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预应力混凝土简支t梁桥本科毕业论文.doc

上传人:胜**** 文档编号:2158887 上传时间:2024-05-21 格式:DOC 页数:58 大小:3.40MB
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1、 学号:毕业设计(论文)题目:作 者 届 别 届院 别 土木工程建筑学院 专 业 土木工程指导老师 职 称 讲 师 完成时间 摘要,为实腹式混凝土拱桥,拱圈采用小石子混凝土砌筑片石。桥长32米,跨径18.5米拱圈采用等截面无铰拱,矢跨比0.16,净跨径18.5米,矢高2.9米,拱圈厚0.4米,全宽4.6米,行车道宽4.1米。由于使用年代久远,该桥建成时间不详,大约在二十世纪七八十年代。本次毕业设计为平江县三墩乡双江口桥施工图设计。 本次设计中,桥梁上部结构的计算着重分析了桥梁在使用过程中恒载以及活载的作用,采用整体的体积以及自重系数,荷载集度进行恒载计算。运用杠杆原理法、偏心压力法求出活载横向

2、分布系数,并运用最大荷载法进行加载。以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法对恒载和活载进行内力组合,确定其承载能力极限状态和正常使用极限状态。由构件承载能力极限状态要求确定非预应力钢筋数量和预应力钢筋,并估算了各种预应力损失。持久状况截面承载能力极限计算和应力验算。表明平江县三墩乡双江口桥设计合理、符合规范要求。关键词:预应力混凝土简支T梁桥;方案比选;内力组合;预应力AbstractThe graduation design for Pingjiang county and Xiang Shuang Jiang three pier bridge construction design. S

3、huangjiangkou bridge is located at three pier township of Pingjiang County, to the solid type concrete arch bridge, arch with small stone concrete rubble masonry. Bridge 32 meters long, span 18.5 meters arch uses the constant section hingeless arch rise span ratio is 0.16, net span 18.5 meters, vect

4、or 2.9 meters high arch ring of thick 0.4 meters, 4.6 meters wide, lane width 4.1 meters. Due to the use of a long time, the bridge built time is unknown, about seventy or eighty years in twentieth Century.The design, calculation of bridge upper structure focuses on the analysis of the bridge in the

5、 use process of constant load and live load effect, the overall volume and weight coefficient of load collection degree of constant load calculation. Using the lever principle method, eccentric pressure method for transversedistribution coefficient living load, and use the maximum load method for lo

6、ading. Based on the reliability theory, the internal force combination of dead load and live load is determined by the probability limit state design method, and its load limit state and normal limit state are determined. By the limit state of the bearing capacity of the member, the number and the p

7、restress of the non prestressing tendons are determined, and the loss of the prestress is estimated. Ultimate calculation and stress checking of the ultimate load capacity of the long section. Indicates that the design of three pier of Pingjiang County Shuangjiang Township Bridge, conform to the sta

8、ndard of reasonable export.Keywords: prestressed concrete simply supported T beam bridge; limit state,;scheme ratio; prestress loss目录1.设计资料及结构布置11.1工程概况11.2 拟建新桥的设计标准及设计规范11.2.1 设计标准11.2.2设计规范21.3主要材料21.3.1设计参数及要点22 方案的拟定与比选42.1 方案比选原则42.2 比选方案42.2.1 方案一:上承式混凝土系杆拱桥42.2.2方案二:预应力混凝土简支T梁桥52.2.3方案三:预应力混

9、凝土空心板桥方案62.3比选结果73.主梁尺寸设计93.1主梁间距和主梁片数93.2主梁跨中主要尺寸拟定93.3横截面沿跨长的变化113.4横隔梁的布置123.5横断面布置图124汽车荷载横向分布系数144.1 汽车荷载横向分布系数计算144.1.1支座处横向分布系数计算144.1.2跨中处横向分布系数计算145主梁作用效应185.1永久作用效应计算185.1.1.永久作用集度185.1.2永久作用效应195.2可变作用效应计算205.2.1冲击系数和车道折减系数205.2.2车道荷载取值215.2.3活载作用效应计算215.2.4主梁作用效应组合256 钢筋面积的估算及钢束布置266.1预应

10、力钢筋截面积估算266.2预应力钢筋布置266.2.1预应力钢筋布置276.2.2锚固面钢束布置286.2.3其它截面钢束位置及倾角计算286.3非预应力钢筋截面积估算及布置317主梁截面几何特性计算338持久状况截面承载能力极限状态计算378.1正截面承载力计算378.2斜截面承载力计算379钢束预应力损失估算409.1预应力钢筋张拉(锚下)控制应力con409.2钢束预应力损失409.2.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失l1409.2.2锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失(l2)419.2.3预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失429.2.4钢筋松弛引起的预应力损失(l5

11、)439.2.5混凝土收缩、徐变引起的损失(l6)4310应力验算4610.1短暂状况的正应力验算4610.2持久状况的正应力验算4610.2.1截面混凝土的正应力验算4610.2.2持久状况下预应力钢筋的应力验算4710.3持久状况下的混凝土主应力验算4710.3.1截面面积矩计算4710.3.2主应力计算48参考文献致谢521.设计资料及结构布置1.1工程概况,属于野外一般地区,为实腹式混凝土拱桥,拱圈采用小石子混凝土砌筑片石。桥长32米,跨径18.5米拱圈采用等截面无铰拱,矢跨比0.16,净跨径18.5米,矢高2.9米,拱圈厚0.4米,全宽4.6米,行车道宽4.1米。由于使用年代久远,该

12、桥建成时间不详,大约在二十世纪七八十年代。旧桥的现场情况如下图1.1图1.1旧桥桥址情况1.2 拟建新桥的设计标准及设计规范1.2.1 设计标准荷载 公路-级; 桥宽净5.5 m+防撞护栏(0.5+0.5m);标准跨径:30m;双向横坡2.0%;计算跨径:28.9m主梁全长:29.92m1.2.2设计规范1、公路工程技术标准JTG B01-20142、公路桥涵设计通用规范JTG D60-20043、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-20044、公路桥涵施工技术规范JTJ041-20005、公路交通安全设施设计技术规范JTG D81-20061.3主要材料1、混凝土1)水泥

13、:应采用高品质的强度等级为62.5、52.5、42.5的硅酸盐水泥,同一座桥的预制梁应采用同一品种水泥。2)粗骨料:应采用连续级配,碎石宜采用锤击式破碎生产。碎石最大粒径不宜超过20mm,以防混凝土浇筑困难或振捣不密实。3)混凝土:预制主梁以及横隔梁、湿接缝、封锚端、桥面现浇等混凝土均采用C50级别的混凝土;而桥面铺装选用沥青混凝土来铺装。2、普通钢筋普通钢筋采用R235和HRB335钢筋。凡钢筋直径大于等于12mm者,采用HRB335热轧带肋钢;凡钢筋直径小于12mm者,采用R235 (A3)钢。3、预应力钢筋选用抗拉强度标准值fpk =1860MPa的低松弛高强度的钢绞线,这个钢筋的力学性

14、能指标能够符合预应力混凝土用钢绞线(GB/T5224-2003)1.3.1设计参数及要点1.混凝土:重力密度=26.0kN/,弹性模量EC=3.45MPa。2.沥青混凝土:重力密度=24.0kN /。3.预应力钢筋:弹性模量Ep=1.95105 MPa,松驰率=0.035,松驰系数=0.3。2 方案的拟定与比选根据建设任务,首先进行桥梁的设计方案的拟定与比选。2.1 方案比选原则一般情况下设计桥梁的形式应从安全性、实用性、美观性、经济性等方面考虑。(1)实用性。桥梁必须实用,要有足够的承载力。能保证行车的畅通、舒适和安全。既满足当前的需要,又要考虑今后的发展。要能满足交通运输本身的需要,也能适

15、应其他行业的需要。(2)安全性。桥梁的设计要能满足施工及运营阶段的受力需要,能够保证其耐久性和稳定性以及在特定地区的抗震需求。(3)经济性。经济性关系到整个工程的赚钱与否,在现在这个市场经济环境下,经济性是不得不考虑的重要因素。所以在满足桥梁结构,安全等因素情况下,尽量减少预算,增加收益是至关重要的。(4)美观性。在桥梁设计中应尽量考虑桥梁的美观性。桥梁的外形要优美,要与周围环境相适应,合理的轮廓是美观的主要因素。同时应满足受力合理、技术可靠、施工方便等要求。2.2 比选方案本次设计内容。根据当地的实际地形、水文地质、气象、防洪抗震、通航条件,结合桥梁的实际情况以及上述提出的比选原则,初步拟定

16、以下三种桥梁方案:方案一:上承式混凝土系杆拱桥方案二:预应力混凝土简支T梁桥方案三:预应力混凝土空心板桥2.2.1 方案一:上承式混凝土系杆拱桥方案一采用上承式混凝土系杆桥,跨长30m。采用等截面无铰拱。矢高4.8m,矢跨比0.16。主拱圈采用小石子混凝土砌筑片石。桥型布置图如下图2.1所示。图2.1 上承式混凝土系杆拱桥2.2.2方案二:预应力混凝土简支T梁桥方案二采用预应力混凝土简支T梁桥,标准跨径30m,桥宽6.5m,桥面设有2.0%的双向横坡。横截面布置三片梁,梁高均为2m,T梁两侧预留0.425m的湿接缝。桥型布置图如下图2.2所示,横断面如下图2.3所示,图2.2 T梁桥桥型布置图

17、图2.3 横断面图2.2.3方案三:预应力混凝土空心板桥方案方案三采用预应力混凝土空心板桥,跨径为30m,桥型布置图如下图2.4所示。横断面采用标准1.25米空心板。横断面图如下图2.5所示。图2.4 空心板桥桥型布置图图2.5 横断面图2.3比选结果全面考虑上述各方案的优缺点与指标,最后选定一个符合当前条件的最佳方案。三个桥梁方案的方案比选见表2.3.1.表2.3.1 方案比选表方案比较项目实腹式混凝土拱桥预应力混凝土简支T梁桥两跨预应力混凝土空心板桥安全性桥下净空大,方便施工以及后期的保养与维护,满足行车安全。满足行车安全,一跨跨越障碍物,桥下视野开阔,施工技术成熟,安全性高。满足行车安全

18、,施工技术较先进,施工安全性高。功能性属于三次超静定结构,整体刚度大,构造简单,使用广泛,耐久性高。同时,由于超静定次数高,温度变化,材料收缩属于静定结构,受力不如超静定结构好,但受力明确,整体性、耐久性优异,行车条件一般。静定结构,有伸缩缝,行车较为平顺,其跨中弯矩较大经济性拱桥水平推力较大,需要设置单向推力墩,增加造价。但其建造取材容易,节省钢材、水泥,后期养护维修费用低。上、下部可以同时施工,建桥速度快。可节约人工费用。材料方面节省钢材,跨径越大节省越多。施工速度快,混凝土用量少,自重轻,能充分利用材料。美观性外形美观,线条美丽,有良好的建筑艺术效果。构造简单,线条朴实,整体美观性一般。

19、线条简单,较单调,美观性较一般。工艺技术要求构造简单,技术容易掌握,但工序较多,建桥时间长。采用预制安装法施工,预制安装时需较大的起重设备,工艺技术较先进采用预制安装法,施工工艺成熟,工序简洁。优点(1)构造简单(2)就地取材节省大量钢材和水泥(3)耐久性好(4)外形美观受力明确、构造简单,能适应在地质较差的桥位上建桥,对于中等跨径桥梁尤为适合。同时,预应力混凝土梁桥节省钢材,能消除裂缝,结构的耐久性高。施工期间施工方便,工期较短。(1)构造简单,工艺成熟,应用广泛(2)可以工厂化预制,施工迅速简便(3)体积小,重量轻,便于吊装(4)对地基条件要求不高,建筑高度小,不受填土高度限制缺点(1)自

20、重较大,相应的水平推力较大,增加下部结构工程量(2)需要设置单向推力墩,增加造价(3)上承式拱桥的建筑高度较高,使两岸接线的工程量或桥面纵坡增加。既增加造价又对行车不利对于钢材、混凝土等材料有一定要求,同时需要有一整套专门的预应力张拉设备和材质好,制作精度要求高的锚具。从力学性能上分析,位于受拉区域的混凝土材料不但不能发挥作用,反而增大了结构自重,当跨度稍大时就显得笨重而不经济。遵循“实用、经济、安全和美观”的基本原则。在实用、经济和安全的前提下,使得桥梁具有优美的外形,并与周围的环境相协调。方案一桥型美观,但是其施工工序较为复杂,并且需要设置单向推力墩,增加造价,不经济。方案三施工工序简单,

21、速度快且工艺成熟。但是结合当地实际情况要求且本桥拟定跨径30米,明显方案二具备方案三所拥有的优点同时更符合当地的实际情况。故采用方案二为最佳设计方案。3.主梁尺寸设计3.1主梁间距和主梁片数主梁间距按照要求随梁高与跨径的增大而加宽较为经济,同时增大翼板的宽度对增加主梁截面效率指标很有效,所以在条件允许下加宽一定的T梁翼板。本设计中边梁翼板的宽度为2187.5mm,中梁翼板的宽度为2125mm。,为了保证桥梁的整体的受力性能,本设计中的桥面板应用现浇的混凝土刚性接头。主梁在工作的截面有两种截面:预应力、运输、吊装阶段的小毛截面和运营阶段的大毛截面。结合净5.5 m+防撞护栏(0.5+0.5m)的

22、桥宽使用要求,拟选用三片主梁。3.2主梁跨中主要尺寸拟定(1)主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度按截面形式、主梁片数以及建筑高度要求,可在较大范围内变化。对于常用的等截面简支梁,其高跨比可在1/151/25内选取,通常随跨径增大而取较小值,随梁数减少而去较大值。从经济观点出发,当桥梁建筑高度不受限制时,采用较大的梁高显然是有利的,因为这样比较节省预应力钢筋。故本桥采用2m的主梁高度比较适合。(2)主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度决定于桥面板承受的车轮局部荷载的荷载要求,同时应该考虑能否满足主梁受弯的时候上翼板受压之后的强度要求。故在本次设计中预制T梁的翼板厚度取用160mm,翼板跟部加厚到2

23、50mm。而在预应力的混凝土梁中腹板内的主拉应力比较小,腹板厚度通常由布置的预置孔道的构造来设计,另外从腹板自身需要的稳定情况下出发,腹板的厚度一般不小于其高度的1/15。而马蹄尺寸则由布置的预应力钢束的需求设计。设计实践证明,马蹄面积占截面总面积的10%20%为合适。按照以上拟订的外形尺寸就可以绘出预制梁的截面图。如下图3.2.1图3.2.1 主梁尺寸图(3)计算截面几何特征将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元。表3.2.1跨中截面几何特征计算表分块名称分块面积(mm2)分块面积形心至上缘距离 (mm)分块面积对上缘静距(103mm3)分块面积的自身惯矩(109mm4)(mm)分块面积对

24、截面形心的惯矩(109mm4)(109mm4)(1)(2)(3)(4)(5)(7)=(4)+(6)大毛截面翼板34000080272000.725625132.813三角承托54000190102600.02451514.322腹板32800098032144073.516-27524.805下三角300001733519900.0679-102831.704马蹄10000019001900000.333-1195142.803852000yu=705yb=2000-705=129574.665346.447421.112小毛截面翼板 27200080217600.58660125.773三角

25、承托54000190102600.02457017.545腹板32800098032144073.516-22015.875下三角300001733519900.0679-97328.402马蹄10000019001900000.333-1140129.9678400074.52317.555392.075(4)验算截面效率指标上核心距: 下核心距: 截面效率指标:表明以上出拟的主梁跨中是合理的。3.3横截面沿跨长的变化横截面的T梁翼板厚度不变,沿跨马蹄部分逐渐提高,到了梁板处腹板加厚到与马蹄同宽,为50cm。主梁的基本布置到这里就基本结束了。3.4横隔梁的布置由于主梁较长,为了减少跨中弯矩的

26、影响,全梁共设置了五道横隔梁,分别设置于跨中,两个四分点以及梁端点处。其间距分别为7.2m和7.25m,其中跨中与四分点处间距为7.2m,四分点与梁端间距为7.25m。3.5横断面布置图横断面布置如下图3.5.1,半立面图如下图3.5.2图3.5.1横断面布置图图3.5.2半立面图4汽车荷载横向分布系数4.1 汽车荷载横向分布系数计算4.1.1支座处横向分布系数计算当荷载位于支点处时,应按杠杆原理法计算。按照最不利的位置布置汽车荷载,绘制横向影响线图。如下图4.1所示。1、2号梁影响线均按照最不利位置,将汽车荷载布置于1、2号梁之间。图4.1支点处影响线图一号梁: 二号梁:4.1.2跨中处横向

27、分布系数计算此桥在跨度内设有横隔梁,具有强大的横向连接刚性,且承重结构的宽跨比为: (属于窄桥)故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数。而普通偏心压力法由于作了横隔梁近似绝对刚性和忽略主梁抗扭刚度的两项假定,这就导致了边梁受力偏大的计算结果。为了弥补偏心压力法的不足,国内外也广泛的采用考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法。这一方法既不失偏压法之优点,又避免了结果偏大的缺陷。故本计算采用修正后的偏心压力法。1.计算I和IT根据已经列出的T梁图可计算主梁截面重心位置翼板的换算平均高度: 主梁抗弯刚性对于翼板,,查表得对于梁肋,,查表得c2取0.311,则2. 计算抗扭修正系数由于梁数为3根

28、,=1.09,并取G=0.425E,代入式得:本桥梁数n=3,梁间距为2.125m,则:故1号梁横向影响线的竖标值为:同理,2号梁横向影响线的竖标值为:由竖标值绘制1、2号梁横向影响线,如图4.1.2.1图4.2跨中处影响线图1号梁:2号梁:则可以得表4.1表4.1荷载横向分布系数汇总表梁号自跨中至段的分布系数支点分布系数汽车荷载汽车荷载10.5730.57720.3330.5775主梁作用效应5.1永久作用效应计算5.1.1.永久作用集度1.一期恒载g1(不包括湿接缝);预制T梁重力密度取=26KN/(1)跨中截面段主梁自重(四分点截面至跨中截面,长9.85m)G(1)=0.784269.8

29、5=200.78KN (2)马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重(长3.6m)G(2)=(1.222375+0.784)2263.6=93.90KN(3)支点段梁的支座(长1.51m)G(3)=1.222375261.51=47.99KN(4)边主梁的横隔梁中横隔梁体积:端横隔梁体积: 故半跨内横隔梁重力为:(5)预制梁一期恒载g1 2.二期恒载g2(1)现浇T梁翼板集度G(5)=0.4250.1626=1.768KN/m(2)边梁横隔梁现浇部分集度中横隔梁(现浇部分)体积:0.190.61.7=0.18696m3端横隔梁(现浇部分)体积:0.190.61.78=0.20976m3故(3)铺装8cm

30、C50混凝土铺装:0.085.526=11.44KN/m10cm沥青混凝土铺装:0.15.524=13.2KN/m将桥面铺装分摊给3片主梁,则G(7)=(11.44+13.2)3=8.21KN/m(4)两侧防撞护栏分别为4.99KN/m将两侧防撞护栏分摊给3片主梁,则G(8)=4.9923=3.327KN/m(5)边梁二期恒载 5.1.2永久作用效应主梁弯矩和剪力的计算公式为: 设x为计算截面距离左边支座的距离,并令,恒载作用效应计算图如下图5.1图5.1横在内力计算图式则可以计算恒载作用计算效应表:表5.1恒载作用计算效应表 作用效应跨中x=L/2(m)四分点x=L/4(m)支点x=0(m)

31、一期荷载弯矩(KNm)2579.861934.890剪力(KN)0178.54357.07二期荷载弯矩(KNm)1478.321108.740剪力(KN)0102.31204.61弯矩(KNm)4058.183043.630剪力(KN)0280.85561.685.2可变作用效应计算5.2.1冲击系数和车道折减系数按桥规4.3.2条规定,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此要先计算结构的频率。简支梁桥的频率可采用下列公式估算:其中, 根据本桥的基频,可算出汽车荷载冲击系数为:按桥规4.3.1条,本桥二车道,不需要折减。5.2.2车道荷载取值根据桥规4.3.1条,公路II级的均布荷载和集中荷载值

32、为:桥梁计算跨径不大于5m时,pk=180KN;桥梁计算跨径不小于50m时,pk=360KN;桥梁计算跨径在550m之间时,值应用直线内插法计算得。故:计算弯矩时: 计算剪力时: 5.2.3活载作用效应计算在活载作用效应计算中,应该考虑荷载横向分布系数沿桥纵向的变化,支点处横向分布系数取,从支点至第一根横梁段,横向分布系数从过渡到,其余梁段均取。根据公式计算跨中、的荷载效应标准值 一列车布载设计,其横向折减系数=1,汽车荷载的局部加载冲击系数(1+)=1.26,j为内力影响线的面积,y为内力影响线的竖标值。(1)跨中截面图5.2跨中截面活载效应计算图弯矩:;1号梁:2号梁: 剪力: ;1号梁:

33、2号梁: (2)四分点截面: 图5.3四分点截面活载效应计算图弯矩: ;1号梁:2号梁: 剪力: ;1号梁:2号梁: (3)支点截面:图5.4支点截面活载效应计算图1号梁:横向分布系数变化区段长度:则,因此: 故2号梁:故5.2.4主梁作用效应组合按照桥规4.1.64.1.8规定,根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利的效应组合:短期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合。在此选择了荷载作用效应值最大的边梁进行主梁作用效应组合。如下表:表5.2主梁作用效应组合值表序号荷载类别跨中截面四分点截面支点截面(1)第一期永久作用2579.8601934.89178.54357.07(2)

34、第二期永久作用1478.3201108.74102.31204.61(3)总永久作用=(1)+(2)4058.1803043.63280.85561.68(4)公路-II级汽车荷载标准值(不计冲击系数)1327.4087.35995.26143.28208.44(5)公路-II级汽车荷载标准值(计冲击系数=0.260)1672.53110.061254.03180.53262.64(6)标准组合=(3)+(5)5730.71110.064297.66461.38824.32(7)短期组合=(3)+0.7(4)4987.3661.153740.31381.15707.59(8)基本组合=1.2(

35、3)+1.4(5)7211.36154.085408.00589.761041.716 钢筋面积的估算及钢束布置6.1预应力钢筋截面积估算按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量对于A类部分预应力混凝土构件,根据跨中截面抗裂要求,由下式可得跨中截面所需的有效预加力为式中的为正常使用极限状态按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩值;由主梁作用效应组合值表有:设预应力钢筋的截面重心距截面的下缘是ap=180mm,那么预应力钢筋的合力作用点至截面的重心轴的距离为ep=yb-ap=1115mm;钢筋估算时,截面性质近似取用全截面的性质来计算,由截面几何特性表可得跨中截面全截面面积A=852000mm2

36、,全截面对抗裂性验算边缘的弹性抵抗距为;所以有效预加力合力为预应力的钢筋的张拉控制力为,预应力的损失按张拉时控制的应力的20%来估计,那么可以得到需要的预应力钢筋的面积为采用3束715.2钢绞线,预应力钢筋的截面积为。采用夹片式群锚,85金属波纹管成孔。6.2预应力钢筋布置6.2.1预应力钢筋布置在弯矩最大的跨中截面处,应尽可能使预应力钢筋的重心降低(即尽量增大偏心距值),使其产生较大的预应力负弯矩来平衡外荷载引起的正弯矩。对于后张法构件,预应力钢筋预留孔道之间的水平净距,应保证混凝土中最大集料在浇筑混凝土时能顺利通过,同时也要保证预留孔道间不致串孔(金属预埋波纹管除外)和锚具布置的要求等。后

37、张法构件预应力钢筋直线管道之间的水平净距不应小于40mm,且不宜小于管道直径的0.6倍;对于预埋的金属或塑料波纹管和铁皮管,在竖直方向可将两管道叠置;普通钢筋和预应力直线型钢筋的最小混凝土保护层厚度(钢筋外缘或管道外缘至混凝土表面的距离)不应小于钢筋公称直径,后张法构件预应力直线型钢筋不应小于管道直径的1/2。参考已有的设计图纸并按公路桥规中的构造要求,对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置。如下图6.1图6.1端部及跨中预应力钢筋布置图(尺寸单位:mm)a)预制梁端部b)钢束在端部锚固位置c)跨中截面钢束位置6.2.2锚固面钢束布置为使施工方便,全部3束预应力钢筋均锚于梁端,如上图a、b。这样布

38、置符合均匀分散的原则,不仅能满足张拉的要求,而且N1、N2在梁端均弯起较高,可以提供较大的预剪力。6.2.3其它截面钢束位置及倾角计算钢束弯起形状、弯起角及其弯曲半径采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲;为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板,N1、N2和N3弯起角均取0=7.50;各钢束的弯曲半径为:RN1=80000mm;RN2=25000mm;RN1=25000mm。钢束各控制点位置的确定以N1号钢束为例计算,各钢束弯起布置如下图6.2图6.2曲线预应力钢筋计算图由确定导线点距锚固点的水平距离由确定弯起点至导线点的水平距离所以弯起点至锚固点的水平距离为则弯起点至跨中截面的水平距离为根据圆弧

39、切线的性质,图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等,所以弯止点至导线点的水平距离为故弯止点至跨中截面的水平距离为同理可以计算N2、N3的控制点位置,将各钢束的控制参数汇总与下表表6.1各钢束弯曲控制要素表钢束号升高值c(mm)弯起角()弯起半径R(mm)支点至锚固点的水平距离d(mm)弯起点距跨中截面水平距离(mm)弯止点距跨中截面水平距离(mm)N111107.580000250102611467N28257.525000250679510059N33757.5250002501021313477各截面钢束位置及其倾角计算仍以N1号钢束为例,计算钢束上任一点i离梁底

40、距离ai=a+ci及该店处钢束的倾角i,式中a为钢束弯起前其重心至梁底的距离,a=290mm;ci为i点所在计算截面处钢束位置的升高值。计算时,首先应判断处i点所在处的区段,然后计算i及ci,即当时,i点位于直线段还未弯起,ci=0,故ai=a;i=0当时,i点位于圆弧弯曲段,i及ci按下式计算,即当时,i点位于靠近锚固端的直线段,此时i=0=80,ci按下式计算,即各截面钢束位置ai及其倾角i计算值见下表表6.2各截面钢束弯起表计算截面钢束编号(mm)(mm)(mm)()(mm)(mm)跨中截面Xi=0N1102610441为负值,钢束尚未弯起00290N267953264125N31021

41、33264125四分点截面Xi=7225N11026104410(xixk)=6199104414.444241531N2679532640(xixk)=430(Lb1+Lb2)7.510771367N267953264(xixk)(Lb1+Lb2)7.5792917N3102133264(xixk)(Lb1+Lb2)7.5342467钢束平弯段的位置及平弯角N2、N3二束预应力钢绞线在跨中截面布置在同一水平面上,而在锚固端三束钢绞线则都在肋板中心线上,为实现钢束的这种布筋方式,N2、N3在主梁肋板中必须从两侧平弯到肋板中心线上,为了便于施工中布置预应力管道,N2、N3在梁中平弯采用相同的形式

42、,其平弯位置如下图所示。平弯段有两段曲线弧,每段曲线弧的弯曲角为图6.3钢束平弯示意图6.3非预应力钢筋截面积估算及布置按构件承载能力极限状态要求估算非预应力的钢筋的数量:而确定预应力的钢筋的数量之后,非预应力的钢筋依照正截面的承载能力极限状态的计算值来配筋。假设预应力的钢筋和非预应力的钢筋的合力点到截面的底边的距离是a=120mm,则有先假定为第一类T形截面,由公式计算受压区高度x,即1.07211.36106=22.42125x(1880x/2)求得x=82.4mm, 故x=82.4mm188mm则依照正截面的承载力计算要求的非预应力的钢筋截面积为按照最为经济的做法应该采用5根直径为16mm的HRB335钢筋,提供的钢筋截面积为As=1005mm2。不过本设计中考虑到安全等方面采用5根直径为25mm的HRB335钢筋,提供的钢筋截面积为As=2454mm2在梁底布置成一排,其间距分别为84和109mm,钢筋重心到底边的距离为as=60mm。如下图6.46.4非预应力钢筋布置图7主梁截面几何特性计算后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性应根据不同的受力阶段分别计算。本计算中的T型梁从施工到运营经历了如下三个阶段。(1)主梁混凝土达到设

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