公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 10MAX Mz MAX Qy MIN Mz MIN Qy 第4章 預(yù)應(yīng)力鋼束估算及其布置從內(nèi)力計(jì)算數(shù)據(jù)中可以看出，邊主梁和中主梁的內(nèi)力相差不大，為方便施工，各主梁擬采用相同的配筋形式。按設(shè)計(jì)任務(wù)書建議，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，張拉控制應(yīng)力。根據(jù)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果，參照其它梁段設(shè)計(jì)，腹板內(nèi)每束預(yù)應(yīng)力筋采用5股鋼絞線，相應(yīng)錨具型號為OVM136 7，波紋管內(nèi)徑尺寸60mm； 跨中截面的鋼束估算與確定 在所有的跨中截面中，截面4的彎矩值是最大的（Mmax＝），所以以截面4的鋼束需要量定為所有跨中截面的鋼束需要量。1. 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 2. 按正常使用狀態(tài)估算鋼束 a、 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)b、 當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí) 支點(diǎn)截面所需抵抗負(fù)彎矩的上部預(yù)應(yīng)力鋼束的估算結(jié)合確定1. 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 2. 按正常使用狀態(tài)估算鋼束 當(dāng)由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)當(dāng)由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí) 綜上所述下部所需抵抗正彎矩的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)n=7根，上部所需抵抗負(fù)彎矩的預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)n=4根。從內(nèi)力包絡(luò)圖中可以看出，從跨中直到變化點(diǎn)截面時(shí)出現(xiàn)負(fù)彎矩。 預(yù)應(yīng)力鋼束的布置 連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置原則參考《預(yù)混連橋設(shè)計(jì)》，連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力鋼束的配置除滿足《橋規(guī)》的構(gòu)造要求外，還應(yīng)該考慮以下的原則：應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力鋼筋的型式與錨具型式。預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置要考慮施工的方便，也不能象鋼筋混凝土構(gòu)件中任意截?cái)噤摻钅菢尤ソ財(cái)囝A(yù)應(yīng)力鋼筋，而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)中布置過多的錨具。預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的次內(nèi)力。預(yù)應(yīng)力鋼筋配置，應(yīng)考慮材料經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)性，這往往與橋梁體系、結(jié)構(gòu)尺寸、施工方法的選擇都有密切關(guān)系。預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)避免使用多次反向曲率的連續(xù)束。預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性受力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段時(shí)的需要。 跨中截面鋼束布置 對于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設(shè)計(jì)采用直徑6cm的預(yù)埋鐵皮波紋管道，根據(jù)《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，取管道凈距4cm，至梁底凈距5cm，細(xì)部構(gòu)造如圖4—1： 圖4—1 跨中截面鋼束布置圖（尺寸單位：cm）由上圖可直接得出鋼束群重心至梁底距離為： 錨固截面的鋼束布置 為了方便張拉操作，本設(shè)計(jì)將所有鋼束都錨固在梁端。對于錨固端截面，鋼束布置通常考慮下述兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近截面形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置的可能性，以滿足張拉操作方便等要求。按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”等原則，錨固端截面所布置的鋼束如下圖4—2所示：圖4—2 錨固截面鋼束布置圖（尺寸單位：cm）N8～N11為主梁安裝好后再張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋由上圖可直接得出N1~N7鋼束群重心至梁底距離為：算上N8~N11時(shí)，鋼束群重心至梁底距離為：驗(yàn)算上述布置的鋼筋群重心位置，計(jì)算圖式見圖4—3說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。圖4—3 鋼束群重心位置復(fù)核圖式 （單位：cm） 鋼束起彎角和線形的確定為了配合彎矩和剪力的變化，鋼束需要再離跨中一定位置彎起，跨中彎矩大，需要鋼束多，端部剪力大，鋼束彎起有利于抗剪，也便于梁端錨頭的均勻布置，減少梁端壓應(yīng)力集中，起彎角在較好，小于對抗裂及強(qiáng)度有好處，但預(yù)剪力小，大于摩擦損失大，起彎的最小半徑不小于鋼束直徑的800倍，也不小于4m，N1～N4的起彎角定為，N5～N7的起彎角為N8～N11的起彎角定為。 鋼束計(jì)算計(jì)算圖式見圖4—4，計(jì)算結(jié)果見表4—1圖4—4鋼束計(jì)算圖式表41 鋼束計(jì)算表（一）鋼束號鋼束彎起高度c（cm）錨固點(diǎn)距支座中心線距離axi（cm）N1（N2）17N3（N4）32N5829N6979N71129 控制截面的鋼束重心位置計(jì)算1. 各束重心位置計(jì)算由圖4—4所示的幾何關(guān)系，得到計(jì)算公式為：式中：――錨固點(diǎn)距支座中心線距離——鋼束起彎后，在計(jì)算截面處鋼束重心到梁底的距離（見表4—2）；C——計(jì)算截面處鋼束的升高值；——鋼束起彎前到梁底的距離；R——鋼束彎起半徑（見表4—1）。表4—2 計(jì)算截面處鋼束重心到梁底的距離截面鋼束號四分點(diǎn)N1（N2）尚未彎起88N3（N4）1818N58N618N728變化點(diǎn)N1（N2）尚未彎起88N3（N4）18N58N618N728支點(diǎn)N1（N2）8N518N68N718282. 計(jì)算鋼束群重心到梁底距離（見表4－3）表4—3鋼束群重心到梁底距離跨中的a（cm）四分點(diǎn)的a（cm）變化點(diǎn)的a（cm）臨時(shí)支點(diǎn)的a（cm）錨固點(diǎn)的a（cm）N1（N2）88825N3（N4）181850N5890N618115N728140圖4—5繪出了表4—3的計(jì)算結(jié)果圖4—5 各截面鋼束群重心到梁底距離 鋼束長度計(jì)算一根鋼束的長度為曲線長度、直線長度與兩端張拉的工作長度（270cm）之和，其中鋼束的曲線長度可按圓弧半徑與彎起角度進(jìn)行計(jì)算。通過每根鋼束長度計(jì)算，就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長度，以利備料和施工。計(jì)算結(jié)果見表4－4所示：表4－4鋼束長度計(jì)算表鋼束號1234567=5+6N1（N2）140N3（N4）140N59140N69140N79140第5章 計(jì)算主梁截面幾何特性在求得各驗(yàn)算截面的毛截面特性和鋼束位置的基礎(chǔ)上，計(jì)算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性矩及梁截面分別對重心軸、上梗肋與下梗肋的靜矩，最后匯總成截面特性值總表，為各受力階段的應(yīng)力驗(yàn)算準(zhǔn)備計(jì)算數(shù)據(jù)。 截面面積及慣矩計(jì)算 凈截面幾何特性計(jì)算在預(yù)加應(yīng)力階段，只需要計(jì)算小截面的幾何特性，計(jì)算公式如下：截面積： 截面慣矩 換算截面幾何特性計(jì)算在使用階段需要計(jì)算大截面（結(jié)構(gòu)整體化后的截面）幾何特性，計(jì)算公式如下式中：—鋼束與混凝土彈性模量比具體計(jì)算見下表5—1至5—5表5—1 跨中截面面積和慣性矩計(jì)算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面7832—2079009——2026471b1=250cm換算截面毛截面8792———表5—2 四分點(diǎn)截面面積和慣性矩計(jì)算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面 見表278325087593103842331305—1809885—47745531038423—1764148b1=250cm換算截面毛截面879251643933833383—2139932—55247333833383—2195381表5—3 變化點(diǎn)截面面積和慣性矩計(jì)算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面8952650998+0728770130654622228+07126114b1=250cm換算截面毛截面9912658677+0710270691794+07234513表5—4 臨時(shí)支點(diǎn)截面面積和慣性矩計(jì)算表截面分塊名稱b1=190 (cm)凈截面毛截面800770+0722894——777876+07—b1=250cm換算截面毛截面8084444E+07——8347974E+07—表5—5 永久支點(diǎn)截面面積和慣性矩計(jì)算表截面分塊名稱b1=250cm凈截面毛截面 8084444E+078——8094854E+07—b=250c m換算截面毛面積8084444E+078—396115—8075394E+07—392423 各階段截面對重心軸的靜矩計(jì)算在預(yù)應(yīng)力混凝土梁在張拉階段和使用階段都要產(chǎn)生剪應(yīng)力，這兩個(gè)階段的剪應(yīng)力應(yīng)該疊加。在每一個(gè)階段中，凡是截面中和軸位置和面積突變處的剪應(yīng)力都需要計(jì)算。圖5—1繪出了跨中截面的計(jì)算圖式除需要計(jì)算兩個(gè)階段在a—a和b—b位置的剪應(yīng)力外，還應(yīng)該計(jì)算：圖51 跨中截面計(jì)算圖式在張拉階段，凈截面的中和軸（簡稱靜軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，與使用階段在靜軸位置產(chǎn)生的剪應(yīng)力疊加，在使用階段在換算截面中和軸（簡稱換軸）位置產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力，在張拉階段在換軸位置的剪應(yīng)力疊加。因此，對于每一個(gè)荷載作用階段，需要計(jì)算4個(gè)位置（共8種）的剪應(yīng)力，因此需要計(jì)算下面幾種情況的截面凈矩a——a線以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩；b——b線以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩凈軸（n——n）以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩凈軸（o——o）以上（或以下）的面積對中和軸（凈軸和換軸）的凈矩計(jì)算結(jié)果見表5—6表5—6 跨中截面對重心軸靜矩計(jì)算表靜矩類型分塊名稱b1=190ys=靜矩類型b2=250yos=Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)翼緣對凈軸靜矩翼板翼緣對換軸靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板馬蹄部分對凈軸靜矩下三角馬蹄部分對換軸靜矩下三角馬蹄馬蹄肋板肋板管道管道凈軸以上面積對凈軸靜矩翼板凈軸以上面積對換軸靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板換軸以上面積對凈軸靜矩靜矩翼板換軸以上面積對換軸靜矩靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板圖57 四分點(diǎn)截面對重心軸靜矩計(jì)算b1=190yns=b2=250yos=靜矩類型Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)靜矩類型Ai(cm2)yi(cm)Si(cm3)翼緣對凈軸靜矩翼板翼緣對換軸靜矩翼板三角承托三角承托肋板肋板馬蹄部分對凈軸靜矩下三角馬蹄部分對換軸靜矩下三角馬蹄馬蹄肋板肋板管道管道凈軸以上面積對凈軸靜矩翼板凈軸以上面積對換