铁路预应力混凝土梁设计-.ppt

指导教师：夏禾 张楠北京交通大学土木建筑工程学院铁路预应力混凝土梁设计郭薇薇 杜宪亭主要内容主要内容一 基本资料二 主要尺寸拟定四 主梁配预应力钢束并验算五 作图三 主梁内力计算一一 基本基本资料料1 基本情况单线铁路先张法预应力混凝土简支梁;线路情况：直线、直梁。图1 结构形式图2 工艺流程一一 基本基本资料料1 基本情况图3 “中-活载”图式一一 基本基本资料料2 材料 采用75mm钢绞线、C40混凝土；力学性能参数从铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB1002.32005 。二二 主要尺寸主要尺寸拟定定1 梁高 梁高h/跨度L=1/91/62 肋厚20cm 60cm3 下翼缘 考虑预应力钢束、普通钢筋的布置合理和施工方便。二二 主要尺寸主要尺寸拟定定4 道砟槽板 顶宽 3.9m ，厚度 120mm；板与梁肋相交处的梗肋底坡 1：3；板与梁肋相交处的板厚，h/10。图图4 4 道道砟砟槽板参考尺寸槽板参考尺寸二二 主要尺寸主要尺寸拟定定5 变截面设计主梁纵截面形式为等高度变厚度；变截面位置宜设置在01/4L，3/4LL范围内。三三 内力内力计算部分算部分1 恒载梁体自重、二期恒载梁部分。其他附属设备（道碴、线路、人行道）产生的等效均布荷载 26.6kN/m(26.6kN/m(每片梁每片梁)2 活载 采用换算荷载：等效均布活载；参见结构力学或者规范附录。需要考虑活载冲击作用，冲击系数的计算与跨径相关。3 关键截面弯矩：1/8、1/4、3/8、1/2截面。剪力：1/2、变截面处、端部截面三三 内力内力计算部分算部分4 荷载组合 内力包络图依据已求出的各计算截面的最大弯矩、剪力值，绘制弯矩包络图、剪力包络图。四四 主梁配预应力钢束并验算1 配置预应力钢束采用“破坏阶段法”假设：在预应力筋接近或达到抗拉极限强度时，受压区混凝土达到极限抗压强度。破坏过程：混凝土受拉区出现裂缝并向上延伸，混凝土受压区减少并完全进入塑性状态，受拉钢筋应力也不断增加达到流限状态，钢筋被拉断的同时混凝土被压碎。图图5 5 破坏假定破坏假定破坏形式分类：塑性破坏、脆性破坏四四 主梁配预应力钢束并验算1 配置预应力钢束借助静力平衡条件有：其中：M计算荷载（组合）弯矩 K安全系数强度，主力组合时取2.0 fp受拉区预应力筋抗拉极限强度 h0截面有效高度，取0.9h 上翼缘板计算厚度 四四 主梁配预应力钢束并验算1 配置预应力钢束四四 主梁配预应力钢束并验算2 确定预应力钢束的绝缘点图图6 6 预应预应力力钢钢束的束的传递长传递长度范度范围围内内预应预应力力值变值变化化规规律律 由跨中钢束极限承载力及弯矩包络图，绘制力筋承载力强度包线，在图中找到弯矩包络图与强度包线的交点，为理论绝缘点，为保证足够的承载力，实际绝缘点要从理论绝缘点向外沿不小于锚固长度的距离。四四 主梁配预应力钢束并验算3 强度检算-正截面检算图图7 7 正截面受弯构件正截面正截面受弯构件正截面强强度度计计算算图图四四 主梁配预应力钢束并验算3 强度检算-斜截面检算 斜截面强度检算包括了斜截面抗弯、斜截面抗剪两个方面。具体实施可以参考铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范的附录C：预应力混凝土受弯构件斜截面强度检算。四四 主梁配预应力钢束并验算4 确定预应力束的控制应力 依据铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB1002.320056.4.1规定：钢丝、钢绞线的锚下控制应力值：四四 主梁配预应力钢束并验算5 计算预应力损失四四 主梁配预应力钢束并验算5 计算预应力损失 对先张法构件，当采用蒸汽或者其他方法加热养护时，由于钢筋和张拉台座之间的温差引起的应力损失：四四 主梁配预应力钢束并验算5 计算预应力损失 对先张法构件，放松钢筋时由于混凝土弹性压缩引起的预应力损失：四四 主梁配预应力钢束并验算5 计算预应力损失四四 主梁配预应力钢束并验算5 计算预应力损失四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-抗裂性检算正截面四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-抗裂性检算斜截面四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-正截面混凝土压应力四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-正截面混凝土受拉区应力四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-预应力钢束最大应力四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-预应力钢束最大应力四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-箍筋计算当需要通过计算确定箍筋时，箍筋间距应按下式计算：四四 主梁配预应力钢束并验算6 运营阶段检算-挠度计算四四 主梁配预应力钢束并验算7 预应力、运送及安装阶段检算四四 主梁配预应力钢束并验算7 预应力、运送及安装阶段检算五五 作作图混凝土梁的立、平面图及预应力钢束布置图。dynamic_ 密密码：123456654321