同濟大學 混凝土橋 預應力鋼束設計

預應力鋼束設計混凝土橋(III)課程設計內(nèi)容介紹準備知識預應力鋼束面積估算預應力鋼束布置束界校核第一部份預應力鋼束設計精選課件零.準備知識第一部份預應力鋼束設計精選課件第一部份預應力鋼束設計本設計采用的標準〔2004年10月1日起實施〕：?公路橋涵設計通用標準?〔JTGD60-2004〕〔本課程中簡稱?橋規(guī)?〕?公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計標準?〔JTGD62-2004〕〔本課程中簡稱?公預規(guī)?〕1.設計標準已廢止的標準〔2004年10月1日起廢止〕：?公路橋涵設計通用標準?〔JTJ021-89〕?公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計標準?〔JTJ023-85〕精選課件第一部份預應力鋼束設計2.兩類極限狀態(tài)(橋規(guī)1.0.7條〕承載能力極限狀態(tài)：對應于橋涵結構或其構件到達最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)。控制截面到達極限承載力或極限變形剛體穩(wěn)定性結構轉變?yōu)闄C動體系結構或構件喪失穩(wěn)定性重復荷載作用下的疲勞正常使用極限狀態(tài)：對應于橋涵結構或其構件到達正常使用或耐久性的某項限值的狀態(tài)。裂縫、變形、振動精選課件第一部份預應力鋼束設計3.三種設計狀況〔橋規(guī)1.0.8條〕持久狀況：一般指橋梁的使用階段。橋涵建成后承受自重、汽車荷載等持續(xù)時間很長的狀況，應進行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設計。短暫狀況：一般指橋梁的施工階段。橋涵施工過程中承受臨時性作用的狀況，僅作承載能力極限狀態(tài)設計，必要時才作正常使用極限狀態(tài)設計。偶然狀況：橋梁可能遇到的罕遇狀況，如地震等。在橋涵使用過程中可能偶然出現(xiàn)的狀況，僅作承載能力極限狀態(tài)設計。精選課件第一部份預應力鋼束設計4.承載能力極限狀態(tài)計算〔公預規(guī)5.1.5條〕精選課件第一部份預應力鋼束設計5.設計平安等級平安等級(橋規(guī)1.0.9條)：按持久狀況承載能力極限狀態(tài)設計時，公路橋涵結構的設計平安等級，應根據(jù)結構破壞可能產(chǎn)生的嚴重程度劃分為三個設計等級〔特大橋、重要大橋；大橋、中橋、重要小橋；小橋、涵洞〕。二級橋涵分類(橋規(guī)1.0.11條)精選課件一.預應力鋼束面積估算第一部份預應力鋼束設計精選課件按最不利構件設計裝配式橋梁：一般是邊梁或次邊梁第一部份預應力鋼束設計按最不利截面，最大組合彎矩值簡支梁:跨中截面按控制計算的要求簡支梁:正截面承載力，抗裂性及應力要求精選課件1.

按正截面承載力要求估算屬承載能力極限狀態(tài)第一部份預應力鋼束設計根本假定：〔公預規(guī)5.1.4條〕在極限狀態(tài)：受壓砼應力圖簡化為矩形，到達抗壓強度設計值受拉砼強度不予考慮，鋼筋到達抗拉強度設計值精選課件根本方程〔公預規(guī)5.2.2條〕：第一部份預應力鋼束設計——砼受壓區(qū)面積式中——結構重要性系數(shù)——砼受壓區(qū)面積形心至上緣距離精選課件由解出截面受壓區(qū)高度，再由解得預應力鋼束設計方法：第一部份預應力鋼束設計精確方法近似方法由得式中力臂可由經(jīng)驗值估算:對于帶下馬蹄T梁精選課件一根7股鋼絲的鋼絞線,公稱直徑假定一束鋼束有6根鋼絞線鋼束“根數(shù)〞與“束數(shù)〞確實定：第一部份預應力鋼束設計由6股直徑鋼絲和一股直徑稍大于的鋼絲為中心螺旋絞合而成面積那么面積由求束數(shù)精選課件2.

按正截面抗裂性要求估算屬正常使用極限狀態(tài)：彈性受力階段，平截面假定第一部份預應力鋼束設計對于全預應砼構件，正截面砼法向應力規(guī)定：〔公預規(guī)6.3.1條〕式中——短期荷載效應組合下砼邊緣應力——扣除全部預應力損失后的預加力在砼邊緣產(chǎn)生預壓應力受拉為正精選課件第一部份預應力鋼束設計－+－+－精選課件計算公式：第一部份預應力鋼束設計——使用階段預應力鋼筋永存應力的合力式中——短期荷載下彎矩組合值——預應力鋼筋合力作用點至截面形心距離——砼毛截面面積——砼毛截面對計算邊緣彈性抵抗矩精選課件由前述公式可得,應用方法：第一部份預應力鋼束設計又式中永存預應力張拉控制應力預應力損失按張拉控制應力20%計故精選課件式中第一部份預應力鋼束設計——毛截面對其形心的慣性矩——毛截面形心至下緣距離——預應力鋼筋合力作用點至下緣距離,可設在馬蹄中心位置最終，取兩種極限狀態(tài)計算的最大或束數(shù)為設計值精選課件二.預應力鋼束布置第一部份預應力鋼束設計跨中-梁端-過渡段精選課件1.

跨中截面鋼束布置原那么：第一部份預應力鋼束設計盡可能降低鋼束群重心，以產(chǎn)生較大的預應力抵抗力矩單數(shù)列對稱布置，以便順利彎起滿足構造要求為前提精選課件預應力鋼束管道構造：第一部份預應力鋼束設計本設計管道采用OVM型預應力張拉錨固體系配套預埋鐵皮波紋管公預規(guī)9.4.9：管道內(nèi)徑的截面面積不應小于兩倍預應力鋼筋截面面積面積為840mm2，管道面積>1680mm2內(nèi)徑>46mm。選用內(nèi)徑為70mm〔外徑77mm〕精選課件精選課件外徑內(nèi)徑+10mm第一部份預應力鋼束設計精選課件精選課件管道距離要求：第一部份預應力鋼束設計預應力鋼筋管道凈距及保護層要求凈距直線管道不小于40mm且不宜小于管道直徑0.6倍對于預埋管在豎直方向可將管道重疊最小保護層厚度直線管道不小于30mm且不小于管道直徑0.5倍曲線管道由于會產(chǎn)生徑向壓力，混凝土有崩裂危險，因此要求更為嚴格?！?.4.9條〕〔9.1.1條〕精選課件例如：第一部份預應力鋼束設計鋼束群重心至梁底距離

精選課件2.

錨固端截面鋼束布置原那么：第一部份預應力鋼束設計均勻分散布置各束錨固點，防止局部應力集中，使截面應力分布均勻滿足錨具布置和預應力張拉所需操作空間的構造要求精選課件構造要求：第一部份預應力鋼束設計錨具布置的構造要求錨墊板布置最小間距錨束槽口尺寸精選課件精選課件第一部份預應力鋼束設計精選課件張拉施工空間要求：第一部份預應力鋼束設計

OVM預應力錨固體系產(chǎn)品參數(shù)錨具型號張拉千斤頂型號精選課件第一部份預應力鋼束設計

YCW150千斤頂?shù)氖┕た臻g外形尺寸最小工作空間鋼絞線預留長B=1250mmC=190mmD=285mmL=370mmA=570mm精選課件精選課件例如：第一部份預應力鋼束設計鋼束群重心至梁底距離支座中心線精選課件第一部份預應力鋼束設計考慮施工方便，假設有位置布置，一般可將全部鋼束錨固在梁端預制時，主梁為小截面，又無使用荷載，如果鋼束在此時全部張拉完畢，有可能會在梁上緣產(chǎn)生拉應力，在下緣產(chǎn)生較大壓應力因此將7號束安排在完成現(xiàn)澆翼緣板后再張拉，并將此束錨固端放置在梁頂說明：精選課件3.

鋼束縱向布置原那么：第一部份預應力鋼束設計鋼束縱向布置應使其重心線不超出束界范圍從跨中向支點逐步彎起鋼束，可產(chǎn)生預剪力，對抵消支點附近較大的外荷載剪力很有利構造上，鋼束縱向彎起有利于錨固點分散布置精選課件彎起角：第一部份預應力鋼束設計較小角度有利于減小摩阻損失較小角度有利于馬蹄高度向支點不至于過大較大角度有利于提供足夠的豎向預剪力彎起曲線形狀:彎起曲線可采用圓弧線、拋物線或懸鏈線，實際工程中多采用圓弧線彎起半徑構造要求：鋼絞線的鋼絲時，不宜小于4m〔9.4.10條〕T梁中常用的彎起角度不超過精選課件實例：第一部份預應力鋼束設計為了鋼束不至于豎向交叉，本例鋼束彎起角下小上大選定為：下部鋼束，上部鋼束，錨于梁頂鋼束鋼束線形為直線加圓弧，即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局部，因此在錨下鋼束必須保持一定的直線長度〔可取1米〕精選課件4.

鋼束幾何參數(shù)計算計算圖式:第一部份預應力鋼束設計支座中心線起彎點跨中終彎點錨固點R???精選課件鋼束幾何參數(shù)計算可以表格進行:第一部份預應力鋼束設計400903107121.9188.125239.4992.53075.9310.915742.4束號鋼束長度計算為了計算工程數(shù)量，需要計算每束長度式中——鋼束預留工作長度700mm鋼束長度精選課件5.

截面鋼束重心計算計算圖式:第一部份預應力鋼束設計支座中心線起彎點跨中終彎點錨固點控制截面控制截面水平段時彎曲段時斜線段時精選課件實例：第一部份預應力鋼束設計97507480.017104.631378.7181535.80.074636987284371.5168.97928.918746.641796.5151424.20.04357167206.79703.218827.135251.9151201.20.0013275889090.010412.318769.268572.77511.1-16716715742.418818.325239.47188.1-9090束號控制截面四分點截面位置水平段彎曲段水平段彎曲段彎曲段各控制截面上鋼束位置及傾角計算表控制截面:跨中截面、四分點截面、

7號鋼束錨固處截面、支點截面精選課件三.束界校核第一部份預應力鋼束設計精選課件束界根本概念：第一部份預應力鋼束設計在符合截面上、下緣混凝土均不會出現(xiàn)超限的拉應力的前提下，預應力筋〔束〕的重心在各截面上布置的范圍，稱為束界〔或索界〕支座中心線跨中精選課件第一部份預應力鋼束設計保證梁的上緣混凝土不出現(xiàn)拉應力最危險階段：預加應力階段式中——構件截面下核心距——傳力錨固時預加力的合力——一期恒載下的彎矩〔受壓為正〕精選課件第一部份預應力鋼束設計式中——構件截面上核心距——使用階段永存預加力的合力——短期荷載下彎矩組合值〔受壓為正〕保證梁的下緣混凝土不出現(xiàn)拉應力最危險階段：使用階段精選課件第一部份預應力鋼束設計故預應力鋼束重心位置應滿足：由于彎矩近似按拋物線沿跨徑變化,故上下限值近似為拋物線形,限定了預應力鋼束布置的區(qū)域，即束界對支點截面：精選課件注意：第一部份預應力鋼束設計永存預加力由于是近似計算，可取按扣除預應力20%損失來估算，傳力錨固時預加力鋼束在各控制截面束界校核計算可以用表格進行精選課件

MsI大yx大A大Ks大=I/(Ayx)E2apep大=yx-apep>E2跨中9110.910.66281.46710.96880.46631.16710.15071.3164√四分點6834.350.66281.46710.96880.46630.75900.16891.2982√支點00.84531.36231.57860.3931-0.39310.92060.4417√

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