南京工业大学交通学院 钢筋混凝土课程设计全预应力 精品Word文档下载推荐.docx
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纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋,其强度指标为
抗拉强度标准值fsk=400MPa
抗拉强度设计值fsd=330MPa
弹性模量Es=2.0×
105MPa
相对界限受压区高度ξb=0.53,ξpu=0.1985
箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋,其强度指标为
抗拉强度标准值fsk=335MPa
抗拉强度设计值fsd=280MPa
4.主要结构构造尺寸
主梁高度h=2300mm,主梁间距S=2500mm,其中主梁上翼缘预制部分宽为
1600mm,现浇段宽为900mm,全桥由7片梁组成,设7道横隔梁。
桥梁结构尺寸参见任务书。
5.内力计算结果摘录
(1)恒载内力(见表1)
预制主梁(包括横隔梁)的自重g1p=24.46kN/m
主梁现浇部分的自重g1m=4.14kN/m
二期恒载(包括桥面铺装、人行道及栏杆)g2p=8.16kN/m
恒载内力计算结果表1
截面位置
距支点
截面的距离x(mm)
预制梁自重
现浇段自重
二期恒载
弯矩
剪力
MG1PK(kN·
m)
VG1PK(kN)
MG1mK(kN·
VG1mK(kN)
MG2K(kN·
VG2K(kN)
支点
476.97
80.73
159.12
变截面
2000
905.02
428.05
153.18
72.45
301.92
142.80
L/4
9750
3487.84
238.49
590.34
40.37
1163.57
79.56
跨中
19500
4650.46
787.12
1551.42
(2)活载内力(见表2)
车辆荷载按密集运行状态I级车道荷载计算,冲击系数1+μ=1.1188。
人群荷载按3.5kN/m计算。
活载内力计算结果表2
车道荷载
人群荷载
最大弯矩
最大剪力
M(kN·
对应
V(kN)
251.93
32.69
472.44
235.79
215.71
1335.65
59.86
32.56
37.13
135.65
1762.50
173.23
175.32
1675.25
230.67
32.46
17.74
183.68
2427.66
21.68
90.43
1724.75
307.57
14.26
7.89
155.26
活载内力以1号梁为准,跨中截面按刚接梁法计算横向分布系数,支点截面按杠杆法计算横向分布系数。
(3)内力组合
基本组合(用于承载能力极限状态计算)
Md=1.2(MGK1P+MGK1m+MGK2)+1.4MQ1K+1.12MQ2K
Vd=1.2(VGK1P+VGK1m+VGK2)+1.4VQ1K+1.12VQ2K
短期组合(用于正常使用极限状态计算)
MS=(MGK1P+MGK1m+MGK2)+0.7MQ1K/(1+μ)+MQ2K
VS=(VGK1P+VGK1m+VGK2)+0.7VQ1K/(1+μ)+VQ2K
长期组合(用于正常使用极限状态计算)
ML=(MGK1P+MGK1m+MGK2)+0.4(MQ1K/(1+μ)+MQ2K)
VL=(VGK1P+VGK1m+VGK2)+0.4(VQ1K/(1+μ)+VQ2K)
各种情况下的组合结果见表3
荷载内力计算结果表3
截面位置
项目
基本组合Sd
短期组合Ss
长期组合Sl
Md
Vd
Ms
Vs
Ml
Vl
(kN·
(kN)
1249.50
907.14
819.97
2360.60
1138.53
1715.57
823.39
1552.97
740.63
3653.98
1115.54
2331.45
815.39
1891.91
735.27
续上表
9015.95
708.98
6575.16
499.26
5964.16
433.34
8841.17
695.42
6473.58
485.85
5914.17
428.20
12130.00
46.32
8815.48
27.82
7979.98
13.46
10975.34
135.44
8223.38
64.47
7667.75
35.49
方案一全预应力混凝土梁设计
(一)预应力钢筋数量的确定及布置
首先,根据跨中截面正截面抗裂要求,确定预应力钢筋数量。
为满足抗裂要求,所需的有效预加应力为:
Ms为荷载的短期效应弯矩组合设计值,由表3查得Ms=8815.48kN·
m;
估算钢筋数量时,可近似采用毛截面几何性质。
按图给定的截面尺寸计算:
Ac=0.96875×
106mm2,ycx=1467.12mm,ycs=832.88mm,Ic=0.662833×
1012mm4,Wx=0.451793×
109mm3。
ep为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,ep=ycx-ap
假设ap=150mm,则ep=1467.12-150=1317.12mm
由此得到
图1
拟采用ø
j15.2钢绞线,单根钢绞线的公称截面面积Ap1=139mm2,抗拉强度标准值
fpk=1860MPa,张拉控制应力取σcon=0.75fpk=0.75×
1860=1395MPa,预应力损失按张拉控制应力的20%估算。
所需预应力钢绞线的根数为:
取38根。
采用5束8ø
j15.2预应力钢筋束,OVM15-8型锚具,供给的预应力钢筋的截面积为Ap=Ap1×
n=139×
40=5560mm2,采用ø
80金属波纹管成孔预留管道直径为85mm。
预应力筋束的布置见图1(P3)。
预应力筋束的曲线要素及有关计算参数列于下表4。
预应力筋束曲线要素表表4
钢束编号
起弯点距跨中(mm)
平曲线水平长度(mm)
曲线方程
1
19800
y=280+3.87716×
10-6x2
2
7000
12800
y=200+6.10352×
3
8000
11800
y=120+4.16547×
4、5
9000
10800
y=120+0.85734×
注:
表中所示曲线方程以截面底边线为x坐标,以过起弯点垂线为y坐标。
各计算截面预应力筋束的位置与倾角表5
计算截面截面距离跨中(mm)
锚固截面
支点截面
变截面点
L/4截面
跨中截面
17500
钢束到梁底的距离(mm)
1号束
1800.0
1754.3
1467.4
648.6
280.0
2号束
1200.0
1153.7
872.9
246.2
200.0
3号束
700.0
670.9
495.9
132.8
120.0
4、5号束
220.0
214.5
181.9
120.5
合力点
828.0
801.6
640.0
253.7
168.0
钢束与水平线夹角(度)
8.7289
8.5986
7.7279
4.3236
0
8.8806
8.6757
7.3040
1.9227
5.6145
5.4726
4.5252
0.8353
1.0609
1.0314
0.8350
0.0737
平均值
5.0692
4.9620
4.2454
1.4458
累计角度(度)
0.1303
1.0009
4.4052
0.2049
1.5767
6.9580
0.1419
1.0893
4.7792
0.0295
0.2259
0.9872
(二)截面几何性质计算
截面几何性质的计算需根据不同的受力阶段分别计算。
本算例中,主梁从施工到运营经历了如下几个阶段:
1.主梁混凝土浇筑,预应力筋束张拉(阶段1)
混凝土浇筑并达到设计强度后,进行预应力筋束的张拉,但此时管道尚未灌浆,因此,其截面几何性质为计入了普通钢筋的换算截面,但应扣除预应力筋预留管道的影响。
该阶段顶板的宽度为1600mm。
2.灌浆封锚,吊装并现浇顶板900mm的连接段(阶段2)
预应力筋束张拉完成并进行管道灌浆、封锚后,预应力束就已经能够参与全界面受力。
再将主梁吊装就位,并现浇顶板900mm的连接段时,该段的自重荷载由上一段的截面承受,此时,截面几何性质为计入了普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质。
该阶段顶板的宽度仍为1600mm。
3.二期恒载及活载作用(阶段3)
该阶段主梁截面全部参与工作,顶板的宽度为2500mm,截面几何性质为计入了普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质。
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