【桥梁主梁承载力与应力验算案例综述3700字】

桥梁主梁承载力与应力验算案例综述目录TOC\o"1-2"\h\u10807桥梁主梁承载力与应力验算案例综述 1238724.1短暂状况的正应力验算 130265=1.02MPa(压) 2298914.1.2持久状况的正应力验算 2158024.2抗裂性验算 7292524.2.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算 7201674.2.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算 844894.3主梁变形（挠度）计算 10113484.3.1在短期效应作用下主梁挠度验算 10120154.3.2预加力引起的上拱度计算 10311294.3.3预拱度的设置 11327284.4锚固区局部承压计算 12249174.4.1局部受压区尺寸要求 12111074.4.2局部抗压承载力计算 1324601经验证其他钢束局部承压均满足要求 14117804.5行车道板配筋计算 14210094.5.1行车道板的配筋 1417154.5.2行车道板复核 154.1短暂状况的正应力验算(1)构件在制作、运输及安装等施工阶段，混凝土强度等级为C45。在预加力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力应符合式要求[4]。(2)预应力混凝土结构按短暂状态设计时，应计算在制造、运输及安装、施工阶段，由预加力（扣除相应的应力损失）构件自重及其它施工荷载引起的截面应力。对简支梁，以跨中截面上、下缘混凝土正应力控制。短暂状况下（预加力阶段）梁跨中截面上、下缘的正应力[4]上缘：=(6-15)下缘：=(6-16)其中，=1197.62kN.m。截面特性取用第一阶段的截面特性。代入上式得=1.02MPa(压)=10.08MPa（压）0.7（=0.7MPa）预加力阶段混凝土的压应力满足应力限制值的要求；混凝土的拉应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝，预拉区混凝土没有出现拉应力，故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋即可。(3)支点截面或运输、安装阶段的吊点截面的应力验算，其方法与此相同，但应注意计算图示、预加应力和截面几何特性等的变化情况。4.1.2持久状况的正应力验算a）截面混凝土的正应力验算对于预应力混凝土简支梁的正应力，由于配设曲线筋束的关系，应取跨中、、、支点及钢束突然变化处（截断或弯出梁顶处等）分别进行验算。应力计算的作用（荷载）取标准值，汽车荷载计入冲击系数。根据《桥规》（JTGD62）中第7.1.5条规定[1]：未开裂构件受压区混凝土的最大压应力应满足式中：——由作用（或荷载）标准值产生的混凝土法向压应力；——由预加力产生的混凝土法向拉应力；跨中截面验算此时有=1197.62kN.m，=19.47kN.m=2071.56+3157.08=5228.64kN.m==827.3mm==11.61MPa（=）持久状况下跨中截面混凝土正应力验算满足要求。b）持久状况下预应力钢筋的应力验算由二期恒载及活载作用产生的预应力钢筋重心处的混凝土应力为==11.26MPa所以钢束应力为=1108.15+5.6511.26=1171.769Mpa计算表明符合了规范规定值，可以认为钢筋应力满足要求。计算表明持久状态下预应力钢筋应力验算满足要求。c）持久状况下的混凝土主应力验算本设计取剪力和弯矩都有较大的变化点截面进行计算。具体需要时可增加验算截面。(1)截面面积矩计算按图4-1进行计算。其中计算点分别取上梗肋处、第三阶段截面重心轴处及下梗肋处。图4-1各计算点位置示意图（尺寸单位/cm）对以第一阶段截面梗肋以上面积对净截面重心轴的面积矩计算=第一阶段以上面积对重心轴面积矩第一阶段b—b以上面积对重心轴面积矩=1.671mm同理可得不同计算点处的面积，现汇总于表6-13表4-2面积距计算表截面类型第一阶段净截面对其重心轴第二阶段净截面对其重心轴第三阶段净截面对其重心轴计算点位置面积矩符号面积矩（mm）1.921×102.271×101.671×102.134×102.462×101.967×102.475×102.832×101.753×10(1)主应力计算对上梗肋处的主应力进行计算剪应力：为可变作用引起的剪力标准值组合，==300.616kN，所以有=+=1.96Mpa正应力==5628.077N==587mm=++=2.74MPa主应力===－1.021MPa===3.761MPa同理可得及下梗肋的主应力，汇于下表4-2表4-3变化点截面主应力计算表计算纤维面积矩/mm剪应力正应力主应力第一阶段净截面第二阶段净截面第三阶段净截面1.921102.271101.671102.134102.462101.967102.475102.832101.457101.832.131.362.746.4213.21-1.021-0.81-0.2.6445.879.2713.48(3)主压应力的限制值混凝土的主压应力限值为，与表4-2的计算结果比较，可见混凝土主压应力计算值均小于限值，满足要求。(4)主应力验算将表6-9中的主压应力值与主压应力限值进行比较，均小于相应的限制值。最大主拉应力为，按《公路桥规》的要求，仅需按构造布置箍筋。4.2抗裂性验算4.2.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算正截面抗裂验算取跨中截面进行。(1)预加力产生的构件抗裂验算边缘的混凝土预压应力的计算跨中截面==5545.182KN742.4mm==18.39MPa(2)由荷载产生的构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力的计算==15.59MPa(3)正截面混凝土抗裂验算对于A类部分预应力混凝土构件，作用荷载短期效应组合作用下的混凝土拉应力应满足下列要求：[2]由以上计算知=15.59—18.39=－2.8MPa（压），说明截面在作用（或荷载）短期效应组合作用下没有消压，计算结果满足《公路桥规》A类部分预应力构件按作用短期效应组合计算的抗裂要求。同时，A类部分预应力混凝土构件还必须满足作用长期效应作用的抗裂要求。==12.45MPa=12.45－18.39=－5.94MPa所以构件满足《公路桥规》中A类部分预应力混凝土构件的作用长期效应组合的抗裂要求。4.2.2作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算斜截面抗裂验算应取剪力和弯矩均较大的最不利区段截面进行，这里仍取剪力和弯矩均较大的变化点截面进行计算。主应力计算(1)对上梗肋处的主应力进行计算剪应力为可变作用引起的剪力短期效应组合值，=287.994kN，所以有=+=1.44MPa正应力=++=0.65MPa主压应力===1.151MPa同理可的到截面及下梗肋截面的主应力如表4-3表4-3变化点截面抗裂验算主拉应力计算表计算纤维面积矩/mm剪应力正应力主拉应力第一阶段净截面第二阶段换算截面第三阶段换算截面1.921102.134102.475101.440.65-1.1511.271102.462102.832101.646.54-0.391.671101.967101.457101.0216.94-0.06作用短期效应组合下抗裂验算的混凝土的主拉应力限值为0.7=0.72.65=1.86MPa从表中可以看出，以上主拉应力均符合要求，所以变化点截面满足作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算要求。4.3主梁变形（挠度）计算根据主梁截面在各阶段混凝土正应力验算结果，可知主梁在使用荷载作用下截面不开裂。4.3.1在短期效应作用下主梁挠度验算主梁计算跨径L=19m，C50混凝土的弹性模量=3.45MPa。主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同，本设计为简化，取梁处截面的换算截面惯性矩=261.365mm作为全梁的平均值来计算。(6-17)a可变荷载作用引起的挠度现将可变荷载作为均布荷载作用在主梁上，则主梁跨中挠度系数=，荷载短期效应得可变荷载值为=2209.956kN.m由可变荷载引起的简支梁跨中截面的挠度为考虑长期效应得可变荷载引起的挠度值为=1.4319.2=27.5mm满足要求。b考虑长期效应得一期恒载、二期恒载引起的挠度==55.0mm4.3.2预加力引起的上拱度计算采用截面处的使用阶段永存预加力矩作用为全梁平均预加力矩计算值，即==5056.752N==832.6mm=截面惯矩应采用预加力阶段（第一阶段）的截面惯矩，为简化本设计仍以梁处截面的截面惯性矩作为全梁的平均值来计算。则主梁上拱度（跨中截面）为=-==考虑长期效应得预加力引起的上拱值为=2（-65.53）=131.06mm4.3.3预拱度的设置梁在预加力和荷载短期效应组合共同作用下并考虑长期效应的挠度值为=19.2+40.83-131.06=71.03mm预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度值，所以不需要设置预拱度。4.4锚固区局部承压计算经过分析，以N2（N3）钢束的锚固端进行局部承压验算。N2（N3）钢束梁端锚具及间接钢筋的构造布置图如下。图4-2锚固区局部承压计算图（尺寸单位/cm）4.4.1局部受压区尺寸要求配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区的尺寸应该满足锚下混凝土抗裂计算的要求，即式中：——结构重要性系数，这里=1.0；——局部受压面积上的局部压力设计值，后张法锚头局压区应取1.2倍张拉时的最大压力，所以局部压力设计值；——混凝土局部承压修正系数，=1.0；——张拉锚固时混凝土轴心抗压强度设计值，混凝土强度达到设计强度的90%时张拉，此时混凝土强度等级相当于C45，=20.5MPa；——混凝土局部承压承载力提高系数，；、——混凝土局部受压面积，为扣除孔洞后面积，为不扣除孔洞面积；对于具有喇叭管并与垫板连成整体的锚具，可取垫板面积扣除喇叭管尾端内孔面积；本设计中采用的即为此类锚具，喇叭管尾端内孔直径为70mm所以——局部受压计算底面积；局部受压面为边长是160mm的正方形。根据《公路桥规》中的计算方法，局部承压计算底面为宽240mm、长720mm的矩形（如图），此时N2和N3的局部承压计算底面有重叠（阴影部分）。考虑到局部承压计算底面积重叠的情况及《公路桥规》对其取“同心、对称”的原则，取宽为300mm，这里取N2的局部承压计算底面积为Aβ=所以1.3=由计算表明，局部承压区尺寸满足要求。4.4.2局部抗压承载力计算配置间接钢筋的局部受压构件，其局部抗压承载力计算公式为且须满足式中：——局部受压面积上的局部压力设计值，；——混凝土核心面积，可取局部受压计算底面积范围以内的间接钢筋所包罗的面积，这里配置螺旋钢筋，得——间接钢筋影响系数；混凝土强度等级为及以下时，取=2.0；——间接钢筋体积配筋率；局部承压区配置直径为10的HRB335钢筋，单根钢筋截面积为78.54，所以；C50混凝；将上述计算值代入局部抗压承载力计算公式，可得==故局部抗压承载力计算通过。所以N2钢束锚下局部承压计算满足要求。同理可对钢束进行局部承压计算。经验证其他钢束局部承压均满足要求4.5行车道板配筋计算4.5.1行车道板的配筋用单筋矩形截面梁的计算公式进行假设；且，。利用单筋矩形梁的基本公式有跨中：即=解得x=12.53mm<不会超筋。所需钢筋