资源描述
本科毕业(论 文)设计
题目(中文): 25m预应力混凝土空心板梁桥设计
(英文)25m Prestressed Concrete Hollow Slab beam bridge
学 院 建筑工程学院
年级专业
学生姓名
学 号
指导教师
完 成 日 期 2012 年 4 月
上海师范大学本科毕业论文(设计)诚信声明 ………………………………… I
上海师范大学本科毕业论文(设计)选题登记表…………………………………II
上海师范大学本科毕业论文(设计)指导记录表…………………………………Ⅳ
中文摘要及关键词 ………………………………………………………………Ⅴ
英文摘要及关键词 ……………………………………………………………… Ⅵ
一、 设计资料 - 1 -
1.1 主要技术指标 - 1 -
1.2 材料 - 1 -
1.3 空心板构造 - 1 -
1.4 构造要点 - 1 -
1.5 设计参数 - 2 -
二、空心板截面特性计算 - 3 -
2.1 毛截面面积 - 3 -
2.2 毛截面重心位置 - 3 -
2.3 空心板毛截面对其中心轴的惯性矩计算 - 3 -
三、永久作用效应计算 - 4 -
3.1 永久作用效应计算 - 4 -
3.2 可变作用效应计算 - 5 -
3.2.1 汽车荷载横向分布系数计算 - 6 -
3.2.2汽车荷载冲击系数计算 - 11 -
3.2.3 车道荷载效应计算 - 12 -
3.3 作用效应组合 - 14 -
四、预应力钢筋数量估算及布置 - 15 -
4.1预应力钢筋数量的估算 - 16 -
4.2 预应力钢筋布置 - 17 -
4.3 普通钢筋数量的估算及布置 - 17 -
五、换算截面几何特性计算 - 20 -
5.1 换算截面面积 - 20 -
5.2 换算截面重心位置 - 20 -
5.3 换算截面惯性矩 - 21 -
5.4 换算截面弹性抵抗矩 - 21 -
六、承载能力极限状态计算 - 21 -
6.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算 - 21 -
6.2 斜截面的抗弯承载力计算 - 22 -
6.2.1 斜截面抗剪强度上、下限校核 - 22 -
6.2.2 斜截面抗剪承载力计算 - 23 -
七、预应力损失计算 - 24 -
7.1 锚具变形、回缩引起的预应力损失 - 24 -
7.2 预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失 - 25 -
7.3 预应力赶脚先由于松弛硬气的预应力损失 - 25 -
7.4 混凝土贪心压缩引起的预应力损失 - 25 -
7.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 - 26 -
7.6 预应力损失组合计算 - 28 -
八、正常使用极限状态计算 - 29 -
8.1 正截面抗裂性计算 - 29 -
8.2 斜截面抗裂性计算 - 30 -
九、变形计算 - 34 -
9.1 正常试用阶段的挠度计算 - 34 -
9.2 预加力引起的反拱度计算反预拱度的设置 - 34 -
9.2.1 预加力引起的反拱度计算 - 34 -
9.2.2 预拱度的设置 - 36 -
十、持久状态应力验算 - 36 -
10.1 跨中截面混凝土法向应力验算 - 36 -
10.2 跨中截面预应力钢绞线拉应力验算 - 37 -
10.3 斜截面主应力验算 - 37 -
十一、短暂状况应力验算 - 39 -
11.1 跨中截面 - 40 -
11.2 四分点处截面 - 41 -
11.3 支点截面 - 42 -
十二、最小配筋率复核 - 44 -
十三、下部结构的计算 - 45 -
13.1盖梁的计算 - 45 -
13.1.1盖梁的尺寸 - 45 -
13.1.2荷载计算 - 46 -
13.1.3内力计算 - 48 -
13.1.4截面配筋设计与承载力校核 - 49 -
13.2 桥墩墩柱计算 - 50 -
13.2.1 荷载计算 - 50 -
13.2.1.1 恒载计算 - 50 -
13.2.1.2 活载计算 - 50 -
13.2.1.3反力横向分布计算 - 50 -
13.2.2 截面配筋计算及验算 - 51 -
13.2.2.1 作用于墩柱顶的外力 - 51 -
13.2.2.3 截面配筋计算 - 52 -
13.3 钻孔灌注桩计算 - 53 -
13.3.1 荷载计算 - 54 -
13.3.2 桩的内力计算(法) - 55 -
13.3.2.1 桩的计算宽度 - 55 -
13.3.2.2 桩的变形系数 - 55 -
13.3.3 桩身截面配筋与强度验算 - 57 -
13.3.4 桩柱顶纵向水平位移验算 - 58 -
13.3.4.1 桩在地面处的水平位移和转角计算 - 58 -
十四、参考文献 - 58 -
25m预应力混凝土空心板桥设计计算书
一、 设计资料
1.1 主要技术指标
桥跨布置: 3×25.0m。
跨 径: 标准跨径:25.0m;
计算跨径:24.60m。
桥面总宽: 15m,横向布置为0.5m+14m+0.5 m
设计荷载:汽车荷载:公路——II级荷载;人群荷载:3.0kN/㎡,安全等级为二级。
1.2 材料
混凝土:空心板采用C50,铰缝采用C40混凝土;栏杆采用C30混凝土;桥面铺装采用C30沥青混凝土和C40防水混凝土。
钢 筋:预应力钢筋采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线,公称直径为15.20 mm,公称面积140 mm2,标准强度fpk = 1860 MPa,设计强度fpd =1260 MPa,弹性模量Ep = 1.95×105 MPa。
防撞护栏:采用混凝土防撞护栏,线荷载为7.5 kN/m。
1.3 空心板构造
空心板高度0.9 m,宽度1.24 m,各板之间留有0.01 m的缝隙。
1.4 构造要点
1.4.1 本空心板按部分预应力混凝土A类构建设计。
1.4.2 桥面横坡为2%单向横坡,各板均斜置,横坡由下部结构调整。
1.4.3 桥面铺装:上层为0.01 m的C30沥青混凝土,下层为0.12 m的C40防水混凝土,两者之间架设SBS防水层。
1.4.4 与之预应力空心板采用先张法施工工艺。
1.4.5 桥梁横断面与构造及空心板截面尺寸如图1-1和图1-2
图1-1 桥梁横断面及构造图(单位:dm)
图 1-2 空心板截面细部尺寸图(单位:dm)
1.5 设计参数
1.5.1 相对湿度75%
1.5.2 C50混凝土材料特性:fck = 32.4 MPa, fcd = 22.4 MPa,ftk = 2.65 MPa,
ftd = 1.83 MPa;
1.5.3 沥青混凝土重度按23 kN/m3,预应力混凝土结构重度按26 kN/m3计,混凝土重度按25 kN/m3计。
二、空心板截面特性计算
2.1 毛截面面积
A=140.4×107.3-52.1×80.5-2×[0.5×(62.3+80.5)×17.0]-2×(30+40.95+110.5+304.15)
=7478.98 cm2
2.2 毛截面重心位置
全截面对1/2板高处静矩为
sh/2 = 2×[110.5×11.1+30×(×6+47.6)+40.95×(×9.1+31.2)+304.15×0.9]
= 9148.71cm3
铰缝面积为 Aj = 2×(30+40.95+110.5+304.15) = 971.2 cm2
毛截面重心离1/2板高处距离为
cm
铰缝重心与1/2板高处距离为
cm
2.3 空心板毛截面对其中心轴的惯性矩计算
空心板抗扭特性计算时,可将空心板截面近似简化为箱形截面来计算,参照桥梁工程略去中间肋板,将图 1-2所示截面简化成图 1-3。
图 1-3 计算截面抗扭特性简化式
三、永久作用效应计算
3.1 永久作用效应计算
(1) 空心板自重(第一阶段结构自重)g1
(2) 桥面系自重(第二阶段结构自重)g2
人行道及栏杆重力参照其他桥梁设计资料,单侧按12.0kN/m计算。
桥面铺装采用厚度10cm的C30沥青混凝土,则全桥宽铺装层每延米长重力为:
上述自重效应是在各空心板形成整体后,再加至板桥上的,精确地说由于桥梁横向弯曲变形,各板分配到的自重效应应是不相同的,本例为计算方便近似按各板平均分担来考虑,则每块空心板分摊到的每延米桥面系重力为:
(3) 铰缝自重(第二阶段结构自重)g3
由此可得空心板每延米总重力g为:
由此可计算出简支空心板永久作用(自重)效应,计算结果见表 1-1
项
目
作
用
种
类
作用
计算跨径
作用效应M(kN·m)
作用效应V(kN)
跨中
1/4跨
支点
1/4跨
跨中
18.697
24.6
141.33
1060.75
229.97
114.99
0
8.2084
24.6
620.92
465.69
100.96
50.48
0
26.9054
24.6
2045.26
1526.44
330.94
165.47
0
3.2 可变作用效应计算
公路-I级车道荷载的均布先荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk为:
qk = 10.5 kN/m
计算弯矩是,集中荷载为:
Pk = 237.20 kN
计算剪力时,集中荷载为:
Pk = 284.64 kN
按《桥规》车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上,集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。多车道桥梁上还应考虑多车道折减,双车道折减系数ξ=0.67,但不小于两设计车道的荷载效应。
3.2.1 汽车荷载横向分布系数计算
空心板跨中和l/4处的荷载横向分布系数按铰接板法计算,支点处按杠杆原理法计算。支点至l/4点之间的荷载横向分布系数按直线内插求得。
(1)跨中及l/4处的荷载横向分布系数计算
首先计算空心板的刚度参数γ:
由前面计算:
I = 1.031011 mm4
I = 1.091011 mm2
b = 1404 mm
l = 24600 mm
将以上数据代入,得:
求得刚度参数后,即可按其查《公路桥涵设计手册——梁桥(上册)》(徐光辉,胡明义,主编,人民交通出版社,1996年3月)第一篇附录(二)中10块板的铰接板桥荷载横向分布影响线表,由γ=0.01及γ=0.02内插得到γ=0.010242时,1~5号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值,内插计算结果见表 1-2中。每个对应的板号,各块板竖向影响线之和等于1,用此来进行校核。
表 1-2
各板的荷载横向分布影响线及横向最不利荷载布置如图1-4所示。
各板的荷载横向分布系数计算见表1-3,计算公式为:
式中 ——表示车轮对应的影响线坐标值。
1号板:
四行汽车:
两行汽车:
2号板:
四行汽车:
两行汽车:
3号板:
四行汽车:
两行汽车:
4号板:
四行汽车:
两行汽车:
5号板:
四行汽车:
两行汽车:
各板横向分布系数计算结果汇总于表1-3.由表1-3中数据可以看出:四行汽车荷载作用时,3号板的横向分布系数最不利;两行汽车作用时,1号板为最不利。为设计和施工方便,各空心板设计成统一规格,同时考虑到汽车荷载效应,因此,跨中和l/4出的荷载横向分布系数偏安全的取下列数值:
各板荷载横向分布系数汇总表 表1-3
板
号
横
向
分
布
系
数
1
2
3
4
5
0.4185
0.3445
0.419
0.418
0.4135
0.275
0.2685
0.258
0.2385
0.211
(2) 车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算
支点处的荷载横向分布系数按杠杆原理法计算。由1-5,1~5号板的横向分布系数计算如下:
四行汽车:
两行汽车:
(3) 支点到l/4处的荷载横向分布系数
按直线内插求得。
空心板的荷载横向分布系数汇总于表1-4。
空心板的荷载横向分布系数 表1-4
作用位置
支点
支点至四分点
四分点至跨中
两车道汽车荷载
0.375
直线内插
0.275
四车道汽车荷载
0.5
直线内插
0.419
3.2.2汽车荷载冲击系数计算
《桥规》规定汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值乘以冲击系数μ。μ按结构基频f的不同而不同,对于简支板桥:
当f<1.5Hz时,μ=0.05;当f>14Hz时,μ=0.45;当1.5Hz≤f≤14Hz时,μ=0.1767lnf-0.0157。
式中:l——结构的计算跨径 (m)
E——结构材料的弹性模量 (N/m)
Ic——结构跨中截面的截面惯矩
Mc——结构跨中处的单位长度质量 (kg/m,当换算为重力单位时为Ns2/m2),Mc=G/g;
G——结构跨中处每延米结构重力 (N/m);
g——重力加速度,g=9.81m/s2。
由前面计算,
由《公预规》查得C40混凝土的弹性模量,代入公式得:
3.2.3 车道荷载效应计算
计算车道荷载引起的空心板跨中及l/4处截面效应时,均布荷载标准值qk应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上,集中荷载标准值Pk只作用于影响线中一个最大影响线峰值处,影响线面积计算见表1-5。
影响线面积计算表 表1-5
项目
计算面积
影响线面积ω0
(1)弯矩作用效应计算
弯矩作用效应计算公式为:,计算结果见表1-6。
各控制截面弯矩计算表 表1-6
车道数
内力
1+μ
(1)
ξ
(2)
m
(3)
qk
(4)
ω0
(5)
Pk
(6)
yk
(7)
剪力效应
1×2×3×(4×5+6×7)
不计冲击值
(kN)
两车道
1.1234
1
0.275
10.5
75.645
237.2
6.15
696.047
619.589
0.275
37.8225
4.1625
460.690
410.086
四车道
0.67
0.419
75.645
6.15
710.550
632.499
0.419
37.8825
4.1625
470.290
418.631
(2) 剪力作用效应计算
剪力作用效应的计算公式为:
各控制截面剪力计算表 表1-7
车道数
内力
1+μ
(1)
ξ
(2)
m
(3)
qk
(4)
ω0
(5)
Pk
(6)
yk
(7)
剪力效应
1×2×3×(4×5+6×7)
不计冲击值
(kN)
两车道
1.1234
1
0.275
10.5
3.075
284.64
0.5
53.9427
48.017
0.275
6.919
0.75
88.395
78.686
四车道
0.67
0.419
3.075
0.5
55.066
49.018
0.419
6.919
0.75
90.237
80.325
计算支点处剪力时,根据支点的影响线,车道荷载应该满跨布置,沿整个跨长横向分布系数不同,这时横向分布系数需按变化值考虑。
A.两车道布载:
不计冲击:
计冲击:
B.四车道布载:
不计冲击:
计冲击:
3.3 作用效应组合
根据可能同时出现的作用效应选择了四种最不利效应组合,分别为作用效应标准值、承载能力极限状态、正常极限状态、弹性阶段截面应力计算,见表1-8所示。
空心板作用效应组合计算汇总表 表1-8
序号
作用种类
弯矩M(kN·m)
剪力V(kN)
跨中
l/4
跨中
l/4
支点
作用效应
标准值
永久作用
效应
1414.33
1060.75
0
114.99
229.97
620.92
465.69
0
50.48
100.96
(SGK)
2035.26
1526.44
0
165.47
330.94
可变作用效应
车道荷载
不计冲击
619.589
410.086
48.017
78.686
145.485
696.0467
460.690
53.942
88.395
163.438
承载能力极限状态
基本组合Sud
1.2 (1)
2442.312
1831.728
0
198.564
397.128
1.4 (2)
974.466
644.966
75.519
123.753
228.813
Sud=(1)+(2)
3416.778
2476.694
75.519
322.317
625.941
正常使用极限状态
作用短期效应组合
(3)
2035.26
1526.44
0
165.47
330.94
0.7 (4)
433.712
287.060
33.612
55.080
101.840
=(3)+(4)
2468.972
1813.5
33.612
220.55
432.78
使用长期效应组合
(5)
2035.26
1526.44
0
165.47
330.94
0.4 (6)
247.836
164.034
19.207
31.474
58.194
=(5)+ (6)
2283.096
1690.474
19.270
196.944
389.134
弹性阶段截面应力计算
标准值效应组合S
2035.26
1526.44
0
165.47
330.94
696.047
460.690
53.942
88.395
163.438
S=+
2731.307
1987.13
53.942
253.865
494.478
四、预应力钢筋数量估算及布置
4.1预应力钢筋数量的估算
本设计采用先张法预应力混凝土空心板的构造形式,在进行预应力混凝土桥梁设计时,需满足不同设计状况下规范规定的控制条件要求,首先根据结构在正常使用极限状态正截面抗裂性确定预应力钢筋的数量,然后根据构件能力极限状态要求确定普通钢筋的数量。本设计按部分预应力A类构件进行设计,先根据正常使用极限状态正截面抗裂性确定有效预加力Npe
按《公预规》6.3.1条,A类预应力混凝土构件正截面抗裂性是控制混凝土的法向拉应力,并符合以下条件:
在作用短期效应组合下,满足
式中 ——在作用短期效应组合Msd作用下,构件抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力;
——构件抗裂验算边缘混凝土的有效预压应力。
在初步设计时,和可按下列公式近似计算:
式中 A、W——构件毛截面面积及其对毛截面受拉边缘的弹性抵抗矩;
——预应力筋重心对毛截面重心轴的偏心距,=y-,可预先假定;
——按作用短期效应组合计算的弯矩值。
代入,可求得满足部分预应力混凝土A类构件正截面抗裂性要求所需的最小有效预加力为:
本设计实例中,=2468.972 kN·m,预应力空心板采用C50,ftk = 2.65 MPa,,以求得空心板截面面积A = 7478.98 cm2=7478.98×102 mm2 ,弹性抵抗矩:W=I/y下=1032.585×104/(45-2.1)=24.069×104 cm3 =24.069×107 mm3。
假设=45mm,=y-=450-21-45=384 mm
代入得
则,所需预应力钢筋截面面积Ap为
式中 ——预应力钢筋的张拉控制应力;
——全部预应力损失值。
本例采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线,公称直径为15.2mm,公称面积140mm2,标准强度为fpk =1860MPa,设计强度fpd =1260 MPa,弹性模量Ep = 1.95×105 MPa。按《公预规》 σ con ≤0.75 f pk ,现取 σ con =0.70 f pk ,预应力损失总和近似假定为 20%张拉控制应力来估算,则:
4.2 预应力钢筋布置
采用 15根股钢绞线布置在空心板下缘,Ap=2100,沿空心板跨长直线布置,钢绞线重心距下缘的距离=45mm,见图1-5。先张法混凝土构件预应力钢绞线之间的净距,对七股钢绞线不应小于25mm,在构件端部10倍预应力钢筋直径范围内,设置3~5片钢筋网。
4.3 普通钢筋数量的估算及布置
在预应力钢筋数量已经确定的情况下,可由正截面承载能力极限状态要求的条件确定普通钢筋数量,暂不考虑在受压区配置预应力钢筋,也暂不考虑普通钢筋的影响。空心板可换算成等效工字形截面来考虑,如图1-6所示。
由面积和面积距相等,可得:
由以上两式联立求得: (cm)
则得等效工字形截面的上翼缘板厚度为:
等效工字形截面的下翼缘板厚度:
等效工字形截面的腹板厚度为:
假设截面受压区高度,设有效高度
正截面承载力为:
式中 ——桥梁结构重要性系数,本算例设计安全等级为二级,故取1.0;
——混凝土的轴心抗压强度设计值,本例为C50,则=22.4MPa;
——承载能力极限状态的跨中最大弯矩。
代入相关参数值,则上式为:
整理得
解得 x=111.7587 mm < =149.08 mm,故假设正确
且满足 x=111.7587 mm
上述计算说明中和轴位于翼缘板内,由此可求得普通钢筋的面积:
查表,用直径28mm普通钢筋6根截面面积3695mm2,符合计算要求。普通钢筋,C20 HRB335级钢筋,最小配筋率计算:,且不应小于0.2%,故取。实际配筋率
五、换算截面几何特性计算
在配置了预应力钢筋和普通钢筋之后,需要计算换算截面几何特性。
5.1 换算截面面积
而
则
5.2 换算截面重心位置
预应力筋和普通钢筋换算截面对空心板毛截面重心轴的静矩为:
于是得换算截面到空心板毛截面重心轴的静矩为:
则换算截面重心至空心板截面下缘和上缘的距离分别为:
换算截面重心至预应力钢筋重心及普通钢筋重心的距离分别为:
5.3 换算截面惯性矩
5.4 换算截面弹性抵抗矩
下缘: mm3
上缘: mm3
六、承载能力极限状态计算
6.1 跨中截面正截面抗弯承载力计算
跨中截面构造尺寸及配筋见图1-7, 预应力钢绞线合力作用点到截面底边的距离ap=45mm,普通钢筋合力作用点到截面底边的距离为as=45mm,则预应力钢筋和普通钢筋的合力作用电至空心板截面底边的距离为:。
则跨中截面有效高度
采用等效工字形截面来计算,见图1-6。判断截面类型:
所以,,属于第一类T形截面,应按宽度为1240mm的矩形截面来计算其正截面抗弯承载力。
混凝土的受压区高度为:
则跨中截面的抗弯承载力
因此,跨中正截面抗弯承载力满足要求。
6.2 斜截面的抗弯承载力计算
6.2.1 斜截面抗剪强度上、下限校核
选取距支点1/2出截面进行斜截面抗剪承载力计算。截面构造尺寸及配筋见图1-7。先进行抗剪强度上、下限复核,根据《公预规》5.2.9条:
式中 Vd——验算截面处由作用(荷载)产生的剪力组合设计值(kN),由表1-9的支点处剪力及l/4截面剪力,内插得距支点h/2=450mm处的截面剪力值:
——混凝土强度等级,空心板为C50,
b ——相应于剪力组合设计值处的等效工字形截面腹板宽度,即b=549.42mm。
——相应于剪力组合设计值处的截面有效高度,由于本例预应力钢筋都是直线布置,因此邮箱高度个界面处均为。
故空心板距支点h/2处截面尺寸满足康健要求。
按《公预规》5.2.10条,当满足下式时刻不进行斜截面抗剪承载力计算。
式中 ——预应力提高系数,对预应力混凝土受弯构件,取1.25
——混凝土抗拉强度设计值,对C50混凝土,取1.83MPa。
代入得:
因此,不需要进行斜截面抗剪承载力计算,;梁体可按构造要求配置箍筋即可。根据《公预规》9.3.13条规定,在支座重心跨径方向长度不小于1倍梁高范围内,箍筋间距不宜大于100mm,其他梁端箍筋间距取250mm。故在支座处,从支座到跨中1.10m(从两端到跨中1.43m)范围内箍筋间距取为100mm,其他梁端箍筋间距取为250mm,箍筋选取直径为12mm的HPB235级钢筋,箍筋布置见图1-8。
跨中部分箍筋配筋率为:
满足最小配筋率的要求。
6.2.2 斜截面抗剪承载力计算
由图1-8,选取以下两个位置进行空心板斜截面康健承载力计算:
①距支座中心h/2=1073/2=536.5mm处截面,x=11763.5mm
②距支座中心位置1.10m处截面(箍筋间距变化处),距跨中距离为x=8550mm。
计算上述各处截面的剪力组合设计值,可按表1-9。
各计算截面剪力组合设计值 表1-9
距跨中距离x(mm)
12300(指点截面)
11763.5
11200
6150
(l/4截面)
剪力组合设计值Vd(kN)
494.29
472.73
450.09
247.14
①距支座中心h/2=1073/2=536.5mm处截面
由于空心板的预应力筋及普通钢筋是直线配筋,故此截面有效高度取与跨中相同值,即,其等效工字形截面的肋宽为b = 549.42mm。由于没有设置晚起钢筋,因此,斜截面康健承载力为:
此处箍筋间距为Sv=100mm,HRB335钢筋,双肢箍,直径为12mm,=226,则箍筋的配筋率为:
把以上书记代入得:
因此,该处截面康健承载力满足要求。
②距跨中截面x=11200mm处截面
此处450.09kN,箍筋间距Sv=250mm,HRB335钢筋,双肢箍,直径为12mm,=226,箍筋的配筋率0.16%,得:
因此,该处截面康健承载力满足要求。
七、预应力损失计算
本例采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞线,公称直径15.2mm,公称面积140,标准强度为fpk =1860MPa,设计强度fpd =1260 MPa,弹性模量Ep = 1.95×105 MPa。张拉控制应力值取。则各项预应力损失计算如下:
7.1 锚具变形、回缩引起的预应力损失
预应力钢绞线的有效长度取为张拉台座的长度,设台座长L=63m,采用一端张拉级夹片是锚具,有顶压时,取张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值⊿l=4mm,则此项预应力损失为:
7.2 预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失
先张法预应力混凝土构件采用加热养护的方法是,为减少温差引起的预应力损失,可采用分阶段的养护措施。设控制预应力钢筋与台座之间的最大温差⊿t=t2-t1=15℃,则由钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失为:
7.3 预应力赶脚先由于松弛硬气的预应力损失
预应力钢绞线由于钢筋松弛引起的预应力损失值,可按下式计算
式中 ——张拉系数,本算例采取一次张拉,取=1.0;
——钢筋松弛系数,对低松弛钢绞线,取=0.3
——预应力钢绞线的抗拉强度标准值,=1860MPa
——传力锚固时的钢筋应力,对先张法构件,采用下式计算:
代入得:
7.4 混凝土贪心压缩引起的预应力损失
对于先张法构件:
式中 ——预应力钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值,=5.65;
——在计算截面钢筋重心处,由全部钢筋预加力产生的混凝土法向应力,按
计算;
式中 ——预应力钢筋穿礼貌故事的全部预应力损失,由《公预规》6.2.8条,先张法构件传力锚固时的损失为
由前面计算,空心板换算截面面积=775399,,,。
7.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失
由混凝土收缩徐变产生的预应力算是可按下式计算
式中 ——构件受拉区全部纵向钢筋的含筋率,即;
——取;
i ——构件截面回转半径,取;
——构件截面受拉区全部纵向钢筋重心处,由预应力(扣除相应阶段的预应力损失)和结构资中产生的混凝土法相拉应力,按下式取值;
——传力锚固时,预应力钢筋的预加力,按下式取值
——换算截面重心至预应力钢筋和普通钢筋合力点的距离,取值为456.81mm;
——构件受拉区全部纵向钢筋重心至截面重心的距离,取值为456.81mm;
——预应力钢筋传力锚固龄期,计算龄期为t时的混凝土收缩应变;
——加载龄期为,计算考虑的龄期为t时的徐变系数。
计算以上各参数:
考虑自重的影响,由于收缩徐变持续时间较长,采用全部永久作用,空心板跨中截面全部永久作用弯矩由表1-8查得,在全部钢筋重心处由资中产生的拉应力为:
跨中截面:
l/4截面:
支点截面:
则全部纵向钢筋重心处的压应力为:
跨中截面:
l/4截面:
支点截面:
《公预规》6.2.7条规定,不得大于传力锚固时混凝土立方体抗压强度的0.5倍。设传力锚固时混凝土打到C30,则,,则跨中截面、l/4截面、支点截面全部钢筋重心处的压应力均小于,满足要求。
设传力锚固龄期为7d,计算龄期为混凝土终极值,设桥梁所处环境的大气相对湿度为75%。由前面计算,空心板毛截面面积7478.98
空心板与大气接触的周边长度为u,其值为:
故空心板的理论厚度h为:
算的h后,查《公预规》表6.2.7并直线内插得到:
把以上数据代入的计算公式,则
跨中:
l/4截面:
支点截面:
7.6 预应力损失组合计算
传力锚固时第一批预应力损失:
传力锚固后的预应力损失:
传力锚固后预应力损失总和:
有效预加力:
计算结果见表1-10。
预应力损失计算表 表1-10
计算项
符号
跨中截面
l/4截面
支座截面
锚具变形、回缩引起的预应力损失
12.38
预应力钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失
30
预应力钢绞线由于钢筋松弛引起的预应力损失
38.9
混凝土弹性压缩引起的预应力损失
47.09
混凝土收缩和徐变引起的预应力损失
46.72
58.1523
121.5846
传力锚固时第一批损失
108.92
108.92
108.92
传力锚固后第二批损失
66.17
77.6023
141.0346
传力锚固后预应力损失总和
175.09
186.5223
249.9546
各截面有效预加力
1126.91
1115.478
1052.045
八、正常使用极限状态计算
8.1 正截面抗裂性计算
正截面抗裂性计算是对构件跨中截面混凝土的拉应力进行验算,根据《公预规》6.3条要求。对于部分预应力A类构件,应满足两个要求:
第一,在作用短期效应组合下,
第二,在作用长期效应组合下,
即不出现拉应力
式
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