公路預應力混凝土連續剛構橋結構設計-資料下載頁

　　

【正文】 16J[17]813043J[44]1171017J[18]956044J[45]1027018J[19]1097045J[46]879019J[20]1235046J[47]728020J[21]1368047J[48]564021J[22]1496048J[49]403022J[23]1607049J[50]249023J[24]1718050J[51]10711624J[25]1825051J[52]024025J[26]1928052J[53]034726J[27]2028053J[54]042327J[28]2078054J[55]0464最后，根據所施加的各項荷載組合后的包絡圖為依據，施工階段、使用階段混凝土不出現拉應力和壓應力不超過強度設計值以及截面的各項驗算均通過為原則進行調束，調束后各截面的配筋面積見表42表42調束后各截面鋼束面積單元位置頂板面積底板面積單元位置頂板面積底板面積1J[2]33628J[29]02J[3]33629J[30]03J[4]33630J[31]04J[5]33631J[32]05J[6]37832J[33]06J[7]42033J[34]07J[8]42034J[35]08J[9]42035J[36]09J[10]37836J[37]010J[11]33637J[38]011J[12]29438J[39]012J[13]25239J[40]013J[14]21040J[41]014J[15]16841J[42]015J[16]12642J[43]016J[17]12643J[44]017J[18]8444J[45]18J[19]8445J[46]19J[20]4246J[47]20J[21]4247J[48]21J[22]048J[49]22J[23]049J[50]23J[24]050J[51]24J[25]051J[52]50425J[26]052J[53]26J[27]053J[54]27J[28]054J[55]由上述估算出來的每個截面的剛束總面積，具體根數詳見配筋圖。 預應力損失及有效預應力計算 概述 配筋結束后，應進行預應力損失的計算。根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D622004）規定，截面應力計算需首先計算六項預應力損失，即預應力鋼筋與管道壁之間的摩擦，錨具變形及鋼筋回縮和接縫壓縮，預應力鋼筋與臺座之間的溫差，混凝土的彈性壓縮，預應力鋼筋的應力松弛，混凝土的收縮徐變。此外，尚應考慮預應力鋼筋與錨圈口之間的摩擦、臺座的彈性變形等因素引起的其他預應力損失。 預應力筋與管道之間的摩擦引起的預應力損失在后張法構件中，張拉時預應力鋼筋在預留孔道中發生滑動，因而產生摩阻力。鋼筋在遠離張拉端處的應力會由于這種摩阻力的存在而小于張拉端處的應力。這種預應力的減小稱為管道摩阻損失。由《公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范》（JTG D622004）知,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： （41）式中 ─張拉鋼筋時錨下的控制應力（≤）；─預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數； ─從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和（rad）； ─管道每米局部偏差對摩擦的影響系數； ─從張拉端至計算截面的管道長度，可近似地取該段管道在構件縱軸上的投影長度（m）本設計張拉控制應力= 1860=1395MPa，然后分別求得各截面的摩擦損失值后將其匯總，求出每一截面上的總損失，除以鋼筋束數，得出摩擦損失平均值。、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失在對鋼筋進行錨固時，鋼絲會發生回縮，由于受壓也會使錨具變形、使墊圈之間和分塊拼裝的混凝土塊件之間的接縫壓縮，從而引起的預應力損失。根據《公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范》（JTG D622004）知，由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失，可按下式計算： （42）Dl——錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值，統一取6mm；L——預應力鋼筋的有效長度；Ep——預應力鋼筋的彈性模量，105MPa。注：兩邊張拉應為62＝12mm 。在計算錨具變形、鋼筋回縮等引起的應力損失時，需考慮與張拉鋼筋時的摩阻力相反的摩阻作用，此時截面x處的錨具變形損失 ，當變形損失數值小于零時，表示錨具變形對該截面無影響。 預應力鋼筋與臺座之間的溫差引起的損失此種損失是針對先張法而言的，先張法預應力混凝土構件，當采用加熱方法養護時，有鋼筋與臺座之間的溫差引起的預應力損失可按下式計算： （MPa） （43）式中 ─混凝土加熱養護時，受拉鋼筋的最高溫度（℃）； ─張拉鋼筋時，制造場地的溫度（℃）。 本設計采用后張法兩端張拉，故此項損失不予以考慮。 彈性壓縮損失后張法分批張拉時，后張拉的預應力使得構件受壓而彈性縮短，因此會使前面已經錨固的預應力鋼筋變得松弛而造成預應力損失，這部分損失叫做彈性壓縮損失，可根據《公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范》（JTG D622004）按下式計算： （44）式中 —在先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋而產生的混凝土法向應力；—預應力鋼筋與混凝土彈性模量比。若逐一計算的值則甚為繁瑣，對于懸臂施工結構，可作下列兩點假設：，即相應地張拉一批預應力筋，假設每批張拉的預應力值都相同，且都作用在全部預應力鋼束的重心處；，每一懸臂澆注梁段自重對該截面所并產生的自重彎距都相等。按照上述兩點假設，且忽略同一截面上鋼束張拉先后次序不同而并產生的彈性壓縮損失，可采用下列近似計算公式 （45）式中 ─通過該截面的分批張拉鋼束批數； ─力筋與混凝土的的彈性模量比,；─為自重彎矩；─為鋼束重心處混凝土法向應力。 （46）注：此時計算時應考慮扣除摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮。 鋼筋松馳引起的應力損失根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》，預應力鋼絞線由于松弛引起的預應力損失終極值，可根據《公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范》（JTG D622004）按下式計算： （47）對后張法構件σpe=σconσl1σl2σl4；對于先張法構件，σpe=σconσl2。 混凝土收縮和徐變引起的預應力損失 根據《公路鋼筋混凝土及預應力鋼筋混凝土橋涵設計規范》（JTG D622004）來計算混凝土收縮和徐變引起的應力損失： （48） 式中 —全部鋼束重心處的預應力損失值； —鋼束錨固時，在計算截面上全部鋼束重心處由預應力（扣除相應階段的應力損失）產生的混凝土法向應力，并根據張拉受力情況，考慮主梁重力的影響，其計算公式為： （49） 電算結果在MIDAS/CIVIL軟件中可以查詢預應力損失，下面列舉了主要截面的預應力損失，如表43。表43預應力損失計算結果（單位：MPa）位置鋼束彈性變形損失（MPa）收縮、徐變損失（MPa）松弛損失（MPa）總計邊跨1/4頂板束底板束腹板束邊跨1/2頂板束底板束腹板束邊跨3/4頂板束底板束腹板束中支點頂板束底板束0000腹板束中跨1/4頂板束底板束腹板束中跨1/2頂板束底板束腹板束0000總計　有效預應力計算結果如表44。表44有效預應力計算結果（單位：MPa）位置鋼束應力（扣除短期損失）（MPa）應力（扣除彈性變形）/應力（扣除短期損失）（MPa）應力（扣除全部損失）/應力（扣除短期損失）（MPa）應力（扣除彈性變形）（MPa）應力（扣除全部損失）（MPa）邊跨1/4頂板束 底板束 腹板束 邊跨1/2頂板束 底板束 腹板束 邊跨3/4頂板束 底板束 腹板束 中支點頂板束 底板束 腹板束 中跨1/4頂板束 底板束 腹板束 中跨1/2頂板束 底板束 腹板束 總計　　　 由以上結果可以看出，由于錨具、摩阻、收縮徐變、鋼筋松弛、彈性壓縮等損失的存在，實際的有效預應力并不是我們開始張拉的控制應力，所以，在計算預應力時，計算預應力損失及有效預應力是必要的。第5章 次內力計算及內力組合 預應力次內力 預應力次內力計算方法計算預加力次內力的一般方法為：選定結構的基本體系，計算出預加力對基本體系的彎矩，此為靜定力矩，即初預矩；然后用力法求解結構在預加力作用下的贅余力，此即所謂“二次內力矩”。初預矩和二次力矩之和即為預加力對結構的綜合力矩。實際懸臂施工橋梁都為變截面，且存在多次體系轉換，再加上鋼束的預加力沿程分布的變化，手算已不太可能。本設計借助MADIS/Civil軟件進行計算，程序采用等效荷載法，將混凝土與鋼束分開考慮，鋼束對混凝土的作用用一組力來代替。求得等效荷載后，把它當作外力作為荷載列陣用統一的矩陣位移法求解。在MADIS /Civil中輸入施工階段數據，運行施工階段分析后，可計算出結構受強迫變形在多余約束處產生約束反力引起的結構附加內力。 預應力次內力計算結果圖51預應力次內力彎矩圖（單位：kNm）表51 預應力次內力計算結果控制截面軸向x (kN)剪力z (kN)彎矩y (kNm)邊跨1/4邊跨1/2邊跨3/4中支點中跨1/4中跨1/2查看內力圖可知，預應力次內力最大值為10390000kNm，發生于中墩處，并由中墩向邊墩線性遞減，直到變為0。 收縮次內力由于鋼筋的存在使混凝土收縮變形受到約束，鋼筋和混凝土之間的應力將發生重新分配。同時混凝土收縮變形與溫度和濕度均有影響，因此計算較為繁瑣。另外．混凝土收縮變形引起次內力后徐變也伴隨發生影響，使得混凝土收縮產生的次內力將會減小。圖52混凝土收縮次內力圖（單位：kNm）表52混凝土收縮次內力計算結果單元軸向x (kN)剪力z (kN)彎矩y (kNm)邊跨1/4018018邊跨1/21818邊跨3/4中支點中跨1/4中跨1/200由上述收縮次內力的彎矩圖和計算結果知，混凝土收縮產生的次內力對墩梁處影響很大，而對于其他部分影響不是很大。收縮使兩主墩之間主梁產生一定的伸縮量，迫使墩頂向跨中方向發生永久性位移，墩頂、墩底產生較大的彎矩。所以在計算墩頂、墩底的受力時，必須考慮因混凝土收縮對結構產生的不利影響。 徐變次內力 徐變變形對結構內力的影響一般的，混凝土的徐變對結構的變