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1、<p><b> 摘要</b></p><p> **為實(shí)腹式混凝土拱橋,拱圈采用小石子混凝土砌筑片石。橋長(zhǎng)32米,跨徑18.5米拱圈采用等截面無(wú)鉸拱,矢跨比0.16,凈跨徑18.5米,矢高2.9米,拱圈厚0.4米,全寬4.6米,行車(chē)道寬4.1米。由于使用年代久遠(yuǎn),該橋建成時(shí)間不詳,大約在二十世紀(jì)七八十年代。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為平江縣三墩鄉(xiāng)雙江口橋施工圖設(shè)計(jì)。 </p>
2、<p> 本次設(shè)計(jì)中,橋梁上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算著重分析了橋梁在使用過(guò)程中恒載以及活載的作用,采用整體的體積以及自重系數(shù),荷載集度進(jìn)行恒載計(jì)算。運(yùn)用杠桿原理法、偏心壓力法求出活載橫向分布系數(shù),并運(yùn)用最大荷載法進(jìn)行加載。以可靠度理論為基礎(chǔ)的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法對(duì)恒載和活載進(jìn)行內(nèi)力組合,確定其承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。由構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求確定非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量和預(yù)應(yīng)力鋼筋,并估算了各種預(yù)應(yīng)力損失。持久狀況截面承載能力極限計(jì)
3、算和應(yīng)力驗(yàn)算。表明平江縣三墩鄉(xiāng)雙江口橋設(shè)計(jì)合理、符合規(guī)范要求。</p><p> 關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋;方案比選;內(nèi)力組合;預(yù)應(yīng)力</p><p><b> Abstract</b></p><p> The graduation design for Pingjiang county and Xiang Shuang Jian
4、g three pier bridge construction design. Shuangjiangkou bridge is located at three pier township of Pingjiang County, to the solid type concrete arch bridge, arch with small stone concrete rubble masonry. Bridge 32 meter
5、s long, span 18.5 meters arch uses the constant section hingeless arch rise span ratio is 0.16, net span 18.5 meters, vector 2.9 meters high arch ring of thick 0.4 meters, 4.6 meters wide, lane width 4.1 meters. Due <
6、/p><p> The design, calculation of bridge upper structure focuses on the analysis of the bridge in the use process of constant load and live load effect, the overall volume and weight coefficient of load colle
7、ction degree of constant load calculation. Using the lever principle method, eccentric pressure method for transversedistribution coefficient living load, and use the maximum load method for loading. Based on the reliabi
8、lity theory, the internal force combination of dead load and live load is deter</p><p> Keywords: prestressed concrete simply supported T beam bridge; limit state,;scheme ratio; prestress loss</p>&l
9、t;p><b> 目錄</b></p><p> 1.設(shè)計(jì)資料及結(jié)構(gòu)布置1</p><p><b> 1.1工程概況1</b></p><p> 1.2 擬建新橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范1</p><p> 1.2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1</p><p> 1.
10、2.2設(shè)計(jì)規(guī)范2</p><p><b> 1.3主要材料2</b></p><p> 1.3.1設(shè)計(jì)參數(shù)及要點(diǎn)2</p><p> 2 方案的擬定與比選4</p><p> 2.1 方案比選原則4</p><p> 2.2 比選方案4</p><p>
11、; 2.2.1 方案一:上承式混凝土系桿拱橋4</p><p> 2.2.2方案二:預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋5</p><p> 2.2.3方案三:預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋方案6</p><p><b> 2.3比選結(jié)果7</b></p><p> 3.主梁尺寸設(shè)計(jì)9</p><p>
12、; 3.1主梁間距和主梁片數(shù)9</p><p> 3.2主梁跨中主要尺寸擬定9</p><p> 3.3橫截面沿跨長(zhǎng)的變化11</p><p> 3.4橫隔梁的布置12</p><p> 3.5橫斷面布置圖12</p><p> 4汽車(chē)荷載橫向分布系數(shù)14</p><p>
13、; 4.1 汽車(chē)荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算14</p><p> 4.1.1支座處橫向分布系數(shù)計(jì)算14</p><p> 4.1.2跨中處橫向分布系數(shù)計(jì)算14</p><p> 5主梁作用效應(yīng)18</p><p> 5.1永久作用效應(yīng)計(jì)算18</p><p> 5.1.1.永久作用集度18</p
14、><p> 5.1.2永久作用效應(yīng)19</p><p> 5.2可變作用效應(yīng)計(jì)算20</p><p> 5.2.1沖擊系數(shù)和車(chē)道折減系數(shù)20</p><p> 5.2.2車(chē)道荷載取值21</p><p> 5.2.3活載作用效應(yīng)計(jì)算21</p><p> 5.2.4主梁作用效應(yīng)
15、組合25</p><p> 6 鋼筋面積的估算及鋼束布置26</p><p> 6.1預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算26</p><p> 6.2預(yù)應(yīng)力鋼筋布置26</p><p> 6.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋布置27</p><p> 6.2.2錨固面鋼束布置28</p><p> 6
16、.2.3其它截面鋼束位置及傾角計(jì)算28</p><p> 6.3非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置31</p><p> 7主梁截面幾何特性計(jì)算33</p><p> 8持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算37</p><p> 8.1正截面承載力計(jì)算37</p><p> 8.2斜截面承載力計(jì)算37<
17、;/p><p> 9鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算40</p><p> 9.1預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉(錨下)控制應(yīng)力σcon40</p><p> 9.2鋼束預(yù)應(yīng)力損失40</p><p> 9.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl140</p><p> 9.2.2錨具變形、鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失(σl2)
18、41</p><p> 9.2.3預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時(shí)混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失42</p><p> 9.2.4鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失(σl5)43</p><p> 9.2.5混凝土收縮、徐變引起的損失(σl6)43</p><p><b> 10應(yīng)力驗(yàn)算46</b></p><
19、;p> 10.1短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算46</p><p> 10.2持久狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算46</p><p> 10.2.1截面混凝土的正應(yīng)力驗(yàn)算46</p><p> 10.2.2持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗(yàn)算47</p><p> 10.3持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算47</p><p>
20、 10.3.1截面面積矩計(jì)算47</p><p> 10.3.2主應(yīng)力計(jì)算48</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p><b> 致謝</b></p><p> 1.設(shè)計(jì)資料及結(jié)構(gòu)布置</p><p><b> 1.1工程概況&l
21、t;/b></p><p> ,屬于野外一般地區(qū),為實(shí)腹式混凝土拱橋,拱圈采用小石子混凝土砌筑片石。橋長(zhǎng)32米,跨徑18.5米拱圈采用等截面無(wú)鉸拱,矢跨比0.16,凈跨徑18.5米,矢高2.9米,拱圈厚0.4米,全寬4.6米,行車(chē)道寬4.1米。由于使用年代久遠(yuǎn),該橋建成時(shí)間不詳,大約在二十世紀(jì)七八十年代。舊橋的現(xiàn)場(chǎng)情況如下圖1.1</p><p> 圖1.1舊橋橋址情況</
22、p><p> 1.2 擬建新橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范</p><p> 1.2.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</p><p> 荷載∶ 公路-Ⅱ級(jí); </p><p> 橋?qū)挕脙簟?.5 m+防撞護(hù)欄(0.5+0.5m);</p><p><b> 標(biāo)準(zhǔn)跨徑:30m;</b></p><p
23、> 雙向橫坡∶2.0%;</p><p> 計(jì)算跨徑:28.9m</p><p> 主梁全長(zhǎng):29.92m</p><p><b> 1.2.2設(shè)計(jì)規(guī)范</b></p><p> 1、《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01-2014</p><p> 2、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JT
24、G D60-2004</p><p> 3、《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D62-2004</p><p> 4、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000</p><p> 5、《公路交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》JTG D81-2006</p><p><b> 1.3主要材料</b>&
25、lt;/p><p><b> 1、混凝土</b></p><p> 1)水泥:應(yīng)采用高品質(zhì)的強(qiáng)度等級(jí)為62.5、52.5、42.5的硅酸鹽水泥,同一座橋的預(yù)制梁應(yīng)采用同一品種水泥。</p><p> 2)粗骨料:應(yīng)采用連續(xù)級(jí)配,碎石宜采用錘擊式破碎生產(chǎn)。碎石最大粒徑不宜超過(guò)20mm,以防混凝土澆筑困難或振搗不密實(shí)。</p>&l
26、t;p> 3)混凝土:預(yù)制主梁以及橫隔梁、濕接縫、封錨端、橋面現(xiàn)澆等混凝土均采用C50級(jí)別的混凝土;而橋面鋪裝選用瀝青混凝土來(lái)鋪裝。</p><p><b> 2、普通鋼筋</b></p><p> 普通鋼筋采用R235和HRB335鋼筋。凡鋼筋直徑大于等于12mm者,采用HRB335熱軋帶肋鋼;凡鋼筋直徑小于12mm者,采用R235 (A3)鋼。<
27、/p><p><b> 3、預(yù)應(yīng)力鋼筋</b></p><p> 選用抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk =1860MPa的低松弛高強(qiáng)度的鋼絞線,這個(gè)鋼筋的力學(xué)性能指標(biāo)能夠符合《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》(GB/T5224-2003)</p><p> 1.3.1設(shè)計(jì)參數(shù)及要點(diǎn)</p><p> 1.混凝土:重力密度γ=26.0kN/
28、,彈性模量EC=3.45×MPa。</p><p> 2.瀝青混凝土:重力密度γ=24.0kN /。</p><p> 3.預(yù)應(yīng)力鋼筋:彈性模量Ep=1.95×105 MPa,松馳率ρ=0.035,松馳系數(shù)ζ=0.3。</p><p> 2 方案的擬定與比選</p><p> 根據(jù)建設(shè)任務(wù),首先進(jìn)行橋梁的設(shè)計(jì)方案的
29、擬定與比選。</p><p> 2.1 方案比選原則</p><p> 一般情況下設(shè)計(jì)橋梁的形式應(yīng)從安全性、實(shí)用性、美觀性、經(jīng)濟(jì)性等方面考慮。(1)實(shí)用性。橋梁必須實(shí)用,要有足夠的承載力。能保證行車(chē)的暢通、舒適和安全。既滿(mǎn)足當(dāng)前的需要,又要考慮今后的發(fā)展。要能滿(mǎn)足交通運(yùn)輸本身的需要,也能適應(yīng)其他行業(yè)的需要。</p><p> ?。?)安全性。橋梁的設(shè)計(jì)要能滿(mǎn)足施
30、工及運(yùn)營(yíng)階段的受力需要,能夠保證其耐久性和穩(wěn)定性以及在特定地區(qū)的抗震需求。</p><p> ?。?)經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性關(guān)系到整個(gè)工程的賺錢(qián)與否,在現(xiàn)在這個(gè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,經(jīng)濟(jì)性是不得不考慮的重要因素。所以在滿(mǎn)足橋梁結(jié)構(gòu),安全等因素情況下,盡量減少預(yù)算,增加收益是至關(guān)重要的。</p><p> ?。?)美觀性。在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量考慮橋梁的美觀性。橋梁的外形要優(yōu)美,要與周?chē)h(huán)境相適應(yīng),合理的輪廓
31、是美觀的主要因素。</p><p> 同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足受力合理、技術(shù)可靠、施工方便等要求。</p><p><b> 2.2 比選方案</b></p><p> 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容。根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際地形、水文地質(zhì)、氣象、防洪抗震、通航條件,結(jié)合橋梁的實(shí)際情況以及上述提出的比選原則,初步擬定以下三種橋梁方案:</p><p>
32、方案一:上承式混凝土系桿拱橋</p><p> 方案二:預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋</p><p> 方案三:預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋</p><p> 2.2.1 方案一:上承式混凝土系桿拱橋</p><p> 方案一采用上承式混凝土系桿橋,跨長(zhǎng)30m。采用等截面無(wú)鉸拱。矢高4.8m,矢跨比0.16。主拱圈采用小石子混凝土砌筑片石。橋型布置
33、圖如下圖2.1所示。</p><p> 圖2.1 上承式混凝土系桿拱橋</p><p> 2.2.2方案二:預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋</p><p> 方案二采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋,標(biāo)準(zhǔn)跨徑30m,橋?qū)?.5m,橋面設(shè)有2.0%的雙向橫坡。橫截面布置三片梁,梁高均為2m,T梁兩側(cè)預(yù)留0.425m的濕接縫。橋型布置圖如下圖2.2所示,橫斷面如下圖2.3所示,&
34、lt;/p><p> 圖2.2 T梁橋橋型布置圖</p><p><b> 圖2.3 橫斷面圖</b></p><p> 2.2.3方案三:預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋方案</p><p> 方案三采用預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋,跨徑為30m,橋型布置圖如下圖2.4所示。橫斷面采用標(biāo)準(zhǔn)1.25米空心板。橫斷面圖如下圖2.5所示。&
35、lt;/p><p> 圖2.4 空心板橋橋型布置圖</p><p><b> 圖2.5 橫斷面圖</b></p><p><b> 2.3比選結(jié)果</b></p><p> 全面考慮上述各方案的優(yōu)缺點(diǎn)與指標(biāo),最后選定一個(gè)符合當(dāng)前條件的最佳方案。</p><p> 三個(gè)橋
36、梁方案的方案比選見(jiàn)表2.3.1.</p><p> 表2.3.1 方案比選表</p><p> 遵循“實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀”的基本原則。在實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和安全的前提下,使得橋梁具有優(yōu)美的外形,并與周?chē)沫h(huán)境相協(xié)調(diào)。方案一橋型美觀,但是其施工工序較為復(fù)雜,并且需要設(shè)置單向推力墩,增加造價(jià),不經(jīng)濟(jì)。方案三施工工序簡(jiǎn)單,速度快且工藝成熟。但是結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況要求且本橋擬定跨徑30米,明顯方案二
37、具備方案三所擁有的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)更符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況。故采用方案二為最佳設(shè)計(jì)方案。</p><p><b> 3.主梁尺寸設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.1主梁間距和主梁片數(shù)</p><p> 主梁間距按照要求隨梁高與跨徑的增大而加寬較為經(jīng)濟(jì),同時(shí)增大翼板的寬度對(duì)增加主梁截面效率指標(biāo)ρ很有效,所以在條件允許下加寬一定的T梁翼板。本設(shè)計(jì)中邊梁
38、翼板的寬度為2187.5mm,中梁翼板的寬度為2125mm。,為了保證橋梁的整體的受力性能,本設(shè)計(jì)中的橋面板應(yīng)用現(xiàn)澆的混凝土剛性接頭。主梁在工作的截面有兩種截面:預(yù)應(yīng)力、運(yùn)輸、吊裝階段的小毛截面和運(yùn)營(yíng)階段的大毛截面。結(jié)合凈—5.5 m+防撞護(hù)欄(0.5+0.5m)的橋?qū)捠褂靡螅瑪M選用三片主梁。</p><p> 3.2主梁跨中主要尺寸擬定</p><p><b> ?。?)主
39、梁高度</b></p><p> 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度按截面形式、主梁片數(shù)以及建筑高度要求,可在較大范圍內(nèi)變化。對(duì)于常用的等截面簡(jiǎn)支梁,其高跨比可在1/15~1/25內(nèi)選取,通常隨跨徑增大而取較小值,隨梁數(shù)減少而去較大值。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā),當(dāng)橋梁建筑高度不受限制時(shí),采用較大的梁高顯然是有利的,因?yàn)檫@樣比較節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼筋。故本橋采用2m的主梁高度比較適合。</p><p&g
40、t; ?。?)主梁截面細(xì)部尺寸</p><p> T梁翼板的厚度決定于橋面板承受的車(chē)輪局部荷載的荷載要求,同時(shí)應(yīng)該考慮能否滿(mǎn)足主梁受彎的時(shí)候上翼板受壓之后的強(qiáng)度要求。故在本次設(shè)計(jì)中預(yù)制T梁的翼板厚度取用160mm,翼板跟部加厚到250mm。</p><p> 而在預(yù)應(yīng)力的混凝土梁中腹板內(nèi)的主拉應(yīng)力比較小,腹板厚度通常由布置的預(yù)置孔道的構(gòu)造來(lái)設(shè)計(jì),另外從腹板自身需要的穩(wěn)定情況下出發(fā),腹板
41、的厚度一般不小于其高度的1/15。而馬蹄尺寸則由布置的預(yù)應(yīng)力鋼束的需求設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)實(shí)踐證明,馬蹄面積占截面總面積的10%—20%為合適。</p><p> 按照以上擬訂的外形尺寸就可以繪出預(yù)制梁的截面圖。如下圖3.2.1</p><p> 圖3.2.1 主梁尺寸圖</p><p> ?。?)計(jì)算截面幾何特征</p><p> 將主梁跨中截
42、面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元。</p><p> 表3.2.1跨中截面幾何特征計(jì)算表</p><p> (4)驗(yàn)算截面效率指標(biāo)ρ</p><p><b> 上核心距: </b></p><p><b> 下核心距: </b></p><p><b> 截面
43、效率指標(biāo):</b></p><p> 表明以上出擬的主梁跨中是合理的。</p><p> 3.3橫截面沿跨長(zhǎng)的變化</p><p> 橫截面的T梁翼板厚度不變,沿跨馬蹄部分逐漸提高,到了梁板處腹板加厚到與馬蹄同寬,為50cm。主梁的基本布置到這里就基本結(jié)束了。</p><p><b> 3.4橫隔梁的布置<
44、/b></p><p> 由于主梁較長(zhǎng),為了減少跨中彎矩的影響,全梁共設(shè)置了五道橫隔梁,分別設(shè)置于跨中,兩個(gè)四分點(diǎn)以及梁端點(diǎn)處。其間距分別為7.2m和7.25m,其中跨中與四分點(diǎn)處間距為7.2m,四分點(diǎn)與梁端間距為7.25m。</p><p><b> 3.5橫斷面布置圖</b></p><p> 橫斷面布置如下圖3.5.1,半立面
45、圖如下圖3.5.2</p><p> 圖3.5.1橫斷面布置圖</p><p> 圖3.5.2半立面圖</p><p> 4汽車(chē)荷載橫向分布系數(shù)</p><p> 4.1 汽車(chē)荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p> 4.1.1支座處橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p> 當(dāng)荷載位于支點(diǎn)處
46、時(shí),應(yīng)按杠桿原理法計(jì)算。按照最不利的位置布置汽車(chē)荷載,繪制橫向影響線圖。如下圖4.1所示。</p><p> 1、2號(hào)梁影響線均按照最不利位置,將汽車(chē)荷載布置于1、2號(hào)梁之間。</p><p> 圖4.1支點(diǎn)處影響線圖</p><p><b> 一號(hào)梁: </b></p><p><b> 二號(hào)梁:&l
47、t;/b></p><p> 4.1.2跨中處橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p> 此橋在跨度內(nèi)設(shè)有橫隔梁,具有強(qiáng)大的橫向連接剛性,且承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為: (屬于窄橋)</p><p> 故可按偏心壓力法來(lái)繪制橫向影響線并計(jì)算橫向分布系數(shù) 。</p><p> 而普通偏心壓力法由于作了橫隔梁近似絕對(duì)剛性和忽略主梁抗扭剛度的兩項(xiàng)假定
48、,這就導(dǎo)致了邊梁受力偏大的計(jì)算結(jié)果。為了彌補(bǔ)偏心壓力法的不足,國(guó)內(nèi)外也廣泛的采用考慮主梁抗扭剛度的修正偏心壓力法。這一方法既不失偏壓法之優(yōu)點(diǎn),又避免了結(jié)果偏大的缺陷。故本計(jì)算采用修正后的偏心壓力法。</p><p><b> 1.計(jì)算I和IT </b></p><p> 根據(jù)已經(jīng)列出的T梁圖可計(jì)算主梁截面重心位置 </p><p> 翼板
49、的換算平均高度:</p><p><b> 主梁抗彎剛性</b></p><p><b> 對(duì)于翼板,,查表得</b></p><p> 對(duì)于梁肋,,查表得c2取0.311,則</p><p> 2. 計(jì)算抗扭修正系數(shù)β</p><p> 由于梁數(shù)為3根,ε=1
50、.09,并取G=0.425E,代入式得:</p><p> 本橋梁數(shù)n=3,梁間距為2.125m,則:</p><p> 故1號(hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為:</p><p> 同理,2號(hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為:</p><p> 由豎標(biāo)值繪制1、2號(hào)梁橫向影響線,如圖4.1.2.1</p><p> 圖4.2跨中
51、處影響線圖</p><p><b> 1號(hào)梁:</b></p><p><b> 2號(hào)梁:</b></p><p><b> 則可以得表4.1</b></p><p> 表4.1荷載橫向分布系數(shù)匯總表</p><p><b> 5主梁
52、作用效應(yīng)</b></p><p> 5.1永久作用效應(yīng)計(jì)算</p><p> 5.1.1.永久作用集度</p><p> 1.一期恒載g1(不包括濕接縫);預(yù)制T梁重力密度取γ=26KN/ </p><p> ?。?)跨中截面段主梁自重(四分點(diǎn)截面至跨中截面,長(zhǎng)9.85m)</p><p> G(1
53、)=0.784×26×9.85=200.78KN</p><p> ?。?)馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重(長(zhǎng)3.6m)</p><p> G(2)=(1.222375+0.784)÷2×26×3.6=93.90KN</p><p> ?。?)支點(diǎn)段梁的支座(長(zhǎng)1.51m)</p><p>
54、 G(3)=1.222375×26×1.51=47.99KN</p><p> ?。?)邊主梁的橫隔梁</p><p><b> 中橫隔梁體積:</b></p><p><b> 端橫隔梁體積: </b></p><p> 故半跨內(nèi)橫隔梁重力為:</p>&l
55、t;p> ?。?)預(yù)制梁一期恒載g1</p><p><b> 2.二期恒載g2</b></p><p> ?。?)現(xiàn)澆T梁翼板集度</p><p> G(5)=0.425×0.16×26=1.768KN/m</p><p> ?。?)邊梁橫隔梁現(xiàn)澆部分集度</p><p
56、> 中橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積:0.19×0.6×1.7=0.18696m3</p><p> 端橫隔梁(現(xiàn)澆部分)體積:0.19×0.6×1.78=0.20976m3</p><p><b> 故</b></p><p><b> ?。?)鋪裝</b></p>
57、<p> 8cm C50混凝土鋪裝:0.08×5.5×26=11.44KN/m</p><p> 10cm瀝青混凝土鋪裝:0.1×5.5×24=13.2KN/m</p><p> 將橋面鋪裝分?jǐn)偨o3片主梁,則</p><p> G(7) =(11.44+13.2)÷3=8.21KN/m</
58、p><p> ?。?)兩側(cè)防撞護(hù)欄分別為4.99KN/m</p><p> 將兩側(cè)防撞護(hù)欄分?jǐn)偨o3片主梁,則</p><p> G(8)=4.99×2÷3=3.327KN/m</p><p> ?。?)邊梁二期恒載 </p><p> 5.1.2永久作用效應(yīng)</p><p&g
59、t; 主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式為:</p><p> 設(shè)x為計(jì)算截面距離左邊支座的距離,并令,恒載作用效應(yīng)計(jì)算圖如下圖5.1</p><p> 圖5.1橫在內(nèi)力計(jì)算圖式</p><p> 則可以計(jì)算恒載作用計(jì)算效應(yīng)表:</p><p> 表5.1恒載作用計(jì)算效應(yīng)表</p><p> 5.2可變作用效應(yīng)計(jì)算&
60、lt;/p><p> 5.2.1沖擊系數(shù)和車(chē)道折減系數(shù)</p><p> 按《橋規(guī)》4.3.2條規(guī)定,結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān),因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的頻率。簡(jiǎn)支梁橋的頻率可采用下列公式估算:</p><p><b> 其中, </b></p><p> 根據(jù)本橋的基頻,可算出汽車(chē)荷載沖擊系數(shù)為:</p>
61、<p> 按《橋規(guī)》4.3.1條,本橋二車(chē)道,不需要折減。</p><p> 5.2.2車(chē)道荷載取值</p><p> 根據(jù)《橋規(guī)》4.3.1條,公路—II級(jí)的均布荷載 和集中荷載值 為:</p><p> 橋梁計(jì)算跨徑不大于5m時(shí),pk=180KN;橋梁計(jì)算跨徑不小于50m時(shí),pk=360KN;橋梁計(jì)算跨徑在5~50m之間時(shí), 值應(yīng)用直線內(nèi)插
62、法計(jì)算得。故:</p><p><b> 計(jì)算彎矩時(shí): </b></p><p><b> 計(jì)算剪力時(shí): </b></p><p> 5.2.3活載作用效應(yīng)計(jì)算</p><p> 在活載作用效應(yīng)計(jì)算中,應(yīng)該考慮荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化,支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取 ,從支點(diǎn)至第一根橫梁段,橫向
63、分布系數(shù)從 過(guò)渡到 ,其余梁段均取 。</p><p> 根據(jù)公式計(jì)算跨中、 的荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值 </p><p> 一列車(chē)布載設(shè)計(jì),其橫向折減系數(shù)ξ=1,汽車(chē)荷載的局部加載沖擊系數(shù)(1+μ)=1.26,ωj為內(nèi)力影響線的面積,y為內(nèi)力影響線的豎標(biāo)值。</p><p><b> ?。?)跨中截面</b></p><p>
64、; 圖5.2跨中截面活載效應(yīng)計(jì)算圖</p><p><b> 彎矩:;</b></p><p><b> 1號(hào)梁:</b></p><p><b> 2號(hào)梁:</b></p><p><b> 剪力: ;</b></p><p
65、><b> 1號(hào)梁:</b></p><p><b> 2號(hào)梁:</b></p><p> (2)四分點(diǎn)截面: </p><p> 圖5.3四分點(diǎn)截面活載效應(yīng)計(jì)算圖</p><p><b> 彎矩: ;</b></p><p><b
66、> 1號(hào)梁:</b></p><p><b> 2號(hào)梁: </b></p><p><b> 剪力: ;</b></p><p><b> 1號(hào)梁:</b></p><p><b> 2號(hào)梁:</b></p>&l
67、t;p><b> ?。?)支點(diǎn)截面:</b></p><p> 圖5.4支點(diǎn)截面活載效應(yīng)計(jì)算圖</p><p><b> 1號(hào)梁:</b></p><p> 橫向分布系數(shù)變化區(qū)段長(zhǎng)度:</p><p><b> 則,因此: </b></p><
68、p><b> 故</b></p><p><b> 2號(hào)梁:</b></p><p><b> 故</b></p><p> 5.2.4主梁作用效應(yīng)組合</p><p> 按照《橋規(guī)》4.1.6~4.1.8規(guī)定,根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利的效應(yīng)組
69、合:短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合。在此選擇了荷載作用效應(yīng)值最大的邊梁進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。如下表:</p><p> 表5.2主梁作用效應(yīng)組合值表</p><p> 6 鋼筋面積的估算及鋼束布置</p><p> 6.1預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算</p><p> 按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量</p
70、><p> 對(duì)于A類(lèi)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,根據(jù)跨中截面抗裂要求,由下式可得跨中截面所需的有效預(yù)加力為</p><p> 式中的 為正常使用極限狀態(tài)按作用(或荷載)短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值;由主梁作用效應(yīng)組合值表有:</p><p> 設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面重心距截面的下緣是ap=180mm,那么預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)至截面的重心軸的距離為ep=yb-ap=1115mm
71、;鋼筋估算時(shí),截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來(lái)計(jì)算,由截面幾何特性表可得跨中截面全截面面積A=852000mm2,全截面對(duì)抗裂性驗(yàn)算邊緣的彈性抵抗距為;所以有效預(yù)加力合力為</p><p> 預(yù)應(yīng)力的鋼筋的張拉控制力為,預(yù)應(yīng)力的損失按張拉時(shí)控制的應(yīng)力的20%來(lái)估計(jì),那么可以得到需要的預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為</p><p> 采用3束7?15.2鋼絞線,預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為。采用夾片式群錨,?
72、85金屬波紋管成孔。</p><p> 6.2預(yù)應(yīng)力鋼筋布置</p><p> 6.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋布置</p><p> 在彎矩最大的跨中截面處,應(yīng)盡可能使預(yù)應(yīng)力鋼筋的重心降低(即盡量增大偏心距 值),使其產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力負(fù)彎矩來(lái)平衡外荷載引起的正彎矩。對(duì)于后張法構(gòu)件,預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)留孔道之間的水平凈距,應(yīng)保證混凝土中最大集料在澆筑混凝土?xí)r能順利通過(guò),同時(shí)也要
73、保證預(yù)留孔道間不致串孔(金屬預(yù)埋波紋管除外)和錨具布置的要求等。后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力鋼筋直線管道之間的水平凈距不應(yīng)小于40mm,且不宜小于管道直徑的0.6倍;對(duì)于預(yù)埋的金屬或塑料波紋管和鐵皮管,在豎直方向可將兩管道疊置;普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力直線型鋼筋的最小混凝土保護(hù)層厚度(鋼筋外緣或管道外緣至混凝土表面的距離)不應(yīng)小于鋼筋公稱(chēng)直徑,后張法構(gòu)件預(yù)應(yīng)力直線型鋼筋不應(yīng)小于管道直徑的1/2。參考已有的設(shè)計(jì)圖紙并按《公路橋規(guī)》中的構(gòu)造要求,對(duì)跨中截面的預(yù)
74、應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置。如下圖6.1</p><p> 圖6.1端部及跨中預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖(尺寸單位:mm)</p><p> a)預(yù)制梁端部b)鋼束在端部錨固位置c)跨中截面鋼束位置</p><p> 6.2.2錨固面鋼束布置</p><p> 為使施工方便,全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨于梁端,如上圖a、b。這樣布置符合均勻分散的原則,不僅
75、能滿(mǎn)足張拉的要求,而且N1、N2在梁端均彎起較高,可以提供較大的預(yù)剪力。</p><p> 6.2.3其它截面鋼束位置及傾角計(jì)算</p><p> ?、黉撌鴱澠鹦螤?、彎起角θ及其彎曲半徑</p><p> 采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲;為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂直作用于錨墊板,N1、N2和N3彎起角θ均取θ0=7.50;各鋼束的彎曲半徑為:RN1=80000
76、mm;RN2=25000mm;RN1=25000mm。</p><p> ②鋼束各控制點(diǎn)位置的確定</p><p> 以N1號(hào)鋼束為例計(jì)算,各鋼束彎起布置如下圖6.2</p><p> 圖6.2曲線預(yù)應(yīng)力鋼筋計(jì)算圖</p><p> 由確定導(dǎo)線點(diǎn)距錨固點(diǎn)的水平距離</p><p> 由確定彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平
77、距離</p><p> 所以彎起點(diǎn)至錨固點(diǎn)的水平距離為</p><p> 則彎起點(diǎn)至跨中截面的水平距離為·</p><p> 根據(jù)圓弧切線的性質(zhì),圖中彎止點(diǎn)沿切線方向至導(dǎo)線點(diǎn)的距離與彎起點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離相等,所以彎止點(diǎn)至導(dǎo)線點(diǎn)的水平距離為</p><p> 故彎止點(diǎn)至跨中截面的水平距離為</p><p
78、> 同理可以計(jì)算N2、N3的控制點(diǎn)位置,將各鋼束的控制參數(shù)匯總與下表</p><p> 表6.1各鋼束彎曲控制要素表</p><p> ③各截面鋼束位置及其傾角計(jì)算</p><p> 仍以N1號(hào)鋼束為例,計(jì)算鋼束上任一點(diǎn)i離梁底距離ai=a+ci及該店處鋼束的傾角θi,式中a為鋼束彎起前其重心至梁底的距離,a=290mm;ci為i點(diǎn)所在計(jì)算截面處鋼束位
79、置的升高值。</p><p> 計(jì)算時(shí),首先應(yīng)判斷處i點(diǎn)所在處的區(qū)段,然后計(jì)算θi及ci,即</p><p> 當(dāng)時(shí),i點(diǎn)位于直線段還未彎起,ci=0,故ai=a;θi=0</p><p> 當(dāng)時(shí),i點(diǎn)位于圓弧彎曲段,θi及ci按下式計(jì)算,即</p><p> 當(dāng)時(shí),i點(diǎn)位于靠近錨固端的直線段,此時(shí)θi=θ0=80,ci按下式計(jì)算,即
80、</p><p> 各截面鋼束位置ai及其傾角θi計(jì)算值見(jiàn)下表</p><p> 表6.2各截面鋼束彎起表</p><p> ④鋼束平彎段的位置及平彎角</p><p> N2、N3二束預(yù)應(yīng)力鋼絞線在跨中截面布置在同一水平面上,而在錨固端三束鋼絞線則都在肋板中心線上,為實(shí)現(xiàn)鋼束的這種布筋方式,N2、N3在主梁肋板中必須從兩側(cè)平彎到肋板
81、中心線上,為了便于施工中布置預(yù)應(yīng)力管道,N2、N3在梁中平彎采用相同的形式,其平彎位置如下圖所示。平彎段有兩段曲線弧,每段曲線弧的彎曲角為</p><p> 圖6.3鋼束平彎示意圖</p><p> 6.3非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置</p><p> 按構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力的鋼筋的數(shù)量:</p><p> 而確定預(yù)應(yīng)
82、力的鋼筋的數(shù)量之后,非預(yù)應(yīng)力的鋼筋依照正截面的承載能力極限狀態(tài)的計(jì)算值來(lái)配筋。</p><p> 假設(shè)預(yù)應(yīng)力的鋼筋和非預(yù)應(yīng)力的鋼筋的合力點(diǎn)到截面的底邊的距離是a=120mm,則有</p><p> 先假定為第一類(lèi)T形截面,由公式計(jì)算受壓區(qū)高度x,即</p><p> 1.0×7211.36×106=22.4×2125x(1880?
83、x/2)</p><p> 求得x=82.4mm, </p><p> 故x=82.4mm<188mm</p><p> 則依照正截面的承載力計(jì)算要求的非預(yù)應(yīng)力的鋼筋截面積為</p><p> 按照最為經(jīng)濟(jì)的做法應(yīng)該采用5根直徑為16mm的HRB335鋼筋,提供的鋼筋截面積為As=1005mm2。不過(guò)本設(shè)計(jì)中考慮到安全等方面采用
84、5根直徑為25mm的HRB335鋼筋,提供的鋼筋截面積為As=2454mm2在梁底布置成一排,其間距分別為84和109mm,鋼筋重心到底邊的距離為as=60mm。如下圖6.4</p><p> 6.4非預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖</p><p> 7主梁截面幾何特性計(jì)算</p><p> 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何特性應(yīng)根據(jù)不同的受力階段分別計(jì)算。本計(jì)算中的T型梁
85、從施工到運(yùn)營(yíng)經(jīng)歷了如下三個(gè)階段。</p><p> ?。?)主梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉,此時(shí)管道尚未壓漿,所以其截面特性為計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響(將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算為混凝土)的凈截面,該截面的截面特性計(jì)算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響,T梁翼板寬度為1700mm。</p><p> ?。?)灌漿封錨,主梁吊裝就位并現(xiàn)澆425mm濕接縫</p><p>
86、; 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成并進(jìn)行管道壓漿、封錨后,預(yù)應(yīng)力鋼筋能夠參與截面受力。主梁吊裝就位后現(xiàn)澆425mm濕接縫,但濕接縫還沒(méi)有參與截面受力,所以此時(shí)的截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面,T梁翼板寬度仍為1700mm。</p><p> ?。?)橋面、防撞護(hù)欄施工和營(yíng)運(yùn)階段</p><p> 橋面濕接縫結(jié)硬后,主梁即為全截面參與工作,此時(shí)截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力
87、鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面,T梁翼板有效寬度為2125mm。</p><p> 截面幾何特性的計(jì)算如下表:</p><p> 表7.1第一階段跨中截面幾何特性計(jì)算表</p><p> 表7.2第一階段支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表</p><p> 表7.3第二階段跨中截面幾何特性計(jì)算表</p><p> 表7.
88、4第二階段支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表</p><p> 表7.5第三階段跨中截面幾何特性計(jì)算表</p><p> 表7.6第三階段支點(diǎn)截面幾何特性計(jì)算表</p><p> 注:αES=Es/Ec=2.0×105/3.45×104=5.797;</p><p> 注:αES=Es/Ec=1.95×105/3.4
89、5×104=5.652</p><p> 其它受力階段控制截面幾何特性如下表7.7</p><p> 表7.7各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總表</p><p> 8持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算</p><p> 8.1正截面承載力計(jì)算</p><p> 一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承
90、載力的計(jì)算。</p><p> 先按第一類(lèi)T形截面梁,略取構(gòu)造鋼筋影響,由下式計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度x,即</p><p> 受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi),說(shuō)明確實(shí)是第一類(lèi)T形截面梁。</p><p> 跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置上面的圖已經(jīng)說(shuō)明,預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊距離a為</p><p> 所以h0
91、=h?a=2000?161.1=1838.9mm</p><p> 從主梁效應(yīng)組合值表可知,梁跨中截面彎矩組合設(shè)計(jì)值Md=7211.36kN·m。截面抗彎承載力由下式計(jì)算得</p><p> 所以跨中截面正截面承載力滿(mǎn)足要求。</p><p> 8.2斜截面承載力計(jì)算</p><p> (1)斜截面抗剪承載力計(jì)算</p
92、><p> 根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土 橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》,計(jì)算受彎構(gòu)件斜截面抗剪承載力時(shí),其計(jì)算位置應(yīng)按下列規(guī)定采用:</p><p> 1.距支座中心處h/2截面;</p><p> 2.受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點(diǎn)處截面;</p><p> 3.錨于受拉區(qū)的縱向鋼筋開(kāi)始不受力處的截面;</p><p> 4.箍
93、筋數(shù)量或間距改變處的截面;</p><p> 5.構(gòu)件腹板寬度變化處的截面。</p><p> 本設(shè)計(jì)以四分點(diǎn)截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。</p><p> 首先,根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核,即</p><p> 式子中的Vd為驗(yàn)算截面處剪力組合設(shè)計(jì)值,這里Vd=589.72kN;fcu,k為混凝土強(qiáng)度等級(jí),這里fcu,k
94、=50MPa;b=200mm(腹板厚度);h0為相應(yīng)于剪力組合設(shè)計(jì)值處的截面有效高度,即自縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋)至混凝土受壓邊緣的距離,這里縱向受拉鋼筋合力點(diǎn)距截面下緣的距離為</p><p> 所以h0=2000?229.9=1770.1mm;α2為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù),α2=1.25;代入上面的式子可得γ0Vd=1.0×589.72=589.72kN</p>&
95、lt;p> 計(jì)算表明,截面尺寸滿(mǎn)足要求,但是需要配置抗剪鋼筋。</p><p> 斜截面抗剪承載力按照下式計(jì)算,即</p><p><b> 式子中</b></p><p> 其中α1——異號(hào)彎矩影響系數(shù),α1=1.0;</p><p> α2——預(yù)應(yīng)力提高系數(shù),α2=1.25;</p>&
96、lt;p> α3——受壓翼緣的影響系數(shù),α3=1.1。</p><p> 按照箍筋的構(gòu)造要求:</p><p> 1.鋼筋混凝土梁應(yīng)設(shè)置直徑不小于8mm且不小于1/4主鋼筋直徑的箍筋。箍筋的最小配筋率,R235鋼筋時(shí),(ρsv)min=0.18%;HRB335鋼筋時(shí),(ρsv)min=0.12%</p><p> 2.箍筋的間距(指沿構(gòu)件縱軸方向箍筋軸
97、線之間的距離)不應(yīng)大于梁高的1/2且不大于400mm;當(dāng)所箍鋼筋為按受力需要的縱向受壓鋼筋時(shí),應(yīng)不大于受壓鋼筋直徑的15倍,且不應(yīng)大于400mm。支座中線向跨徑方向長(zhǎng)度不小于一倍梁高范圍內(nèi),箍筋間距不宜大于100mm。</p><p> 故箍筋選用單肢直徑為12mm的HRB335鋼筋,fsv=280MPa,間距sv=100mm,則Asv=78.54mm2,故</p><p><b&
98、gt; ,滿(mǎn)足要求。</b></p><p> 采用全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值,即。所以</p><p> 說(shuō)明主梁鋼束錨固處的斜截面抗剪承載力滿(mǎn)足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲(chǔ)備,未予考慮。其它截面均如上述方法計(jì)算,計(jì)算結(jié)果均滿(mǎn)足抗剪承載力要求。 (2)斜截面抗彎承載力</p><p> 由于鋼束均錨固于梁端,鋼束數(shù)量沿跨長(zhǎng)
99、方向沒(méi)有變化,且彎起角度緩和,其斜截面抗彎強(qiáng)度一般不控制設(shè)計(jì),故不另行驗(yàn)算。</p><p> 9鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算</p><p> 9.1預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉(錨下)控制應(yīng)力σcon</p><p> 按照《公路橋規(guī)》規(guī)定采用</p><p> 9.2鋼束預(yù)應(yīng)力損失</p><p> 9.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道
100、間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σl1</p><p><b> 由下式計(jì)算</b></p><p> 對(duì)于跨中截面:x=l/2+d;d為錨固點(diǎn)到支點(diǎn)中線的水平距離;μ、k分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對(duì)摩擦的系數(shù)影響,采用預(yù)埋金屬波紋管成型時(shí),μ=0.25,k=0.0015;θ為從張拉端到跨中截面間,管道平面轉(zhuǎn)過(guò)的角度,這里N1只有豎彎,其角度為θN
101、1=θ0=7.5°,N2和N3不僅有豎彎還有平彎,其角度應(yīng)為管道轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度,其中豎彎角度為θv=7.5°,平彎角度為θH=2×7.024°=14.048°,所以空間轉(zhuǎn)角為</p><p> 跨中截面各鋼束摩擦力應(yīng)力損失值σl1如下表</p><p> 表9.1跨中截面摩擦應(yīng)力損失σl1計(jì)算</p><p>
102、 對(duì)于四分點(diǎn)截面:x=l/4+d;d為錨固點(diǎn)到支點(diǎn)中線的水平距離;μ、k分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對(duì)摩擦的系數(shù)影響,采用預(yù)埋金屬波紋管成型時(shí),μ=0.25,k=0.0015;θ為從張拉端到跨中截面間,管道平面轉(zhuǎn)過(guò)的角度,這里N1只有豎彎,其角度為θN1=3.047°,N2=6.512°,N3不僅有豎彎還有平彎,其角度應(yīng)為管道轉(zhuǎn)過(guò)的空間角度,其中豎彎角度為θv=7.5°,平彎角度為θ
103、H=2×7.024°=14.048°,所以空間轉(zhuǎn)角</p><p> 表9.2四分點(diǎn)截面摩擦應(yīng)力損失值σl1計(jì)算</p><p> 對(duì)于支點(diǎn)點(diǎn)截面:x=d;d為錨固點(diǎn)到支點(diǎn)中線的水平距離;μ、k分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對(duì)摩擦的系數(shù)影響,采用預(yù)埋金屬波紋管成型時(shí),μ=0.25,k=0.0015;θ為從張拉端到跨中截面間,管道平面轉(zhuǎn)
104、過(guò)的角度,這里θN1=θN2=θN3=0°。</p><p> 表9.3支點(diǎn)截面摩擦應(yīng)力損失值σl1計(jì)算</p><p> 則各截面摩擦應(yīng)力損失值σl1得平均值如下表9.2.1.4</p><p> 表9.4各設(shè)計(jì)控制截面σl1平均值</p><p> 9.2.2錨具變形、鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失(σl2)</p>
105、<p> 計(jì)算錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失,后張法曲線布鋼筋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)該顧及錨固之后反摩阻的影響值。依照下式計(jì)算反摩阻影響的長(zhǎng)度值lf,即:</p><p> 式子中∑△l為張拉端錨具的變形值,查《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》可得,夾片式錨具頂壓張拉時(shí),錨具△l為4mm;△σd是單位長(zhǎng)度時(shí)由管道摩阻而引起的預(yù)應(yīng)力的損失,△σd=(σ0?σl)/l;σ0為張拉端錨下張拉控制應(yīng)力
106、,σl為扣除沿途管道摩擦的損失之后,錨固端的預(yù)拉應(yīng)力,σl=σ0?σl1;l是張拉端到錨固端的距離,這里的錨固端為跨中截面。將各束預(yù)應(yīng)力鋼筋的反摩阻影響長(zhǎng)度列表計(jì)算于下表。</p><p> 表9.5摩阻影響長(zhǎng)度計(jì)算表</p><p> 求得lf后可知三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線均滿(mǎn)足lf≤l,故距張拉端為x處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的在考慮反摩阻之后的預(yù)應(yīng)力的損失△σx(σl2)按照下式計(jì)
107、算,即</p><p> 式子中的△σ為張拉端由錨具變形引起的考慮反摩阻后的預(yù)應(yīng)力損失,△σ=2△σdlf。若x>lf則表示該截面不受反摩阻的影響。將各控制截面△σx(σl2)的計(jì)算列于下表9.2.2.2</p><p> 表9.6錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算表</p><p> 9.2.3預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉時(shí)混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失</p&g
108、t;<p> 混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失取按應(yīng)力計(jì)算需要控制的截面進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于簡(jiǎn)支梁可取l/4截面按照下式計(jì)算,并以其計(jì)算結(jié)果作為全梁各截面預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失的平均值。</p><p> 其中m=3;αEP為預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值,按張拉時(shí)混凝土的實(shí)際強(qiáng)度等級(jí)計(jì)算,即</p><p> 截面特性按照第一階段取用,其中</p><
109、p><b> 所以 </b></p><p> 9.2.4鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失(σl5)</p><p> 對(duì)于采用超張拉工藝的低松弛級(jí)鋼絞線,由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失按照下式計(jì)算,即</p><p> 式子中張拉系數(shù)ψ取0.9;鋼筋松弛系數(shù)ξ取0.3;傳力錨固時(shí)的鋼筋應(yīng)力仍采用四分點(diǎn)截面的應(yīng)力值作為全梁的平均值計(jì)算
110、,故</p><p><b> 所以</b></p><p> 9.2.5混凝土收縮、徐變引起的損失(σl6)</p><p> 混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失可按下式計(jì)算,即</p><p> 式子中εcs(tu,t0)、φ(tu,t0)——加載齡期為t0時(shí)混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變系數(shù)
111、終極值;</p><p> t0——加載齡期,即達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為90%的齡期,近似按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件計(jì)算則有: ,則可得t0≈20d;對(duì)于二期恒載G2的加載齡期t’0,假定t’0=90d。</p><p> 該梁所屬的橋位于一般地區(qū),相對(duì)濕度為75%,其構(gòu)件理論厚度由跨中T梁圖截面可得2Ac/u≈2×852000/7634≈223,由此根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土 橋涵設(shè)計(jì)規(guī)
112、范》里的表6.2.7并插值得到相應(yīng)的徐變系數(shù)終極值為φ(tu,t0)= φ(tu,20)=1.76、φ(tu, t’0)= φ(tu,90)=1.31;混凝土收縮應(yīng)變終極值為εcs(tu,20)=2.2×10?4。</p><p> σpc為在考慮傳力錨固時(shí)在跨中和l/4截面的全部受力的鋼筋截面的重心處,由Np1、MG1、 MG2所引起的混凝土的正應(yīng)力的平均值。但是考慮到到其加載齡期的不同,MG2按徐
113、變系數(shù)變小乘上折減系數(shù)φ(tu, t’0)/ φ(tu,20)。計(jì)算Np1和MG1引起的應(yīng)力應(yīng)該應(yīng)用第一階段截面特性的數(shù)據(jù),計(jì)算MG2引起的應(yīng)力時(shí)采用第三階段截面特性的數(shù)據(jù)。</p><p><b> 跨中截面 </b></p><p><b> 四分點(diǎn)截面</b></p><p> 所以
114、</p><p> ,取跨中與四分點(diǎn)截面的平均值計(jì)算,則</p><p><b> 跨中截面</b></p><p><b> 四分點(diǎn)截面</b></p><p><b> 所以</b></p><p><b> 將以上各項(xiàng)代入即得&
115、lt;/b></p><p> 則將各截面鋼束應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總于下表</p><p> 表9.7各截面鋼束預(yù)應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總表</p><p><b> 10應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p> 10.1短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算</p><p> 構(gòu)件在制作、
116、運(yùn)輸及安裝等施工階段,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45。在預(yù)加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應(yīng)力應(yīng)符合下式要求。</p><p> 短暫狀況下(預(yù)應(yīng)力階段)梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力</p><p><b> 上緣: </b></p><p><b> 下緣: </b></p><p> 其中
117、NpI=σPI×Ap=1268.57×2919=3702.96×103N,MG1=2579.86kN·m。截面特性取用截面幾何特性匯總表中的第一階段的截面特性。代入上式得</p><p> 預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿(mǎn)足應(yīng)力限制值的要求;混凝土的拉應(yīng)力通過(guò)規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來(lái)防止出現(xiàn)裂縫,預(yù)拉區(qū)混凝土沒(méi)有出現(xiàn)拉應(yīng)力,故預(yù)拉區(qū)只需配置配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋即可。<
118、;/p><p> 支點(diǎn)截面或運(yùn)輸、安裝階段的吊點(diǎn)截面的應(yīng)力驗(yàn)算與上述方法一致。均滿(mǎn)足要求。</p><p> 10.2持久狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算</p><p> 10.2.1截面混凝土的正應(yīng)力驗(yàn)算</p><p> 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的正應(yīng)力,由于配設(shè)曲線筋束的關(guān)系,應(yīng)取跨中、四分點(diǎn)、八分點(diǎn)、支點(diǎn)及鋼束突然變化處分別進(jìn)行驗(yàn)算。應(yīng)力計(jì)算的作
119、用(或荷載)取標(biāo)準(zhǔn)值,汽車(chē)荷載計(jì)入沖擊系數(shù)。本設(shè)計(jì)以跨中截面進(jìn)行驗(yàn)算。</p><p> 此時(shí)有MG1=2579.86kN·m,MG21=273.84kN·m,MG22+MQ=1204.48+0+1672.53=2877.01kN·m,NpII=σPII×Ap?σl6As=1170.77×2919?66.12×2454=3255.22×103
120、N,</p><p> 跨中截面混凝土上邊緣壓應(yīng)力計(jì)算值為</p><p> 持久狀況下跨中截面混凝土正應(yīng)力驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。</p><p> 10.2.2持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗(yàn)算</p><p> 由二期恒載及活載作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心處的混凝土應(yīng)力為</p><p><b> 所以鋼束
121、應(yīng)力為</b></p><p> 計(jì)算表明預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力超過(guò)了規(guī)范規(guī)定值。但其比值(1213.15/1209?1)=0.34%<5%,可以認(rèn)為鋼筋應(yīng)力滿(mǎn)足要求。</p><p> 10.3持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算</p><p> 本設(shè)計(jì)取用剪力和彎矩都有較大的四分點(diǎn)截面為例進(jìn)行計(jì)算。</p><p> 10.
122、3.1截面面積矩計(jì)算</p><p> 按照下圖進(jìn)行計(jì)算。其中計(jì)算點(diǎn)分別取上梗肋a-a處、第三階段截面重心軸x0-x0處及下梗肋b-b處。如下圖10.1</p><p> 圖10.1四分點(diǎn)截面</p><p> 現(xiàn)以第一階段截面梗肋a-a以上面積對(duì)凈截面重心軸xn-xn的面積矩Sna計(jì)算為例子 同理可得,不同計(jì)算點(diǎn)處的面積矩,現(xiàn)匯總于下表10.3.1.1
123、</p><p> 表10.1面積矩計(jì)算表</p><p> 10.3.2主應(yīng)力計(jì)算</p><p> 以上梗肋a-a的主應(yīng)力計(jì)算為例計(jì)算。</p><p><b> 應(yīng)力</b></p><p> 剪應(yīng)力的計(jì)算按下式進(jìn)行,其中VQ為可變作用引起的剪力標(biāo)準(zhǔn)值組合,VQ=VQ1+VQ2=1
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