&&&&&&侵权投诉
客服手机：&&&
当前资源信息
浏览：10次
模板2预应力混凝土简支梁T形梁桥设计计算
资源预览需要最新版本的Flash Player支持。
您尚未安装或版本过低,建议您
您当前级别：【】，剩余财富：0
资源大小：1.40MB
有效期限：3600天
下载费用：7元
当日剩余次数：10
总剩余次数：100
当日剩余次数：0
总剩余次数：0
1bh??第1章设计资料及构造布置1.1设计资料1.桥跨及桥宽:计算跨径:pl34.00m?桥面净空：净一0.5m1m7.5m2.5m0.5m12m?????2.设计荷载:路一Ⅰ级。3.材料及工艺:混凝土：主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30。预应力钢筋应采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的s?15.7钢绞线，每束7根。全梁配6束，抗拉强度标准值1860Mpa?pkf，抗拉强度设计值1260MPa?pdf。公称面积2mm98。弹性模量51.9510MPa??pE；锚具采用夹板式群锚。按后张法施工工艺制作桥梁，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，主梁安装就位后现浇60mm宽的湿接缝。最后施工80mm厚的沥青桥面铺装层。4.设计依据(1).交通部颁《公路工程技术指标》（JTGB01-2003）；(2).交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）；(3).交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-横截面布置1、主梁间距与主梁片数梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标?很有效，故在许可条件下适当加宽T梁翼板。本课程设计中翼板宽度为2080mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。净一0.5m1m7.5m2.5m0.5m12m?????的桥宽选用6片主梁，如图1-1所示：2图1-1结构尺寸图（尺寸单位mm)2、主梁跨中截面主要尺寸拟定(1)主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15-1/25之间，标准设计中高跨比约在1/18-1/19之间。本课程设计采用1840mm的主梁高度。(2)主梁截面细部尺寸T梁板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的要求，这里取预制T梁的翼板厚度为150mm，翼板根部加厚到250mm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决3定。同时从腹板本身的稳定性条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，因此取腹板厚度为200mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄的总面积占总面积的10%-20%为宜。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对钢束净距及预留管道的构造要求，初步拟定马蹄宽度为500mm，高度为250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度150mm，以减小局部预应力。按照以上拟定的外形尺寸，就可以绘出预应力梁的跨中截面图（见图1-2）图1-2跨中截面尺寸图(3)计算截面几何特性将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算，见表1-1：表1-1名称分块面积)(A2cmi（1）分块面积形心至上缘距离iy()cm（2）分块面积上缘静钜)(3cmyASiii?（3）=（1）×（2）分块面积的自身惯性矩Ii（4）距离)(cmyydini??（5）分块面积对截面形心惯性矩xI（6）=（1）×（5）2xiIII??（7）=（4）+（6）翼缘400..三角承托700.018.88.947.76620.9腹板0.0-21.83267.2下三角240...913.3马蹄.27-105.0.注：大毛截面形心至上缘距离：cm8190?????iniSyA(4)受压翼缘有效宽度fb?按《桥规》规定T形截面梁受压翼缘有效宽度fb?取下列三者中的最小值：1）简支梁计算跨径的31；2）相邻两梁的平均间距，对于中梁为2080mm；3）)122(fhhbb???，式中b为梁腹板宽度，hb为承托长度，fh?为受压区翼缘悬出的厚度150mm,所以hf(b2b12h)3400mm?????????所以受压翼缘的有效宽度为fb2080mm??。(5)检验截面效率指标?（希望?在0.5以上）上核心距：.5cm.7)???????siuIKAy下核心距：.9cm??????xibIKAy截面效率指标：5.0540.0??????hKKKxsx表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。1.3、横截面沿跨长的变化如图1-1所示，本设计主梁采用等高形式。横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，为5布置锚具的需要，在距离梁端1500mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢筋束弯起而从六分点附近（第一道横梁处）开始向支点逐渐抬高在马蹄抬高的同时，腹板宽度亦开始变化。1.4、横隔梁的设置为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道横隔梁。本设计在桥跨中点和四分点设置5道横隔梁，其间距为8.25m，段横隔梁高度为1440mm，厚度为上部260mm，下部240mm。中横隔梁高为1100mm，厚度为上部180mm，下部160mm。详见图1-1所示。6第2章主梁作用效应计算根据上述梁跨结构纵横截面的布置，并通过可变荷载作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求出各主梁控制截面（一般取跨中，四分点，变化点截面和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。2.1、永久荷载效应计算1、永久计算集度（1）预制梁自重○1跨中截面段主梁的自重（四分点，截面至跨中截面，长8.25m）??10.60.23(kN)????G○2马蹄抬高段梁的自重（长6m）??21.8.15(kN)??????G○3支点段梁的自重（长2.25m）??41.7.41(kN)????G④边梁的横隔板梁1)中横隔板梁体积30.171.440.790.50.10.70.50.150.160.21(m)?????????（）2)端横隔梁体积30.550.251.440.790.50.10.550.50.28(m)0.7????????（）3)半跨内横梁重力额为??526(1.50..47(kN)??????G⑤中主梁的横隔板1)中隔板梁体积320.171.440.790.50.10.70.50.150.160.42(m)??????????（）2)端横隔板体积30..790.50.10.550.50.56(m)0.7?????????（）3)故半跨内横梁重力226(1.50..94(kN)??????⑥与质量主梁永久作用集度.567.4122.11(kN/m)17.00????g⑦边梁横隔板永久作用集度'215.470.91(kN/m)17??g⑧主梁横隔板永久作用集度230.941.82(kN/m)17??g7(2)二期永久作用①现浇T梁翼板集度：0.150.(kN/m)????②铺装8cm厚的混凝土三角垫层，横坡2%：(0..5)2537.13(kN/m)??????8cm沥青铺装：0.(kN/m)???若将桥面铺装均摊给6片梁，则：??1(37..56(kN/m)6???g③栏杆一侧防撞栏：4.99kN/m若将桥面两侧人行栏，防撞栏，人行道分摊给6片主梁，则：(2)4.99251.66(kN/m)????g④梁的在、二期永久作用集度39.561.6611.22(kN/m)???g（）2、永久作用效应如图2-1所示，设x为计算截面离左支座距离，并令lx???图2-1永久作用效应计算图8边、主梁的永久作用效应计算表见表2-1和表2-2表1-2边梁永久作用效应作用效应跨中四分点支点一期弯矩.200剪力.83二期弯矩.520剪力084.81186.12弯矩.720剪力.95表1-3主梁永久作用效应作用效应跨中四分点支点一期弯矩.100剪力.85二期弯矩.490剪力092.57185.13弯矩.590剪力.982.2、可变作用效应计算1、冲击系数和车道折减系数按《桥规》4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。简支梁的基频可采用下列公式计算：.3442.62(HZ)???????ccEIflm??式中：73.3586??gGmc根据桥梁规范，本桥的基频满足：1.5HZf14HZ??，可计算出汽车荷载的冲击系数为：155.671.0???f?。2、计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数cm如前所述，本设计桥跨内设五道横隔板，具有可靠的横向联系，且桥的宽跨比120.360.533Bl???9所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数cm。1）计算主梁抗扭惯性矩TI对于T形梁，抗扭惯性矩可近似等于各个矩形截面的抗扭惯性矩之和???miiiiTtbcI13式中：iitb,——相应位单个矩形截面的宽度和厚度；ic——矩形截面抗扭刚度系数，根据bt比值计算；m——梁截面划分成单个进行截面的块数。对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：cm2???；马蹄部分的换算平均厚度：???t如图2-2所示为TI的计算图示，TI的计算见表2-3图2-2计算图示10表2-3It计算表分块名称)(cmbi)(cmtiiibt/iC)10(433mtbcIiiiTi???翼缘板①200..2腹板②144..2马蹄③50..2?11.3162）计算抗扭修正系数?对于本设计主梁的间距相同，并将主梁计算看成等截面，则有：223T2i110.913nlGI..33412EIa??????????????3）按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值：????5121iiiijaean??梁数n=5，梁间距为2.08m，则：i122aa....a(2..081.04)1.04(1.04)(2.071.04)(2..64m?????????????????????（）计算所得的ij?值列于表2-4内表2-4ij?值梁号1i?2i?3i?4i?5i?i6?10.10.101-0.029-0..90.049-0..40..160-0.10..90.260.40.14）计算荷载横向分别系数：①、1号梁的横向影响线和最不利布载图式如图2-3所示由11?和16?绘制1号梁横向影响线，如图2-3所示。进而由11?和15?计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x则：x52.08x0.???解得x7.85?11零点位置已知后，就可求出各类荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值q?，计算所得qi?值如下：图2-31号梁横向影响线q10.480??、q20.367??、q30.286??、q40.173??、q50.091??、q60.022???可变作用二车道cq1m(0.60.2)0.7382???????故可变作用（汽车）的横向分别系数为：cqm0.738?②、2号了由21?和25?绘制2号梁横向影响线如图2-4所示：由几何关系可求出各类荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值qi?，计算所得qi?值如下：q10.354??、q20.287??、q30.238??、q40.171??可变作用12两车道cq1m(0.80.171)0.6132?????故可变作用（汽车）的横向分别系数为：cqm0.613?图2-4梁横向影响线③、求3号梁荷载横向分布系数由由31?和36?绘制1号梁横向影响线，如图2-5所示。13图2-53号梁横向分布系数故可变作用（汽车）的横向分别系数为：4.0?cqm可变作用（人群）2.0?crm（2）支点截面的荷载横向分布系数m如图2-6所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载：1、2、3号梁可变作用的横向分布系数可计算如下：14图2-6支点截面的荷载横向分布系数对于1号梁：可变作用（汽车）：oq1m0.12????对于2号梁：可变作用（汽车）：oq1m(0.3)0.7372?????对于3号梁：可变作用（汽车）：oq1m(0.82????各梁横向分布系数汇总（见表2-5）表2-5各梁可变作用横向分布系数1号梁可变作用横向分布系数可变作用类型cmom公路I级0.号梁可变作用横向分布系数可变作用类型cmom公路I级0.号梁可变作用横向分布系数可变作用类型cmom公路I级0.、车道荷载的取值根据《桥规》，公路—I级的均布荷载标准值kq和集中荷载标准值kP为：kq10.5(kN/m)?计算弯矩时，5)180248(kN)505????????????kP计算剪力时，1.(kN)???kP4、计算可变作用效应在可变作用效应计算中，本设计对于横向分布系数的取值做如下考虑：支点处横向分布系数取om，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从om直线过度到cm，其余梁段均取cm。（1）求1、2、3号了跨中截面的最大弯矩和最大剪力计算跨中截面最大弯矩和剪力采用直接加载求可变作用效应，图2-7示出跨中截面作用效应计算图式。截面内力计算的一般公式：)()1(yPwqmSkjki??????式中：S——所求截面的弯矩或剪力；)1(??——汽车荷载的冲击系数，对于人群荷载不计冲击系数；?——多车道桥涵的汽车荷载折减系数；kq——车道荷载的均布荷载标准值；jw——使结构产生最不利效应的同号影响线面积；kP——车道荷载的集中荷载标准值；y——所加载影响线中一个最大影响线峰值；前面已经求得：0.155??，所以11.155???，1??；①、1号梁可变作用（汽车）效应max1...5)3090.13kN.m???????M（（）max331..60.510.5)163.75kN8???????V（）16图2-7跨中截面各梁作用效应计算图②、2号梁可变作用（汽车）效应max1...5)2566.73kN.m???????M（）max331..60.510.5)136.02kN8???????V（）③、3号梁可变作用（汽车）效应max1...5)2248.51kN.m???????M（）max331..60.510.5)119.05kN8???????V（）（2）求指点截面的最大剪力（见图2-8支点截面作用效应截面图）17图2-8支点截面的最大剪力①、1号梁可变作用（汽车）效应''11.155(330..)452.08kN28.251.155(0....50.(kN).49329.59kN?????????????????????????????????AAMAXAAQQVQQ（）②、3号梁可变作用（汽车）效应''11.155(330..)375.51(kN)28.251.155(0....50.92556.88(kN)432.39(kN)?????????????????????????????????AAMAXAAQQVQQ③、3号梁可变作用（汽车）效应18''11.155(330..)328.95(kN)28.251.155(0....50.92514.22(kN)343.17(kN)????????????????????????????????AAMAXAAQQVQQ(3)求1、2、3号梁l/4截面的最大弯矩和最大剪力（如图2-9所示）图2-9四分之一截面的最大剪力与弯矩①．一号梁可变作用（汽车）效应??max1...49(kN.m)????????Mmax33(0...0.50..60.(kN)??????????????????????V②．二号梁可变作用（汽车）效应??max1...86(kN.m)????????Mmax33(0...0.50..60.(kN)????????????????V19③．三号梁可变作用（汽车）效应??max1...99(kN.m)????????Mmax33(0...0.50..60.(kN)??????????????????????V20表1-7主梁专业效应组合值截面内力值内力荷载跨中I-I截面四分之一截面处（变化截面）支点处截面①②③①②③①②③maxMmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxVmaxVmaxV一期①.891.....25二期②.186..13公路-I级车辆荷载标准值(冲击系数μ=1.155）③.36.19.73.29.79..39343.17承载力极限状态计算的基本组合1.0×（1.2恒+1.4汽）④.0.66.13.69.99.158.正常使用极限状态按左右短期效应组合计算的可变荷载设计值（0.7×汽）⑤.5.4.91.0.25..67240.22正茬使用极限状态按左右长期效应组合计算可变荷载设计值（0.4×汽）⑥026.......2721第3章预应力钢束估算及其布置3.1、跨中截面钢束的估算根据《公预规》规定，预应力梁应满足正常使用极限状态的应力要求和承载能力极限状态的强度要求，以下就跨中截面在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束数进行估算，并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的钢束数。1、按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数对于简支梁带马蹄的T形截面，当截面混凝土不出现推应力控制时，则得到钢束数n的估算公式：)(1pspkpkekfAcMn??????式中：kM——持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值；1c——与荷载有关的经验系数，对于公路—II级，1c取用0.565；pA?——股2.157?钢绞线截面面积，一股钢绞线的截面面积为21.4cm，故2pA98cm??；在检验截面效率指标中，已知计算出成桥后截面xy118.3cm?，sk35.5cm?，估算pa15cm?，则钢束偏心距为：pxpeya118.?????；1号梁：n4.780.69..)??????????2号梁：0n4.840.69..388???????3号梁：n4.630.68..388?????????2、按承载能力极限状态估算钢束数根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度cdf，应力图式呈矩形，同时预应力钢束也达到设计强度pdf，则钢束数的估算公式为：ppddAfhMn??????式中：dM——承载能力极限状态的跨中最大弯矩；?——经验系数，一般取0.75～0.77，本设计取0.75；pdf——预应力钢绞线的设计强度；221号梁：0n5.470.751.0?????????2号梁：0n5.480.751.0???????3号梁：0n5.220.751.0?????????对于全预应力梁希望在弹性阶段工作，同时边主梁与中间主梁所需的钢束数相差不大，为方便钢束布置和施工，各主梁统一确定为6束，采用夹片式群锚，?70金属波纹管孔3.2跨中截面及锚固端截面的钢束位置（1）对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束群重心的偏心距大些。本设计采用内径70mm、外径77mm的预埋铁皮波纹管，根据《公预规》9.1.1条规定，管道至梁底和梁侧净距不应小于3cm及管道直径的1/2.根据《公预规》9.4.9条规定，水平净距不应小于4cm及管道直径的0.6倍，在竖直方向可叠置。根据以上规定，跨中截面的细部构造如图3-1所示。图3-1钢束布置（尺寸单位：mm）由此可直接得出钢束群重心至梁底距离为：p3(8.013.0)a10.56????（2）由于主梁预制时为小截面，若钢束全部在预制时张拉完毕，有可能会在上缘出现较大的拉应力，在下缘出现较大的压应力。考虑到这个原因，本设计预制时在梁端锚固N1~M6号钢束.23对于锚固端截面，钢束布置通常考虑下述两个方面：一是预应力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图1.10所示。钢束群重心至梁底距离为：p2(6?????为验核上述布置的钢束群重心位置，需计算锚固端截面几何特性。毛截面截面特性：A=8190cm2?I=cm4形心到下缘的距离y=65.7cm故计算得XXIK35.5AY.7)???????XBIK63.9AY????xxxKKK0.5400.5h??????说明钢束群重心处于截面的核心范围内。3.3钢束起弯角和线形的确定确定钢束起弯角时，既要照顾到由其弯起产生足够的竖向预剪力，又要考虑到所引起的摩擦预应力损失不宜过大。为此，本设计将端部锚固端截面分成上、下两部分，上部钢束的弯起角定位12°，下部钢束弯起角定位9°，在梁顶锚固的钢束弯起角定位6°。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一个竖直面内。3.4钢束计算（1）计算钢束起弯点至跨中的距离锚固点到支座中心线的水平距离1xa（见图3-2）为：x1x2a(a)4042tan635.59???。x3x4a(a)4020tan936.83???。x5x6a(a)4010tan1235.57???。24图3-2封锚端混凝土块尺寸（尺寸单位：mm）图3-3示出钢束计算图示，钢束起弯点至跨中的距离列于表3-1中25图3-3钢束计算图示（尺寸单位：mm）表3-1钢束号起弯高度y(cm)φ(cm)Cosφ(cm)sinφ(cm)R(cm)2x1lxaRsin2????（cm）N1(N2).077.59N3(N4).91.32N10.18.74N10.05.433.5控制截面的钢束重心位置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：)cos1(0????RaaiRx4sin??当计算截面在近锚固点的直线段时，计算公式为：i2aac??②计算钢束群重心到梁底距离p（见表3-2）③钢束长度计算一根钢束的长度为曲线长度、直线长度与梁端工作长度之和，其中钢束的曲线长度可按圆弧半径与弯起角度进行计算。通过每根钢束长度计算，就可得出一片主梁和一孔桥所需钢束的总长度，以利备料和施工。计算结果见表3-3所示。表3-2各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置截面钢束号4x(cm)R(cm)Rx4sin??cosC(cm)ia(cm)pa（cm）四分点N1(N2)未弯起----8.08N3(N4)340...6N.340..N.290..07936支点N1(N2)572...(N4).280.5.N.340.6.N.290.8.-3钢束号R（cm）钢束弯起角度?曲线长度（cm）RS?180??直线长度1x（cm）有效长度)(211LxS??钢束预留长度（cm）钢束长度（cm）1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）N1(N2).366.*2N3(N4)..*2N76..N81..7第4章计算主梁截面几何特征本节在求得各验算截面的毛截面特性和钢束位置的基础上，计算主梁净截面和换算截面的面积、惯性矩及梁截面分别对重心轴、上梗肋与下梗肋的静矩，最后汇总成截面特性值总表，为各受力阶段的应力验算准备计算数据。现以跨中截面为例，说明其计算方法，在表中亦示出其他截面特性值的计算结果。4.1截面面积及惯性计算1、净截面几何特性计算在预加应力阶段，只需要计算小截面的几何特性。计算公式如下：截面积AnAAn????截面惯矩2)(iisnyyAnII?????计算结果见表4-1表4-1跨中翼缘全宽截面面积和惯矩计算表截面分块名称分块面iA2cm分块面积重心至上缘距离iy（cm）分块面积对上缘静3cm全截面重心到上缘距离sy（）分块面积的自身惯矩lI(4cm)isiyy??d(cm)2iPdAI?(cm)pIII???l(cm)b1=160cm净截面毛截面.5188扣管道面积-279.90略-111.57-5.2—47—-3349359计算数据22A7.7/446.566(cm)?????n=6根Ep9.8??截面分块名称分块面i2cm分块面积重心至上缘距分块面积对上缘静iS全截面重心到上缘距离分块面积的自身惯矩lIisiyy??d(cm)2iiPdAI?(cm)pIII???l(cm)28离iy（cm）（3cm）sy（）(4cm)b1=250cm换算截面毛截面.9.钢束换算面积273.1略114.98.01—91—3715877计算数据22A7.7/446.566(cm)?????n=6根Ep9.8??2、换算截面几何特性计算（1）整体截面几何特性计算在使用荷载阶段需要计算大截面（结构整体化以后的截面）的几何特性，计算公式如下：截面积pEpAnAA????)1(0?截面惯矩200)()1(ispEpyyAnII??????其结果列于表4-1（2）有效分布宽度内截面几何特性计算根据《公预规》4.2.2条，预应力混凝土梁在计算预应力引起的混凝土应力时，预加力作为轴向力产生的应力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按翼缘有效宽度计算。因此表中的抗弯惯矩应进行折减。由于采用有效宽度方法计算的等效法向应力体积和原全宽内实际的法向应力体积是相等的，因此用有效宽度截面计算等代法向应力时，中性轴应取原全宽截面的中性轴。①有效分布宽度内截面几何特性计算由于截面宽度不折减，截面的抗弯惯矩也不需折减，取全宽截面值。4.2截面静距计算29图4-1静距计算图示（尺寸单位：mm）根据图4-1需要计算下面几种情况的静距：①、a-a线以上的面积对中和轴的静距②、b-b线以上的面积对中和轴的静距③、净轴（n-n）以上的面积对中和轴的静距④、换轴（o-o）以上的面积对中性轴的静距计算结果列于表4-2表4-2跨中截面对重心轴静距的计算分块名称及序号b1=160㎝y=75.58㎝B1=-250㎝y=-72.31㎝静矩类别及符号分块面积A，（2cm)分块面积重心至全截面中心距离（㎝）对净轴“静矩静矩类型及符号A（cm2）Y（㎝）对换轴静矩3cm翼板①翼缘部分对净轴静矩3cm63392翼缘部分对换轴静矩3cm3038三角承托②6990肋部③046230?__0490下三角④马蹄部分对净轴静矩3cm5马蹄部分对换轴静矩3cm0马蹄⑤.肋部⑥8557管道或钢束279.279.?__2439翼板①净轴以上净面积对静轴静矩3cm63392静轴以上换算面积对换轴静矩3cm43038三角承托②6990肋部③.0232737?__2765翼板①换轴以上净面积对静轴静矩3cm63392换轴以上换算面积对换轴静矩3cm43038三角承托②6990肋部③.6632844?__28724.3截面几何特性汇总其他截面特性值均可用同样的方法计算，下面将计算结果一并列于表4-3内。表4-3主梁截面特性值总表名称符号单位截面跨中四分点支点净面积nAcm.净惯矩nIcm331混凝土净截面净轴到截面上缘距离nsycm75.净轴到截面下缘距离nxycm124..4截面抵抗矩上缘nsWcm5514298下缘nxWcm1425917对净轴静矩翼缘部分面积Scm5242626净轴以上面积Scm9274545换轴以上面积Scm0273180马蹄部分面积Scm5_钢束群重心倒净轴距离necm111..82混凝土换算截面换算面积nAcm.换算惯矩nIcm6换轴到截面上缘距离nsycm72.换轴到截面下缘距离nxycm127..11截面抵抗矩上缘nsWcm5693.54下缘nxWcm7451515对换轴静矩翼缘部分面积Scm5303932净轴以上面积Scm9322243换轴以上面积Scm8323621马蹄部分面积Scm4―钢束群重心到换轴距离necm114..53钢束群重心到截面下缘的距离aycm12.32第5章钢束预应力损失计算根据【公预规】6.2.1条规定，当计算主梁截面应力和确定钢束的控制应力时，应计算预应力损失值。后张法梁的预应力损失包括前期预应力损失（钢束与管道壁的摩擦损失，锚具变形、钢束回缩引起的损失，分批张拉混凝土弹性压缩引起的损失）和后期预应力损失（钢绞线应力松弛、混凝土收缩和徐变引起的应力损失），而梁内钢束的锚固应力和有效应力（永存应力）分别等于张拉应力扣除相应阶段的预应力损失。预应力损失值因梁截面位置不同而有所差异，现以四分点截面（既有直线束，又有曲线束通过）为例说明各项预应力损失的计算方法。对于其它截面均可用同样方法计算，它们的计算结果均列入钢束预应力损失及预加内力一览表内（表5-1～表5-5）5.1预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失按《公预规》6.2.2条规定，计算公式为：????kxconle????????11式中：conpk0.75f0.(Mpa)?????（见表5-1）；20.0??；k=0.0015；baxx??1,b为跨中到截面的距离；各截面计算结果见表5-1表5-1四分点截面管道摩擦损失1l?计算表钢束号a????*xkx???kxe????1??)(1kxcone??????(°)(rad)(m)(Mpa)N1(N2)70..651.06N3(N4)70..0..188.02N612...-1跨中截面管道摩擦损失1l?计算表钢束号a????*xkx???kxe????1??)(1kxcone??????(°)(rad)(m)(Mpa)N1(N2)70.20.7.66N3(N4)70.30..52N..N..3表5-1支点截面管道摩擦损失1l?计算表钢束号a????*xkx???kxe????1??)(1kxcone??????(°)(rad)(m)410?410?(Mpa)N1(N2)000..85.68N3(N4)000..290.6N.N.注：*见表2-6所示，其中α值由表2-6中的cosα值反求得到。5.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失按《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，σ12计算公式如下。反向摩擦影响长度：dpEll??????1式中：错误!未找到引用源。——锚具变形、钢束回缩值（mm），按【公预规】6.2.3条采用对于夹片锚错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。=6mm；错误!未找到引用源。——单位长度由管道摩擦损失引起的预应力损失，按下列公式计算：llod??????其中：错误!未找到引用源。——张拉端锚下控制应力，本算例为1395MPa。错误!未找到引用源。——预应力钢筋扣除沿途摩擦损失后锚固端应力，即跨中截面扣除错误!未找到引用源。后的钢筋应力。l——张拉端至锚固端距离。张拉端锚下预应力损失：错误!未找到引用源。；在反摩擦影响长度内，距张拉端x处的锚具变形、锚具回缩损失：错误!未找到引用源。；在反摩擦影响长度外，锚具变形、锚具回缩损失：02?l?.各截面2l?计算过程如下：表5-2四分点截面2l?的计算表钢束号d??(Mpa/mm)影响长度l1(mm)锚固端2l??(Mpa距张拉端距离X(mm)2l??34)N1(N2)0..68.23N3(N4)0..68.53N50.4.41N50.5.35表5-2支点截面2l?的计算表钢束号d??(Mpa/mm)影响长度l1(mm)锚固端2l??(Mpa)距张拉端距离X(mm)2l??N1(N2)0...(N4)0.......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《公预法》规定，计算公式为：?4l???pcEp??式中：??pc?——在先张拉钢束中心处，由后张拉各批钢束而产生的混凝土应力，可按下式计算：nptpnppcIeMAN??????00?其中00,ppMN——分别为钢束锚固时预加的纵向力和弯矩，pte——计算截面上钢束中心到截面净轴的距离，inxptaye??，其中nxy值见表4-4所示，ia值见表3-2该梁采用逐根张拉钢束，预制时张拉钢束N1~N6，张拉顺序为：N5，N6，N1，N4，N2，N3。计算时应从最后张拉的一束逐步向前推进。计算预制阶段4l?见表5-4.5.4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预应力损失的终极值，按下式计算：35pepkpelf???????????????26.052.05其中：0.1??；3.0??；计算得各截面的钢绞线由松弛引起的应力损失的终极值见表1.18.]表5-3四分点截面5l?计算表钢束号pe(Mpa)?5l?钢束号pe(Mpa)?5l?NNN.37N.19N.96N.43表5-3跨中截面5l?计算表钢束号pe(Mpa)?5l?钢束号pe(Mpa)?5l?N.70N.62N.13NN.25N.89表5-3支点截面5l?计算表钢束号pe(Mpa)?5l?钢束号pe(Mpa)?5l?N.88N.88N.2N.20NN.65365.5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预应力损失可下式计算：??????popcEpocsplttttE???????151,,9.06???221iep???AAAsp???nnAIi?21、徐变系数终极值??outt,?和收缩应变终极值??oucstt,?的计算构件理论厚度的计算公式为：uAh2?A和u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：2A7574.6cm?（）525)50733.6cm????????????（）故：2A.651(cm)u733.6????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20d。按照上述条件，在《公预规》表6.2.7得到???0,ttu?1.79,3,cs1023.0)(???outt?2、计算6l?混凝土收缩和徐变引起的应力损失列表计算在表5-4内表5-4四分点截面6l?计算表计算数据P0N6956.69kN?（）P0MkNm??（）g1M2281.8kNm??（）374nIcm?（）2nA7295.2cm?（）npee111.06cm??（）a1095.15MPEP??65.5?Ep?计算pe?ANp0(MPa)nngpeIMM10?(MPa)pr?(MPa)(1)(2)(3)=(1)+(2)9.计算应力损失计算公式：??ppcEpcplttttE???????151),(),(9.0006???分子项分母项（4）),(0ttpcEp?????270.43nnAIi?）),(0ttEcp??44.85221iepp???3.56（6）??）（）（549.0?283.752npAA??7?0.806%p??151?1.43l.43MPa1.43???（）表5-4跨中截面6l?计算表计算数据P0N72229.04kN?（）P0MkNm??（）g1M3042.39kNm??（）4nIcm?（）2nA7295.2cm?（）npee111.06cm??（）5PE1.9510MPa??（）65.5?Ep?计算pe?ANp0(MPa)nngpeIMM10?(MPa)pr?(MPa)(1)(2)(3)=(1)+(2)9.915.计算应力损失计算公式：??ppcEpcplttttE???????151),(),(9.0006???分子项分母项（4）),(0ttpcEp?????261.13nnAIi?）),(0ttEcp??44.85221iepp???3.59（6）??）（）（549.0?275.38npAA??7?0.806%p??151?1.16l.57MPa1.43???（）表5-4支座截面6l?计算表计算数据kNNP91.707680?mkN871.26040??PMmkN01??gM4cm?nI2ncm11895?Acm82.35??pneea1095.15MPEP??65.5?Ep?计算pe?ANp0(MPa)nngpeIMM10?(MPa)pr?(MPa)(1)(2)(3)=(1)+(2)5.952.07.95计算应力损失计算公式：??ppcEpcplttttE???????151),(),(9.0006???分子项分母项（4）),(0ttpcEp?????80.4nnAIi?）),(0ttEcp??44.85221iepp???1.33（6）??）（）（549.0?112.73npAA??7?0.806%39p??151?1.16）（MPa18.6??l?3、计算l?混凝土收缩和徐变引起的应力损失列表计算在表5-4内。5.6钢束预应力损失汇总1、施工阶段传力锚固应力0p?及其产生的预加力：42110lllconlconp?????????????5.6.2由0p?产生的预加力纵向力：??cos00pppAN???弯矩：000pppNM?剪力：??sin00pppAQ???式中：?——钢束弯起后与梁轴的夹角，?sin与cos的值参见表3-2；pA?——单根钢束的截面积，2pA9.8cm??（）。可用上述同样的方法计算出使用阶段由张拉钢束产生的预加力pN，Q，pM，下面将计算结果以并列入表5-5内。表5-5示出了各控制截面的钢束预应力损失。表5-5钢束预应力损失一览表截面钢束号预加应力阶段正常使用阶段锚固前预应力损失4211llll???????锚固时钢束应力10lconp?????锚固后预应力损失65ll?????钢束有效应力?????pope1l(MPa)2l(MPa)4l(MPa)(MPa)5l(MPa)6l(MPa)(MPa)跨167.660....660...0.000.4.67.520.....417..930...39四分点151.72....530.6.982....27.8.43908.43支点10..5......4.0..1.0..8.0..6.1第6章主梁截面承载力预应力混凝土梁从预加力开始到受荷破坏，需经受预加应力、使用荷载作用、裂缝出现和破坏等四个受力阶段，为保证主梁受力可靠并予以控制，应对控制截面进行各个阶段的验算。在以下内容中，先进行持久状态承载能力极限状态承载力验算，再分别验算持久状态抗裂验算和应力验算，对于全预应力梁在使用阶段短期效应组合作用下，只要截面不出现拉应力就满足。6.1持久状况承载能力极限状态承载力验算在承载能力极限状态下，预应力混凝土梁沿正截面和斜截面都有可能破坏，下面验算这两类截面的承载力。1、正截面承载力验算图4-4示出正截面承载力计算图式（1）确定混凝土受压区高度根据《公预规》5.2.3条规定，对于带承托翼缘板的T形截面：当ffcdppdhbff’’?A成立时，中性轴在翼缘板内，否则在腹板内。该梁的这一判别式：左边kN8.260fppd?????A右边kN4.22hbfffcd??????’’左边〈右边,即中性轴在翼板内。设中性轴到截面上缘距离为x，则：)cm(86.74)85...581260'??????????bbcdppdbfAfx?42图6-1正截面承载能力计算简图式中：b?—预应力受压区高度界限系数，按《公预规》表5.2.1采用，对于C50混凝土和钢绞线，?b?0.40；0h—梁的有效高度，p0a-hh?，以跨中截面为例，cm85.12ap?（见表4-4）说明该截面破坏时属于塑性破坏状态。（2）验算正截面承载力由《公预规》5.2.2条，正截面承载力按下式计算：???????2x-hxbf0fcdd0’M?式中：0?—桥梁结构的重要性系数，按《公预规》5.1.5条取用，该桥梁按二级公路设计，故取1.1。则上式为：)mkN(22.331.1mkN48..0-.4.223???????????）（）（右边主梁跨中正截面承载力满足要求。其它截面均可用同样方法验算。43（3）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：0.1crud?MM式中：udM—受弯构件正截面抗弯承载力设计值，由以上计算可知?udM13375.48KN/mcrM—受弯构件正截面开裂弯矩值，按下式计算：0tkpccrfWM）（????002WS??nxpnpWMAN??pc?式中：0S—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占矩，见表4-4；0W—换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩，见表4-4；pc?—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。)MPa(44..59077?????nxPnppcWMAN?577.22200????WS?mkN68.765.f3-0tkpccr?????????）（）（WM??由此可见，crudMM﹤1.0，尚需配置普通钢筋来满足追小配筋率要求。①计算受压区高度x???????2x-hxbf0fcdd0’M?)(5.6783xx???????44求解得）（m1354.0x?﹤）（）（m75..24.0h0b????②计算普通钢筋SA）（24-sdppdcdscm2..24.22ff-bxf????????AA即在梁底部配置6根直径12㎜的HRB335钢筋,）（2cm78.6?SA,以满足最小配筋率要求。6.2斜截面承载力验算1、斜截面抗剪承载力验算根据《公预规》5.2.6条，计算受弯构件斜截面抗剪承载力验算时，其计算位置应按下列规定采用：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箍筋数量或间距改变处的截面；⑤构建腹板宽度变化处的截面。本题是以h/2截面进行斜截面抗剪承载力验算。①复核主梁截面尺寸T形截面梁当进行斜截面抗剪承载力验算时，其截面尺寸应符合《公预规》5.2.9条规定，即dV??≤0.51×310?k,cufb0h式中：dV——经内力组合后支点截面的最大剪力（KN),见表1.7，1号梁的dV为1256.71KN；b——支点截面的腹板厚度（mm），即b=500mm0h——支点截面的有效高度（mm），即0h=h-pa==1264.2（mm）kcuf,——混凝土强度等级（MPa）。上式右边=0.51×310?×50×500×9.51（KN）>??dV=1382.47（KN）所以主梁的T形截面尺寸符合要求。②截面抗剪承载力验算验算是否需要进行斜截面抗剪承载力计算根据《公预规》5.2.10条，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，45dV??≤0.50×310?0t2bhfad式中：dft——混凝土抗拉设计强度（MPa）；2a——预应力提高系数，对预应力混凝土受弯构件，取1.25.对于h/2锚固截面：b=500mm，pa=567mm，dV=1396.84kN上式右边=0.50×310?×1.25×1.83×500×（）=819.50kN≤dV??因此需要进行斜截面抗剪承载力计算，③计算斜截面水平投影长度C按《公预规》5.2.8条，计算斜截面水平投影长度C：C=0.6m0h式中：m——斜截面受压端正截面处的广义剪跨比，m=0hVMdd，当m＞3.0时，取m=3.0；dV——通过斜截面受压端正截面内由使用荷载产生的最大剪力组合设计值；dM——相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值；0h——通过斜截面受压区顶端正截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的合力点至受压边缘的距离。为了计算剪跨比m，首先必须在确定最不利的截面位置后才能得到V值和相应的M值，因此只能采取试算的方法，即首先假定tC值，按所假定的最不利截面位置计算V和M，根据上述公式求的m值和C值，如假定的tC值与计算的C值相等或基本相等，则最不利位置就可确定了。首先假定tC=2.000m，计算的dV=1008.36kN，对应dM=3845.27kN·m。C=0.6m0h=0.6dM/dV=0.6×8.36=2.132（m）与假定的tC值基本相同，可认为是最不利截面。即最不利截面为距支座3.132m处。2、箍筋计算根据《公预规》9.4.1条，腹板内箍筋直径不小于10mm，且应采用带肋钢筋，间距不应大于250mm。选用Ф10@20cm的双肢箍筋，则箍筋的总面积为：svA=2×78.5=157（mm）箍筋间距vS=20cm，箍筋抗拉设计强度svf=280MPa，箍筋配筋率sv?为：sv???VsvbSA?=0.%式中：b——斜截面受压端正截面处T形截面腹板宽度，此处b=31.6cm。满足《公预规》9.3.13条“箍筋配筋率sv?，HRB335钢筋不应小于0.12%”46的要求。同时，根据《公预规》9.4.1条，在距支点一倍梁高范围内，箍筋间距缩小至10cm。⑴抗剪承载力计算根据《公预规》5.2.7条规定，主梁斜截面抗剪承载力应按下式计算：pbd0VVVCS???式中：dV——斜截面受压端正截面内最大剪力组合设计值，为1008.36kN；csV——斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪承载力（kN），按下式计算：csV=svsvkcuffPbh?,045.0）（??????1?——异号弯矩影响系数，简支梁取1.0；2?——预应力提高系数，对预应力混凝土受弯构件，取1.25；3?——受压翼缘的影响系数，取1.1；b——斜截面受压端正截面处，T形截面腹板宽度，此处b=316mm；0h——斜截面受压端正截面处梁的有效高度，0h=h-pa，pa=561mm（见表6-1），因此0h=9mm；P——斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，P=100?，?=（bPVAA?）/（b0h)，当P>2.5时，取P=2.5；fcu.k—混凝土强度等级ρcv—斜截面内箍筋配筋率，ρsv=Asv/（Svb）fsv—箍筋抗拉设计强度Asv—斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积㎜2Sv—斜截面内箍筋的间距㎜Vpd—与斜截面相交的预应力弯起钢束的抗剪承载力kNVpb=0.00075fpd∑ApdsinθpApb—斜截面内在同一弯起平面的预应力弯起钢筋的截面面积㎜2fpd—预应力弯起钢束的抗拉设计强度MPa本梁取1260MPa?p—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47表6-1斜截面受压端正截面处的钢束位置及钢束群重心的位置6.318.58?????obppbhAA?129.0100???P157????vsvsvbSA?)(22..050)129.06.02(.01.125.10.13kNVcs????????????????）（2mm88.710.0).0(2980sin????????ppbA?)(92.61075.03-pbkNV?????)(36.392.kNVkNVVdopbcs???????说明距支座h/2处的斜截面的抗剪承载能力满足要求⑵斜截面抗弯承载力验算由于梁内预应力钢束都在梁端锚固，即钢束根数沿梁跨几乎没有变化，可不必进行该项承载力验算，通过构造加以保证。截面钢束号x4Rcosθpaoasapcm距支座h/2处斜截面顶端N1(N2)110...(N4)479...29N.560.N.010.7.5948第7章应力验算7.1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C50，在预加应力和自重应力作用下的截面边缘混凝土的法相压应力应符合式'0.7tocckf??（2）短暂状况下（预加力阶段）梁跨中截面上、下缘的正应力上缘：11PpntPIGctnnunuNeNMAWW????下缘：11PpntPIGccnnbnbNeNMAWW????其中31..(N)1189.1(kN.m)??????PIPIPGNAM?截面特性取用表中第一阶段的截面特性..1101.38(MPa)636.??????????tct?336'.8.236(MPa)0.3.00.729.620.72(MPa)???????????????tccckf?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，但应注意计算图式、预加应力和截面几何特性情况7.2、持久状况的正应力计算（1）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，应取跨中、l/4处分别进行验算，应力计算的作用（或荷载）取标准值，汽车荷载计λ冲击系数。○1跨中截面（I—I）验算此时有11189.1(kN.m)?GM，21145(kN.m?GM），.2725.1(kN.m)????GQMM，077.666..610(N)??????????PIIPIIplsNAA??跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为：666().189..110()636..4.11(MPa)0.50.532.416.2(MPa)????????????????????????????PIIpnGQGGPIIcunnunuououckNeMMMMNAWWWWf?○2l/4截面（II—II）验算此时1891.83(kN.m)?GM，21108.69(kN.m)?GM，532.7(kN.m)????GQMM77.666..210(N)??????????PIIPIIplsNAA??l/4截面混凝土上边缘压应力计算值666().91.6.3.3.3(MPa)0.50.532.416.2(MPa)????????????????????????????PIIpnGQGGPIIcunnunuououckNeMMMMNAWWWWf?持久状况下跨中截面混凝土正应力验算满足要求。（2）持久情况下预应力钢筋的应力验算.08.25(MPa)????????GGGktopopMMMWW?所以钢束应力为8..650.(MPa)???????????PIIzPktpkMPaf????计算表明：预应力钢筋拉应力超过规范规定值，但其比值%5%1209???。可以认为钢筋应力满足要求。7.3、持久状况下的混凝土主应力验算50本设计取剪力和弯矩都较大的变化点截面为例进行计算。图7-1变化点截面（尺寸单位：mm）(1).截面面积矩计算按图1-15进行计算，其中计算点分别去上梗肋a—a处，第三阶段截面重心轴00xx?及下梗肋b—b处现以第一阶段截面梗肋a—a以上面积时，净截面重心nnxx?的面积矩naS计算为例：4./2((624.).39510mm??????????????????naS同理可得：不同计算点处的面积矩现汇总于表7-1表7-1面积矩计算表截面类型第一阶段净截面对其重心轴624.88nxmm?第二阶段净截面对其重心轴647.7oxmm??第三阶段净截面对其重心轴578.94oxmm?计算点位置aa?ooxx?bb?aa?ooxx?bb?aa?ooxx?bb?51面积矩符号naSonxSobSnaS?onxS?obS?naSonxS?obS?面积矩1...810?1....10?(2).主应力计算以上梗肋处（a—a）的主应力计算为例○1剪应力剪应力的计算按??"222100sinGQoaGQpepbpnGnnnVVSVVASVSbIbIbIbI???????????计算，其中QV为可变作用引起的剪力标准值组合。128..15kN)?????QQQVVV（,所以有????"1111118sin54..01.101.77.60.????????????????????????????????GQoaGQpeppnGnVVSVVAbSVSbIbIbIbI???1.059(kN)???○2正应力：63cos.60.66..210(N)????????????????PIIPIIppPIIplsNAAA??????????????66coscos210.176..mm??????????????????????PIIpbpPIIpnbplsnbspnPIIpbpPIIplsAAyaAyaeAAA????????（）
本文来自转载请标明出处.
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件，如果需要附件，请联系上传者。
3. 文件的所有权益归上传用户所有。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供交流平台，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
该用户还上传了如下资源 &&&&
还没有帐号？
copyright@
人人文库网网站版权所有
国家工业信息化部备案:苏ICP备号-5}