兩跨等截面預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計說明書

1、計算說明書兩跨等截面預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋課程設(shè)計1. 設(shè)計資料41. 橋梁跨徑及橋?qū)?2. 設(shè)計荷載43. 材料及工藝44. 基本計算數(shù)據(jù)45. 設(shè)計依據(jù)52. 尺寸擬定61. 主梁跨中截面尺寸62. 橫截面布置73. 橫截面沿跨長的變化74. 橫隔梁的設(shè)置8主梁橫向分布計算91. 永久荷載92. 可變荷載104. 建模151. 總體信息152. 單元信息153. 施工信息184. 使用信息205. 主梁內(nèi)力計算及組合241. 恒載的徐變次內(nèi)力242. 內(nèi)力組合253. 內(nèi)力包六.力鋼束配置絡(luò)圖26預應(yīng)281. 內(nèi)力282. 預應(yīng)力筋數(shù)量估計283. 預應(yīng)力鋼束布置31七.主梁驗算381.強度

2、驗382.應(yīng)力驗403.剛度驗52一.設(shè)計資料1. 橋梁跨徑及橋?qū)捴髁嚎鐝剑?5m橋梁跨數(shù)：2主梁間距：橋面寬度：（欄桿）+（人行道）+7m（車行道）+（人行道）+（欄桿）=2. 設(shè)計荷載公路一n級車道數(shù)：2人群荷載：3KN/m2每側(cè)人行道及欄桿重量：m3. 材料及工藝主梁：混凝土采用C50,欄桿及橋面鋪裝用C25C50鋼筋混凝土容重為26KN/m3,C25素混凝土容重為24KN/m3。橋面鋪裝：8cm厚C25素混凝土（容重24KN/m3）和6cm厚瀝青混凝土（容重23KN/m3）預應(yīng)力鋼材：采用。高強低松弛鋼絞線普通鋼筋：凡直徑大于或等于12mmt用HRB335熱軋帶肋鋼筋，直徑小于12mm

3、t一律用R235熱軋光圓鋼筋錨具形式：采用OVM15-7，BM15-5橋面坡度：橋面縱坡0%，橋面橫坡為%施工方法：簡支連續(xù)，主梁采用整孔吊裝4. 基本計算數(shù)據(jù)公預規(guī)規(guī)定混凝土強度等級按邊長15cm立方體試件采用標準方法制作、養(yǎng)護至28d齡期，以標準試驗方法測得的具有95%呆證率的抗壓強度?；炷敛牧咸匦员韽姸鹊燃塮tk(mpafck(MPaftd(MPafcd(MPaE(MPaG(MPa丫cC25X1044X10C50X1044X10公預規(guī)規(guī)定鋼筋的抗拉強度標準值應(yīng)具有不小于95%勺保證率。普通鋼筋和預應(yīng)力鋼筋材料特性見下表。普通鋼筋材料特性表鋼筋種類符號fsk(mpafsd(MPafsd(

4、MPaEs(MPaR235(d=820mm)235195195X105HRB335(d=650mm)335280280X105預應(yīng)力鋼筋材料特性表鋼筋種類符號直徑d(mrmfpk(MPafpd(MPa.，fpd(MPaEs(MPa截卸卸積(mrri)公稱質(zhì)里(kg/m)鋼絞線js186012603905X105. 設(shè)計依據(jù)(1) 交通部頒公路工程技術(shù)標準(JTGB01-2003),簡稱標準(2) 交通部頒公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范(JTGD60-2004),簡稱橋規(guī)(JTG D62-2004 ),(3) 交通部頒公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范簡稱公預規(guī)二.尺寸擬定1 .主梁跨中截面尺寸1.

5、1. 主梁高度預應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25之間，常用1/17。預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/201/30之間，常用1/201/22之間。由于本設(shè)計的施工方法是簡支連續(xù)，所以，再取值的是需要偏于簡支梁的取值。因此，梁高為，約為1/19。1.2. 主梁翼板厚度T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求及梁頂預應(yīng)力鋼筋的錨固情況，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。按公預規(guī)第條規(guī)定：預制T形截面梁翼緣懸臂端的厚度不應(yīng)小于100mm在與腹板相連處的翼緣，不應(yīng)小于梁高的1/10。當設(shè)有承托時，承托厚度可計入翼緣厚度，承托底坡

6、tana大于1/3時，取1/3。本設(shè)計預制T梁的翼板厚度取用180mm翼板根部加厚到270mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。1.3. 主梁腹板厚度在預應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預制孔管的構(gòu)造決定，同時兼顧腹板本身的穩(wěn)定性。公預規(guī)條規(guī)定，T形截面梁的腹板寬度不應(yīng)小于140mm同時，不應(yīng)小于其高度的1/15,即120mm本設(shè)計中腹板厚度取200mm1.4. 下馬蹄尺寸寬度需考慮端部錨墊板的布置以及跨中預應(yīng)力管道的凈距要求。端部按水平放置2塊錨墊板設(shè)計。查OVM1技術(shù)參數(shù)，OVM15-7錨具的錨墊板為210X210mmi,對應(yīng)金屬波紋管內(nèi)徑70mm外徑77mm與YCW150B長

7、拉千斤頂配套。考慮混凝土等級為C50,所以錨墊板最小中心距為235mm邊距140mm按兩個錨板并排，最小空間為235+2X140=515mm擬定馬蹄寬度為550mm高度為300mm馬蹄與腹板交接處作三角形過渡，高度為175mm以減小局部應(yīng)力。1.5. 主梁寬度預制T形梁的寬度為，規(guī)定現(xiàn)澆接頭每邊寬度為，變梁的外側(cè)不現(xiàn)澆。按以上擬定的主梁尺寸，就可繪出預制T梁的跨中截面圖。如圖所示。8912 .橫截面布置本設(shè)計主梁翼板寬度為2100mm由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭。因此主梁的工作截面有兩種，預施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的小截面(bi=1700mm)和運營階段的

8、大截面(bi=2100mm)。凈一+7m+新寬選用5片主梁。如圖所示。105003 .橫截面沿跨長的變化本設(shè)計主梁采用等高形式。橫截面的T梁翼板厚度沿跨長不變，梁端部區(qū)段和中間支點區(qū)段由于矛頭集中力的作用引起較大的局部應(yīng)力，也為布置錨具的需要，馬蹄和腹板需要太高和加寬。從四分點開始到支點前截面，馬蹄逐漸太高，腹板逐漸加寬。在這個區(qū)間，馬蹄高度由300mmF臺高到650mm同時，腹板寬度由跨中的200mmJ口寬到與下馬K同寬，為550mm在中間支座區(qū)段，從四分點到離中間支座的截面，馬蹄高度由300mm臺高至U650mm同時，腹板寬度由200mmm寬到與下馬星同寬，為550mm4 .橫隔梁的設(shè)置本

9、設(shè)計中共設(shè)置9道橫隔梁，分別設(shè)在支點、四分點和跨中截面處。橫梁的間距為。橫隔梁分為支點處端橫梁和中間橫梁，其尺寸為：端橫梁：高度與主梁同高，頂部厚度為22cm,底部厚度為20cm。中橫梁：底部與主梁下馬蹄平齊，高度為，頂部厚度為16cm,底部厚度為14cm=三.主梁橫向分布計算1 .永久荷載1.1. 橫隔板自重端橫隔板：梁高與主梁同高，頂部厚度為17cm,底部厚度為15cmi中橫隔板：底端與主梁下馬蹄平齊，頂部厚度為17cm,底部厚度為15cm。另外，橫隔板不是一次施工完成的，它由預制部分和現(xiàn)澆部分兩部分構(gòu)成。預制部分：端橫隔板的面積：-'端橫隔板的自重：.I.1,1,.:l'

10、J中橫隔板的面積：''''中橫隔板的自重：.，.I'1/N現(xiàn)澆部分：端橫隔板的面積：'：'；I"1；"一端橫隔板的自重：''''''t.N中橫隔板的面積：,11(中橫隔板的自重：'，II，N中墩連接處的橫隔板在縱向連接之后澆筑，自重等于端橫隔板預制部分與現(xiàn)澆部分的總和，即：G,二斯例二4。8，1431:5.539KNo一期恒載中施加在橫隔板節(jié)點處的集中力為端橫隔板處，中橫隔板節(jié)點處為。二期現(xiàn)澆段中施加在端橫隔板處的集中力為端橫隔板處為，中橫隔板處為，中墩橫隔板處為

11、。1.2. 橋面鋪裝3上面層米用6cm厚瀝青混凝土（容重23KN/m）,下面層米用C25素混凝土三角墊層（容重24KN/nf）,最邊緣的厚度為8cm=為了簡化計算，將橋面鋪裝均攤到5片主梁上，則每片主梁上的鋪裝重量：&=(0.06X23*0.08X24)X2.1=6.93圈川1.3. 欄桿及人行道板欄桿、人行道重量按每側(cè)m計算。假設(shè)5片主梁均勻承擔，則每片主梁承擔的重量為:E=6.29X2：5=Z516KN/ffl綜上，二期恒載為g=6.93+2.51b=5年陽晶2 .可變荷載2.1. 沖擊系數(shù)按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范第條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻。計算

12、連續(xù)梁橋的沖擊力引起的正彎矩效應(yīng)和剪力效應(yīng)時，采用fi;計算連續(xù)梁橋的沖擊力引起的負彎矩效應(yīng)時，采用f2o連續(xù)梁橋的基頻可采用下列公式估算：13.616瓦13.616145XIO10X。41027fi=-=,=4.351Hz2nI22nX35、2339.82365123.65145XIO10X041027午2-r="=7.558Hz2口正岫2nX35寸2339.8其中：G881925X10-6X26X103叫二一二二233?.aK&mg9.81lc=0.41027m'汽車荷載的沖擊系數(shù)為：=0.17671rifT-0.0157=0.24412=017671-0.015

13、7=0,34172.2.主梁的荷載橫向分布系數(shù)2.2.1. 跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc本設(shè)計中共設(shè)9道橫隔板，具有可靠的橫向聯(lián)系，因此可以采用剛性橫梁法來計算荷載橫向分布系數(shù)。為了消除邊梁的影響，得到較精確的值，采用修正的剛性橫梁法來計算主梁跨中的荷載橫向分布系數(shù)m。2.2.1.1. 主梁抗扭慣矩IT抗扭慣矩的計算公式為：=力心/式中：ci矩形截面抗扭慣性剛度系數(shù)（查表）；bi,ti相應(yīng)各矩形的寬度和高度。翼緣板換算平均厚度：-191 6<加/ti=10- 960,查表得句=1/32100X180+270X90下馬蹄乜:300*175：?-3S75rnn,%七=550/弱7.5=1,41

14、9,查表得電=0.1871。腹板M=19。191.63B7.5=1320.9(rmt2:20Qe卜次？二1320一9/2。0=6,605查表得，立;03014。邊梁的抗扭慣矩為：1 .。q16=-X210X19.16,1I03014X132.09X2030.1871X56X38.75J=14096158憶)2.2.1.2. 抗扭修正系數(shù)3采用等代簡支梁法：按剛度相等原則把非簡支體系的某一橋跨變換為跨度相等的具有等則它們的跨中撓度截面的簡支梁。所謂等剛度是指在跨中施加一個集中力或一個集中扭矩,或扭轉(zhuǎn)角分別相等?？箯潙T矩換算系數(shù)：抗扭慣矩換算系數(shù)：卜電二品，當為等截面為1。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學中力法的計算

15、，簡支梁跨中的撓度為兩跨連續(xù)梁單跨跨中撓度為，1口JuCI代入得：90020.4X34462X5X0,014096051+12X2X(2.I214.22)X0.41026720X2.2.1.3. 按修正的剛性橫梁法計算影響線豎坐標值考慮主梁抗扭剛度影響時的影響線豎坐標值公式為：山式中：e單位荷載到橋梁中心線距離；ai各片主梁中心線到橋梁中心線距離;3修正系數(shù)采用橋梁博士計算得到:影響線數(shù)值:坐標X1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁2.2.1.4. 跨中截面荷載橫向分布系數(shù)按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范條和條規(guī)定：汽車荷載距人行道邊緣不小于，本設(shè)計為公路n級2車道，繪制各梁的活荷載（汽車）影響線加載圖如圖所

16、示，求各梁的橫向分布系數(shù)如下：橫向分布系數(shù)計算結(jié)果：梁號汽車掛車人群滿人特載車列123452.2.2. 支點截面的荷載橫向分布系數(shù)m0支點處按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進行布載，各梁的可變作用橫向分布系數(shù)可計算如下：橫向分布系數(shù)計算結(jié)果：梁號汽車掛車人群滿人特載車列123452.2.3. 橫向分布系數(shù)圖將以上求得的主梁跨中和支點橫向分布系數(shù)統(tǒng)計起來，如表所示：梁號汽車柿載人群荷載跆中截回mq支點截回miq跆中截回mcr支點截回mor1號梁2號梁3號梁4號梁5號梁橫向分布系數(shù)沿橋梁縱向變化：支點取杠桿法計算得到的橫向分布系數(shù)moq和m)r,跨中取修正的剛性橫梁法計算得到的橫向分布系數(shù)mq

17、和mcr,從1/4截面到支點截面進行線性內(nèi)插。從橫向分布系數(shù)可以看出，1號梁的活載橫向分布系數(shù)最大，則以下進行計算均以1號梁為基本梁。四.建模1. 總體信息計算類別首先選擇“只計算內(nèi)力位移”。計算內(nèi)容選擇“計算收縮”“計算徐變”“計算活載”。規(guī)范需改為“中交04規(guī)范”。同時，橋面為豎直截面。2. 單元信息2.1. 劃分單元本設(shè)計中，本梁單跨跨徑35ml共兩跨。為保證在主梁截面變化點、永久支承、臨時支承和橫隔板處有節(jié)點，因此局部單元長度不相同。全橋共劃分了78個單元，單跨38個單元，單跨中每個單元的具體長度：1單元；2-3單元；4單元；5-18單元1m；19-20單元；21-34單元1m；35-

18、36單元；37單元；38單元。另一跨的單元與此跨對稱，第77、78單元為中間縱向現(xiàn)澆單元，分別為。2.2. 建立單元模型利用快速編輯器中的直線建模功能，采用直線內(nèi)插的方式，輸入各個控制斷面的參數(shù)、距起點的距離單元的分段長度可以一次將整個一跨（左跨）的單元全部建立起來。由于混凝土的重度為26KN/m,則自重系數(shù)應(yīng)為。在截面幾何特征描述中，在各控制斷面的幾何形狀進行描述，同時應(yīng)注意將材料類型都改為中交新混凝土：C50混凝土。端截面預制部分的參數(shù)：中截面預制部分的參數(shù):現(xiàn)澆部分通過附加截面來表示：線性內(nèi)插快速得到模型：建立好左跨的梁單元模型后，采用快速編輯器中的對稱方法可以快速地建立好右跨梁的單元模

19、型，由于單元和節(jié)點對稱，因此在生成的單元和節(jié)點應(yīng)該依照從右到左的順序填寫以保證全橋單元和節(jié)點號的正確順序，如圖所示：現(xiàn)澆階段建模：全橋的三維圖形如圖所示：3. 施工信息本橋的施工進度安排如圖所示：3.1. 第1施工階段第一施工階段的任務(wù)是：制作第一片主梁，并在第28天張拉預應(yīng)力筋，施工周期為30天。由于在單元信息中的加載齡期已經(jīng)輸入28天，則此處的施工周期只需輸入2天，表示張拉預應(yīng)力鋼束的時間。安裝單元號：1-38，張拉、灌漿預應(yīng)力鋼束3、4、1、2、5，永久荷載為4個（橫隔板重）。邊界條件：在2號節(jié)點（永久支座）和38號節(jié)點（臨時支座）處分別添加活動鉸支座和固定鉸支座（在豎向只進行正向約束）

20、，進行豎直方向和水平方向的約束。永久荷載：將橫隔板以集中力的形式加上，分別添加在跨中（20節(jié)點）、四分點（11、29節(jié)點）和支點（2號節(jié)點）。這里只考慮預制橫隔板的重量，現(xiàn)澆橫隔板的部分要在后面的施工階段考慮。由前面內(nèi)力計算的結(jié)果，預制橫隔板中，端橫隔板自重，中間橫隔板自重。3.2. 第2施工階段第二施工階段的任務(wù)是：制作第二片主梁，并在第58天張拉預應(yīng)力筋。安裝單元號：39-76，永久荷載為4個，張拉、灌漿鋼束8、9、6、7、10邊界條件：在77號節(jié)點（永久支座）和41號節(jié)點（臨時支座）處分別添加活動鉸支座和固定鉸支座，進行豎直方向和水平方向的約束.永久荷載：分別在右跨的跨中（59號節(jié)點）、

21、四分點（50、68節(jié)點）和支點（77號節(jié)點）添加集中荷載，端橫隔板自重，中間橫隔板自重。3.3. 第3施工階段第3施工階段的任務(wù)是，養(yǎng)護45天，邊界條件不變。3.4. 第4施工階段第4施工階段的任務(wù)是：吊裝，采用兩點吊裝的方式吊點與臨時支座的位置相同，施工周期為10天。無安裝單元號，無永久荷載。3.5. 第5施工階段第5施工階段的任務(wù)是：主梁縱向連接，本階段施工周期為3天。安裝單元77,78。永久荷載：在79號節(jié)點添加集中荷載，即為端橫隔板的自重。邊界條件不變。3.6. 第6施工階段第6施工階段的任務(wù)是，張拉中墩墩頂?shù)念A應(yīng)力鋼束，本階段施工周期為6天。張拉、灌漿鋼束11-18。3.7. 第7施

22、工階段第7施工階段的任務(wù)是，實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)化，施工周期為1天。邊界條件發(fā)生變化，38、41節(jié)點處的臨時支座取消，安裝中墩79號節(jié)點的固定支座（豎向約束為雙向）。3.8. 第8施工階段第8施工階段的任務(wù)是，橫向連接，施工周期為10天。邊界條件不變。同時施加橫向連接中現(xiàn)澆段的重量：從前面計算中可知現(xiàn)澆段中橫隔板的重量為端橫隔板m中橫隔板中m3.9.第9施工階段30 天。第9施工階段的主要任務(wù)是橋面鋪裝，施工周期邊界條件不發(fā)生變化，施加二期恒載m。3.10. 第10施工階段本施工階段的主要任務(wù)是，成橋3年的收縮徐變計算。4. 使用信息用數(shù)據(jù)菜單輸入使用信息命令，輸入項目的使用信息。在使用信息中主要需進行

23、活荷載的輸入：（1） 選擇公路n級，車道荷載，不及掛車荷載。（2） 2）填入人群集度3KN/m2和人行道寬，滿人總寬度不考慮。（3） 設(shè)定沖擊系數(shù)：科1=（正彎矩效應(yīng)）；科2=（負彎矩效應(yīng)）（ 4）輸入橋梁的特征計算跨徑。（ 5）橫向分布調(diào)整系數(shù)中，主梁的橫向分布系數(shù)選擇“折線系數(shù)”，以反映主梁的橫向分布系數(shù)沿橋梁縱向的變化。同時，應(yīng)該考慮溫度影響以及支座的不均勻沉降：根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范中第條規(guī)定，升溫時的非線性溫度為：頂緣為攝氏度，距頂緣260mm為0攝氏度，降溫時則是升溫的情況乘以。支座的不均勻沉降出了要考慮每個支座獨立沉降外，還應(yīng)考慮不同組合下的沉降，根據(jù)結(jié)構(gòu)力學的知識，則可知最兩

24、端的支座組合沉降時對中墩的負彎矩影響最大，支座沉降5mm：五.主梁內(nèi)力計算及組合1 .恒載的徐變次內(nèi)力在建完幾何模型后，我們可以利用橋梁博士計算恒載引起的徐變次內(nèi)力，時間為從成橋狀態(tài)到成橋后3年。也就是說，從第9施工階段結(jié)束到第10施工階段結(jié)束這段時間：(1) 在輸入總體信息的面板中，去掉“計算活載”這一項。(2) 重新執(zhí)行項目。(3) 輸出施工階段結(jié)果，顯示內(nèi)容為“徐變效應(yīng)”，階段號為9、10。輸出圖形后，可以得到如圖所示的圖形：第9施工階段第10施工階段從圖中可以看出，恒載的徐變效應(yīng)引起兩跨連續(xù)梁的結(jié)構(gòu)內(nèi)力相當于一個集中力作用在簡支梁的跨中，而徐變次內(nèi)力也是均勻的變化，要計算它的數(shù)值，需要

25、第9、10施工階段中徐變效應(yīng)數(shù)值。以79號節(jié)點(中支承位置)為例，來計算徐變次內(nèi)力值：由表可以看出，第79號節(jié)點第9階段徐變效應(yīng)引起的剪力值為4,223,第10階段徐變效應(yīng)引起的剪力值為M=1KN,第9階段徐變效應(yīng)引起的彎矩值為M=145KN,第10階段徐變效應(yīng)引起的彎矩值為M=1240KH可以計算，從剛剛成橋到成橋后3年，混凝土徐變引起的中間支座的支座反力改變值為：、=36.1-4.22=31.80KN2 .內(nèi)力組合2.1. 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合按橋規(guī)(JTGD60-2004)第條進行?；窘M合：永久作用的設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為:其中：Sud一承載能力極

26、限狀態(tài)下作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計值；丫0結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對于二級公路橋可以取Yc=10;丫g一永久作用效應(yīng)的分項系數(shù)，??；Sg一永久作用效應(yīng)的標準值；丫qi一汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的分項系數(shù)，取Ya=L4;Sqil汽車荷載效應(yīng)（含汽車沖擊力、離心力）的標準值；2.2. 正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合按橋規(guī)（JTGD60-2004）第條和條進行正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合。作用短期效應(yīng)組合：永久作用標準值效應(yīng)與可變作用頻遇值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：m力53d=，跖k12jSttjk.k"1J"1其中：Ssd一作用短期效應(yīng)組合設(shè)計值；Bij第j個可變作用效應(yīng)的頻遇

27、值系數(shù)，?。籅ijSQjk第j個可變作用效應(yīng)的頻遇值。作用長期效應(yīng)組合：永久作用標準值效應(yīng)與可變作用準永久值效應(yīng)相組合，其效應(yīng)組合表達式為：i-1其中：Sd一作用長期效應(yīng)組合設(shè)計值；W2j第j個可變作用效應(yīng)的準永久值系數(shù);W2jSQjk第j個可變作用效應(yīng)的準永久值。3 .內(nèi)力包絡(luò)圖使用項目菜單中“重新執(zhí)行項目”計算命令執(zhí)行項目的計算，輸出使用階段結(jié)果后，可以得到組合內(nèi)力包絡(luò)圖形，以便于接下來的預應(yīng)力配筋。但為了得到圖形上的數(shù)值，需要采用橋梁博士中“圖形編輯器”這一功能，即采用DBGraph輸出圖形，見圖所示：承載能力極限狀態(tài)組合I結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖承載能力極限狀態(tài)組合I結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖正常使用極限狀

28、態(tài)組合n結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖正常使用極限狀態(tài)組合n結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖正常使用極限狀態(tài)組合m結(jié)構(gòu)彎矩包絡(luò)圖正常使用極限狀態(tài)組合出結(jié)構(gòu)剪力包絡(luò)圖六.預應(yīng)力鋼束配置1.內(nèi)力根據(jù)公預規(guī)的規(guī)定，主要驗算三個狀態(tài)：1、承載能力極限狀態(tài)；2、正常使用極限狀態(tài)；3、短暫狀況（施工階段）應(yīng)力狀況。它們對應(yīng)于公預規(guī)的、條。運行橋梁博士，輸出使用階段結(jié)果如下表。彎矩(KNm)承載極限組合I（基本組合）使用內(nèi)力組合n（短期效應(yīng)組合）使用內(nèi)力組合出（標準組合）跨中最大691549755678E點最大7114541260892 .預應(yīng)力筋數(shù)量估計2.1. 按承載能力估算按經(jīng)驗公式估算力筋面積:其中，a為經(jīng)驗系數(shù)，取，不妨取。跨中正

29、彎矩區(qū)Md=宙15KN17預應(yīng)力筋設(shè)計強度1260MPah=190cm,得%=3751mm2,支點負彎矩區(qū)-12.2. 按使用狀態(tài)估算跨中截面特性：面積A:0819251截面慣矩I=4.1027X1O1mm"；形心至上緣距離以;712ml；形心至下緣距離以二w上=必3=57622191OnnwF=345345118mm1;上核心距k”胃卜嗨=392m；下核心距%二653e?？缰薪孛鎯H承受正彎矩，只配置下緣預應(yīng)力筋，需滿足下述不等式:N下N下圖卜cr上二W16.2MP5A”上置上N卜N附上小心口下-+£0Aw下w下N、NMiwirii口上-*-+，0Aw上”上N下N下OR弘皿

30、CfT=T+w16.2MPjAtr下w下其中，】.-'.Ji.一I11i.、-I'I.'.-I初步估計下邊緣預應(yīng)力偏心距萼節(jié)二967m,代入截面特性后得正彎矩區(qū)3362KNW阻短6267KN,考慮到傳力錨固是的有效預加力近似為張拉控制應(yīng)力的倍，而九0r二0-75ff,故有N=Q8XQ75X1860X%,所以跨中3281mm2買%W561斷言。支點截面特性：面積A=13270082;截面慣矩I=4.7899X形心至上緣距離力=767m；形心至下緣距離Y*=113熱叫w上=1/以=624498。4441解；w下-422762577m；上核心距“=胃卜嗨=319m；下核心距%

31、二471m。初步估計下邊緣預應(yīng)力偏心距停上二677ml,支點截面僅受負彎矩，只配置上緣預應(yīng)力筋，需滿足下列不等式：N上N上金上乂蛆內(nèi)仃上=+W182MPWA“上w上H上N上曲上口下=30A科下*下N上N上吐MMni口上=T+占0A才上W上N_tN上片上L成仃卞=1W16-2MPwAwyw下其中，M'I：I'.<in2=2SaBKNmo代入截面特性后的負彎矩區(qū)2570KNWH上應(yīng)1353NKN,所以支點處2303mm2&%&I325mn：。在截面承受正、負彎矩的區(qū)段，需要在截面上下緣同時布置預應(yīng)力筋，并滿足下式:當承受正彎矩MU時：當承受負彎矩 Min時:N

32、上N上。上N下N卜。下bUir口上二-+占0A寸上A*上w_tN上N上吐口下二,.A in下N.<0.5f.kA,下W|?化簡后可以表達為:-Hiin（Kh+«T）_%k（KF事下）*上1（K上，K下）（。上+自下風Mt10roe卜4號上）+gr（K上-9上）31（K上十Kr）（上+ei；）Rv對于正負彎矩區(qū)段，可通過橋博調(diào)束功能調(diào)節(jié)錨固位置和預應(yīng)力筋在主梁中的位置，使應(yīng)力滿足要求。2.3. 確定鋼束根數(shù)單根。鋼絞線面積139mm，用OVM15-7錨具時一根力筋包含7根鋼絞線，139*7=973mm2,用BM15-5錨具時一束鋼束中5根鋼絞線，139*5=695mn2i。則根據(jù)

33、承載能力和使用狀態(tài)可以定出預應(yīng)力筋束數(shù)。2.3.1. 按承載能力跨中正彎矩區(qū)：Ap=3751eJ口二3.36;支點負彎矩區(qū)Ap二385加次，口二5一55。2.3.2. 按使用狀態(tài)正彎矩區(qū)3一37nW5一力，先取5束布置在下緣。負彎矩區(qū)3.31£nW17.45,先取8束布置在上緣。具體的布置借助于橋梁博士的調(diào)束后定下。3 .預應(yīng)力鋼束布置本設(shè)計中共布置18束預應(yīng)力鋼絞線，分別編號為N1、N2、N3N4N5N&N7、N8、N9N1RN11、N12、N13、N14N15、N1&N17、N1&N1、N2、N&N4N5為左跨主梁下緣正彎矩區(qū)預應(yīng)力鋼束；N&

34、;N7、N&N9KN10為右跨主梁下緣正彎矩區(qū)預應(yīng)力鋼束；N11、N12、N13、N14N15、N16、N17、N18為中間支點附近主梁上緣負彎矩區(qū)預應(yīng)力鋼束。3.1. 跨中截面在保證布置預留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。本設(shè)計采用內(nèi)徑70mm外徑77mm的預埋波紋管，在橋博中輸入時采用自定義方式輸入局部偏差系數(shù)和摩阻系數(shù)，根據(jù)公預規(guī)條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑1/2,本設(shè)計為。根據(jù)公預規(guī)條規(guī)定，水平凈距不應(yīng)小于4cm及管道直徑的倍，本設(shè)計為，在豎直方向可疊置。鋼束距下馬蹄斜邊的凈距大于6cm=根據(jù)以上規(guī)定，初步擬定跨中截面的細部構(gòu)造如圖

35、所示。田cj一-140135135140跨中截面的鋼束布置圖3.2. 梁端截面對于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個方面：一是預應(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的要求。錨墊板尺寸為210X210mm錨墊板布置最小間距應(yīng)滿足：(1) 錨墊板中心間距a=235mm(2) 錨墊板中心與混凝土梁邊緣的距離b=140mm按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”原則，錨固端截面所布置的鋼束如下圖所示：180160X3 380. 160X3 180_1-t_r140-351351401' -T-71端截面鋼束布置圖3.3. 縱向布置確定鋼

36、束起彎角時，應(yīng)使其起彎產(chǎn)生足夠的豎向預剪力，同時引起的摩擦預應(yīng)力損失不宜過大。為此將端部錨固端截面分成上，下兩部分，上部鋼束的彎起角為15。，下部鋼束彎起角定為8°。為簡化計算和施工，所有鋼束布置的線形均為直線加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一豎直面內(nèi)，即只有豎彎，沒有平彎。預應(yīng)力筋從距跨中一定距離處開始按圓曲線向上彎起，由于不允許曲線段進入錨具部分，因此在錨下鋼束必須保持一定的直線長度，取直線段長度h=端支點錨塊和中間支點錨塊的構(gòu)造如圖所示:052 On3 002001 052 04 A04O53158 Q' 5 5中支承中心線端支點錨塊構(gòu)造中間支點錨塊構(gòu)造主梁下緣正彎矩區(qū)的

37、預應(yīng)力鋼束布置方式見下圖所示:跨 徑 中 線X1x3X2rnr正彎矩區(qū)的預應(yīng)力鋼束布置主梁底面線yTyEE錨固點計算點X5Ra跨 徑 中 線計算點L1彎起結(jié)束點彎起點鋼束起彎點至跨中距離x1鋼束號起彎高度y(cm)y1(cm)y2(cm)L1(cm)X3(cm)JR(cm)x2(cm)x1(cm)N1(N2)2613.9212.0810099.0381241.55172.791454.56N36613.9252.0810099.0385351.73744.82876.92N4107.525.8881.6210096.59152395.31619.951010.10N512425.8898.12

38、10096.59152879.54745.28876.73負彎矩區(qū)鋼束布置見下圖所示:主梁上緣負彎矩區(qū)的預應(yīng)力鋼束布置方式見下表所示:負彎矩區(qū)頂緣鋼束布置鋼束號起彎高度y(cm)y1(cm)y2(cm)X3(cm)R(cm)X2(cm)X1(cm)N17(N18)307.0522.9515.1125245103.54356.35N15(N16)307.0522.9515.1125245103.54556.35N13(N14)307.0522.9515.1125245103.54756.35N11(N12)307.0522.9515.1125245103.541056.35注：N11、N12N1

39、3N14N15、N16、N17、N18在主梁中線左右對稱布置。3.4. 預應(yīng)力鋼束建模用數(shù)據(jù)菜單“輸入鋼束信息”中對每束預應(yīng)力鋼束分別建模。每根鋼束的屬性選擇如圖:對每根鋼束進行鋼束幾何描述，由于鋼束沒有平彎，只有豎彎，故用導線輸入法，根據(jù)之前計算的預應(yīng)力鋼束布置計算表設(shè)定每根鋼束的幾何參數(shù)，如圖：注意到，由于在之前確定每根鋼束的幾何信息時，并沒有考慮各根鋼束之間的位置關(guān)系，有可能鋼束之間位置沖突，因此，在橋博中對每根鋼束進行鋼束幾何描述是，有必要對明顯發(fā)生沖突的鋼束進行位置微調(diào)。設(shè)定完每根鋼束后，重新修改施工階段信息，將鋼束信息添加進去：施工階段1:張拉，灌漿鋼束號，1-5施工階段2:張拉，

40、灌漿鋼束號，6-10施工階段6:張拉，灌漿鋼束號，11-18各施工階段的階段鋼束圖如圖所示：第1施工階段鋼束圖第25施工階段鋼束圖第610施工階段鋼束圖七.主梁驗算1 .強度驗算主梁在進行驗算是，我們選取左跨的5個關(guān)鍵截面進行驗算，并列出全橋相應(yīng)的驗算圖示，5個關(guān)鍵截面如下所示：(1) 左邊支點一一2號節(jié)點；(2) 四分點一一11號節(jié)點；(3) 跨中截面一一20號節(jié)點；(4) 四分點一一29號節(jié)點；(5) 中間支點一一79號節(jié)點。5.1. 持久狀況承載能力極限狀態(tài)驗算在進行安全驗算完畢后，輸出單元信息結(jié)果，可以查看各單元的信息，包括“承載能力極限狀態(tài)驗算”這一項。分別驗算以上5個關(guān)鍵截面，發(fā)現(xiàn)

41、四分點和跨中截面的承載能力極限狀態(tài)驗算通不過，以跨中截面的表為例：可以配置普通鋼筋:達到開裂彎矩.汁=11500KN,m時所需要的HRB335普通鋼筋的面積為3360mm,假如采用。28的鋼筋，單根面積為616mrm,則需要的根數(shù)為：n=3360616=&.45(卷)現(xiàn)通過橋梁博士配置普通鋼筋HRB335)28:在8#-33#單元，44#-69#單元之間布置6根。28普通鋼筋以提高極限抗彎承載力，如圖所示：重新執(zhí)行計算后，發(fā)現(xiàn)“承載能力極限狀態(tài)驗算”這一項可全部通過，輸出的結(jié)果見下圖所示。以下依次為2、11、20、29、79節(jié)點處的驗算:2 .應(yīng)力驗算2.1. 持久狀況正常使用極限狀態(tài)

42、驗算由公預規(guī)，預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件要進行正截面和斜截面的抗裂驗算。2.1.1. 正截面抗裂驗算根據(jù)公預規(guī)條，正截面抗裂應(yīng)對構(gòu)件正截面混凝土的壓應(yīng)力進行驗算。對預制的全預應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用短期荷載的效應(yīng)組合下，應(yīng)符合下列要求：口式-0.050pC£0式中：（7St在作用短期效應(yīng)組合下，構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的法相拉應(yīng)力;bpc扣除全部預應(yīng)力損失后的預加力在構(gòu)件抗裂邊緣產(chǎn)生的混凝土預壓力；利用橋梁博士輸出模板，正常使用極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)正截面的上下緣應(yīng)力驗算見下表所示：橋梁博士輸出模板start甲兒勺節(jié)點號正應(yīng)力（Mpa）上緣最小正應(yīng)力下緣最小正應(yīng)力#iE(218345064)#PE(i

43、E).HL應(yīng)力值SZ(iE,L,1,1).MINTSZ(iE,L,1,1).MINB容許值SZ(iE,L,1,1).CMINTSZ(iE,L,1,1).CMINB是否滿足<SZ(iE,L,1,1).bMINT><SZ(iE,L,1,1).bMINB>end正截面抗裂驗算為了直觀起見，我們利用橋梁博士的圖形編輯器功能，畫出全橋上下緣的最小正應(yīng)力圖，如圖所示。由圖可以看書，全橋上下緣的正應(yīng)力均為正值（壓應(yīng)力），不會出現(xiàn)拉應(yīng)力，滿足正截面抗裂要求。2.1.2. 斜截面抗裂驗算此項驗算主要為了保證主梁斜截面具有與正截面同等的抗裂安全度，需要對不利截面的主拉應(yīng)力進行驗算。根據(jù)公預

44、規(guī)6.3.1條，對預制的全預應(yīng)力混凝土構(gòu)件，在作用短期效應(yīng)組合下，斜截面混凝土主拉應(yīng)力，應(yīng)符合下列要求：口如W0.tk=L59HPJ式中：tp一由作用短期效應(yīng)組合和預應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力，按下式計算：2cx1cx2tp44cx在計算主應(yīng)力點，由作用短期效應(yīng)組合和預應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力；T一在計算主應(yīng)力點，由作用短期效應(yīng)組合和預應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土剪應(yīng)力。NpMpMgiMsMgiVgiSn（VsVgi）SoVpSncx一一ynmynmyo；AnInInIoInbI。bInb利用橋梁博士輸出模板，正常使用極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)斜截面的主拉應(yīng)力驗算見表所示：橋梁博士輸出模板start甲兒勺節(jié)點號最小主拉

45、應(yīng)力（Mpa）#iE(218325064)#PE(iE).HL應(yīng)力值SZ(iE,L,1,1).MINA容許值SZ(iE,L,1,1).CMINA是否滿足<SZ(iE,L,1,1).bMINA>end正常使用狀態(tài)截面主拉應(yīng)力驗算為了直觀起見，我們呢畫出全橋的最小主拉應(yīng)力應(yīng)力圖，如圖所示。由圖可以看出，全橋最大主拉應(yīng)力為-U.52MP曰滿足要求。2.2. 持久狀況應(yīng)力驗算按持久狀況設(shè)計的預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件，應(yīng)計算其使用階段正截面混凝土的法向壓應(yīng)力、受拉區(qū)鋼筋的拉應(yīng)力和斜截面混凝土的主壓應(yīng)力，并不得超過規(guī)范規(guī)定的極限值。計算時荷載取其標準值，汽車荷載應(yīng)考慮沖擊系數(shù)。2.2.1. 正截面

46、法向壓應(yīng)力驗算根據(jù)公預規(guī)7.1.5條，使用階段正截面應(yīng)力應(yīng)符合下列要求：kcpt0.5fck16.2MPa式中：kc在作用標準效應(yīng)組合下混凝土的法向壓應(yīng)力，按下式計算:MgiMkMgikcWnsWosMk一標準效應(yīng)組合的彎矩值。Pt由預應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向拉應(yīng)力，按下式計算:NpMpPtaTWnS利用橋梁博士輸出模板，正常使用極限狀態(tài)下結(jié)構(gòu)正截面的法向壓應(yīng)力驗算見表所示:橋梁博士輸出模板start甲兒勺節(jié)點號正應(yīng)力(Mpa)上縱取大正應(yīng)力下緣最大正應(yīng)力#iE(218345064)#PE(iE).HL應(yīng)力值SZ(iE,L,1,1).MAXTSZ(iE,L,1,1).MAXB容許值SZ(iE,L,

47、1,1).CMAXTSZ(iE,L,1,1).CMAXB是否滿足<SZ(iE,L,1,1).bMAXT><SZ(iE,L,1,1).bMAXB>end正截面的法向壓應(yīng)力驗算為了直觀起見，我們我們畫出全橋正截面的法向壓應(yīng)力圖，如圖所示。由圖可以看出,全橋最大法向壓應(yīng)力為<,滿足要求。2.2.2. 預應(yīng)力鋼束拉應(yīng)力驗算根據(jù)公預規(guī)7.1.5條，使用階段預應(yīng)力筋拉應(yīng)力符合下列要求:pep0.65fpk1209Mpspepp式中:pe預應(yīng)力筋扣除全部應(yīng)力損失后的有效預應(yīng)力;p雜作用標準效應(yīng)組合下受拉區(qū)預應(yīng)力筋產(chǎn)生的拉應(yīng)力，按下式計算:EpktMgi號(MkMgi)eoktI

48、nIoen,向分別為鋼束重心到截面凈軸和換軸的距離，即eynxa©y°xakt在作用標準效應(yīng)組合下預應(yīng)力筋重心處混凝土的法向拉應(yīng)力；Ep預應(yīng)力筋與混凝土的彈性模量比。利用橋梁博士輸出模板，標準效應(yīng)組合下，預應(yīng)力筋的拉應(yīng)力驗算見下表所示，由表可知，所有鋼束的應(yīng)力滿足要求橋梁博士輸出模板start鋼束號使用組合iZ(3)沿程最大應(yīng)力容許應(yīng)力是否滿足#iT(all)#TST(iT,iZ).TSTST(iT,iZ).TR<TST(iT,iZ).bTR>end預應(yīng)力鋼束拉應(yīng)力驗算2.2.3. 斜截面混凝土主壓應(yīng)力驗算此項驗算包括混凝土主拉應(yīng)力和主壓應(yīng)力，前者驗算主要為了保

49、證主梁斜截面具有與正截面同等的抗裂安全度，而驗算后者主要為了保證混凝土在沿主壓應(yīng)力方向破壞時也具有足夠的安全度。根據(jù)公預規(guī)7.1.6條，斜截面混凝土主壓應(yīng)力符合下列要求:cp0.6fck19.44(MPa)式中:cp由作用標準效應(yīng)組合和預應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土主壓應(yīng)力，按下式計算:cxcp萬2cx 24Np Mp cx A?Mgi Myn m, yn m一 I ns Mgi7y0I 0VgiS(Vs Vgi)SoIo b其中：cx在計算主應(yīng)力點，由荷載標準組合和預應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力;在計算主應(yīng)力點，由荷載標準組合和預應(yīng)力產(chǎn)生的混凝土剪應(yīng)力；利用橋梁博士輸出模板，標準效應(yīng)組合下，斜截面混凝土主壓

50、應(yīng)力驗算見表所示橋梁博士輸出模板start甲兒勺節(jié)點號最大主壓應(yīng)力（Mpa）應(yīng)力值容許值是否滿足#iE(218345064)#PE(iE).HLSZ(iE,L,1,1).MAXASZ(iE,L,1,1).CMAXA<SZ(iE,L,1,1).bMAXA>end斜截面混凝土主壓應(yīng)力驗算為了直觀起見，我們畫出全橋斜截面主壓應(yīng)力圖，如圖所示。由圖可以看出，全橋最大斜截面主壓應(yīng)力為<,滿足要求。2.3. 短暫狀況應(yīng)力驗算橋梁構(gòu)件的短暫狀況，計算其在制作、運輸及安裝等施工階段混凝土截面邊緣的法向應(yīng)力，并不應(yīng)超過規(guī)范的限值。施工荷載均采用標準值，除了有特殊要求的外。2.3.1. 預加應(yīng)力階段應(yīng)力驗算此階段指初始預加力與主梁自重力共同作用的階段，驗算截面下緣的最大壓應(yīng)力和上緣的最大拉應(yīng)力。此階段指初始預加力與主梁自