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文檔簡介
1、青島理工大學畢業(yè)設計目 錄前 言 1第1章 概述31.1 工程主要技術參數(shù)31.1.1 工程概況31.1.2 工程水文地質情況31.2 設計基本資料41.2.1 橋梁線性布置41.2.2 設計標準41.2.3 主要材料41.2.4 施工方式51.2.5 支座強迫位移51.2.6 設計計算依據(jù)51.2.7 基本計算數(shù)據(jù)表6第2章 設計要點及結構尺寸82.1 設計要點82.2 橋梁結構圖式82.3 截面形式及截面尺寸擬定82.4 毛截面幾何特性計算92.4.1 計算原理92.4.2 計算結果9第3章 主梁作用效應計算93.1 結構自重作用效應計算93.1.1 一期自重作用效應計算93.1.2 二期
2、自重作用效應計算93.2 汽車荷載作用效應計算93.2.1 沖擊系數(shù)和折減系數(shù)93.2.2 汽車荷載橫向分布影響的增大系數(shù)計算93.3 基礎沉降內力計算93.4 人群荷載計算93.4.1 計算原理93.4.2 人群荷載效應內力計算93.5 內力組合93.5.1 按承載能力極限狀態(tài)設計93.5.2 按正常使用極限狀態(tài)設計93.5.3 計算結果9第4章 預應力鋼束的估算及布置94.1 鋼束估算94.1.1 按正常使用極限狀態(tài)的正截面抗裂驗算要求估束94.1.2 按正常使用極限狀態(tài)截面壓應力要求估算94.1.3 按承載能力極限狀態(tài)的應力要求計算94.1.4 估算結果94.2 鋼束布置94.3 主梁截
3、面及換算截面幾何特性計算9第5章 預應力損失及有效預應力計算95.1 基本理論95.2 預應力損失計算95.2.1 后張法由預應力鋼筋與管道之間摩擦引起的應力損失95.2.2 后張法由錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失95.2.3 后張法由混凝土彈性壓縮引起的應力損失95.2.4 后張法由鋼筋松弛引起的預應力損失終極值95.2.5 后張法由混凝土收縮、徐變引起的預應力損失95.2.6 截面預應力損失合計和有效預應力9第6章 截面強度驗算96.1 基本理論96.2 計算公式9第7章 抗裂驗算97.1 規(guī)范要求97.1.1 正截面抗裂驗算97.1.2 斜截面抗裂驗算97.2 正截面抗裂驗算
4、97.3 斜截面抗裂驗算9第8章 持久狀況構件的應力驗算98.1 正截面混凝土壓應力驗算98.2 預應力筋拉應力驗算98.3 混凝土主壓應力驗算9第9章 撓度驗算99.1 汽車荷載作用下主梁邊跨和中跨的最大截面撓度計算99.1.1 邊跨最大撓度計算99.1.2 中跨最大撓度計算99.2 人群荷載作用下主梁邊跨和中跨的最大截面撓度計算99.2.1 邊跨最大撓度計算99.2.2 中跨最大撓度計算99.3 消除結構自重后長期撓度驗算9結 束 語 9致 謝9參考文獻9附 錄61前 言本設計是江蘇227省道三期工程羅泉大橋上部結構設計,要求通過畢業(yè)設計,掌握橋梁結構荷載的布置方法、掌握主梁的設計方法,培
5、養(yǎng)學生運用現(xiàn)行規(guī)范進行設計的能力,培養(yǎng)學生運用所學知識綜合分析問題和解決問題的能力,并完成必要的畢業(yè)論文及橋梁總體布置圖、主梁構造圖、主梁預應力鋼筋布置圖、施工程序示意圖等圖紙。最終,使所設計橋梁達到實用、美觀、經(jīng)濟、耐久、大方等要求。227省道起自常熟滸浦,經(jīng)吳縣、蘇州市區(qū)、吳江至蘇浙交界,南北向貫通整個蘇州市域,是目前蘇州境內南北向交通的一條主要干線,也是蘇州路網(wǎng)的縱向主骨架。羅泉大橋位于227省道上,橋址場地地質相對平坦。橋梁跨徑布置為30+30+30m,雙向六車道。上部結構采用整體現(xiàn)澆的預應力混凝土連續(xù)箱梁,梁高2米,單跨13.75米,高跨比符合規(guī)范要求。單幅橫斷面采用單箱單室箱梁,采
6、用支架現(xiàn)澆的施工方式。設計中用到了材料力學、結構力學、結構設計原理、橋梁工程等學科的諸多知識,同時參考了公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60-2004)、公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D62-2004)等規(guī)范,我還從圖書館借閱了大量教學參考書,力求在設計過程中做到安全可靠、技術先進和經(jīng)濟合理的目標。另外,計算機在設計過程中起到了創(chuàng)新性的作用,在設計中,利用AutoCAD、MIDAS、Excel等軟件進行了計算機輔助繪圖和計算設計,這為設計最后的圓滿完成鋪平了道路。本設計共分九章進行闡述,第一章為概述,第二章為設計要點及結構尺寸擬定,第三章為主梁作用效應計算,第四章為預應力鋼
7、束的估算及布置,第五章為預應力損失及有效預應力計算,第六章為截面強度驗算,第七章為抗裂驗算,第八章為持久狀況構件的應力驗算,第九章為撓度驗算。另外,在設計書中配有多幅插圖和表格,力求更全面的展示設計內容并使其具說服力。本次設計是對我大學四年所學知識的一次綜合檢閱,讓我對本專業(yè)知識進行了一次系統(tǒng)的鞏固,使我更深刻地認識到作為一名橋梁設計工作者,不僅要具有扎實的專業(yè)基礎知識和全面的專業(yè)技術,還要具有嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度以及計算機軟件應用、查閱資料等方面的能力,對我以后從事橋梁方面的工作具有良好的指導意義。在這次畢業(yè)設計中,得到了 老師和 老師以及道橋教研室的其他老師的熱心的指導,同專業(yè)的同學在設計中也給
8、了我許多幫助,使我得以如期、順利地完成畢業(yè)設計,在此深表感謝。由于時間倉促及筆者水平有限,本次設計難免有各種錯誤與不足,望各位老師和同學批評指正與諒解。我將在以后的學習和工作中不斷改正,吸取經(jīng)驗教訓,在社會上,在新的工作崗位上為我系爭光,以此來感謝老師四年的關心與教導。第1章 概述 1.1 工程主要技術參數(shù)1.1.1 工程概況227省道起自常熟滸浦,經(jīng)吳縣、蘇州市區(qū)、吳江至蘇浙交界,南北向貫通整個蘇州市域,是目前蘇州境內南北向交通的一條主要干線,也是蘇州路網(wǎng)的縱向主骨架。該橋位于227省道上,橋址場地地質相對平坦。橋梁跨徑布置為30+30+30m,雙向六車道。經(jīng)技術經(jīng)濟比較,上部結構采用整體現(xiàn)
9、澆的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。1.1.2 工程水文地質情況1. 地形地貌橋位處地貌類型為剝蝕殘丘地貌,區(qū)域構造背景穩(wěn)定,場地穩(wěn)定性良好。2. 各巖土層分布根據(jù)勘探資料,場區(qū)內的地層自上而下分述如下:(1)素填土:廣泛分布于場區(qū)內,黃褐色,松散稍密,稍濕,以粘性土為主,含少量花崗巖風化碎屑,加有碎石塊。層厚:1.12.50米。該層主要為磚石屯土,屬欠固結土,層厚和力學性質變化大,工程特性不穩(wěn)定,不能用作擬建物的地基持力層。(2)粉質粘土:廣泛分布于場區(qū)內,黃褐色,可塑硬塑,濕飽和,松散密實,級配較差,層厚1.56.40米。地基承載力特征值200kPa,壓縮模量11Mpa,極限側阻力標準值100kP
10、a。(3)粗?;旌贤粒簭V泛分布于場區(qū)內,紅褐色,稍濕,中密,以花崗巖風化碎屑為主,層厚:5.510.3米。地基承載力特征值250kPa,變形模量22MPa,極限側阻力標準值120kPa。(4)風化花崗巖:廣泛分布于場區(qū)內,層厚未透,肉紅色,粗?;◢弾r結構,主要成分為長石、石英、少量云母,塊狀、柱狀,有裂隙。地基承載力特征值2000kPa, 彈性模量6000MPa,極限端阻力標準值12000kPa。3. 地下水場區(qū)地下水在勘察深度范圍內未見,地下水對混凝土無侵蝕性。1.2 設計基本資料1.2.1 橋梁線性布置平曲線半徑:無平曲線。豎曲線半徑:無豎曲線。1.2.2 設計標準跨徑:30m+30m+3
11、0m,施工方法為支架現(xiàn)澆;橋梁布置立面圖見圖1-1。主 線 高 架 橋 全 長 9000 圖1-1 橋跨總體布置立面圖(尺寸單位:cm) 載標準:公路I級,人群荷載:。橋面凈寬:凈護欄人行道橋梁布置橫斷面圖見圖1-2。橋面形式:分離式雙向六車道。1.2.3 主要材料混凝土:預應力混凝土主梁采用C50混凝土;其余構件采用C30混凝土。預應力鋼絞線:采用符合ASTM A416-920的低松弛高強鋼絞線。單根鋼絞線直徑為15.2mm,截面積為139mm2,標準強度,彈性模量。普通鋼筋:鋼筋采用符合GB 149984標準的鋼筋,直徑大于等于12mm者均采用HRB335鋼筋,直徑小于12mm者均采用HR
12、B235鋼筋。鋼板:采用符合GB32742007規(guī)定的Q235鋼板。錨具:預制箱梁采用OVM型錨具及其配套設備;箱梁接頭頂板束采用BM15型錨具及其配套設備。預應力管道:采用預埋金屬波紋管成型。支座:采用圓板坡型橡膠支座YPQ和YPQF4系列產(chǎn)品。伸縮縫:采用SFP-160型伸縮縫。橋面鋪裝:采用4cm厚的C40混凝土和8cm厚的瀝青混凝土鋪裝。 圖1-2 橋跨總體布置橫斷面圖(尺寸單位:cm)1.2.4 施工方式采用分段支架澆筑的方式,達到設計強度后,張拉預應力鋼束并壓注水泥漿,待混凝土達到預定強度后拆除支架并卸模板,再完成主梁的橫向接縫,最后進行防護欄及橋面鋪裝施工。1.2.5 支座強迫位
13、移支座強迫位移:邊支座下沉1cm。1.2.6 設計計算依據(jù)公路工程技術標準(JTG B012003)。公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60-2004),以下簡稱通規(guī)。公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D62-2004),以下簡稱公預規(guī)。公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范(JTJ02485)。公路橋涵施工技術規(guī)范(JTJ0412000)。1.2.7 基本計算數(shù)據(jù)表根據(jù)通規(guī)中各條規(guī)定,混凝土、鋼絞線和鋼筋的各項基本數(shù)據(jù)以及在各個階段的容許值,見表1-1。表1-1 基本計算數(shù)據(jù)表名稱項目符號單位數(shù)據(jù)混凝土立方強度50彈性模量3.45104軸心抗壓強度標準值32.4軸心抗拉強度標準值2.65軸
14、心抗壓強度設計值22.4軸心抗拉強度設計值1.83預施應力階段極限壓應力20.72極限拉應力1.757使用荷載作用階段極限壓應力16.2極限主拉應力1.06極限主壓應力19.44鋼絞線彈性模量1.95105抗拉強度標準值1860抗拉強度設計值1260抗壓強度設計值390最大控制應力con1395使用荷載作用階段極限應力1209續(xù)表1-1名稱項目符號單位數(shù)據(jù)普通鋼筋R235彈性模量2.1105抗拉強度標準值235抗拉強度設計值195抗壓強度設計值195HRR335彈性模量2.0105抗拉強度標準值335抗拉強度設計值280抗壓強度設計值280材料重度預應力混凝土26瀝青混凝土24混凝土25鋼束與
15、混凝土的彈性模量比無量綱5.6注:、分別為鋼束張拉時混凝土的抗壓、抗拉強度標準值,本設計考慮混凝土強度達到設計強度的90%開始張拉預應力鋼束,即混凝土強度為C45時開始張拉鋼束,因此,=29.6MPa,=2.51 MPa。 第2章 設計要點及結構尺寸2.1 設計要點支架基礎支架搭設靜載實驗模板定高程綁鋼筋安放管道澆筑混凝土養(yǎng)生穿束張拉壓漿(1)本設計采用支架現(xiàn)澆施工,一般等截面箱梁直線段可采用支架施工,支架施工的程序如圖2-1所示。(2)施工順序描述如下:施工樁基礎,承臺與橋墩;搭設支架,立模放樣;預埋預應力波紋管,綁扎普通鋼筋,澆筑混凝土;混凝土達到預定強度后開始張拉預應力鋼束;拆除支架并脫
16、模;二期自重作用加載,完成全橋工程。2.2 橋梁結構圖式該橋為預應力混凝土梁橋,跨徑布置30m+30m+30m,施工方法為全橋支架現(xiàn)澆。橋跨結構的計算簡圖如圖2-2所示。 圖2-1 施工流程示意圖 圖2-2 橋跨結構的計算簡圖(尺寸單位:cm)2.3 截面形式及截面尺寸擬定(1)分孔長度為30m+30m+30m,現(xiàn)澆長度為29.97m+30m+29.97m,計算長度為29.62m+30m+29.62m。(2)全橋截面的梁高取為2.0m。(3)縱向截面變化:支點處為實心截面,設置1.5m過渡段從實心截面過渡到單箱單室截面,具體構造如圖2-3所示。圖2-3 縱向截面變化示意圖(尺寸單位:cm)主梁
17、橫斷面構造圖(主梁變化點處、跨中處和主梁支點處),如圖2-4 圖2-6所示。 圖2-5 跨中處主梁橫斷面構造圖(尺寸單位:cm)圖2-4 主梁變化點處橫斷面構造圖(尺寸單位:cm)圖2-6 支點處橫斷面構造圖(尺寸單位:cm)(4)主梁構造立面與平面圖見圖2-7。青島理工大學畢業(yè)設計半橋結構立面圖圖2-7 主梁構造立面與平面圖(尺寸單位:cm)伸 縮 縫 中 心 線通氣孔通氣孔通氣孔通氣孔通氣孔箱梁中心線支座楔塊支座中心線支座中心線支座楔塊伸縮縫中心線橫斷面2-2橫斷面1-1半橋結構平面圖2.4 毛截面幾何特性計算2.4.1 計算原理在工程設計中,主梁幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進行。其公式為
18、:毛截面面積: (2-1)毛截面重心至梁頂?shù)木嚯x: (2-2)式中: 分塊面積; 分塊面積的重心至梁頂邊的距離。2.4.2 計算結果本橋截面為箱型截面,截面較多,根據(jù)上述原理將主梁各截面分塊,計算結果見表計算出毛截面幾何特性如表2-1所示。表2-1 毛截面幾何特性計算表截面截面高度(m)底板厚(cm)面積(m2)毛截面慣性矩I(m4)中心軸至梁底的距離(m)左邊支點2.0實心截面19.758.5551.106邊跨1/42.0309.667.7451.188邊跨跨中2.0309.667.7451.188邊跨3/42.0309.667.7451.188左中支點2.0實心截面19.758.5551.
19、106中跨1/42.0309.667.7451.188中跨跨中2.0309.667.7451.188注:此表為1/2橋的截面,與另一半橋截面對稱。第3章 主梁作用效應計算3.1 結構自重作用效應計算3.1.1 一期自重作用效應計算本橋是采用現(xiàn)澆一次成橋的,施工時結構為二次超靜定結構體系,采用力法求解時選取的基本體系如圖3-1所示。圖3-1 內力求解時的力學圖示根據(jù)力法方程: (3-1) (3-2)由圖乘法可求得各系數(shù)和自由項: (3-3) (3-4) (3-5)由對稱性知:解得: (3-6)其中 m m則 最后有:。3.1.2 二期自重作用效應計算1. 二期自重作用集度的確定二期自重作用集度為
20、橋面鋪裝集度與防撞護欄的集度之和。橋面鋪裝:4cm 混凝土鋪裝A1=0.53m28cm 瀝青混凝土鋪裝 A2=1.06m2二期自重作用集度:2. 二期自重作用效應計算:仍采用力法求解二次超靜定的贅余力,選擇支點處彎矩、作為二次超靜定結構的贅余力。計算公式同一期自重作用效應計算得,-4562.1。表3-1為自重作用效應匯總表。表3-1 自重作用效應匯總表類型一期自重效應二期自重效應截面彎矩剪力彎矩剪力邊左支點03300.720608.28邊跨1/417019.381237.773136.44228.11邊跨跨中18566.55-825.183421.58-152.07邊跨3/44641.64-2
21、888.13855.39-532.25左中支點(左)-24755.4-4951.08-45362.1-912.42左中支點(右)-24755.44125.9-4562.1760.35中跨1/4-1547.212062.95285.13380.18中跨跨中6188.8501140.530注:以上為左邊1/2橋的截面內力,右半橋與之對應。3.2 汽車荷載作用效應計算3.2.1 沖擊系數(shù)和折減系數(shù)1. 汽車沖擊系數(shù)計算(見通規(guī)第4.3.2條的條文說明)結構基頻: (3-7) (3-8)式中:、基頻,,計算連續(xù)梁沖擊力引起的正彎矩效應和剪力效應時,采用;計算連續(xù)梁沖擊力引起的負彎矩效應時,采用; 計算
22、跨徑,m;混凝土彈性模量,;梁跨中截面慣性矩,; 結構跨中處每米結構重力,當換算成重力計算時,其單位應為,;結構跨中處每米結構重力,;重力加速度,。對于本設計:沖擊系數(shù)(適用于1.514)則: 用于正彎矩效應和剪力效應:;用于負彎矩效應:。2. 車道折減系數(shù)由圖1-2知,應按單向行駛確定車道數(shù),去掉對應的路肩寬度后,符合單向三車道寬度,按通規(guī)4.3.1條,車道橫向折減系數(shù)為。3. 縱向折減系數(shù)計算跨徑m,不考慮縱向折減。3.2.2 汽車荷載橫向分布影響的增大系數(shù)計算本設計的荷載橫向分布系數(shù)取經(jīng)驗值,即m=橫向折減系數(shù)車道數(shù)1.15。經(jīng)計算得:m=2.691。3.2.3 汽車活載效應計算1. 計
23、算原理在主梁內力影響線上最不利布載,可求得主梁最大活載內力,計算公式為: (3-9)式中:主梁最大活載內力(彎矩或者剪力);汽車荷載沖擊系數(shù);車道折減系數(shù);汽車荷載橫向分布影響的增大系數(shù);車道荷載中的集中荷載標準值;主梁內力影響線的豎標值;車道荷載中的均布荷載標準值;主梁內力影響線中均布荷載所在范圍的面積。荷載影響線的求解和計算通過MIDAS、Excel等軟件進行。影響線表示,當一個指向不變的單位集中荷載沿結構移動時,某一指定量值的變化規(guī)律。按上述方法得出各截面的彎矩影響線和剪力影響線,以下列出幾個典型截面的彎矩和剪力影響線,見圖3-2及圖3-3。圖3-2 各截面彎矩影響線 圖3-3 各截面剪
24、力影響線(a)邊跨1/4彎矩影響線;(b)邊跨跨中彎矩影響線; (a)左邊支點剪力影響線;(b)邊跨1/4剪力影響線;(c)邊跨3/4彎矩影響線;(d)左中支點彎矩影響線; (c)邊跨跨中剪力影響線;(d)邊跨3/4剪力影響線(e)中跨1/4彎矩影響線;(f)中跨跨中彎矩影響線; (e)左中支點(左)剪力影響線;(f)左中支點(右)剪力影響線;(g)中跨1/4剪力影響線;(h)中跨跨中剪力影響線;2. 汽車荷載效應內力計算車道荷載取值,根據(jù)通規(guī)第4.3.1條,公路I級的均布荷載標準值和集中荷載標準值為:。計算彎矩時:;計算剪力效應時:。根據(jù)最不利布載原則,在各個截面的內力影響線上按通規(guī)第4.3
25、.1條的布載要求布載,可求得汽車在各個截面上的最大彎矩、最小彎矩、最大剪力和最小剪力,再考慮沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)后,可得到活載內力。計算結果見表3-2。 表3-2 公路I級汽車荷載作用效應 左邊支點001720.14-153.14邊跨1/47928.67-1103.051098.70-424.66邊跨跨中9708.54-1765.11836.55-703.43邊跨3/45725.07-3309.17219.56-1401.96左中支點(左)1233.34-7463.5356.64-1868.14左中支點(右)1233.34-7463.531885.5-91.36中跨1/45315.53-38
26、99.61359.9-389.5中跨跨中7958.84-3373.06833.95-833.95注:以上為左邊半橋截面車道活載的作用效應。 3.3 基礎沉降內力計算在地質情況或其它因素的影響下,當結構在支承處發(fā)生已知位移(或稱支座強迫位移)時,在結構中會產(chǎn)生變形,對于超靜定結構的連續(xù)梁結構還會產(chǎn)生內力和強迫支座反力。本設計中考慮邊支座下降1cm。如圖3-4所示。 圖3-4 基礎沉降圖示(尺寸單位:cm)取邊支座沉降1cm計算結構基礎沉降內力,仍采用力法求解,如圖3-5所示。圖3-5 基礎沉降次內力計算圖示列力法方程式: (3-10) 式中:分別為當支座沉降單獨作用在基本結構上時,所引起的沿方向
27、的轉角。得: 其中:m m代入式中計算得: 基礎沉降次內力: 。將數(shù)據(jù)代入上述各式即得基礎沉降次內力,列于表3-4。 表3-4 基礎沉降次內力 左邊支點-158.340中跨3/4197.93-296.76邊跨1/4-158.34-1187.55右中支點(左)197.931187.57邊跨跨中-158.34-2375.10右中支點(右)-35.591187.57邊跨3/4-158.34-3562.65邊跨1/4-35.59890.76左中支點(左)197.93-4750.27邊跨跨中-35.59593.85左中支點(右)197.93-4750.27邊跨3/4-35.59296.93中跨1/419
28、7.93-3265.73右邊支點-35.590中跨跨中197.93-1781.253.4 人群荷載計算3.4.1 計算原理對于人群荷載,計算原理同計算活載計算。計算公式為: (3-11) 式中:截面的彎矩或剪力;截面內力影響線面積;人群荷載標準值。 3.4.2 人群荷載效應內力計算人群荷載取值,根據(jù)設計任務書要求,人群荷載為。根據(jù)最不利布載原則,在各個截面的內力影響線上按通規(guī)第4.3.1條的布載要求布載,可求得人群荷載在各個截面上的最大彎矩、最小彎矩、最大剪力和最小剪力。計算結果見表3-5。表3-5 人群荷載作用效應左邊支點00184.5-21.0邊跨1/4986.6-157.295.1-16
29、.6邊跨跨中1274.3251.657.0-42.0邊跨3/4720.4-471.78.0-141.4左中支點(左)192.7-1450.521.0-239.3左中支點(右)192.7-1450.5245.7-33.8中跨1/4563.1-568.0150.7-44.7中跨跨中960.5-628.982.6-82.6注:以上為左邊半橋截面人群荷載的作用效應。3.5 內力組合為了進行預應力鋼束的計算,在不考慮預加力引起的結構次內力及混凝土收縮徐變次內力的前提下,按通規(guī)第4.1.6條和4.1.7條規(guī)定,根據(jù)可能出現(xiàn)的荷載進行一次內力組合。3.5.1 按承載能力極限狀態(tài)設計基本組合。永久作用的設計值
30、效應和可變作用設計值效應組合,其效應組合表達式為: (3-12)或 (3-13)式中:承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合的效應組合設計值;結構重要性系數(shù),按通規(guī)表1.0.9規(guī)定的結構設計安全等級采用,對應于設計安全等級一級、二級和三級分別取1.1、1.0、0.9;第個永久作用效應的分項系數(shù),應按通規(guī)表4.1.6的規(guī)定采用;第個永久作用效應的標準值和設計值;汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力)的分項系數(shù),??;汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力)的標準值和設計值;作用效應組合中除汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力)、風荷載外的其他第個可變荷載效應的分項系數(shù),取,但風荷載的分項系數(shù)?。辉谧饔眯M合中除
31、汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力)外的其他第個可變作用效應的標準值和設計值;在作用效應組合中除汽車荷載效應(含汽車沖擊力、離心力)外的其他可變作用效應的組合系數(shù),取值見通規(guī)第4.1.6條。根據(jù)通規(guī)第4.1.6條規(guī)定,各種作用的分項系數(shù)取值如下:結構重要性系數(shù)?。灰黄诤爿d作用效應的分項系數(shù),當作用對結構的承載能力不利時,??;當作用對結構的承載能力有利時,?。欢诤爿d作用效應的分項系數(shù),當作用對結構的承載能力不利時,??;當作用對結構的承載能力有利時,??;基礎變位作用效應的分項系數(shù)取;汽車荷載效應的分項系數(shù)??;其他可變作用效應的組合系數(shù)。則承載能力極限狀態(tài)組合為:當作用對結構的承載能力不利時取 當
32、作用對結構的承載能力有利時取 剪力的組合參考彎矩的組合進行計算即可。3.5.2 按正常使用極限狀態(tài)設計1. 作用短期效應組合永久作用標準值效應與可變作用頻遇值效應相組合,其效應組合表達式為: (3-14)式中:作用短期效應組合設計值;第個可變作用效應的頻遇值系數(shù),取值見通規(guī)第4.1.7條;第個可變作用效應頻遇值。根據(jù)通規(guī)第4.1.7條規(guī)定,各種作用的分項系數(shù)取值如下:汽車荷載(不計沖擊力)效應的頻遇值系數(shù)?。蝗巳汉奢d效應的頻遇值系數(shù)??;剪力的組合參考彎矩的組合進行計算即可。2. 作用長期效應組合永久作用標準值效應與可變作用準永久值效應相組合,其效應組合表達式為: (1-17)式中:作用長期效應
33、組合設計值;第個可變作用效應的準永久值系數(shù),取值見通規(guī)第4.1.7條;第個可變作用效應的準永久值。根據(jù)通規(guī)第4.1.7條規(guī)定,各種作用的分項系數(shù)取值如下:汽車荷載(不計沖擊力)效應的準永久值系數(shù)取;人群荷載效應的準永久值系數(shù)取。3.5.3 計算結果根據(jù)上述的組合要求,進行承載能力極限狀態(tài)內力組合和正常使用狀態(tài)內力組合,其結果見表3-6,其中,剪力單位為,彎矩單位為。表3-6 主梁作用效應組合荷載類別內力分析荷載組合總永久作用效應汽車荷載效應人群荷載基礎沉降承載能力極限狀態(tài)組合承載能力極限狀態(tài)組合短期作用組合長期作用組合1.1(1.2+1.4+0.81.4+0.5)1.1(1.0+1.4+0.8
34、1.4+0.5)1.0+0.7+1.0+1.01.0+0.4+0.4+1.0左邊支點最大彎矩0.00.00.00.00.00.00.0最小彎矩0.00.00.00.00.00.00.0最大剪力3903.01720.1184.5-158.38028.24978.74486.1最小剪力3903.0-153.1-21.0-158.35152.03903.03903.0續(xù)表3-6荷載類別內力分析荷載組合總永久作用效應汽車荷載效應人群荷載基礎沉降承載能力極限狀態(tài)組合承載能力極限狀態(tài)組合短期作用組合長期作用組合1.1(1.2+1.4+0.81.4+0.5)1.1(1.0+1.4+0.81.4+0.5)1.
35、0+0.7+1.0+1.01.0+0.4+0.4+1.0邊跨1/4最大彎矩20155.87928.7986.6-1187.640031.325250.522897.9最小彎矩20155.8-1103.1-157.2-1187.626605.720155.820155.8最大剪力1465.91098.795.1-158.33744.12130.31829.2最小剪力1465.9-424.7-16.6-158.31935.01465.91465.9邊跨跨中最大彎矩21988.29708.51274.3-2375.145545.528292.825372.4最小彎矩21988.2-1765.1-25
36、1.6-2375.129024.421988.221988.2最大剪力-977.3836.657.0-158.3283.6-1135.6-1135.6最小剪力-977.3-703.4-42.0-158.3-2512.1-1542.1-1360.7邊跨3/4最大彎矩5497.15725.1720.4-3562.716960.49183.97480.3最小彎矩5497.1-3309.2-471.7-3562.7-1590.05497.15497.1最大剪力-3420.4219.68.0-158.3-4602.0-3578.7-3578.7最小剪力-3420.4-1402.0-141.4-158.3
37、-6935.3-4446.5-4050.4左中支點(左)最大彎矩-29317.51233.3192.7-4750.3-41311.8-34067.8-34067.8最小彎矩-29317.5-7463.5-1450.5-4750.3-54592.6-39123.9-36708.3最大剪力-5863.556.621.0-158.3-7826.9-6021.8-6021.8最小剪力-5863.5-1868.1-239.3-158.3-10998.6-7229.0-6670.6左中支點(右)最大彎矩-29317.51233.3192.7-4750.3-41311.8-34067.8-34067.8最小
38、彎矩-29317.5-7463.5-1450.5-4750.3-54592.6-39123.9-36708.3最大剪力4886.31885.5245.7197.99765.16306.85740.7最小剪力4886.3-91.4-33.8197.96558.85084.25084.2中跨1/4最大彎矩-1832.35315.5563.1-3265.78879.63317.21799.0最小彎矩-1832.3-390.0-568.0-3265.7-2515.5-5854.4-5432.9最大剪力2443.11359.9150.7197.95613.63496.33103.9最小剪力2443.1-
39、298.2-44.7197.93333.72641.02641.0中跨跨中最大彎矩7329.47958.8960.5-1781.323114.712413.610070.0最小彎矩7329.4-3373.1-628.9-1781.39674.87329.47329.4最大剪力0.0834.082.6197.91495.0712.6477.9最小剪力0.0-834.0-82.6197.9-1386.1-514.7-280.0注:以上為左邊半橋的截面。本表中汽車荷載效應、溫度效應和支座沉降效應為可選組合效應,組合時按最不利效應組合。短期和長期效應組合未考慮汽車荷載的沖擊系數(shù)。本表中內力分量的第2列
40、汽車荷載效應考慮了沖擊系數(shù)。第4章 預應力鋼束的估算及布置根據(jù)公預規(guī),預應力混凝土連續(xù)梁應滿足使用荷載下的正截面抗裂要求、正截面壓應力要求和承載能力極限狀態(tài)下的正截面強度要求。因此,預應力筋的數(shù)量可從3個方面綜合評定。4.1 鋼束估算4.1.1 按正常使用極限狀態(tài)的正截面抗裂驗算要求估束根據(jù)公預規(guī)第6.3.1條,預應力混凝土受彎構件應對正截面的混凝土拉應力進行驗算,以滿足正截面抗裂要求。 (4-1)式中:作用(或荷載)短期效應組合下構件的抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應力,式中不含正負號;扣除全部預應力損失后的預加力在構件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的預壓應力。由于本章為估算預應力束,截面特性可以粗略地按毛截
41、面特性計算。于是上式可按截面上、下緣的抗裂要求寫成:當截面承受正彎矩時: (4-2)當截面承受負彎矩時: (4-3)式中:、作用(或荷載)短期效應組合,彎矩的最大值和最小值;、截面形心軸上側和下側配置的預應力鋼筋的永存預應力;、截面形心軸上側和下側配置的預應力束與形心軸之間的距離;、截面上緣和下緣的抗彎模量,,及的值見表2-1。1. 只在截面下緣布置預應力筋此時,按式: (4-4) 可估算預應力筋根數(shù)。(1) 估算邊跨跨中截面下緣所需預應力鋼筋采用每根鋼絞線面積mm2,抗拉強度標準值MPa,張拉控制應力取MPa,預應力損失按張拉控制應力的20估算,取。由表3-6可知:;。取預應力鋼筋重心距下緣
42、距離為0.2m,根據(jù)表2-1截面特性可求得;。 分別為截面的上、下核心距。則根據(jù)式(4-4)可得:根(2) 估算中跨跨中截面下緣所需預應力鋼筋由表3-6可知:;。取預應力鋼筋重心距下緣距離為0.2m,根據(jù)表1-2截面特性可求得:;。則根據(jù)式(4-4)可得:根2. 只在截面上緣布置預應力筋此時,按式: (4-5)可估算支點處上緣的預應力筋根數(shù):由表3-6可知:;。取預應力鋼筋重心距上緣距離為0.2m,根據(jù)表1-2截面特性求得:;。根據(jù)式(4-5)可得:根。4.1.2 按正常使用極限狀態(tài)截面壓應力要求估算根據(jù)公預規(guī)第7.1.5條使用階段預應力混凝土受彎構件的壓應力應符合下面規(guī)定: (4-6)式中:
43、由作用(或荷載)標準值產(chǎn)生的混凝土受壓緣的法向壓應力,;由預應力產(chǎn)生的混凝土法向拉應力;混凝土軸心抗壓強度標準值;按作用(或荷載)標準值組合計算的彎矩值;受彎側的抗彎模量。由于此處為估算值,所有應力計算均可粗略地選用毛截面特性。1. 只在截面下緣布置預應力筋(1)估算邊跨跨中截面下緣布置預應力鋼筋采用每根鋼絞線面積,抗拉強度標準值MPa,張拉控制應力取MPa,預應力損失按張拉控制應力的20估算?;炷凛S心抗壓強度標準值MPa,取。根據(jù)公預規(guī)7.1.5條,正常使用極限狀態(tài)截面壓應力要求估算時,彎矩值由各作用(或荷載)標準值組合計算而成,則邊跨跨中彎矩的最大值最小值分別由表3-6內各分項彎矩值按最
44、不利組合計算可得:;。取預應力鋼筋重心距下緣距離為0.2m,根據(jù)表1-2截面特性可求得;。則根據(jù)式: (4-7)可得:根。(2)估算中跨跨中截面下緣所需預應力鋼筋中跨跨中彎矩的最大、最小值分別由表3-6內各分項彎矩值按最不利組合計算可得:;。取預應力鋼筋重心距下緣距離為0.2m,根據(jù)表2-1截面特性可求得;。則根據(jù)式(4-7)可得:根。2. 只在截面上緣布置預應力筋估算支點截面上緣所需預應力筋。支點處彎矩的最大、最小值分別由表3-6內各分項彎矩值按最不利組合計算可得:;。取預應力鋼筋重心距下緣距離為0.2m,根據(jù)表2-1截面特性可求得;。則根據(jù)式: (4-8)可得:根。4.1.3 按承載能力極
45、限狀態(tài)的應力要求計算1. 估算邊跨跨中截面下緣所需預應力鋼筋采用每根鋼絞線面積,預應力筋抗拉強度設計值?;炷凛S心抗壓強度設計值。結構重要性系數(shù) 。由表3-6可知:取預應力鋼筋重心距下緣距離為0.15m,則有效高度,受壓翼緣寬度。則根據(jù)式: (4-9)可得:根。2. 估算中跨跨中截面下緣所需預應力鋼筋由表3-6可知:取預應力鋼筋重心距下緣距離為0.2m,則有效高度,受壓翼緣寬度。則根據(jù)公式(4-9)可得:根.3. 估算支點截面上緣所需預應力鋼筋由表3-6可知:取預應力鋼筋重心距下緣距離為0.2m,則有效高度,受壓翼緣寬度。則根據(jù)公式(4-9)可得:根。4.1.4 估算結果本設計采用的是ASTM
46、-920級的低松弛高強鋼絞線,直徑為,截面積為,標準強度,彈性模量。綜合考慮以上3種鋼筋估算方法得出鋼筋束估算結果。由鋼束估算結果知:中、邊跨的正彎矩鋼束差不多,為方便鋼束布置和施工,在支點處取用270根鋼絞線,其中各2束,每束各45根。其他位置所需要的鋼束數(shù)量都比這個數(shù)量要少,在施工中為方便起見,全橋采用相同的鋼束布置,在正彎矩區(qū)段鋼束布置在下緣(跨中處及附近截面),在負彎矩區(qū)段鋼束布置在截面上緣(支點處及附近截面)。4.2 鋼束布置連續(xù)梁預應力鋼束的配置除滿足公預規(guī)構造及受力要求外,還應考慮以下原則。(1)應選擇適當?shù)念A應力束筋的形式與錨具形式,對不同跨徑的橋梁結構,要選用預加力大小適當?shù)念A應力鋼束,以達到合理的布置形式。避免因預應力束筋與錨具形式選擇不當,而造成結構構造尺寸加大。當預應力束筋截面選擇過小,造成結構中布束過多,而構造尺寸限制布置不下時,則要
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