锚头布置置的可能性,以以满足张拉操操作方便的要要求。按照上上述锚头布置置的“均匀”、“分散”原则,锚固固端截面所布布置的钢束如如图2-8所示。钢束束群重心至梁梁底距离为::图2-8钢束布布置图(尺寸寸单位:mm)a)跨中截面;;b)锚固截面为验核上述布置的的钢束群重心心位置,需计计算锚固端截截面几何特性性。锚固端截截面特性计算算见表2-5所示。表2-5钢束锚固固截面几何特特性计算表分块名称AiyiSiIidi=ys-yiiIx=Aidi22I=Ai+Ix(㎝2)(㎝)(㎝3)(㎝4)(㎝)(㎝4)(㎝4)⑴⑵(3)=(1)×((2)⑷⑸⑹(7)=(4)+((6)大毛截面翼板45009405001215009305391508866.05三角承托18020360036082.131214160..641212520..64腹板139201341865280624358400-31.87141385000.85765743400.85∑1860019093801169397447.5小毛截面翼板34209307809374099.43338112311.16339049711.16三角承托18020360036088.431407575..6821407935..68腹板139201341865280624358400-25.579101242..608715370822.61∑1752018996601068499889.4其中:故计算得:说明钢束群群重心处于截截面的核心范范围内。图2-9钢束群重重心位置复核核图式图2-10封锚端混凝凝土块尺寸图图(尺寸单位位:mm)(尺寸单位位:mm)(2)钢束起弯角和线线形的确定::确定钢束起弯角时时,即要照顾顾到由其弯起起产生足够的的竖向预剪力力,又要考虑虑到所引起的的摩擦预应力力损失不宜过过大。为此,将将端部锚固端端截面分成上上,下两部分分(见图2-10)上部钢束束的弯起角为为15o,下部钢束束弯起角定为为7o。在梁顶锚锚固的钢束弯弯起角定位18o。N7号钢束在离支座中中心线1444..4mm处锚固。为简化计算和施工工,所有钢束束布置的线形形均为直线加加圆弧,并且且整根钢束都都布置在同一一竖直面内。(3)钢束计算:计算钢束起弯点至至跨中的距离离锚固点到支座中心心线的水平距距离(见图2-10)为:图2-11示出钢束束计算图式,钢钢束起弯点至至跨中的距离离x1列表计算在在表2-6内。图2-11钢束束计算图式(尺尺寸单位:mm)表2-6钢束布置置钢束号弯起高度y(㎝))y1(㎝)y2(㎝)L1(㎝)x3(㎝)R(㎝)x2(㎝)x1(㎝)N1(N2)2912.1916.8110099.2572255.21274.482105N3(N4)59.512.1947.3110099.2576347.06773.511601.42N514925.88123.1210096.59153613.29935.191445.52N6179.525.88153.6210096.59154508.41166.861203.13N7202.8830.09171.9810095.11183512.211085.331123.12控制截面的钢束重重心位置计算算由图2-11所示的几几何关系,当当计算截面在在曲线端时,计计算公式为::(22-7)(2-8))当计算截面在近锚锚固点的直线线段时,计算算公式为:(2-9))式中:——钢束在在计算截面处处钢束重心到到梁底的距离离;——钢束起弯前到梁底底的距离;——钢束弯起半径(见见表2-7)。计算钢束群重心到到梁底距离(见见表2-7)表2-7各计算截截面的钢束位位置及钢束群群重心位置截面钢束号x4((cm)R(ccm)sinα=x4//Rcosαa0((cm)ai((cm)ap((cm)四分点N1(N2)未弯起2255.2101111118N3(N4)未弯起6347.060120.520.5N5未弯起3613.29011111N620.874508.40.0046299140.999989920.520.55N7100.883512.210.02872330.99958773031.45N7锚固点N1(N2)198.562255.210.08804550.99611661119.7684.51N3(N4)702.146347.060.11062440.987762220.598.17N5858.043613.290.23746880.971395511114.36N61100.434508.40.24408440.969754420.5156.84支点直线段yx5x5tanφa0ai95.52N1(N2)29730.093.821136.18N3(N4)59.9725.183.2120.576.79N51491529.647.8511152.15N6179.51521.64.9820.5195.02钢束长度计算一根钢束的长度为为曲线长度,直直线长度与两两端工作长度度之和,其中中钢束的曲线线长度可按圆圆弧半径与弯弯起角度进行行计算。通过过每根钢束长长度计算,就就可得出一片片主梁和一孔孔桥所需钢束束的总长度,以以利备料和施施工。计算结结果见表2-8所示。表2-8钢束长度度计算钢束号R(cm))曲线长度S==π/180·α(cm)直线长度x1直线长度x1(见表2-7)(㎝)直线长度L1(见表2-7)(㎝)有效长度2(S++x1+L1)(㎝)钢束预留长度(㎝)钢束长度(㎝))(见表2-7)(㎝)⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺(8)=(6)+((7)N1(N2)2255.217275.3921051004960.781405100.78N3(N4)6347.067775.051601.421004952.941405092.94N53613.2915945.481445.5210049821405122N64508.4151179.71203.131004965.661405105.6N73512.21181102.831123.121004651.911404791.912.4计算主梁截截面几何特性性本节在求得各验算算截面的毛截截面特性和钢钢束位置的基基础上,计算算主梁净截面面和换算截面面的面积、惯惯性矩及梁截截面分别对重重心轴、上梗梗肋与下梗肋肋的静矩,最最后汇总成截截面特性值总总表,为各受受力阶段的应应力验算准备备计算数据。现以跨中截面为例例,说明其计计算方法,在在表2-10中亦示出其其他截面特性性值的计算结结果。2.4.1截面面面积及惯矩计计算(1)净截面几何特性性计算计算公公式如下:在预加应力阶段,只只需要计算小小截面的几何何特性:截面积:(2--10)截面惯矩:(22-11)(2)换算截面几何特特性计算:整体截面几何特性性计算在使用荷载阶段需需要计算大截截面(结构整整体化以后的的截面)的几几何特性,计计算公式如下下:截面积(2-122)截面惯矩(2-113)以上式中:——分分别为混凝土土毛截面面积积和惯矩——分别为一根管道截截面积和钢束束截面积;——分别为净截面和换换算截面重心心到主梁上缘缘的距离;——分面积重心到主梁梁上缘的距离离;——计算面积内所含的的管道(钢束束)数;——钢束与混凝土的弹弹性摸量比值值,由表1-1得=5.65。表2-10跨中截截面对重心轴轴静矩计算分块名称及序号b1=190㎝ys=93.225㎝b1=250㎝ys=96.559㎝静矩类别及符号分块面积Ai((㎝2)分块面积重心至全全截面重心距距离yyi(㎝)对净轴*静矩SSi-j=Ai·yi(㎝3)静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)分块面积重心至全全截面重心距距离yyi(㎝)对净轴**静矩Si-j=Ai·yi(㎝3)翼板①翼缘部分对净净轴*静矩Sa-n(㎝3)342084.25288135翼缘部分对换换轴**静矩Sa-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③20070.251405020073.5914718∑——339645——448003下三角④马蹄部分对净净轴静矩Sb-n((㎝3)500123.4261710马蹄部分对换换轴静矩Sb-o((㎝3)500120.0860040马蹄⑤1500144.252163751500140.91211365肋部⑥500119.2559625500115.9157955管道或钢束-495.92142.92-70876.889410.13139.5857245.955∑——266833.111——386605.995翼板①净轴以上静面积对净轴静矩Sn-n(㎝3)342084.25288135净轴以上静面积对换轴静矩Sn-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③150555.6383723.155150558.9788749.855∑——409318.115——522034.885翼板①换轴以上静面积对净轴静矩So-n(㎝3)342084.25288135换轴以上静面积对换轴静矩So-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③1571.853.9684814.2331571.857.390056.288∑——410409.333——523341288②效分布宽度内截面面几何特性计计算根据《公预规》44.2.2条,预应力力混凝土梁在在计算预应力力引起的混凝凝土应力时,预预加力作为轴轴向力产生的的应力按实际际翼缘全宽计计算,由预加加力偏心引起起的弯矩产生生的应力按翼翼缘有效宽度度计算。因此此表2-9中的抗弯惯惯矩应进行折折减。由于采采用有效宽度度方法计算的的等效法向应应力体积和原原全宽内实际际的法向应力力体积是相等等的,因此用用有效宽度截截面计算等代代法向应力时时,中性轴应应取原全宽截截面的中性轴轴。有效分布宽度的计计算:根据《公预规》44.2.2条,对于T形截面受压压区翼缘计算算宽度bf′,应取用下下列三者中的的最小值:此处bh>3hh,根据规范范,取bh=3hh=30(㎝)。故:bf′=250(㎝)。有效分布宽度内截截面几何特性性计算:由于截面宽度不折折减,截面的的抗弯惯矩也也不需折减,取取全宽截面值值。2.4.2截面静静矩计算预应力钢筋混凝土土梁在张拉阶阶段和使用阶阶段都要产生生剪应力,这这两个阶的剪剪应力应该叠叠加。在每一一个阶段中,凡凡是中和轴位位置和面积突突变处的剪应应力,都是需需要计算的。例例如,张拉阶阶段和使用阶阶段的截面(图2-12),除了两个阶段a-a和b-b位置的剪应力需要计算外,还应计算:图2-12静矩计算图图式(尺寸单单位:mm)(1)在张拉阶段,净净截面的中和和轴(简称净净轴)位置产产生的最大剪剪应力,应该该与使用阶段段在净轴位置置产生的剪应应力叠加。(2)在使用阶段,换换算截面的中中和轴(简称称换轴)位置置产生的最大大剪应力,应应该与张拉阶阶段在换轴位位置的剪应力力叠加。因此,对于每一个个荷载作用阶阶段,需要计计算四个位置置(共8种)的剪应应力,即需要要计算下面几几种情况的静静矩:a线(图2-12)以以上(或以下下)的面积对对中性轴(净净轴和换轴)的的静矩;表2-11跨中截截面对重心轴轴静矩计算分块名称及序号b1=190㎝ys==93.255㎝b1=250㎝ys==96.599㎝静矩类别及符号分块面积Ai((㎝2)分块面积重心至全全截面重心距距离yyi(㎝)对净轴*静矩SSi-j=AAi·yi(㎝3)静矩类别及符号分块面积Ai(㎝2)分块面积重心至全全截面重心距距离yyi(㎝)对净轴**静矩Si-j==Ai·yii((㎝3)翼板①翼缘部分对净净轴*静矩Sa-n(㎝3)342084.25288135翼缘部分对换换轴**静矩Sa-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③20070.251405020073.5914718∑——339645——448003下三角④马蹄部分对净净轴静矩Sb-n((㎝3)500123.4261710马蹄部分对换换轴静矩Sb-o((㎝3)500120.0860040马蹄⑤1500144.252163751500140.91211365肋部⑥500119.2559625500115.9157955管道或钢束-495.92142.92-70876.889410.13139.5857245.955∑——266833.111——386605.995翼板①净轴以上静面积对净轴静矩Sn-n(㎝3)342084.25288135净轴以上静面积对换轴静矩Sn-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③150555.6383723.155150558.9788749.855∑——409318.115——522034.885b线以上(或以下)的的面积对中性性轴(两个)的的静矩;净轴(n-n)以以上(或以下下)的面积对对称中性轴(两两个)的静矩矩;轴(o-o)以上(或或以下)的面面积对中性轴轴(两个)的的静矩;计算结果列于表22-11续上表分块名称及序号b1=190㎝ys==93.255㎝b1=250㎝ys==96.599㎝静矩类别及符号分块面积Ai((㎝2)静矩类别及符号分块面积Ai((㎝2)静矩类别及符号分块面积Ai((㎝2)翼板①换轴以上静面积对净轴静矩So-n(㎝3)342084.25288135换轴以上静面积对换轴静矩So-o(㎝3)450087.59394155三角托②50074.923746050078.2639130肋部③1571.853.9684814.2331571.857.390056.288∑——410409.333——523341.2282.4.3截面面几何特性汇汇总其它截面的的特性值均可可用同样方法法计算,下面面将计算结果果一并列于表表2-12内。表2-12主梁截截面特性值总总表名称符号单位截面跨中四分点N7锚固点支点混凝土净截面净面积An㎝29564.089564.0817024.08817094.922净惯矩In㎝4737447199.73742367422.1510518831161057675116.9净轴到截面上缘的的距离yns㎝93.2593.47106.77107.08净轴到截面下缘的的距离ynx㎝156.75156.53143.23142.92截面抵抗矩上缘Wns㎝3790828.009795193.556985186.007987742.997下缘Wnx㎝3470460.773474840.224734401.443740047对净轴净矩翼缘部分面积Sa-n㎝3339645339051.44380869.22382096.88静轴以上面积Sn-n㎝3409318.115409091.336682266.999685371.779换轴以上面积So-n㎝3410409.333410064.88679083.446681288.665马蹄部分面积Sb-n㎝3266833.111268460.88——钢束群重心到净轴轴距离en㎝142.92138.5358.7247.4续上表名称符号单位截面跨中四分点N7锚固点支点混凝土净截面净面积Ao㎝211550.13311550.13319010.13318951.544净惯矩Io㎝4999105633.02994400066.2511852435561178666339.9换轴到yos㎝96.5996.44104.01103.61截面上缘的距离换轴到截面下缘的的距离yox㎝153.41153.56145.99146.39截面抵抗矩上缘Wos㎝31034377..921031107..491139547..691137599..07下缘Wox㎝3651265647564.551811866.226805155对净轴净矩翼缘部分面积Sa-o㎝3448003445723472550.4447静轴以上面积Sn-o㎝3522034.885519651.887760256.118534.4换轴以上面积So-o㎝3523341.228520801.774757515.001756512.114马蹄部分面积Sb-o㎝3386605.995385332.222——钢束群重心到净轴轴距离eo㎝139.58135.5661.4850.87钢束群重心到截面面下缘的距离离ap㎝13.831884.5195.522.5钢束预应应力损失计算算根据《公预规》66.2.1条规定,当当计算主梁截截面应力和确确定钢束的控控制应力时,应应计算预应力力损失值。后后张法梁的预预应力损失包包括前期预应应力损失(钢钢束与管道壁壁的摩擦损失失,锚具变形形、钢束回缩缩引起的损失失,分批张拉拉混凝土弹性性压缩引起的的损失)和后后期预应力损损失(钢绞线线应力松弛、混混凝土收缩和和徐变引起的的应力损失),而而梁内钢束的的锚固应力和和有效应力(永永存应力)分分别等于张拉拉应力扣除相相应阶段的预预应力损失。预应力损失值因梁梁截面位置不不同而有差异异,现以四分分点截面(既既有直线束,又又有曲线束通通过)为例说说明各项预应应力损失的计计算方法。对对于其他截面面均可用同样样方法计算,它它们的计算结结果均列入钢钢束预应力损损失及预加内内力一览表内内(表2-13~表2-19)。2.5.1预应力力钢束与管道道壁之间的摩摩擦引起的预预应力损失按《公预规》6..2.2条规定,计计算公式为::(2-144)式中:σcom———张拉钢束时时锚下的控制制应力;根据据《公预规》6.1.3条规定,对对于钢绞线取取张拉控制应应力为:σcom=13395(MPa)(见表1-1)μ——钢束与管道道壁的摩擦系系数,对于预预埋波纹管取取µ=0.220;θ——从张拉端到到计算截面曲曲线管道部分分切线的夹角角之和(rad);k——管道每米局部偏差差对摩擦的影影响系数,取取k=0.00015;x——从张拉端到计算截截面的管道长长度(m),可近似似取其在纵轴轴上的投影长长度(见图2-11),当四分分点为计算截截面时,。表2-13计算截截面管道摩擦擦损失σl1计算表截面钢束号θ=ψ-αxμθ+kx(°)(rad)(m)(Mpa)跨中N1(N2)70.122124.79090.06160.059783.28N3(N4)70.122124.74180.06150.059683.14N5150.261824.7730.08950.0856119.41N6150.261824.6660.08930.0854119.13N7180.31423.0360.09740.0928129.47四分点N1(N2)70.122212.5510.04320.044361.8N3(N4)70.122112.5020.04320.044361.8N5150.261712.5330.07110.068695.7N614.73480.250712.4260.010.067694.3N713.35140.23310.7960.06280.060984.96N7锚固点N1(N2)1.94890.0341.7550.00094330.000939913.1N3(N4)0.64870.01131.7060.000480.00048116.71N51.26290.0221.7370.00070.00069889.74N60.87230.01521.630.000550.00054777.63支点N1(N2)00-0.00046660.00046660.65N3(N4)00-0.000392270.00039330.55N500-0.000439950.00043990.61N600-0.000278870.00027990.392.5.2由锚具具变形、钢束束回缩引起的的预应力损失失按《公预规》6..2.3条,对曲线线预应力筋,在在计算锚具变变形、钢束回回缩引起的预预应力损失时时,应考虑锚锚固后反向摩摩擦的影响。根根据《公预规规》附录D,计算公式如如下。反向摩擦影响长度度:(2--15)式中:——锚具变变形、钢束回回缩值(mm),按《公公预规》6.2.3条采用;对对于夹片锚==6mm;——单位长度由管道摩摩擦引起的预预应力损失,按按下列公式计计算:(2-116)其中——张拉端锚锚下控制应力力,本设计为为1395MMpa;——预应力钢筋扣除沿沿途摩擦损失失后锚固端应应力,即跨中中截面扣除后后的钢筋应力力,——张拉端至锚固端距距离。张拉端锚下预应力力损失:(2-177)在反摩擦影响长度度内,距张拉拉端x处的锚具变变形、钢筋回回缩损失:(2-118)在反摩擦影响长度度外,锚具变变形、钢筋回回缩损失:。四分点截面的计算算结果见表2-14。表2-14计算截截面σl2的计算表表截面钢束号Δσd((Mpa/㎜)影响长度lf(㎜㎜)锚固端σl2((Mpa)距张拉端距离x((㎜)σl2四分点N1(N2)0.0033599318662125.3912550.941.06N3(N4)0.0033600318660125.4012501.841.38N50.0048200215580150.191253329.37N60.0048299815564150.3412425.830.32N70.0052899114873157.3310795.643.13续上表截面钢束号Δσd((Mpa/㎜)影响长度lf(㎜㎜)锚固端σl2((Mpa)距张拉端距离x((㎜)σl2N7锚固点N1(N2)0.0033599318662125.391755.3113.59N3(N4)0.0033600318660125.401706.2113.94N50.0048200215580150.191737.4133.45N60.0048299815564150.341630.2134.60支点N1(N2)0.0033599318662125.39310.9123.30N3(N4)0.0033600318660125.40261.8123.64N50.0048200215580150.19293147.37N60.0048299815564150.34185.8148.552.5.3混凝土土弹性压缩引引起的预应力力损失后张法梁当采用分分批张拉时,先先张拉的钢束束由于张拉后后批钢束产生生的混凝土弹弹性压缩引起起的应力损失失,根据《公公预规》6.2.5条规定,计计算公式为::(2-119)式中:——在先张张拉钢束重心心处。由后张张拉各批钢束束而产生的混混凝土法向应应力,可按下下式计算:(2--20)其中Np0,MMp0——分别为钢束束锚固时预加加的纵向力和和弯矩,——计算截面上钢束重重心到截面净净矩的距离,,其中ynx值见表2-11所示,值见表2-12。采用逐根张拉钢束束,预制时张张拉钢束N1—N6,张拉顺序序为N5,N6,NN1,N4,N2,N3。计算时应应从最后张拉拉的一束逐步步向前推进。本设计为了区分预预制阶段和使使用阶段的预预应力损失,先先不考虑N7号束对其它N1—N6号束的影响响,计算得预预制阶段见表2-15。2.5.4由由钢束应力松松弛引起的预预应力损失《公预规》6.22.6规定,钢绞绞线由松弛引引起的应力损损失的终极值值,按下式计计算:(2--21)式中:Ψ——张拉拉系数,本设设计采用一次次张拉,Ψ=1.0,ζ——钢筋松弛系系数,对低松松弛钢筋,ζ=0.3,σpe——传力锚固时的钢筋筋应力。计算得四分点截面面钢绞线由松松弛引起的应应力损失的终终极值见表2-16。表2-16计算截截面计算表截面跨中四分点N7锚固点支点钢束号σpe(Mpa)σl5σpe(Mpa)σl5σpe(Mpa)σl5σpe(Mpa)σl5N11207.9728.161190.7726.041230.2630.98123431.46N21277.5337.241258.0334.611258.3134.651259.7434.84N31311.8642.011291.8239.201274.3536.801270.8136.32N41244.5932.841226.0930.451257.434.531250.7333.64N51107.6116.501105.3916.261226.7730.531223.6330.13N61144.8820.631142.3920.351235.831.701241.6232.45N71265.5335.611266.9135.802.6主梁截面面承载力与应应力验算预应力混凝土梁从从预加力开始始到是受荷破破坏,需经受受预加应力、使使用荷载作用用,裂缝出现现和破坏等四四个受力阶段段,为保证主主梁受力可靠靠并予以控制制。应对控制制截面进行各各个阶段的验验算。在以下下内容中,先先进行持久状状态承载能力力极限状态承承载力验算,再再分别验算持持久状态抗裂裂验算和应力力验算,最后后进行短暂状状态构件的截截面应力验算算。对于抗裂裂验算,《公公预规》根据据公路简支标标准设计的经经验,对于全全预应力梁在在使用阶段短短期效应组合合作用下,只只要截面不出出现拉应力就就可满足。2.6.1持久状状况承载能力力极限状态承承载力验算在承载能力极限状状态下,预应应力混凝土梁梁沿正截面和和斜截面都有有可能破坏,下下面验算这两两类截面的承承载力。(1)正截面承载力验验算:图2-13示出正截截面承载力计计算图式图2-13正截面面承载力计算算图(单位::cm)①确定混凝土受压区区高度:根据《公预规》55.2.3条规定,对对于带承托翼翼缘板的T形截面;当成立时,中性轴带带翼缘板内,否否则在腹板内内。本设计的这一判别别式:左边==1260×888.2×0..1=111113.2((kN)右边==22.4×2250×188×0.1==100800(kN)左边>右边,即中性轴在在腹板内。设中性轴到截面上上缘距离为x,则:((2-28))(2-299)式中:ξb——预预应力受压区区高度界限系系数,按《公公预规》表5.2.1采用,对于C50混凝土和钢钢绞线,ξb=0.40;h0——梁的有效高度,,,以跨中截面面为例,ap=177.00cmm(见表2-12))说明该截面为塑性性破坏。②验算正截面承载力力:由《公预规》5..2.2条,正截面面承载力按下下式计算:(2-300)式中:γ0——桥桥梁结构的重重要性系数,按按《公预规》5.1.5条采用,按按二级安全设设计,故取1.0。则上式为:=312337.56(kN·m)>γ0Md=211184.388(kN·mm)(跨中)主梁跨中正截面承承载能力满足足要求。其它它截面均可用用同样方法验验算。③验算最小配筋率::由《公预规》9..1.12条,预应力力混凝土受弯弯构件最小配配筋率应满足足下列条件::(2-311)式中:Mud———受弯构件正正截面抗弯承承载力设计植植,由以上计计算可知Mud=252229.744(kN·m),Mcr——受弯构构件正截面开开裂弯矩只值值,按下式计计算:((2-32))(2-333)(2-34)式中:S0——全全截面换算截截面重心轴以以上(或以下下)部分截面面对重心轴的的面积矩,见见表14;W0——换算截面抗裂边缘缘的弹性抵抗抗矩,见表14;σpc——扣除预应应力损失预应应力筋在构件件抗裂边缘产产生的混凝土土预压应力。Mcr=(σpcc+γftk)W0=(35.599+1.266×2.65
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