预应力混凝土简支箱梁桥设计

郑州航空工业管理学院郑州航空工业管理学院 题目预应力混凝土简支梁桥设计 指导教师*水*****职称**水水**设计桥梁跨度为30m+30m+36m+30m+30m,桥面总宽15.3m,一级公路标准，双向4车道，主梁采用预应力混凝土，后张法施工。设计过程如下：simplestructure,easytomakestandardization,manufacturing,installatiofreducethetensionmakescomponent,therebyprolongingservicelifeof50mhighwaybridge.Designofthebridgespanis30m+widthof15.3m,ahighway,two-way4lane,themainbeamwithSecondly,accordingtothestandardofestimatingeffectcalculationofthegeometricpropertThirdly,calculation,calculationofultimatelimitstates,permanentFinally,forthepreparationofcconstructionofsuperstructure,substructureand 1.工程说明 3.地形、地貌 4.2方案比选 4- 1基本设计资料 1.1跨度和桥面宽度 6- 7- 7- 7- 2.2计算截面几何特征 预应力混凝土简支梁桥设计3.1永久作用效应计算 4.预应力钢束的估算及其布置 4.2预应力钢束布置 5.计算主梁截面几何特性 5.1截面面积及惯性矩计算 5.2截面静矩计算 46- 47-6.1预应力钢束与管道壁间的摩擦损失 6.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 6.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 55-6.6成桥后各截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算-59-6.7预加力计算及钢束预应力损失汇总 7.承载能力极限状态计算 7.1跨中截面正截面计算 70- 9.2预应力钢束拉应力验算 9.3斜截面混凝土主压应力验算 10.1预加应力阶段的应力验算 10.2吊装应力验算 11.主梁端部的局部承压计算 11.1局部承压区的截面尺寸验算 11.2局部抗压承载力验算 12.主梁变形验算 12.1计算由预加力引起的跨中反拱度 90-12.2计算由荷载引起的跨中挠度 12.3结构刚度验算 93-12.4预拱度的设置 94-第三部分预应力混凝土简支箱梁施工方案设计 94- 94- 预应力混凝土简支梁桥设计3.2预应力简支箱梁施工 3.3.墩台施工工艺 3.5.桥梁安装施工工艺 2.4Temperaturecracks 3.3Structuralreinforcementm 3.6biomimeticself-healingleg 预应力混凝土简支梁桥设计郑州航空工业管理学院 2.1干缩裂缝及预防 2.3沉陷裂缝及预防 2.4温度裂缝及预防 3.裂缝处理 3.1表面修补法 3.4混凝土置换法 第一部分工程概况1.工程说明该处河道宽约97m,2010年8月测时河面宽度约68m。根据路线设计该桥拟采用30+30+36+30+30m预应力混凝土简支梁桥，全桥长2.气侯多年平均气温14.6℃,极端最高气温43.2℃,极端最低气温最枯年的4倍之多。3.地形、地貌4.桥型方案比选4.1具体方案比选简图如图1所示：简图如图2所示：4.2方案比选表1方案比较表预应力混凝土箱型梁桥部分预应力混凝土斜拉桥上承式刚架拱桥安全性静定结构，构造简单。主梁高跨比适中，技术成熟，计算简单，施工方法简单，质量好，保证工程本身安全。行车较为平顺。可保证司机正常行驶，满足交通运输安全要求拱的承载潜力经济性造复杂，高空作业多斜拉索施工复杂需要大量的吊较长。美观性形式简明，造型简单曲线造型优美适用性变形小，动力性能好，主梁性能好，主梁变形挠曲线平缓，行车较为平顺。可保证司机正常行驶，满足交通运输安全要求。且施工简单。工程,由于拉索多点支撑作用梁高小，上部结构的自重较大，存在水平推力，下部结构工程量大，地质条件要求高。第二部分上部结构计算1基本设计资料1.2技术标准1.3主要材料钢绞线，每束7根，全梁配6束，1.5基本计算数据名称项目符号数据混凝土轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度短暂状态容许压应力容许拉应力持久状态标准荷载组合：容许压应力容许主压应力短期效应组合：容许拉应力容许主拉应力0钢绞线最大控制应力σcon钢绞线无量纲2.箱型梁构造形式以及相关设计参数2.1主梁跨中截面主要尺寸拟订桥上横坡为单向2%。为距支座中心线0.1m处的0.25m(即端部截面尺寸),如图1所示。预应力管道采用金属波纹管成形，波纹管内径为60mm,外径为67mm,管道摩擦系数μ=0.2,管道偏差系数k=0.0015,锚具变形和钢束回缩量为6mm(单端)。2.2计算截面几何特征下图：n将主梁跨中截面分成四个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算见下表。积形心距离y自身惯矩I大毛截面(含湿接缝)小毛截面(不含湿接缝)预应力混凝土简支梁桥设计k截面下核心距，可按下式计算3.主梁作用效应计算3.1.1永久作用集度预应力混凝土简支梁桥设计②底板加厚与腹板变宽段梁的自重近似计算(长1.68m)③支点段梁的自重(长1.98m)2二期永久作用集度一片端横隔梁(现浇部分)体积：0.5×0.3×1.5=0.225m³③桥面铺装层6cm混凝土铺装：0.056×14.3×23=21.45kN/m④防撞栏若将防撞栏均摊给五片主梁，则：⑤边梁二期永久作用集度：gn=5.4+0.3128+10.2133.1.2永久作用效应如下图所示，设x为计算截面离左支座的距离，并永久作用效应计算见下表。_(1-c)图5永久作用效应计算图表41号梁永久作用效应跨中c=0.5预应力混凝土简支梁桥设计一期弯矩(KN·m)00二期弯矩(KN·m)0∑弯矩(KN·m)03.2可变作用效应计算3.2.1冲击系数和车道折减系数有关，故应先计算结构的基频f,简支梁的基频可以按下式计算：简支梁桥的基频：根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：μ=0.1767lnf-0.0157=0.1713本设计为四车道，在计算可变作用效应时需进行车道折减，四车道折减33%,三车道折减22%,但折减后不得小于用两行车道布载的计算结果。3.2.2计算主梁的荷载横向分布系数1.跨中荷载的横向分布系数m.:预应力混凝土简支梁桥设计系靠现浇湿接缝来完成，故可以按刚接梁法来绘制横向分部影响线和计算横向分部系数m。图1-4抗扭惯性矩计算图式(单位；cm)图6抗扭惯性矩计算图示(单位：cm)①计算主梁抗扭惯矩I对于箱形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：式中：Ω——箱形梁闭合截面中线所包含的面积；相应为单个矩形截面的宽度和高度；c——矩形截面抗扭惯矩系数；对本箱型梁截面，计算如下：预应力混凝土简支梁桥设计式中：此有：预应力混凝土简支梁桥设计ẞ荷载位置1234512345梁号Y123β123451号梁γ预应力混凝土简支梁桥设计表5横向分布影响线竖坐标值计算表1号梁四车道：三车道：两车道：预应力混凝土简支梁桥设计2号梁的横向影响和最不利布载如图所示四车道：三车道：3号梁的横向影响和最不利布载如图所示车道2车道1郑州航空工业管理学院三车道(1):三车道(2):两车道：2支点截面的荷载横向分布系数m₀按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，支点截面的荷载横向分布系数可计算如下：51号梁3号梁423图10支点横向分布系数计算图式(尺寸单位：cm)预应力混凝土简支梁桥设计3号梁：预应力混凝土简支梁桥设计段取m。①弯矩：M=0.1713×2459.298=421.278kN·mV=m。(qkOk+Py)(不计冲击时)冲击效应：2×1/4×1=39.00×39.00/8=1V影响线及加载图式(尺寸单位：cm)郑州航空工业管理学院2计算1/4处截面的最大弯矩和最大剪力：①弯矩：M=μM(冲击效应)不计冲击：计冲击效应：M=0.1713×1844.47=315.96kN·m②剪力：计冲击效应：Pw=1/2×3×1/16×1=3×39.预应力混凝土简支梁桥设计3支点截面剪力计算计算支点截面由于车道荷载产生效应时，考虑横向分布系数沿跨长的变化，均布荷载标准值应布满使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线的峰值处。0支点截面剪力计算图式(尺寸单位：m)不计冲击：计冲击效应：V=0.1713×489.75=83.89kN3.3主梁作用效应组合根据可能出现的作用效应选择三种最不利的组合：短期效应组合，预应力混凝土简支梁桥设计表6主梁作用效应组合计算表序号荷载类别①第一期永久作用0②第二期永久作用0③总永久作用(=①+②)④可变作用(汽车)⑤可变作用(汽车)冲击⑥标准组合(=③+④+⑤)⑦短期组合(=③+0.7×④)⑧极限组合(=1.2×③+1.4×[④+⑤])4.预应力钢束的估算及其布置4.1.预应力钢筋数量的估算4.1.1按正常使用极限状态的应力要求估算预应力钢束数按全预应力混凝土受弯构件设计，在正常使用态组合计算使时，截面不允许出现拉应力。当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数n的估算公式：式中：一束8φ15.2钢绞线截面积，一根钢绞线的截面积为1.4cm²,K₈-大毛截面的核心距，设梁高为h,K.按下面公式计算：式中：y₃—大毛截面形心到上缘的距离；ZI—大毛截面的抗弯惯性矩；采用预应力钢绞线公称直径15.20mm,公称面积140mm²,标准强度预应力混凝土简支梁桥设计则钢束数n可求得为：4.1.1按承载能力极限状态估算钢束数算公式为：式中：Ma—承载能力极限状态的跨中的最大弯矩组合值；α—经验系数，一般取0.75-0.77,取α=0.75;则估算得钢束n为：据上述两种极限状态估算结果在10束左右，故暂取钢束数为预应力混凝土简支梁桥设计4.2预应力钢束布置图14钢束布置图(单位：cm)1对于跨中截面，在保证布置预留管道要求的前提下，应尽可能加大钢束群重心的偏心距。本设计预应力孔道采用内径60mm,外径67mm的金属波纹管，管道至梁底和梁侧净距不应小于30mm及管道直径的一半。另外直线管道的净距不应小于40mm,且不宜管道直径的0.6N2,N3,N4号钢筋均需进行平弯。求得跨中截面钢束群重心至梁底距离为：2所有钢束都锚固在梁端截面。对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头预应力混凝土简支梁桥设计布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。按照上述锚头布置的均匀、分散原则，锚固端截面所布置的钢束如下图所示。钢束群重心至梁底距离为：下面对钢束群重心位置进行复核，先计算锚固端截面的几何特性，见表表7锚固端截面几何特性计算表分块名称分块面积分块面积形心至上边缘距离yi分块面积形心对上缘静矩分块面积的自身惯性矩l分块面积截面形心的惯顶板承托腹板底板∑其中：yx=h-y,=180-65.59=114.41预应力混凝土简支梁桥设计4.2.3钢束计算1计算钢束起弯点至跨中的位置。锚固点至支座中心线的水平距离为ααx₃=28.43-44tg7.5°=22.64αx₂=28.43-72tg7.5°=18.95cm钢筋计算图示和锚固段尺寸图见下图：预应力混凝土简支梁桥设计支座中心线88表8钢束弯起点至跨中距离计算表钢束号弯起角4322.控制截面的钢束重心位置计算(1)各钢束重心位置计算由图所示的几何关系，当计算截面在曲线段时，计算公式为：当计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式为：钢束在计算截面处钢束重心到梁底的距离；a₀——钢束起弯前到梁底的距离；R——钢束弯起半径。表9各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置钢束号四分点501994019930121支点直线段yΦa59预应力混凝土简支梁桥设计493213钢束长度计算表10钢束长度计算表钢束号弯起角直线长度钢束预留长度钢束长度54321为80%。梁(包括横隔梁)的自重，受力构件按预制梁的净截面计算；阶段二5.1截面面积及惯性矩计算表11跨中截面面积和惯性矩计算表截面分块名称分块面分块面积形心之上缘距离yi分块面积对上缘静矩si心至上缘距离y;s分块面积的自身惯性矩I分块面积对截面形心的惯性矩Ip4毛截面扣除管道面积Σ毛截面钢筋换忽略算面积∑表12四分点截面面积和惯性矩计算表截面分块名称分块面分块面积形心之上缘距离y;分块面积对上缘静矩si心至上缘距离5分块面积的自身惯性矩I;分块面积对截面形心的惯性矩Ip毛截面扣除管道面积忽略∑毛截面钢筋换算面积∑表13支点截面面积和惯性矩计算表离y;缘静矩si距离yjs分块面积的自毛截面扣除管道面积忽略Z毛截面钢筋换算面积忽略∑5.2截面静矩计算支点截面(1)在张拉阶段，净截面的中性轴(称净轴)位置产生的最大剪应(2)在使用阶段，换算截面的中性轴(称换轴)位置产生的最大剪1)a-a线以上(或以下)的截面对中性轴(净轴和换轴)的静矩2)b-b线以上(或以下)的面积对中性轴(两个)的静矩；3)净轴(n—n)以上(或以下)的面积对中性轴(两个)的静矩；4)换轴(o—0)以上(或以下)的面积对中性轴(两个)的静矩表14跨中截面对重心轴静矩计算表翼板1翼缘部分对∑静轴静矩Sb管道或钢束Σ翼板1静轴以上净面积对肋部3Σ翼板1换轴以上净面积对Σ分块名称及序号已知：b₁=300cm.y,=68.9247cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积重心至全翼板1翼缘部分对静轴静矩S₃2管道或钢束Σ翼板1静轴以上净面积对静轴静矩Sn-。肋部3Σ翼板1肋部3Σ表15四分点截面对重心轴静矩计算表分块名称及序号已知：b₁=240cm.y,=69.4137cm,h=180cm翼板1翼缘部分对承托2Σ管道或钢束郑州航空工业管理学院郑州航空工业管理学院Σ翼板1静轴以上净面积对肋部3∑翼板1换轴以上净面积对肋部3Z分块名称及序号已知：b₁=300cm.y₈=68.8546cm,h=180m静矩类别及序号分块面积重心至全翼板1翼缘部分对静轴静矩SΣ管道或钢束Σ翼板1静轴以上净面积对肋部3Σ翼板1换轴以上净面积对肋部3Σ表16支点截面对重心轴静矩计算表分块名称及序号已知：b₁=240cm.y₈=71.3014cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积重心至全翼板1翼缘部分对承托2Σ管道或钢束Z翼板1静轴以上净面积对承托2肋部3Σ翼板1换轴以上净面积对肋部3Σ分块名称及序号已知：b₁=300cm,y,=67.6106cm,h=180cm静矩类别及序号分块面积重心至全翼缘部分对Σ∑翼板1静轴以上净面积对肋部3Σ翼板1换轴以上净面积对承托2肋部3Σ5.3截面积和特性总表表17截面几何特性计算总表跨中四分点支点混凝土净截(面净面积I上缘下缘对静轴静矩翼缘部分面积S净轴以上面积换轴以上面积底板部分面积S钢束群重心到静轴距离C名称符号单位跨中四分点支点混凝土换算面积换算惯性矩换轴到截面上缘距离换算截面换轴到截面下缘距离上缘下缘对换轴静矩翼缘部分面积静轴以上面积换轴以上面积底板部分面积钢束群重心到换轴距离6.钢束预应力损失计算Xm表19跨中截面管道摩擦损失值σ,计算表xmXm00000000006.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失由《公预规》6.2.3条，对曲线预应力筋，在计算锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失时，应考虑锚固后反向摩擦的影响。根据《公预规》附录D,o₂计算公式如下。反向摩擦影响长度：张拉端锚下预应力损失：σ₁=2Ao,I在反摩擦影响长度内，距张拉端x出的锚具变形、钢筋回缩损失：预应力混凝土简支梁桥设计度I,m020304056.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失后张法梁当采用分批张拉时，先张拉的钢束由于张拉后批钢束产生的混凝土弹性压缩引起的应力损失，根据《公预规》6.2.5条规定，计算公式为而产生的混凝土法向应力，可按下式计算：预应力混凝土简支梁桥设计e,——计算截面上钢束重心到截面净轴的距离本设计采用逐根张拉钢束，预制张拉钢束N1-N5,张拉顺序为N5,N4,N3,N2,N1。计算时应从最后张拉的一束逐步向前推进。g计算结果汇总表如下预应力混凝土简支梁桥设计表22四分点截面σ₄计算表/0.1kN盈利的钢-dN514413312211表23跨中截面σ,₄计算表/0.1kN盈利的钢N合计51441331221111表24支点截面σ₄计算表/0.1kN盈利的钢N5443322116.4由钢束应力松弛引起的预应力损失《公预规》6.2.6条规定，钢绞线由松弛引起的应力损失终极值，按下式计算：计算得各截面钢绞线由松弛引起的应力损失的终极值见表。钢束号四分点截面支点截面123456.5混凝土收缩和徐变引起的预应力损失根据《公预规》6.2.7条规定，由混凝土收缩和徐变引起的应力损失可按下式计算：预应力混凝土简支梁桥设计,,构件理论厚度的计算公式为：本设计考虑混凝土收缩和徐变大部分在成桥之前完成，A和u均采用预制梁的数据，对于混凝土毛截面，四分点与跨中截面上述数据完全相同，即设混凝土收缩和徐变在野外一般条件(相对湿度为75%)下完成，受荷时混凝土加载龄期为28d。按上述条件，查《公预规》表6.2.7得到φ(t,to)=1.656,c(t,t)=0.22×10-¹。6.5.2计算σ混凝土收缩和徐变引起的应力损失计算结果见下表。表26四分点截面σ计算预应力混凝土简支梁桥设计分子项分母项表27跨中截面σ计算分子项分母项表28支点截面σ₆计算分子项分母项6.6成桥后各截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算σ=0cw-σ,-o₂-σ/4-σ1s表29成桥后四分点截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算钢51413121表30成桥后跨中截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算钢束号54321表31成桥后支点截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算钢束号M54321表32钢束预应力损失总表截面钢束号力锚固后的预应力损失四分点0跨中00000支点0000施工阶段传力锚固应力σ,及其产生的预加力：σ=0-o传力锚固时：σ₁=0+O₂+o由o产生的预加力：α—钢束弯起后与梁轴的夹角；可以用上述方法计算出使用阶段由张拉钢束产生的预加力N。,V,M。,此时o为有效预应力o。,σ₁=0+O₂+o₁+Os+σ。以上计算结果见表表33预加力作用效应计算表钢束号预应力混凝土简支梁桥设计四分点123010401050102跨中I010201030104010501050支点123452钢束号四分点123010401050102跨中1010201030104010501020支点123452预应力混凝土梁从预加力开始到受到荷载破预应力混凝土简支梁桥设计b,=2(b+b+bm)=2×(61.25+18+70.75)=300cm,即箱形梁实际翼缘全预应力混凝土梁在计算预加力引起的混凝土应力时，预加力作为轴向力产生的应力可按实际翼缘全宽计算；由预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按翼缘有效宽度计算。图18箱形梁翼缘有效宽度计算图式(尺寸单位：cm)以下判断中性轴的位置，若fA≤f。b则中性轴在上翼缘内。混凝土受压区高度可根据下式计算：将x=126mm代入下式计算正截面承载力：预应力混凝土简支梁桥设计故M>rM4,跨中截面承载力满足要求7.2验算最小配筋率由《公预规》9.1.12条，预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件式中M—受弯构件正截面抗弯承载力设计值；mc:—受弯构件正截面开裂弯矩值，按下式计算：式中S,—全截面换算截面重心轴以上(或以下)部分截面对重心轴的面积距N、M.—使用阶段张拉钢束产生的预加力A.,W—分别为混凝土净截面面积和截面抵抗矩W—换算截面抗裂边缘的弹性抵抗距σ—扣除全部预应力损失预应力筋在构件抗裂边缘产生的混凝土预压应力预应力混凝土简支梁桥设计由此可得：,故最小配筋率满足要求。由此可得：7.3斜截面抗剪承载能力验算根据《公预规》5.2.6条，计算受弯构件斜截面抗剪承载力时，其计算位置有：1距支座中心h/2处截面；2受拉区弯起钢筋弯起点处截面；3锚于受拉区的纵向钢筋开始不受力处的截面；4箍筋数量或者间距改变处的截面；5构件腹板宽度变化处的截面。本设计以距离支座重心h/2处的截面进行计算，其他截面可参照同样方法进行。先进行截面抗剪强度上下限复核。若符合下列公式要求时，则不需要进行斜截面抗剪承载力计算。式中V—验算截面处作用产生的剪力组合设计值，依内插求得距支座剪力为：fa—混凝土抗拉设计强度(Mpa);预应力混凝土简支梁桥设计a₂—预应力提高系数，对于预应力混凝土受弯构件，取1.25;h。—计算截面处纵向钢筋合力作用点至上边缘的距离；b—验算截面腹板宽度，b=435mm0.5×10-³α₂f,bh=0.5×10-³×1.25×1.83×400×1580=786099kN<yaVa=183917kN所以应进行抗剪承载力验算。当进行截面抗剪承载力计算时，其截面尺寸应符合下式要求：0.51×10³√Jbh=0.51×10³×√50×435×1580=242997kN>y₀V=183917所以主梁尺寸符合要求，但仍需按计算配置抗剪钢筋。斜截面抗剪承载力按下式计算：式中V.-斜截面内混凝土与箍筋共同作用时的抗剪承载力(KN),有下式计算：式中α—异号弯矩影响系数，取α=1.0α₂—预应力提高系数，对预应力钢筋混凝土受弯构件a₂=1.25;α—受压翼缘的影响系数，取a₁=1.1;b—斜截面受压端正截面处，箱形梁腹板宽度；h。—斜截面受压端正截面有效高度；预应力混凝土简支梁桥设计P—斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，而fc——混凝土强度等级；f——箍筋抗拉强度设计值，对R235钢筋，f=195MPa;A——斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积(mm²);V——与斜截面相交预应力弯起钢筋抗剪承载力(kN),按下式计A斜截面内在同一弯起平面的预应力弯起钢筋的截面面积f——预应力弯起钢束的抗拉设计强度，本设计中f=1260MPa;θ,——预应力弯起钢筋在斜截面受压端正截面处的切线与水平线的夹角，见表34表34斜截面受压端正截面处的钢束位置及钢束群重心位置计算表钢束号5949321预应力混凝土简支梁桥设计Va=10×1.25×1.1×0.45×10³×360×1580×√(2+0.6×1.7231)×√50×0.0=1804.31kNV=0.75×10³×1260×980×2×(0.0270674+0.14063340.149862+0.155096+0V+V=180431+114511=294942kN>1上述计算说明主梁距支点h/2处的斜截面抗剪承载力满足要求。8.持久状况正常使用极限状态抗裂性验算8.1正截面抗裂验算郑州航空工业管理学院式中A.、W(W)—构件截面面积及对截面受拉边缘的弹性抵抗矩e,—预应力钢筋重心对毛截面重心轴的偏心距；M.—按作用短期效应组合计算的弯矩值；M—第一期荷载永久作用；N—使用阶段预应钢束的预加力正截面抗裂性验算的计算过程和结果见下表表35正截面抗裂性验算计算表四分点下缘支点下缘N,/0.1KN000预应力混凝土简支梁桥设计郑州航空工业管理学院00由以上计算可见，其各截面正截面抗裂性均符合σ-0.85o,≤0的要求。8.2斜截面抗裂验算验算主要是为了保证主梁斜截面具有与正截面同等的抗裂安全度。计算混凝土主拉应力是应选择跨径中最不利位置截面，对该截面的重心处和宽度急剧改变处进行验算。以边梁的跨中截面为例，对其上梗肋主拉应力验算，其它截面均可用同样的方法计算，具体见下表。根据《公预规》6.3.1条，对预制的全预应力混凝土构件，在作用短期效应组合下，斜截面混凝土的主拉应力，应符合下列要求：σ,<0.6f,=0.6×2.65=1.59式中o,—由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土主拉应力，按下式计算：式中σ.—在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的混凝土法向应力；T—在计算主应力点，由作用短期效应组合和预应力产生的预应力混凝土简支梁桥设计跨中截面N,(0.1kN)00000四分点截面N,(0.1kN)0000支点截面yn(cm)000000000000000000000000期恒载)预加力00000剪应力四分点期恒载)预加力剪应力40支点858期恒载)预加力剪应力T跨中四分点支点有上述计算，最大主拉应力为0.1104Mpa,其结果符合σtp≤9.持久状况构件的应力验算式中σ——在作用标准效应组合下混凝土的法向压应力，按下式计算：表39正截面混凝土法向压应力计算表00000000预应力混凝土简支梁桥设计00由上表可知最大应力在四分点截面下缘处15.8237MPa<16.2MPa,9.2预应力钢束拉应力验算根据《公预规》7.1.5条，使用阶段预应力筋拉应力符合下列要求：式中：σ——预应力筋扣除全部应力损失后的有效预应力；σ杂作用标准效应组合下受拉区预应力筋产生的拉应力，按下式计算：σp=αppσσ——在作用标准效应组合下预应力筋重心处混凝土的法向拉应α——预应力筋与混凝土的弹性模量比。N5钢筋是最不利的钢筋，故取最不利的外层钢筋N5进行验算。表40N5号预应力筋拉应力验算表跨中四分点支点预应力混凝土简支梁桥设计0000009.3斜截面混凝土主压应力验算此项验算主要为了保证混凝土在沿主压应力方向破坏时也具有足式中：σ——由作用标准效应组合和预应力产生的混凝土主压应预应力混凝土简支梁桥设计其中：σ——在计算主应力点，由荷载标准组合和预应力产生的混凝土法向应力；T——在计算主应力点，由荷载标准组合和预应力产生的混凝土剪应力。跨中N,(0.1kN)00000预应力混凝土简支梁桥设计四分点N,(0.1kN)00000支点0000000000000000000荷载净轴n-n换轴0-0下梗肋b-b跨中一期恒载00000短期组合(扣除一期恒载)预加力00000短期组合剪应力四分点一期恒载短期组合(扣除一期恒载)预加力短期组合剪应力支点一期恒载8135短期组合(扣除一期恒载)预加力短期组合剪应力跨中四分点支点10.短暂状况构件的应力验算10.1预加应力阶段的应力验算表44预加应力阶段的法向应力计算表0000预应力混凝土简支梁桥设计10.2吊装应力验算表45超重和失重M,计算表跨中四分点支点表46吊装阶段法向应力计算表跨中上缘跨中下缘四分点上缘四分点下缘支点上缘N(0.1kN)超重M₂,/W.(Mpa)通过各控制截面计算可知，各截面应力均小于0.7f=20.72MPa,11.主梁端部的局部承压计算后张法预应力混凝土梁的端部，由于锚头集中力的作用，锚下混凝土将承受很大的局部压力，可能使粱端产生纵向裂缝，需要进行局部承压验算。11.1局部承压区的截面尺寸验算根据《公预规》5.7.1条，配置间接钢筋的混凝土构件，其局部受压区的截面尺寸应满足下列要求：式中F—局部受压面积上的局部压力设计值，对后张法构件的锚头局压区，应取1.2倍张拉时的最大压力，本设计每束预应力筋的截面积为9.8cm²,张拉控制应力为1302MPa,fu=148428kN;预应力混凝土简支梁桥设计f.—混凝土轴心抗压强度设计值尾端接内径60mm的波纹管。取最不利的5号钢束进行局部承压验算：F=1.2×1395×9.8×0.1=111.2局部抗压承载力验算γ,F≤0.9(n,βfu+kp,βofu)A式中β—配置间接钢筋时局部抗压承载能力提高系数；预应力混凝土简支梁桥设计K—间接钢筋影响系数；A—间接钢筋内表面范围内的混凝土核心面积，其重心与A相重合；A—单根螺旋形间接钢筋的截面面积；d—螺旋形间接钢筋内表面范围内混凝土核心面积的直径；s—螺旋形间接钢筋的层距；此桥采用的间接钢筋为HRB335的螺旋形钢筋，fs=280Mpa直径12mm,间距s=60mm,螺旋钢筋中心直径240mm。则：故主梁端部的局部承压满足规范要求12.主梁变形验算以四分点截面为平均值将全梁近似处理为等截面杆件，然后按材料力学方法计算边梁跨中挠度。预应力混凝土简支梁桥设计12.1计算由预加力引起的跨中反拱度根据《公预规》6.5.4条，计算预加力引起的反拱值时，刚度采用图中示出了反拱度的计算图式，设Mp图的面积及形心至跨中的距离分别为A和d,并将它划分为6个规则的图形，分块面积及形心位置为A和d计算公式列入下表中。表47分块面积及形心位置的计算面积A/cm²形心位置(cm)矩形1矩形2A₂=(4+l₂)4三角形3矩形4三角形5弓形6预应力混凝土简支梁桥设计上图19反拱度计算图示项目12345Rφ矩形1A矩形2AAdf.计算ηN跨中反拱度：跨中反拱度：12.2计算由荷载引起的跨中挠度短期荷载效应组合产生的跨中挠度可近似按下列公式计算：:fa=1.425fo=1.425×7.375=10.5097cm12.3结构刚度验算预应力混凝土简支梁桥设计12.4预拱度的设置第三部分预应力混凝土简支箱梁施工方案设计1.工程概况该桥采用30+30+36+30+30m钢筋预应力混凝土简支梁桥，全桥2.编制依据 JTG06---20043.桥梁主要部位施工方案3.1钻孔灌注桩施工钻前准备大于1%。表1钢筋笼骨架的允许偏差见下表序号项目允许偏差(mm)1士202士0.5d34钻进控制在17～20s,砂率控制在4%以内。常用的泥浆材料，一般使用优具重量之和的20%,以保证孔位不产生偏差。钻进护筒底以下3m后可度为30cm/min;260MPa压力下，进尺速度为50cm/min。钻进过程中，钻机钻孔时，孔内水位宜高于护筒底0.5m以上或地下水位以上砂率接近为度，要求孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1,含砂率小于2%,粘度17～20s,确保在灌注水下砼前桩底表2成孔的允许偏差为序号允许偏差检验方法1孔径不小于设计孔径D2孔深不小于设计孔深并进入设计土层3孔位中心4≤1%孔深5钻孔桩,在每个钢筋笼安装3根φ57mm的声测表3钢筋笼骨架的允许偏差见下表序号项目允许偏差(mm)12343.1.5.3钢筋笼的吊装头数不超过主筋数量的50%。钢筋笼定位：钢筋笼下放到位后，应与护筒、钻机等连接牢固，允许偏差(mm)检验方法钢筋骨架在承台底以下长度尺量检查钢筋骨架垂直度吊线和尺量检查深的0.5%,亦不宜大于10cm。导管长度根据平台标高、孔底标高确入深度不得小于1m,并不宜大于3m。砼初灌量宜为1.7m3。准备工作填充混凝土技术指标及要求早于6-8小时；粒径不得大于导管内径的1/8及钢筋最小净距的1/4,同时不得大于混凝土产量不小于35m3/h,水泥用量不少于350kg/m3;郑州航空工业管理学院温度不应低于5℃,当气温低于0℃时，应采取保温措施。当一墩(台)桩孔全部封完，并具有一定强度后，可进行基坑开的干锯末，同时增大泥浆比重(控制在1.15～1.4之间),改善其孔壁3.2预应力简支箱梁施工根据桥梁分布情况，梁板采取集中预制的方法，全段考虑设置2升出坑，平板车运输。整个预制场采用C15砼厚10cm进行硬化，硬化时在制梁台两侧一定距离，纵向每50cm预埋一根I16a槽钢，作为各预制场安装1台315KVA变压器、并自备400KW发电机组1台、混凝土搅拌站60m3/h以上一台(该搅拌站作为本合同段砼的集中拌和郑州航空工业管理学院与台座相同，配置间距20cm,直径为中10箍筋，主筋为上下各5根，箱梁侧模采用定制的钢模板，单块长度5m,面层模板采用4mm芯模采用可缩折钢模。芯模长度为2.0m,两端设2.3m和1.5m的线段0.5m一道，直线段1m一道。波纹管接头采取用大一号接头管，水等相应的灌浆材料，以便连续灌浆，每一工作班应留取不小于3组试件，标准养护28天。检查其抗压强度作为水泥浆质量的评定依据，3.3.墩台施工工艺下列规定：合下列规定：凝土结构体积的25%。③石块的抗压强度不应低于30MPa及混凝土的强度。⑤石块应分布均匀，净距不小于100mm,距结构侧面和顶面的净距不小于150mm,石块不得接触钢筋和预埋件。填筑面应做成3%-4%的坡度，以利于排水。(7)回填高度要按设计图纸规定施工，轻型桥台，在梁(板)未吊桩顶面清扫干净，支柱接柱模板，保证其中心与设计中心一致，重新放样，检查柱上下中心是否在同一竖线上，柱身是否垂郑州航空工业管理学院落度控制在30—50mm之间，人工下到柱内振捣。3.4盖梁施工工艺3.5.桥梁安装施工工艺3.5.2梁板安装3.6桥面系施工工艺3.6.2伸缩缝安装[2].叶见曙主编.结构设计原理.北京：人民交通出版社，2008[8].《公路桥涵施工技术规范》.JTJ041---2000,北京：人民交通出版社[9].闫志刚主编.钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计.北京：机械工业出版社，出版社郑州航空工业管理学院therepairprocessisamorecommonphenomenonintheprocessofofmicro-porosity,cavitationandmicro-cracksinthKeywords:concrete;cracks;causes;pConcretecracks,ifnotpreventionmeasurestosolve,extendingitsfurtherdevelopmentwillleadtotheinternalreinforcemefcracks,aslittleaspossibleorminimizecraandotheradditionalmaterialformedbymixinganon-homoconstraintstherearealargenumberofmicro-porosity,cavitationandmicro-cracks,preciselybecauseoftheexistenceoftheseinitialdefectsbeforetheconcreteshowingstemperaturechange,shrinkage,expansion,unevensubsidencecausedcuringperiodoftimeorafterconfdeformationofthetype:concreteaffectedbytheinfluenceofexternalconditions,excessivesurfacemoistureshrinkageofcementpasteshrinkagecracksareeasytoproduce.Shrinkagewidthofmorethan0.05to0.2mmbetweentheflatpartsmorecommoninmassconcrete,thinflat-slaabilityofconfandtothewater-cementratiooftheconcrete,cementcomponent,theamountofcementused,thenatureandamountofaggre(1)Selectionofasmalleramountofshrinkagecement,commonly(2)Concreteshrinkagebywater-cementratio,thegreaterthe郑州航空工业管理学院Theplasticshrinkagereferstothebeforecondensation,theconcinthemiddle,bothendsofthethinandvaryinlength,non-coherentstate.surfaceexcessivewaterloss,resulstrengthoftheconcretecannotresistitsowncontraction,resultingwater-cementratio,thesettingtimeThemainpreventivemeasures:workabilityoftheconcrete,toreducetheamountofcementandwater(3)Pouringconcretebeforewateringthegrassrootsandtemplatesftemplatesupportspacingistopermafrostthawunevensettlement,resultingintheconcretestructurecracks.Suchcracksargenerallyalongtheperpendiculartoofdislocation,crackwidthisoftenandisproportionaltotheamountofthe预应力混凝土简支梁桥设计thehardeningprocessofcementhydrationreactiontoproducelargeamountsofheatofhydration(whentheamountofcementpercubicmetertheinternaltemperatureoftheconcreteSITACausetheinternaltemperaturetorisesharplyduetothelargervolumeofconcrete,theaccumulationofalargeamountofheatofhydrationwithinsurfacetensilestress(Practicehasprovedthatwhenthetemperaturedecline,andcontraction,contractionoftheconcretesurfaceboundby郑州航空工业管理学院Thetrendoftemperaturecracksusuallycertainrules,oftencriss-crossstructures,cracksparalleltemperaturecracksaregenerallyparallelornearlyparalleltothedirectidensemiddle.Crackobvious,summer,winterwidenarrow.Thehightemperatureexpansionends,whilethetheshcarbonation,reducefreeze-thawresistanceofconc(2)reducetheamountofcementtotrytocontroltheamountof(3)reducethewater-cementratio,generallywater-cementratioof(4)improvetheagreducetheamountofcement,lowerheatof(5)improvetheconcretemixingprocess,"secondaryair"traditional"cold"onthebasisofnewtechnology,reducethetemperatureofconcrpouring.plasticizers,retardingadmixtureroletoimprovethefluidityoftheconcretemixture,waterretention,reducetheheatofhydration,delayingthetimeoftemperatureriseoftheconcretepouring,toreducepouringconcretestress,soreasonablearrangementsforblockpouring,tofacilitatecooling,reducingconstraints.Alkali-aggregatereactioncracksandsteelaggregateandabsorbs