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結(jié)構(gòu)設(shè)計原理鋼筋混凝土T形梁設(shè)計課程設(shè)計說明書課 程 名 稱: 題 目: 專 業(yè): 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 指 導(dǎo) 教 師: 開 始 時 間: 年 月 日完 成 時 間: 年 月 日課程設(shè)計成績:學(xué)習(xí)態(tài)度及平時成績(30)技術(shù)水平與實際能力(20)創(chuàng)新(5)說明書撰寫質(zhì)量(45)總 分(100)等級指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日 目 錄(一)設(shè)計題目-3(二)設(shè)計資料-3(三)設(shè)計內(nèi)容-4 (四)資料參考-4 (五)主梁尺寸-4 (六)主梁全截面幾何特征值-8 (七)鋼筋面積的估算及鋼束布置-14 (八)主梁截面幾何特性計算-22 (九)持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算-28 (十)鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算-31 (十一)應(yīng)力驗算-36 (十二)抗裂性驗算-41 (十三)主梁變形計算-43 (一)設(shè)計題目: 40m預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式T形梁設(shè)計。(二)基本資料:(1)、簡支梁跨徑:標(biāo)準(zhǔn)跨徑Lb=40m,計算跨徑L=38.88m。(2)、設(shè)計荷載:公路一級,人群荷載為3.0KN/m2,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)r0=1.0(3)、環(huán)境:橋址位于野外一般地區(qū),一類環(huán)境,年平均相對濕度75。(4)、材料:預(yù)應(yīng)力鋼筋采用ASTM A41697a標(biāo)準(zhǔn)的低松弛鋼絞線(17標(biāo)準(zhǔn)型),抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fpk=1860MPa,抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fpd=1260 MPa,公稱直徑15.24mm,公稱面積140mm2。彈性模量Ep=1.95105MPa,錨具采用夾片式群錨。 非預(yù)應(yīng)力鋼筋:受力鋼筋采用HRB335級鋼筋。抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fsk=335MPa,抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fsd=280MPa。鋼筋彈性模量為Es=2.0105MPa。構(gòu)造鋼筋采用R235級鋼筋,抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fsk=235MPa,抗拉強(qiáng)度設(shè)計值fsd=195MPa。鋼筋彈性模量為Es=2.1105MPa。混凝土:主梁采用C60,Ec=3.6104MPa,抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fck=38.5MPa,抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fcd=26.5MPa,抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2.85MPa,抗拉強(qiáng)度設(shè)計值ftd=1.96MPa。(5)、設(shè)計要求:根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTG D622004)要求,按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計此梁。(6)、施工方法:采用后張法施工,預(yù)制主梁時,預(yù)留孔道采用預(yù)埋金屬波紋管成型。鋼絞線采用千斤頂兩端同時張拉;主梁安裝就位后現(xiàn)澆400mm寬的濕接縫,最后施工80mm厚的瀝青橋面鋪裝層。(三)設(shè)計內(nèi)容:1、根據(jù)資料給定的構(gòu)件截面尺寸,型式,估計預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量,并進(jìn)行合理布局。2、計算主梁的截面幾何特性,確定預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉控制應(yīng)力,估算預(yù)應(yīng)力損失及計算各階段相應(yīng)有效應(yīng)力。3、進(jìn)行強(qiáng)度計算。4、進(jìn)行施工和使用階段應(yīng)力驗算。5、抗裂性驗算。6、主梁的反拱度和撓度計算。7、繪制施工圖,整理說明書。(四)主要資料參考:公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范結(jié)構(gòu)設(shè)計原理葉見曙主編 人民交通出版社 (五)主梁尺寸 主梁各部分尺寸如圖所示 變化點截面 支點截面圖一 主梁各部分尺寸圖(尺寸單位:mm)主梁內(nèi)力組合序號荷載類型跨中截面四分點截面支點截面(KN.m)(KN)(KN.m)(KN)(KN)1第一期恒載313802387222.12444.232第二期恒載1080081075.38150.753人群140.940.01103.7210.2216.344公路一級不計沖擊系數(shù)2366.72150.862213.6210.68270.5 沖擊系數(shù)(1+u)=1.104(六)主梁全截面幾何特征值 1)受壓翼緣有效寬度的計算按公路橋規(guī)規(guī)定,T形截面梁受壓翼緣有效寬度,取下列三者中的最小值: (1) 簡支梁計算跨徑的L/3,即L/3=38880/3=12960mm;(2) 相鄰兩梁的平均間距,對于中梁為1980mm;(3) ,式中b為梁腹板寬度,為承托長度,這里承托長度等于0,為受壓區(qū)翼緣懸出板的厚度,可取跨中截面翼板厚度的平均值,即 ,所以有 所以,受壓板翼緣的有效寬度=1684mm。2) 全截面幾何特性的計算 在工程設(shè)計中,主梁幾何特性多采用分塊數(shù)值求和法進(jìn)行,其計算式為全截面面積: A = 全截面重心至梁頂?shù)木嚯x:式中 分塊面積;分塊面積的重心至梁頂邊的距離。且 ;則 ;式中分塊面積對其自身重心軸的慣性矩; 對x-x(重心)軸的慣性矩。主梁跨中(II)截面的全截面幾何特性如下表所示。根據(jù)圖一可知變化點處的截面幾何尺寸與跨中截面相同,故幾何特性也相同。為 A=664800mm,=873mm,=445.487109mm4 =580078103mm3 跨中截面分塊示意圖(帶濕接縫)分塊號分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4(mm4)145600405824103833101.0301090.078109852001201022410375348.3091090.06810932320010103264321031376.066109109.8910910000198719870103111412.4101090.005610910080021602177281031287166.9621090.659109合計A=664800yu=873yb=1427S=580078103334.777109110.71109=445.487109 跨中截面(不帶濕接縫)分塊號分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4(mm4)11360040454410387586.9751090.061109852001201022410379553.8491090.0681093232001010326432103952.917109109.89910910000198719870103107211.4921090.00610910080021602177281031245156.2431090.659109合計A=632800yu=915yb=1385S=578798103=311.476109=110.693109=422.169109 支點截面全截面幾何特性(不帶濕接縫) 截面分塊示意圖分塊號分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4(mm4)9760040390410393585.3241090.05210962830114716310386146.5771090.03710982800115095220010317525.358109365.01109合計A=988430yu=975yb=1325S=963267103=157.259109=365.099109=522.358109 支點截面(帶濕接縫)分塊號分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4(mm4)129600405184103905106.1461090.06910962830114716310383143.3881090.03710982800115095220010320534.797109365.010109合計A=1020430yu=945yb=1355S=964547103=184.331109=365.116109=549.447109 變化點截面全截面幾何特性(不帶濕接縫) 截面分塊示意圖 變化點截面(不帶濕接縫)分塊號分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4(mm4)113600404544103967106.2261090.0606109852001201022410388767.0331090.06821092624008202151681031879.17610958.8126109100001610161001036033.6361090.00561092376001970468072103963220.3431098.6249109合計A=708800yu=1007yb=1293=714108103=406.414109=67.572109=473.986109 變化點截面(帶濕接縫)分塊號分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4(mm4)129600405184103961119.6881090.06910973200120878410388156.8151090.0591092624008202151681031818.59610958.813109100001607160701036063.6721090.0061092376001970468072103969223.0971098.625109合計A=712800yu=1001yb=1299S=713278103=411.868109=67.572109=479.440109 (七)鋼筋面積的估算及鋼束布置 1)預(yù)應(yīng)力鋼筋面積估算 按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量。 對于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件,根據(jù)跨中截面抗裂要求由(13-123)可得跨中截面所需的有效預(yù)加力為 式中的為正常使用極限狀態(tài)按作用(或荷載)短期效應(yīng)組合計算的彎矩值有: 設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面重心距截面下緣為,則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離為;鋼筋估算時,截面性質(zhì)近似取用全截面的性質(zhì)來計算,由表一可得跨中截面全截面面積3A=664800,全截面對抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩為 ;所以有效預(yù)加力為 預(yù)加力鋼筋的張拉控制應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算,則可得需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為 采用3束715.24鋼絞線,預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面積為。采用夾片式錨群,70金屬波紋管成孔。2) 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置(1) 跨中截面預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力管道布置應(yīng)符合公路橋規(guī)中的有關(guān)構(gòu)造要求。參考已有的設(shè)計圖紙并按公路橋規(guī)中的構(gòu)造要求,對夸張那個截面預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行初步布置(如圖)(2) 錨固面鋼筋束布置為施工方便,全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨于梁端(圖)。這樣布置符合均勻分散的原則,不僅能滿足張拉的要求,而且N1,N2在梁端均彎起較高可以提供較大的預(yù)剪力 (3) 其他截面鋼束位置及傾角計算1、鋼束彎起形狀、彎起腳及彎曲半徑。采用直線段中接圓弧曲線的方式彎曲;為使預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力垂作用于錨墊板,N1、N2和N3彎起腳均??;各鋼束的彎曲半徑為RN1=60000mm;RN2=40000mm,RN3=20000mm2、鋼束各控制點位置的確定:以N3號鋼束為例,其彎起布置如圖所示。由導(dǎo)線點距錨固點的水平距離=4269mm由彎起點至導(dǎo)線點的水平距離=1399mm所以彎起點至錨固點的水平距離為:=4269+1399=5668mm則彎起點至跨中截面的水平距離為Xk=(38880/2+298)-5668=14070mm根據(jù)圓弧切線的性質(zhì),彎起點沿切線方向至導(dǎo)線點的距離與彎起點至導(dǎo)線點水平距離相等,所彎止點至導(dǎo)線點的水平距離為 =1385mm 故彎止點至跨中截面的水平距離為 =14070+1385+1399=16854mm。同理,可以計算N1、N2的控制點位置,將各鋼束的控制參數(shù)匯于下表:鋼束號升高值c(mm)彎起角0()彎起半徑R(mm)支點至錨固點的水平距離d(mm)彎起點距跨中截面水平距離xk(mm)彎止點距跨中截面水平距離(mm)N12200860000873898740N21300840000214831913886N320082000029814070168543、各截面鋼束位置及其傾角計算仍以N3號鋼束為例,計算鋼束上任一點i離梁底距離及該點處鋼束的傾角,式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離,;點所在計算截面處鋼束位置的升高值。計算時,首先應(yīng)判斷出i點所在處的區(qū)段,然后計算及,即當(dāng)時,i點位于直線段還未彎起,故當(dāng)時,i點位于圓弧彎曲段,及按下式計算,即當(dāng)時,i點位于靠近錨固端的直線段此時按下式計算,即各截面鋼束位置及其傾角見下表:計算截面鋼束編號x(mm)Lb1+Lb2(mm)(xixk)(mm) () ci (mm) ai=a+ci(mm)跨中截面xi=0N13898351為負(fù)值,鋼束尚未彎起00100N283195567N3140702784L/4截面xi=9720mmN13898351xixkLb1+ Lb28722822N2831955670xixkLb1+ Lb22.00725125N3140702784負(fù)值未彎起00100變化點截面xi=9720mmN13898351xixkLb1+ Lb28722822N2831955670xixkLb1+ Lb22.00725125N3140702784負(fù)值未彎起00100支點截面xi=19440mmN13898351xixkLb1+ Lb2820882188N283195567xixkLb1+ Lb2811701270N3140702784xixkLb1+ Lb285586584、鋼束平彎段的位置及平彎角N1、N2、N3三束預(yù)應(yīng)力鋼絞線在跨中截面布置在同一條水平面上,而在錨固端三束鋼絞線則都在肋板中心線上,為實現(xiàn)鋼束的這種布筋方式,N2、N3在主梁肋板中必須從兩側(cè)平彎到肋板中心線上,為了便于施工中布置預(yù)應(yīng)力管道,N2、N3在梁中的平彎采用相同的形式,其平彎位置如圖所示。平彎段有兩段曲線弧,每段曲線弧的彎曲角為3)非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布置按構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量:在確定預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量后,非預(yù)應(yīng)力鋼筋根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定。設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力點到截面底邊的距離為,則有 。先假定為第一類T形梁截面,由公式其中 計算受壓區(qū)高度X,求得x=91.5mm=127mm。 Md=1.2恒+1.4汽+0.8=8877.456;則根據(jù)正截面承載力計算需要的非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為采用5根直徑為20的HRB335鋼筋,提供給的鋼筋截面面積為。在梁底布置成一排其間距為65mm,鋼筋重心到底邊的距離為. (八)主梁截面幾何特性計算 后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁主梁截面幾何應(yīng)根據(jù)不同的受力階段分別計算。 (1)主梁預(yù)制并張拉預(yù)應(yīng)力根據(jù) 主梁混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%后,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉,此時管道尚未壓漿,所以其截面特性為計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響(將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算為混凝土)的凈截面,該截面的截面特性計算中應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響,T梁翼板寬度為1580mm (2)橋面、欄桿及人行道施工和運營階段 此時主梁即為全截面參與工作,此時截面特性計算采用計入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算截面,T梁翼板寬度為1580mm。 第一階段跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面632.8103915579.012106422.1691098.40.045109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516.1301060-1348.413.005109預(yù)留管道面積3702/4=11.545103220025.3991060-1293.4-19.313109凈截面面積An=628.408103yun=906.6=569.743106422.169109-6.263109415.906109 第一階段變化點截面(L/4截面)幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面680.8001031046712.117106448.50181092.70.005109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516.1301060-1211.710.502109預(yù)留管道面積3702/4=11.545103195122.5241060907.79.512109凈截面面積An=676.408103yun=1043.3=705.723106448.50181090.995109449.497109第一階段支點截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面988.430103975963.719106522.3581099.90.097109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516.1301060-1270.111.539109預(yù)留管道面積3702/4=11.54510392810.714106056.9-0.037109凈截面面積An=984.038103yun=984.9=969.135106522.35810911.599109533.957109第二階段跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面632.8103915579.012106422.16910940.21.023109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516812.085109預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(EP1)Ap=12.986103220028.56910601244.820.122109凈截面面積An=652.939103yu=955.2=623.711106422.16910933.230109455.399109 第二階段變化點截面(L/4截面)幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面680.8001031046712.117106448.50210929.10.577109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.15310322551699.958109預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(EP1)Ap=12.986103195125.3361060875.99.963109凈截面面積An=700.939103yun=1075.1=753.583106448.50210920.498109469109 第二階段支點截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面988.430103975963.719106522.3581098.50.071109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516511.564109預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(EP1)Ap=12.98610392812.051106055.50.040109凈截面面積An=1008.569103yun=983.5=991.900106522.35810911.675109534.033109第三階段跨中截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面664.8103873580.370106445.48710939.61.043109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516412.890109預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(EP1)Ap=12.986103220028.56910601287.421.523109凈截面面積An=684.939103yun=912.6=625.069106445.48710935.456109480.943109第三階段變化點截面(L/4截面)幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)x=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面712.8001031001713.513106479.44010929.10.604109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516910.732109預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(EP1)Ap=12.986103195125.3361060920.911.013109凈截面面積An=732.939103yun=1030.1=754.979106479.44010922.349109501.789109第三階段支點截面幾何特性計算表分塊名稱分塊面積Ai (mm2)Yi (mm)Si=Aiyi(mm3)(mm4)yuyi(mm)=Ai(yuyi)2mm4=i+x(mm4)混凝土全截面1020.430103945964.306106549.4471098.80.079109非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(ES1)AS=7.153103225516.1301061301.212.111109預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積(EP1)Ap=12.98610392812.05110625.80.009109凈截面面積An=1040.569103yun=953.8992.487106549.44710912.199109561.646109各控制截面不同階段的截面幾何特性匯總表受力階段計算截面A(mm2)yu(mm)Yb(mm)ep(mm)(mm4)W(mm3)Wu=/ yuWb=/ ybWp=/ ep階段1:孔道壓漿前跨中628.408103906.61393.41293.4415.9061094.5881082.9851083.216108L/4(變化點)676.4081031043.31256.7907.7449.4971094.3081083.5771084.952108支點984.038103984.91315.756.9533.9571095.4211084.06010893.841108階段2:管道結(jié)硬后至濕接縫結(jié)硬前跨中625.939103955.21344.81244.8455.3991094.7681083.3861083.658108L/4(變化點)700.9391031075.11224.9875.94691094.3621083.8291085.354108支點1008.569103983.51316.555.5534.0331095.4301084.05610896.222108階段3:濕接縫結(jié)硬后跨中684.939103912.61387.41287.4480.9431095.2701083.4671083.736108L/4(變化點)732.9391031030.11269.9920.9501.7891094.8711083.9511085.449108支點1040.569103953.81346.225.8561.6461095.8891084.172108217.692108(九)持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算 1)正截面承載力計算 一般取彎矩最大的跨中截面進(jìn)行正截面承載力計算3) 求受壓區(qū)高度x 先按第一類T形截面梁,略去構(gòu)造鋼筋影響,可得混凝土受壓區(qū)高度x,即受壓區(qū)全部位于翼緣板內(nèi),說明確實是第一類T形截面梁4) 正截面承載力計算 跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的見圖,預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點到截面底邊距離()為所以 mm從表中可知,梁跨中截面彎矩組合設(shè)計值。截面抗彎矩承載力有所以跨中截面正截面承載力滿足要求。(4) 斜截面承載力計算(4) 斜截面抗剪承載力計算采用變化點截面處的斜截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力計算。首先,根據(jù)公式進(jìn)行截面抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核,即式中的為驗算截面處剪力組合設(shè)計值,這里; 為混凝土強(qiáng)度等級,這里;為相應(yīng)于剪力組合設(shè)計值處的截面有效高度,即自縱向受拉鋼筋合力點(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋)至混凝土受壓邊緣的距離,這里縱向受拉鋼筋合力點至截面下緣的距離為 所以,為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù),=1.25。帶入上式得計算表明,截面尺寸滿足要求,但需配置抗剪鋼筋。 斜截面抗剪承載力按式138即r0vdvcs+vpd =1.1。其中:a1為異號彎矩影響系數(shù),a1=1.0;a2為預(yù)應(yīng)力提高系數(shù),a2=1.25;a3為受壓翼緣的影響系數(shù)a3=1.1。箍筋選用雙肢直徑為10mm的R235鋼筋,fsv=195MPa,間距Sv=200mm,則Asv=278.54=157.08mm2。故sv=Asv/Svb=157.08/200160=0.00491。sinp采用全部3束預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值,即sinp=0.058。所以,Vcs=903.1KN, Vpd= 0.7510-3126029400.058=161.1KN 。 Vcs+ Vpd=1064.2KNr0vd=694.1KN。所以變化點截面處斜截面抗剪滿足要求。非預(yù)應(yīng)力構(gòu)造鋼筋作為承載力儲備,未予考慮。(2)斜截面抗彎承載力 由于鋼筋均錨固與梁端,鋼束數(shù)量沿跨長方向沒有變化,且彎起角度緩和,其斜截面抗彎強(qiáng)度一般不控制設(shè)計,故不另行驗算。(八)鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算(9) 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉(錨下)控制應(yīng)力 按公路橋規(guī)規(guī)定采用(10) 鋼束應(yīng)力損失 (1)預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失由其中 x=l/2+d d為錨固點到支點中線的水平距離;分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù),采用預(yù)埋金屬波紋管成型時,由附表2-5查的。 跨中截面摩擦應(yīng)力損失計算鋼束編號xkx(MPa)(MPa)()弧度N180.13960.034919.5270.02930.0622139586.769N212.7210.22200.055519.6540.02950.08151395113.693N312.7210.22200.055519.7380.02960.08161395113.832平均值104.76 L/4截面(變化點截面)摩擦應(yīng)力損失計算鋼束編號xkx(MPa)(MPa)()弧度N10009.8070.01470.0146139520.367N210.7210.18710.04689.9340.01490.0598139583.421N311.9600.20870.052210.0180.01500.0650139590.675平均值64.821 支點截面摩擦應(yīng)力損失計算鋼束編號x(m)kx (MPa)(MPa)()弧度N10000.0870.00010.000113950.14N20000.2140.00030.000313950.42N30000.2980.00040.000413950.56平均值0.37 各設(shè)計控制截面平均值截面跨中L/4(變化點)支點l1平均值(MPa)104.7664.820.37(2)錨具變形、鋼絲回縮引起的應(yīng)力損失() 計算錨具變形、鋼筋回縮引起的應(yīng)力損失,后張法曲線布筋的構(gòu)件應(yīng)考慮錨固后摩阻的影響。首先計算反摩阻影響長度,即式中的為張拉端錨具變形值,由附表2-6查得夾片式錨具頂壓張拉時為4mm;為單位長度由管道摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失,為張拉端錨下張拉控制應(yīng)力,為扣除沿途管道摩擦損失后錨固端預(yù)拉應(yīng)力,;l為張拉端至錨固端的距離。求得后,若,則截面不受反阻摩擦影響,若,則距張拉端為x處的截面由錨具變形和鋼筋回縮引起的考慮反阻摩擦后的預(yù)應(yīng)力損失按下式計算,即式中的為張拉端由錨具變形引起的考慮反阻摩擦后的預(yù)應(yīng)力損失,。 反摩阻影響長度計算表鋼束編號0=conl1(MPa)l=0l1(MPa)l(mm)d=(0l)/l(MPa/mm)lf(mm)N1139586.7691308.231195270.00444413248N21395113.6931281.307196540.00578511612N31395113.8321281.168197380.00576711630 錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失計算表截面鋼束編號X(mm)lf(mm)(MPa)l2(MPa)各控制截面l2平均值(MPa)跨中截面N11952713248117.75Xlf截面不受反摩阻影響0N21965411612134.35N31973811630134.14變化點(L/4)截面N1980713248117.7530.5822.86N2993411612134.3519.41N31001811630134.1418.59支點截面75116.98126.52N221411612134.35131.87N329811630134.14130.70(3)預(yù)應(yīng)力鋼筋分批張拉是混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失()對于簡支梁可取L/4截面計算,并以其計算結(jié)果作為全梁個截面預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失的平均值。式中 m張拉批數(shù),m=3;預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值,按張拉是混凝土的實際強(qiáng)度等級計算;假定為設(shè)計強(qiáng)度的91.67%,即,查附表12得:,故 全部預(yù)應(yīng)力鋼筋(m批)的合力在其作用點(全部預(yù)應(yīng)力鋼筋重心點)處所產(chǎn)生的混凝土正壓力,截面彈性按表 中第一階段取用;其中 所以(4)鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失()式中 張拉系數(shù),采用超張拉,取=0.9 鋼筋松弛系數(shù),對于低松弛鋼絞線,取=0.3; 傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力, 這里仍采用l/4截面的應(yīng)力 至作為全梁的平均值計算,故有 所以 (5) 混凝土收縮、徐變引起的損失() 混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失可按下式計算,即 式中加載齡期為時混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變系數(shù)終極值;加載齡期,即達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度為90%的齡期,近似按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件計算則有,則可得到對于二期恒載的加載齡期,假定為。 該梁所屬橋位于野外一般地區(qū),相對濕度為75%,其構(gòu)件理論厚度,由此可查表12-3并插值得相應(yīng)的徐變系數(shù)終極值為為傳力錨固時在跨中和l/4截面的全部受力鋼筋截面重心處,由所引起的混凝土正應(yīng)力的平均值??紤]到加載齡期不同,按徐變系數(shù)變小乘以折減系數(shù)。計算引起的應(yīng)力時采用第一階段截面特性,計算引起的應(yīng)力時采用第二階段截面特性??缰薪孛?L/4截面 所以1/4=(Ap+As)/732939=0.00615,取跨中與l/4截面的平均值計算,則有跨中截面 L/4截面 所以 ; ; 將各項代入即得各截面鋼束預(yù)應(yīng)力損失平均值及有效預(yù)應(yīng)力匯總表預(yù)加應(yīng)力階段LI=L1+L2+L4(MPa)使用階段pLI=L5+L6(MPa)鋼束有效預(yù)應(yīng)力(MPa)LIL2L4LIL5L6L預(yù)加力階段p=conLI使用階段pLII=conLIL跨中截面104.76022.01126.7734.4777.94112.711268.231155.52變化點截面64.8222.8622.01109.6934.4777.94112.711285.311172.60支點截面0.37126.5222.01148.9034.4777.94112.711246.11133.39(十一)應(yīng)力驗算1)短暫狀況的正應(yīng)力驗算短暫狀況下(預(yù)加力階段)梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力 上緣: 下緣:其中,。截面特性取用第一階段的截面特性,代入上式得預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限

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