預應力混凝土連續梁設計計算書-wenkub

　

【正文】 Mmax=(KN?m)。其關系為：當承受時， 當承受時， 預應力鋼束的估算對于連續梁體系，或凡是預應力混凝土超靜定結構，在初步計算預應力筋數量時，必須計及各項次內力的影響。 一般情況下，由于梁截面較高，受壓區面積較大，上緣和下緣的壓應力不是控制因素，為簡便計，可只考慮上緣和下緣的拉應力的這個限制條件(求得預應力筋束數的最小值)。這忽略實際上存在的雙筋影響時（受拉區和受壓區都有預應力筋）會使計算結果偏大，作為力筋數量的估算是允許的。一、 按承載能力極限計算時滿足正截面強度要求： 預應力梁到達受彎的極限狀態時，受壓區混凝土應力達到混凝土抗壓設計強度，受拉區鋼筋達到抗拉設計強度。因邊垮跨度小 按照最不利效應計算法則 取l＝26m，查得Ic=防撞墻、護欄荷載：q=鋪裝層荷載：q=中跨單元：Ac= q=25= kN/mmc=(++)/10=26599μ值可按下式計算： 當＜， μ= ≤≤14Hz時， μ= 當＞14Hz時， μ=式中 ——結構基頻（Hz）。計算荷載得橫向分布系數：（1） 一車道加載時：圖 一車道加載 ＝（2） 二車道加載時： 二車道加載＝（3） 三車道加載時： 三車道加載＝ 活載因子的計算橋梁結構的基頻反映了結構的尺寸、類型、建筑材料等動力特性內容，它直接反映了沖擊系數與橋梁結構之間的關系。 橫向分布系數的考慮荷載橫向分布指的是作用在橋上的車輛荷載如何在各主梁之間進行分配，或者說各主梁如何分擔車輛荷載。由于對施工方面的知識不熟，本設計中對該項設計內容作了簡化，主要考慮了一般恒載內力、活載內力。 主梁施工方法及注意事項主梁施工方法 ：主梁采用滿堂支架法施工，箱梁均采用滿堂支架、泵送現澆砼施工。因此本設計沒有加以考慮，而且由于中間橫隔梁的尺寸及對內力的影響較小，在內力計算中也可不作考慮。此外，梗腋使力線過渡比較平緩，減弱了應力的集中程度。本設計支座處腹板厚取55cm.，跨中腹板厚取55cm。在預應力梁中，因為彎束對外剪力的抵消作用，所以剪應力和主拉應力的值比較小，腹板不必設得太大；同時，腹板的最小厚度應考慮力筋的布置和混凝土澆筑要求，其設計經驗為：（1） 腹板內無預應力筋時，采用200mm。箱梁頂板厚度應滿足橫向彎矩的要求和布置縱向預應力筋的要求。 細部尺寸一、 頂板與底板 箱形截面的頂板和底板是結構承受正負彎矩的主要工作部位。本設計是一座公路連續箱形梁，采用的橫截面形式為單箱雙室。常見的箱形截面形式有：單箱單室、單箱雙室、雙箱單室、單箱多室、雙箱多室等等。當橫截面的核心距較大時，軸向壓力的偏心可以愈大，也就是預應力鋼筋合力的力臂愈大，可以充分發揮預應力的作用。3. 采用有支架施工，逐跨架設施工、移動模架法和頂推法施工的連續梁橋較多采用等截面布置。一般用于如下情況：1. 橋梁為中等跨徑，以40—60米為主。基本符合以上原理要求。對于橋孔分跨，往往要受到如下因素的影響：橋址地形、地質與水文條件，通航要求以及墩臺、基礎及支座構造，力學要求，美學要求等。由于本人水平有限，且又是第一次從事這方面的設計，難免出現錯誤，懇請各位老師批評指正。這樣不僅使梁體自重得以減輕，還增加了橋梁的美觀效果。本次設計為(26+2*46+26)m預應力砼連續梁，橋寬為28，分為兩幅，設計時只考慮單幅的設計。因此，從這個角度來看，連續—剛構也是未來連續體系的發展方向。目前，各國都以每平方米橋面的三材（混凝土、預應力鋼筋、普通鋼筋）用量與每平方米橋面造價來表示預應力混凝土橋梁的技術經濟指針。在我國，預應力混凝土連續梁雖然也在不斷地發展，然而，想要在本世紀末趕超國際先進水平，就必須解決好下面幾個課題：1． 發展大噸位的錨固張拉體系，避免配束過多而增大箱梁構造尺寸，否則混凝土保護層難以保證，密集的預應力管道與普通鋼筋層層迭置又使混凝土質量難以提高。因此有人將兩種結構結合起來，形成一種連續—剛構體系。60年代初期在中等跨預應力混凝土連續梁中，應用了逐跨架設法與頂推法；在較大跨連續梁中，則應用更完善的懸臂施工方法，這就使連續梁方案重新獲得了競爭力，并逐步在40—200米范圍內占主要地位。但是，在橋梁結構中，隨著預應力理論的不斷成熟和實踐的不斷發展，預應力混凝土橋梁結構的運用必將越來越廣泛。雖然跨徑太大時并不總是用預應力結構比其它結構好，但是，在實際工程中，跨徑小于400米時，預應力混凝土橋梁常常為優勝方案。這樣就可以抵消外荷載作用下混凝土產生的拉應力。 預應力混凝土連續梁設計計算書第1章 緒論預應力混凝土連續梁橋以結構受力性能好、變形小、伸縮縫少、行車平順舒適、造型簡潔美觀、養護工程量小、抗震能力強等而成為最富有競爭力的主要橋型之一。自從預應力結構產生之后，很多普通鋼筋混凝土結構被預應力結構所代替。 我國的預應力混凝土結構起步晚，但近年來得到了飛速發展。連續梁和懸臂梁作比較：在恒載作用下，連續梁在支點處有負彎矩，由于負彎矩的卸載作用，跨中正彎矩顯著減小，其彎矩與同跨懸臂梁相差不大；但是，在活載作用下，因主梁連續產生支點負彎矩對跨中正彎矩仍有卸載作用，其彎矩分布優于懸臂梁。無論是城市橋梁、高架道路、山谷高架棧橋，還是跨河大橋，預應力混凝土連續梁都發揮了其優勢，成為優勝方案。這種綜合了上述兩種體系各自優點的體系是連續梁體系的一個重要發展，也是未來連續梁發展的主要方向。2． 在一切適宜的橋址，設計與修建墩梁固結的連續—剛構體系，盡可能不采用養護調換不易的大噸位支座。但是，橋梁的技術經濟指針的研究與分析是一項非常復雜的工作，三材指標和造價指標與很多因素有關，例如：橋址、水文地質、能源供給、材料供應、運輸、通航、規劃、建筑等地點條件；施工現代化、制品工業化、勞動力和材料價格、機械工業基礎等全國基建條件。總而言之，一座橋的設計包含許多考慮因素，在具體設計中，要求設計人員綜合各種因素，作分析、判斷，得出可行的最佳方案。梁體采用單箱雙室箱型截面，全梁共分80個單元一般單元長度分為2m。由于預應力混凝土連續梁橋為超靜定結構，手算工作量比較大，且準確性難以保證，所以采用有限元分析軟件—BSAS進行，這樣不僅提高了效率，而且準確度也得以提高。第2章 橋跨總體布置及結構尺寸擬定 尺寸擬定本設計方案采用四跨一聯預應力混凝土變截面連續梁結構，全長144m。若采用三跨不等的橋孔布置，—，這樣可使中跨跨中不致產生異號彎矩，此外，邊跨跨長與中跨跨長之比還與施工方法有著密切的聯系，對于采用現場澆筑的橋梁。 截面形式一、 立截面 從預應力混凝土連續梁的受力特點來分析，連續梁的立面應采取變高度布置為宜；在恒、活載作用下，支點截面將出現較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截面的負彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此，采用變高度梁能較好地符合梁的內力分布規律，另外，變高度梁使梁體外形和諧，節省材料并增大橋下凈空。采用等截面布置使橋梁構造簡單，施工迅速。雙層橋梁在無需做大跨徑的情況下，選用等截面布置可使結構構造簡化。箱形截面就是這樣的一種截面。單箱單室截面的優點是受力明確，施工方便，節省材料用量。 梁高根據經驗確定，預應力混凝土連續梁橋的中支點主梁高度與其跨徑之比通常在1/15—1/25之間，而跨中梁高與主跨之比一般為1/40—1/50之間。其尺寸要受到受力要求和構造兩個方面的控制。本設計中采用雙面配筋，且底板由支點處以拋物線的形式向跨中變化。（2） 腹板內有預應力筋管道時，采用250—300mm。2. 梗腋 在頂板和腹板接頭處須設置梗腋。本設計中，根據箱室的外形設置了寬250mm，長600m的上部梗腋，而下部采用1：1的梗腋。跨中截面及中支點截面示意圖如下所示：（單位為cm） 跨中處 主梁分段與施工階段的劃分 分段原則主梁的分段應該考慮有限元在分析桿件時，分段越細，計算結果的內力越接近真實值，并且兼顧施工中的實施。76 結構簡圖第3章 荷載內力計算 恒載內力計算主梁的內力計算可分為設計和施工內力計算兩部分。 主梁恒載內力，包括自重引起的主梁自重（一期恒載）內力Sg1和二期恒載（如鋪裝、欄桿等）引起的主梁后期恒載內力Sg2。因為截面采用單箱單室時，可直接按平面桿系結構進行活載內力計算，無須計算橫向分布系數，所以全橋采用同一個橫向分配系數。不管橋梁的建筑材料、結構類型是否有差別，也不管結構尺寸與跨徑是否有差別，只要橋梁結構的基頻相同，在同樣條件的汽車荷載下，就能得到基本相同的沖擊系數。求得：正彎矩效應： 負彎矩效應： FACTOR=(1+μ)nηξ 式中 1+μ—沖擊系數；n—車道數；η—車道折減系數；ξ—偏載系數。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數來保證的。二、 使用荷載下的應力要求e上Np下Np上e下Y上Y下MminnMmax+++Np下Np上Mmax合成+Mmin合成規范（JTJ D622004）規定，截面上的預壓應力應大于荷載引起的拉應力，預壓應力與荷載引起的壓應力之和應小于混凝土的允許壓應力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現拉應力，同時截面上最大壓應力小于允許壓應力。公式（）變為 （）公式（）變為 （） 由預應力鋼束產生的截面上緣應力和截面下緣應力分為三種情況討論：a. 截面上下緣均配有力筋Np上和Np下以抵抗正負彎矩，由力筋Np上和Np下在截面上下緣產生的壓應力分別為： （） （）將式（）、（）分別代入式（）、（），解聯立方程后得到 （） （）令 代入式（）、（）中得到 （） （）式中 Ap—每束預應力筋的面積；—預應力筋的永存應力(~)；e—預應力力筋重心離開截面重心的距離；K—截面的核心距；A—混凝土截面面積，取有效截面計算。然而，一些次內力項的計算恰與預應力筋的數量和布置有關。Mmin=(KN?m)其中：I—有效截面慣性矩； A—有效截面面積； ys—有效截面中性軸距上緣的距離； yx—有效截面中性軸距下緣的距離。預應力束的布置，既要符合結構受力的要求，又要注意在超靜定結構體系中避免引起過大的結構次內力。預應力筋應盡量對稱布置應留有一定數量的備用管道，一般占總數的1%。預應力鋼筋與管道之間摩擦引起的應力損失可按下式計算： ()σcon——張拉鋼筋時錨下的控制應力（=）,μ——預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數，對金屬波紋管，θ——從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計，k——管道每米局部偏差對摩擦的影響系數，x——從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。若逐一計算的值則甚為繁瑣，可采用下列近似計算公式 ()N——計算截面的分批張拉的鋼束批數.鋼束重心處混凝土法向應力： 式中M1為自重彎矩。對于鋼絲、鋼絞線，本設計中采用=ψ對于超靜定結構，由于冗力的存在，混凝土徐變受到多余約束的制約，從而引起徐變次內力，徐變次內力的存在使結構的內力重分布，重分布后的內力可按規范方法進行計算（）。靜定結構該項為零，超定結構該項不為零。 預加力引起的次內力截面號M1()M2()M39。溫度引起次內力 支座位移引起的次內力由于地基的原因，當支座下降時會引起橋的內力變化， 支座位移引起的次內力（）截面號M139。支座3引起的次內力圖 支座1位移引起次內力圖 支座3位移引起次內力第7章 內力組合公路橋涵結構設計應考慮結構上可能同時出現的作用，按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行作用效應組合，取其最不利效應組合進行設計：1 只有在結構上可能同時出現的作用，才進行其效應組合。4 多個偶然作用不同時參與組合。 承載能力極限狀態效應組合截面號MminMmax支座 1/8截面 1/4截面 3/8截面 1/2截面 5/8截面 3/4截面 7/8截面 支座 1/8截面 1/4截面 3/8截面 1/2截面 5/8截面 3/4截面 7/8截面 支座 承載能力極限狀態彎矩包絡圖（取半結構） 正常使用極限狀態下的效應組合公路橋涵結構按正常使用極限狀態設計時，應根據不同的設計要求，采用以下兩種效應組合：1 作用短期效應組合。此外，對于正常使用極限狀態還應考慮作用標準效應組合，現將正常使用極限狀態下控制截面的效應組合值列于下表中。根據《預規》JTG D622004對于全預應力梁在使用荷載作用下，只要截面不出現拉應力就不必進行抗裂性驗算。驗算中用到的計算內力值為第七章內力組合值。2 作用長期效應組合。基本組