【橋梁主梁承載力與應(yīng)力驗(yàn)算案例綜述3700字】

橋梁主梁承載力與應(yīng)力驗(yàn)算案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u10807橋梁主梁承載力與應(yīng)力驗(yàn)算案例綜述 1238724.1短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算 130265=1.02MPa(壓) 2298914.1.2持久狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算 2158024.2抗裂性驗(yàn)算 7292524.2.1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算 7201674.2.2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算 844894.3主梁變形（撓度）計(jì)算 10113484.3.1在短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗(yàn)算 10120154.3.2預(yù)加力引起的上拱度計(jì)算 10311294.3.3預(yù)拱度的設(shè)置 11327284.4錨固區(qū)局部承壓計(jì)算 12249174.4.1局部受壓區(qū)尺寸要求 12111074.4.2局部抗壓承載力計(jì)算 1324601經(jīng)驗(yàn)證其他鋼束局部承壓均滿足要求 14117804.5行車道板配筋計(jì)算 14210094.5.1行車道板的配筋 1417154.5.2行車道板復(fù)核 154.1短暫狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算(1)構(gòu)件在制作、運(yùn)輸及安裝等施工階段，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C45。在預(yù)加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應(yīng)力應(yīng)符合式要求[4]。(2)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)按短暫狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)計(jì)算在制造、運(yùn)輸及安裝、施工階段，由預(yù)加力（扣除相應(yīng)的應(yīng)力損失）構(gòu)件自重及其它施工荷載引起的截面應(yīng)力。對(duì)簡(jiǎn)支梁，以跨中截面上、下緣混凝土正應(yīng)力控制。短暫狀況下（預(yù)加力階段）梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力[4]上緣：=(6-15)下緣：=(6-16)其中，=1197.62kN.m。截面特性取用第一階段的截面特性。代入上式得=1.02MPa(壓)=10.08MPa（壓）0.7（=0.7MPa）預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限制值的要求；混凝土的拉應(yīng)力通過規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫，預(yù)拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，故預(yù)拉區(qū)只需配置配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋即可。(3)支點(diǎn)截面或運(yùn)輸、安裝階段的吊點(diǎn)截面的應(yīng)力驗(yàn)算，其方法與此相同，但應(yīng)注意計(jì)算圖示、預(yù)加應(yīng)力和截面幾何特性等的變化情況。4.1.2持久狀況的正應(yīng)力驗(yàn)算a）截面混凝土的正應(yīng)力驗(yàn)算對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的正應(yīng)力，由于配設(shè)曲線筋束的關(guān)系，應(yīng)取跨中、、、支點(diǎn)及鋼束突然變化處（截?cái)嗷驈澇隽喉斕幍龋┓謩e進(jìn)行驗(yàn)算。應(yīng)力計(jì)算的作用（荷載）取標(biāo)準(zhǔn)值，汽車荷載計(jì)入沖擊系數(shù)。根據(jù)《橋規(guī)》（JTGD62）中第7.1.5條規(guī)定[1]：未開裂構(gòu)件受壓區(qū)混凝土的最大壓應(yīng)力應(yīng)滿足式中：——由作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力；——由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向拉應(yīng)力；跨中截面驗(yàn)算此時(shí)有=1197.62kN.m，=19.47kN.m=2071.56+3157.08=5228.64kN.m==827.3mm==11.61MPa（=）持久狀況下跨中截面混凝土正應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求。b）持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗(yàn)算由二期恒載及活載作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處的混凝土應(yīng)力為==11.26MPa所以鋼束應(yīng)力為=1108.15+5.6511.26=1171.769Mpa計(jì)算表明符合了規(guī)范規(guī)定值，可以認(rèn)為鋼筋應(yīng)力滿足要求。計(jì)算表明持久狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力驗(yàn)算滿足要求。c）持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗(yàn)算本設(shè)計(jì)取剪力和彎矩都有較大的變化點(diǎn)截面進(jìn)行計(jì)算。具體需要時(shí)可增加驗(yàn)算截面。(1)截面面積矩計(jì)算按圖4-1進(jìn)行計(jì)算。其中計(jì)算點(diǎn)分別取上梗肋處、第三階段截面重心軸處及下梗肋處。圖4-1各計(jì)算點(diǎn)位置示意圖（尺寸單位/cm）對(duì)以第一階段截面梗肋以上面積對(duì)凈截面重心軸的面積矩計(jì)算=第一階段以上面積對(duì)重心軸面積矩第一階段b—b以上面積對(duì)重心軸面積矩=1.671mm同理可得不同計(jì)算點(diǎn)處的面積，現(xiàn)匯總于表6-13表4-2面積距計(jì)算表截面類型第一階段凈截面對(duì)其重心軸第二階段凈截面對(duì)其重心軸第三階段凈截面對(duì)其重心軸計(jì)算點(diǎn)位置面積矩符號(hào)面積矩（mm）1.921×102.271×101.671×102.134×102.462×101.967×102.475×102.832×101.753×10(1)主應(yīng)力計(jì)算對(duì)上梗肋處的主應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算剪應(yīng)力：為可變作用引起的剪力標(biāo)準(zhǔn)值組合，==300.616kN，所以有=+=1.96Mpa正應(yīng)力==5628.077N==587mm=++=2.74MPa主應(yīng)力===－1.021MPa===3.761MPa同理可得及下梗肋的主應(yīng)力，匯于下表4-2表4-3變化點(diǎn)截面主應(yīng)力計(jì)算表計(jì)算纖維面積矩/mm剪應(yīng)力正應(yīng)力主應(yīng)力第一階段凈截面第二階段凈截面第三階段凈截面1.921102.271101.671102.134102.462101.967102.475102.832101.457101.832.131.362.746.4213.21-1.021-0.81-0.2.6445.879.2713.48(3)主壓應(yīng)力的限制值混凝土的主壓應(yīng)力限值為，與表4-2的計(jì)算結(jié)果比較，可見混凝土主壓應(yīng)力計(jì)算值均小于限值，滿足要求。(4)主應(yīng)力驗(yàn)算將表6-9中的主壓應(yīng)力值與主壓應(yīng)力限值進(jìn)行比較，均小于相應(yīng)的限制值。最大主拉應(yīng)力為，按《公路橋規(guī)》的要求，僅需按構(gòu)造布置箍筋。4.2抗裂性驗(yàn)算4.2.1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗(yàn)算正截面抗裂驗(yàn)算取跨中截面進(jìn)行。(1)預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣的混凝土預(yù)壓應(yīng)力的計(jì)算跨中截面==5545.182KN742.4mm==18.39MPa(2)由荷載產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力的計(jì)算==15.59MPa(3)正截面混凝土抗裂驗(yàn)算對(duì)于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作用荷載短期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求：[2]由以上計(jì)算知=15.59—18.39=－2.8MPa（壓），說明截面在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合作用下沒有消壓，計(jì)算結(jié)果滿足《公路橋規(guī)》A類部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的抗裂要求。同時(shí)，A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件還必須滿足作用長(zhǎng)期效應(yīng)作用的抗裂要求。==12.45MPa=12.45－18.39=－5.94MPa所以構(gòu)件滿足《公路橋規(guī)》中A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合的抗裂要求。4.2.2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算斜截面抗裂驗(yàn)算應(yīng)取剪力和彎矩均較大的最不利區(qū)段截面進(jìn)行，這里仍取剪力和彎矩均較大的變化點(diǎn)截面進(jìn)行計(jì)算。主應(yīng)力計(jì)算(1)對(duì)上梗肋處的主應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算剪應(yīng)力為可變作用引起的剪力短期效應(yīng)組合值，=287.994kN，所以有=+=1.44MPa正應(yīng)力=++=0.65MPa主壓應(yīng)力===1.151MPa同理可的到截面及下梗肋截面的主應(yīng)力如表4-3表4-3變化點(diǎn)截面抗裂驗(yàn)算主拉應(yīng)力計(jì)算表計(jì)算纖維面積矩/mm剪應(yīng)力正應(yīng)力主拉應(yīng)力第一階段凈截面第二階段換算截面第三階段換算截面1.921102.134102.475101.440.65-1.1511.271102.462102.832101.646.54-0.391.671101.967101.457101.0216.94-0.06作用短期效應(yīng)組合下抗裂驗(yàn)算的混凝土的主拉應(yīng)力限值為0.7=0.72.65=1.86MPa從表中可以看出，以上主拉應(yīng)力均符合要求，所以變化點(diǎn)截面滿足作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗(yàn)算要求。4.3主梁變形（撓度）計(jì)算根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果，可知主梁在使用荷載作用下截面不開裂。4.3.1在短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗(yàn)算主梁計(jì)算跨徑L=19m，C50混凝土的彈性模量=3.45MPa。主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同，本設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)化，取梁處截面的換算截面慣性矩=261.365mm作為全梁的平均值來計(jì)算。(6-17)a可變荷載作用引起的撓度現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，則主梁跨中撓度系數(shù)=，荷載短期效應(yīng)得可變荷載值為=2209.956kN.m由可變荷載引起的簡(jiǎn)支梁跨中截面的撓度為考慮長(zhǎng)期效應(yīng)得可變荷載引起的撓度值為=1.4319.2=27.5mm滿足要求。b考慮長(zhǎng)期效應(yīng)得一期恒載、二期恒載引起的撓度==55.0mm4.3.2預(yù)加力引起的上拱度計(jì)算采用截面處的使用階段永存預(yù)加力矩作用為全梁平均預(yù)加力矩計(jì)算值，即==5056.752N==832.6mm=截面慣矩應(yīng)采用預(yù)加力階段（第一階段）的截面慣矩，為簡(jiǎn)化本設(shè)計(jì)仍以梁處截面的截面慣性矩作為全梁的平均值來計(jì)算。則主梁上拱度（跨中截面）為=-==考慮長(zhǎng)期效應(yīng)得預(yù)加力引起的上拱值為=2（-65.53）=131.06mm4.3.3預(yù)拱度的設(shè)置梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合共同作用下并考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的撓度值為=19.2+40.83-131.06=71.03mm預(yù)加力產(chǎn)生的長(zhǎng)期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算的長(zhǎng)期撓度值，所以不需要設(shè)置預(yù)拱度。4.4錨固區(qū)局部承壓計(jì)算經(jīng)過分析，以N2（N3）鋼束的錨固端進(jìn)行局部承壓驗(yàn)算。N2（N3）鋼束梁端錨具及間接鋼筋的構(gòu)造布置圖如下。圖4-2錨固區(qū)局部承壓計(jì)算圖（尺寸單位/cm）4.4.1局部受壓區(qū)尺寸要求配置間接鋼筋的混凝土構(gòu)件，其局部受壓區(qū)的尺寸應(yīng)該滿足錨下混凝土抗裂計(jì)算的要求，即式中：——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，這里=1.0；——局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計(jì)值，后張法錨頭局壓區(qū)應(yīng)取1.2倍張拉時(shí)的最大壓力，所以局部壓力設(shè)計(jì)值；——混凝土局部承壓修正系數(shù)，=1.0；——張拉錨固時(shí)混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)張拉，此時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)相當(dāng)于C45，=20.5MPa；——混凝土局部承壓承載力提高系數(shù)，；、——混凝土局部受壓面積，為扣除孔洞后面積，為不扣除孔洞面積；對(duì)于具有喇叭管并與墊板連成整體的錨具，可取墊板面積扣除喇叭管尾端內(nèi)孔面積；本設(shè)計(jì)中采用的即為此類錨具，喇叭管尾端內(nèi)孔直徑為70mm所以——局部受壓計(jì)算底面積；局部受壓面為邊長(zhǎng)是160mm的正方形。根據(jù)《公路橋規(guī)》中的計(jì)算方法，局部承壓計(jì)算底面為寬240mm、長(zhǎng)720mm的矩形（如圖），此時(shí)N2和N3的局部承壓計(jì)算底面有重疊（陰影部分）?？紤]到局部承壓計(jì)算底面積重疊的情況及《公路橋規(guī)》對(duì)其取“同心、對(duì)稱”的原則，取寬為300mm，這里取N2的局部承壓計(jì)算底面積為Aβ=所以1.3=由計(jì)算表明，局部承壓區(qū)尺寸滿足要求。4.4.2局部抗壓承載力計(jì)算配置間接鋼筋的局部受壓構(gòu)件，其局部抗壓承載力計(jì)算公式為且須滿足式中：——局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計(jì)值，；——混凝土核心面積，可取局部受壓計(jì)算底面積范圍以內(nèi)的間接鋼筋所包羅的面積，這里配置螺旋鋼筋，得——間接鋼筋影響系數(shù)；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為及以下時(shí)，取=2.0；——間接鋼筋體積配筋率；局部承壓區(qū)配置直徑為10的HRB335鋼筋，單根鋼筋截面積為78.54，所以；C50混凝；將上述計(jì)算值代入局部抗壓承載力計(jì)算公式，可得==故局部抗壓承載力計(jì)算通過。所以N2鋼束錨下局部承壓計(jì)算滿足要求。同理可對(duì)鋼束進(jìn)行局部承壓計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)證其他鋼束局部承壓均滿足要求4.5行車道板配筋計(jì)算4.5.1行車道板的配筋用單筋矩形截面梁的計(jì)算公式進(jìn)行假設(shè)；且，。利用單筋矩形梁的基本公式有跨中：即=解得x=12.53mm<不會(huì)超筋。所需鋼筋