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1、<p> 專 業(yè) 道路與橋梁工程技術(shù)</p><p><b> 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單</b></p><p><b> 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b> 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告</b></p><p><b> 摘 要</b&g
2、t;</p><p> 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為一座預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板梁橋,包括上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算分析和配筋設(shè)計(jì)。該橋采用設(shè)計(jì)車輛荷載為“公路-Ⅱ級(jí)”,人群荷載為3.0kN/m;橋面寬度為凈7.5m+20.75m,設(shè)計(jì)跨度為325m,屬于簡(jiǎn)支梁體系。</p><p> 梁體設(shè)計(jì)工作包括:根據(jù)給定資料選定空心板梁截面尺寸,確定梁體及各個(gè)組成部分的材料、計(jì)算截面幾何特性并進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算、
3、根據(jù)強(qiáng)度估算鋼筋面積并布置鋼筋,對(duì)梁體設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行安全檢驗(yàn)??招陌辶毫洪L(zhǎng)25.0m,支座間距取為24.4m,梁體材料采用C50混凝土,橋面兩邊設(shè)有護(hù)欄,橋面鋪裝為瀝青混凝土,均采用C40混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為1860MPa,公稱面積為139.0mm2,施工采用先張法。橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其中包括預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板梁橋的蓋梁、橋墩、樁基的設(shè)計(jì)。</p><p><b> 目 錄</b&
4、gt;</p><p><b> 第1章緒論1</b></p><p> 1.1 選題背景1</p><p> 1.2 研究現(xiàn)狀1</p><p> 1.3 橋梁工程的發(fā)展方向2</p><p> 1.4 成果及意義3</p><p> 第2
5、章空心板設(shè)計(jì)概述4</p><p> 2.1 設(shè)計(jì)資料4</p><p> 2.2 截面構(gòu)造4</p><p> 2.2.1尺寸選定4</p><p> 2.2.2空心板毛截面幾何特性計(jì)算4</p><p> 2.3 作用效應(yīng)計(jì)算6</p><p> 2.3.
6、1 永久作用效應(yīng)計(jì)算6</p><p> 2.3.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算7</p><p> 2.4 汽車荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算7</p><p> 2.4.1跨中和L/4處的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算8</p><p> 2.4.2支點(diǎn)處的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算10</p><p> 2.4.3
7、支點(diǎn)至L/4處的荷載橫向分布系數(shù)10</p><p> 2.5 汽車荷載沖擊系數(shù)計(jì)算10</p><p> 2.6 可變作用效應(yīng)計(jì)算11</p><p> 2.6.1車道荷載效應(yīng)11</p><p> 2.6.2人群荷載效應(yīng)13</p><p> 2.6.3 作用效應(yīng)組合13</p
8、><p> 第3章空心板截面計(jì)算15</p><p> 3.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置15</p><p> 3.2 普通鋼筋數(shù)量的估算及布置17</p><p> 3.3 換算截面幾何特性計(jì)算18</p><p> 3.3.1 換算截面面積A019</p><p>
9、 3.3.2 換算截面重心位置19</p><p> 3.3.3 換算截面慣性矩19</p><p> 3.3.4 換算截面彈性模量抵抗矩20</p><p> 3.4 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算20</p><p> 3.4.1 跨中截面正截面抗彎承載力計(jì)算20</p><p> 3.4.2
10、 斜截面抗剪承載力計(jì)算21</p><p> 3.5 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算23</p><p> 3.5.1 錨具變形、回縮引起的應(yīng)力損失23</p><p> 3.5.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失24</p><p> 3.5.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線由于應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失24</p><p>
11、3.5.4 混凝土彈性模量壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失24</p><p> 3.5.5 混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失25</p><p> 3.5.6 預(yù)應(yīng)力損失組合27</p><p> 第4章上部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算28</p><p> 4.1 正常使用極限狀態(tài)28</p><p> 4.1.1
12、 正截面抗裂性驗(yàn)算28</p><p> 4.1.2 斜截面抗裂性驗(yàn)算31</p><p> 4.2 變形要求36</p><p> 4.2.1 正常使用階段的撓度計(jì)算36</p><p> 4.2.2 反拱度計(jì)算及預(yù)拱度的設(shè)置36</p><p> 4.3 持久狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算38<
13、/p><p> 4.3.1 跨中截面混凝土法向壓應(yīng)力驗(yàn)算38</p><p> 4.3.2 斜截面主應(yīng)力驗(yàn)算39</p><p> 4.4 短暫狀態(tài)應(yīng)力驗(yàn)算41</p><p> 4.4.1 跨中截面42</p><p> 4.4.2 L/4截面43</p><p>
14、 4.4.3 支點(diǎn)截面44</p><p> 4.5 最小配筋率復(fù)核46</p><p> 4.6 鉸縫計(jì)算47</p><p> 4.6.1 鉸縫剪力計(jì)算47</p><p> 4.6.2 鉸縫剪力48</p><p> 4.6.3 鉸縫抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算49</p><
15、;p> 4.7 預(yù)制空心板吊環(huán)計(jì)算49</p><p> 4.8 欄桿計(jì)算50</p><p> 4.8.1 欄桿的構(gòu)造及布置50</p><p> 4.8.2 欄桿的作用效應(yīng)計(jì)算50</p><p> 4.8.3 欄桿柱承載能力復(fù)核51</p><p> 4.8.4 扶手計(jì)算
16、53</p><p> 第7章 結(jié)論86</p><p><b> 參考文獻(xiàn)87</b></p><p><b> 致 謝88</b></p><p> 附錄 設(shè)計(jì)圖紙94</p><p><b> 第1章緒論</b></
17、p><p><b> 1.1 選題背景</b></p><p> 交通要暢通無阻,天塹要變通途,橋梁起著很重要的作用。橋梁型勢(shì)發(fā)展呈現(xiàn)多樣性,橋梁設(shè)計(jì)理論也趨于完善,橋梁設(shè)計(jì)理論更是取得長(zhǎng)足進(jìn)步:從極限設(shè)計(jì)法到矩陣力法、有限元法,從分析單一結(jié)構(gòu)到處理復(fù)合結(jié)構(gòu);材料和工具也不斷更新:從混凝土、鋼材到環(huán)氧樹脂,抗拉壓強(qiáng)度得到提高;就我國(guó)而言,混凝土結(jié)構(gòu)仍是首選材料,且基
18、于造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用,我國(guó)是使用混凝土結(jié)構(gòu)最多的國(guó)家,并以預(yù)應(yīng)力混凝土為主施工。特別是預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋在現(xiàn)代城市的各種橋型中有著廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)具有其廣泛性。在橋梁工程中,中小跨度的橋梁占的比例非常大,而且在技術(shù)方面比較容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。</p><p> 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋具有建筑結(jié)構(gòu)低、結(jié)構(gòu)安全型和耐久性高,構(gòu)造簡(jiǎn)單、構(gòu)件輕巧,適于工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化施工,可縮短工期,節(jié)省投資等優(yōu)點(diǎn),在高速公
19、路橋梁工程設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)踐證明預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁做成的板式橋,具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確、梁高低、構(gòu)件輕和制作、運(yùn)輸、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。隨著公路建設(shè)和市政工程的發(fā)展,促進(jìn)了橋梁建設(shè)的發(fā)展。隨著鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力筋在橋梁工程上的推廣、應(yīng)用,一些新的張拉錨固體系研制成功。為用鋼絞線作預(yù)應(yīng)力筋預(yù)制空心板梁提供了有利的條件。</p><p><b> 1.2 研究現(xiàn)狀</b></p&g
20、t;<p> 改革開放以來,橋梁建設(shè)得到迅速發(fā)展,一般公路和高等級(jí)公路上的中、小橋形式多樣,工程質(zhì)量不斷提高,為公路運(yùn)輸提供了安全、舒適的服務(wù)。特別是基于我國(guó)公路橋發(fā)展落后的現(xiàn)狀,預(yù)應(yīng)力混凝土的發(fā)展有良好的勢(shì)頭。就我國(guó)而言,預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋仍是公路橋梁中量大、面廣的常用橋型?,F(xiàn)在的橋型很多采用了預(yù)制空心板梁。隨著高強(qiáng)混凝土在我國(guó)的逐步推廣應(yīng)用,公路橋梁中廣泛使用的預(yù)應(yīng)力混凝土空心板也迫切需要提高混凝土強(qiáng)度等級(jí),采用高強(qiáng)混
21、凝土以提高經(jīng)濟(jì)效益,現(xiàn)有的空心板截面形式和配筋設(shè)計(jì)也需修改并優(yōu)化。所以對(duì)于空心板梁橋的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有著廣泛的前景。</p><p> 預(yù)應(yīng)力改變了鋼筋混凝土橋的技術(shù)和形式,改變了混凝土橋的施工方法?;炷两Y(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力后形成預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)不斷發(fā)展,20世紀(jì)80年代已趨于成熟,然而,近二十幾年來由于材料預(yù)應(yīng)力體系施工技術(shù)等的發(fā)展,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)仍然在發(fā)生很大的變化,新的設(shè)計(jì)方法不斷出現(xiàn)。</
22、p><p> 目前,在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能夠制造出強(qiáng)度超過200MPa的混凝土,目前世界各國(guó)正致力于把高強(qiáng)混凝土的研究成果編入設(shè)計(jì)規(guī)范。采用高強(qiáng)度混凝土的優(yōu)越性是顯著的,如減小梁等結(jié)構(gòu)的材料用量,減小自重,減少墩臺(tái)基底反力。</p><p> 實(shí)踐證明,使用期限較長(zhǎng)的混凝土結(jié)構(gòu)在不利環(huán)境中毀壞的原因,并不是混凝土強(qiáng)度的缺陷,而使混凝土耐久性問題,因此高強(qiáng)并不是混凝土的唯一指標(biāo),高性能混凝土(Hig
23、h Performance Concrete)才是混凝土技術(shù)發(fā)展的主要方向,從施工受力及耐久性等方面來看,易澆筑、易密實(shí)、不離析、低水化熱、高早強(qiáng)、韌性好低徐變、耐疲勞、高密水、耐磨損、抗化腐等性能,已成為高性能混凝土的重要特征。此外,追求更高的強(qiáng)度容重比也是混凝土材料發(fā)展的目標(biāo)之一。</p><p> 1.3 橋梁工程的發(fā)展方向</p><p> 隨著公路建設(shè)的高潮,我國(guó)橋梁的技術(shù)
24、也得到了飛速發(fā)展,很多發(fā)達(dá)國(guó)家橋梁技術(shù)的發(fā)展比我們?cè)鐜资?,了解那些發(fā)達(dá)國(guó)家橋梁發(fā)展的動(dòng)向和趨勢(shì),對(duì)于指導(dǎo)我國(guó)目前橋梁的發(fā)展有很重要的意義。</p><p> (1) 橋型不斷豐富本世紀(jì)50~60年代,橋梁技術(shù)經(jīng)歷了一次飛躍:混凝土梁橋懸臂平衡施工法、頂推法和拱橋無支架方法的出現(xiàn),極大地提高了混凝土橋梁的競(jìng)爭(zhēng)能力;斜拉橋的涌現(xiàn)和崛起,展示了豐富多彩的內(nèi)容和極大的生命力;懸索橋采用鋼箱加勁梁,技術(shù)上出現(xiàn)新的突破。
25、所有這一切,使橋梁技術(shù)得到空前的發(fā)展。</p><p> 大噸位預(yù)應(yīng)力應(yīng)用增加?,F(xiàn)在不少橋梁中已采用每束500t的預(yù)應(yīng)力索。預(yù)應(yīng)力索一般平彎,錨固于箱梁腋上,可以減小板件的厚度,局部應(yīng)力也易于解決。</p><p> (2) 結(jié)構(gòu)不斷輕型化懸索橋采用鋼箱加勁梁,斜拉橋在密索體系的基礎(chǔ)上采用開口截面甚至是板,使梁的高跨比大大減少,輕穎;拱橋采用少箱甚至拱肋或桁架體系;梁橋采用長(zhǎng)懸臂、板件
26、減薄等,這些都使橋梁上部結(jié)構(gòu)越來越輕型化。</p><p> (3) 預(yù)應(yīng)力應(yīng)用更加豐富和靈活了部分預(yù)應(yīng)力在公路橋梁中得到較廣泛的采用。不僅允許出現(xiàn)拉應(yīng)力,而且允許在極端荷載時(shí)出現(xiàn)開裂。其優(yōu)點(diǎn)是,可以避免全預(yù)應(yīng)力時(shí)易出現(xiàn)的沿鋼束縱向開裂及拱度過大;剛度較全預(yù)應(yīng)力為小,有利于抗震;并可充分利用鋼筋骨架,減少鋼束,節(jié)省用鋼量。</p><p> 無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力得到了應(yīng)用與發(fā)展。無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)
27、構(gòu)施工方便,無需孔道壓漿,修復(fù)容易,可以減小截面高度;荷載作用下應(yīng)力幅度比有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力小,有利于抗疲勞和耐久性能。</p><p> 1.4 成果及意義</p><p> 空心板截面梁橋因橋型輕型化得到廣泛應(yīng)用,是橋梁發(fā)展的基本形式,為我國(guó)修建公路橋提供了廣闊的前景。同時(shí),我國(guó)幅員遼闊,經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平參差不起,經(jīng)濟(jì)水平不高,公路橋發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般中、小橋,這類橋仍以預(yù)
28、應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋的研究和應(yīng)用對(duì)以后我國(guó)公路橋梁的建設(shè)和發(fā)展有著重要的意義。</p><p> 這次設(shè)計(jì)過程,我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,查閱相關(guān)資料后,完成了空心板梁設(shè)計(jì)過程中的全部計(jì)算和繪圖工作。本設(shè)計(jì)中前半部分與預(yù)應(yīng)力相關(guān)的計(jì)算,對(duì)我們而言是一次再學(xué)習(xí)的過程。以前學(xué)習(xí)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》時(shí),僅限于理解預(yù)應(yīng)力計(jì)算的基本原理和完成一些簡(jiǎn)單的計(jì)算,空心板的設(shè)計(jì)計(jì)算量大,而且計(jì)算繁雜。不僅
29、要熟悉很多規(guī)范;除了計(jì)算過程中遇到的很多問題需要自己綜合所學(xué)知識(shí)解決外;還有些問題還需要通過自學(xué)來實(shí)現(xiàn)[1][2][3]。</p><p> 第2章空心板設(shè)計(jì)概述</p><p><b> 2.1 設(shè)計(jì)資料</b></p><p> 跨徑:標(biāo)準(zhǔn)跨徑;計(jì)算跨徑。</p><p> 橋面凈空:0.75m+2
30、15;3.75m+0.75m。</p><p> 設(shè)計(jì)荷載:汽車荷載:公路—Ⅱ級(jí)荷載;人群荷載:。</p><p> 材料:預(yù)應(yīng)力鋼筋1×7鋼絞線,直徑15.2mm。(其截面面積:139.0mm2;公稱質(zhì)量1.101kg/m);</p><p> 非預(yù)應(yīng)力鋼筋采用HRB335,R235;</p><p> 空心板塊混凝土采用
31、C50;</p><p> 鉸縫為C40細(xì)集料混凝土;</p><p> 欄桿及人行道板為C40瀝青混凝土;</p><p> 橋面鋪裝采用C40瀝青混凝土。</p><p><b> 2.2 截面構(gòu)造</b></p><p> 2.2.1尺寸選定</p><p&
32、gt; 橋面凈空為凈0.75m+2×3.75m+0.75m,全橋?qū)挷捎?塊C50的預(yù)置預(yù)應(yīng)力混凝土空心板,每塊寬99cm,高120cm,空心板全長(zhǎng)24.4m,采用先張法施工。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1×7股鋼絞線,直徑15.2mm,截面面積139.0m2。</p><p> 全橋空心板橫截面布置如圖2-1。</p><p> 圖2-1 橋梁橫截面(單位:cm)</p
33、><p> 2.2.2空心板毛截面幾何特性計(jì)算</p><p> 每塊空心板截面及改造尺寸見圖2-2。</p><p> 圖2-2 空心板截面構(gòu)造尺寸(單位:cm)</p><p><b> 毛截面面積A:</b></p><p><b> 毛截面重心位置:</b>
34、</p><p><b> 鉸縫面積</b></p><p> 全截面對(duì)板底的靜矩為:</p><p> 因此,即重心上移1.07cm。</p><p> 毛截面對(duì)其重心軸的慣性矩I(忽略鉸縫對(duì)自身中心軸的慣矩)</p><p><b> 得到: </b></
35、p><p> 空心板截面的抗扭剛度可簡(jiǎn)化為圖2-3的單箱截面來近似計(jì)算</p><p> 2.3 作用效應(yīng)計(jì)算</p><p> 2.3.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算</p><p> 空心板自重(第一階段結(jié)構(gòu)自重)</p><p> 橋面系自重(第二階段結(jié)構(gòu)自重)</p><p> 人行道
36、及欄桿重力參照橋梁設(shè)計(jì)資料,單側(cè)按5kN/m計(jì)算。</p><p> 橋面鋪裝采用等厚度10cm的混凝土,則橋面鋪裝每延米重力為:</p><p> 3.75×2×0.1×23=16.1kN/m</p><p> 此重力效應(yīng)是各空心板形成整體后,再加至橋板,由于橋梁橫向彎曲變形,各板分配到的效應(yīng)是不同的,本設(shè)計(jì)近似按各板平均分擔(dān)來
37、考慮,各板橋面系重力為:</p><p> 鉸縫自重(第二階段結(jié)構(gòu)自重)</p><p> 故空心板每延米總重力g為</p><p> 據(jù)此可計(jì)算出簡(jiǎn)支空心板永久作用效應(yīng),計(jì)算結(jié)果見表2-1</p><p> 表2-1 永久作用效應(yīng)匯總表</p><p> 2.3.2 可變作用效應(yīng)計(jì)算</p>
38、<p> 公路二級(jí)車道荷載:由的均布荷載和。</p><p> 而在計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí),集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù),即計(jì)算剪力時(shí)。</p><p> 按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》車道荷載的均布荷載應(yīng)滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值只作用于相應(yīng)的影響線中一個(gè)最大的影響線峰值處。雙車道折減系數(shù)[4]。</p><p> 2.
39、4 汽車荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p> 空心板跨中和L/4處的荷載橫向分布系數(shù)按鉸接板法計(jì)算,支點(diǎn)處按杠桿原理法計(jì)算。支點(diǎn)至L/4點(diǎn)之間的荷載橫向分布系數(shù)按直線內(nèi)插求得[2]。</p><p> 2.4.1跨中和L/4處的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p> 空心板的剛度參數(shù)γ:</p><p> =5.8=0.0079
40、0.008</p><p><b> 式中,</b></p><p> 求得剛度系數(shù)后,即可按其查《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)(上)》中9塊鉸接板橋荷載橫向分布影響線表[5]。</p><p> 由=0和0.01內(nèi)插得到=0.008時(shí),1號(hào)至5號(hào)板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值,計(jì)算結(jié)果列于表2-2中:</p><p&g
41、t; 表2-2 各板荷載橫向分布影響線坐標(biāo)值</p><p> 由表2-2畫出各板的橫向分布影響線,并按橫向最不利位置布載,求得雙車道下的各板橫向分布及最不利布載,見圖2-4。</p><p> 各板荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算如下:</p><p><b> 1號(hào)板:</b></p><p><b> 人
42、群荷載:</b></p><p><b> 2號(hào)板:</b></p><p><b> 人群荷載:</b></p><p><b> 3號(hào)板:</b></p><p><b> 人群荷載:</b></p><p>
43、;<b> 4號(hào)板:</b></p><p><b> 人群荷載:</b></p><p><b> 5號(hào)板:</b></p><p><b> 人群荷載:</b></p><p> 各板橫向分布系數(shù)計(jì)算結(jié)果列表2-3。</p>&
44、lt;p> 表2-3 各板荷載橫向分布系數(shù)匯總表</p><p> 可以看出兩列汽車作用時(shí),2號(hào)板的橫向分布系數(shù)最不利</p><p> =0.2326;=0.2144</p><p> 支點(diǎn)處的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p> 利用杠桿原理法:見圖2-5</p><p> 圖2-5 支點(diǎn)處
45、荷載橫向分布影響線及最不利荷載圖</p><p> 2.4.3 支點(diǎn)至L/4處的荷載橫向分布系數(shù)</p><p><b> 按直線內(nèi)插求得:</b></p><p> 各板的荷載橫向分布系數(shù)匯總于表2-4</p><p> 表2-4空心板的荷載橫向分布系數(shù)</p><p> 2.5
46、 汽車荷載沖擊系數(shù)計(jì)算</p><p> 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》規(guī)定汽車的沖擊力標(biāo)準(zhǔn)值為汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以沖擊系數(shù)。按結(jié)構(gòu)基頻的不同而不同,對(duì)于簡(jiǎn)支梁:</p><p><b> (2-1)</b></p><p> 當(dāng)<1.5Hz時(shí),=0.05;當(dāng)>14Hz時(shí),=0.45;當(dāng)1.5Hz<<14Hz時(shí),=0.17
47、67[4]。</p><p> 式中,——結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑,為24.4m;</p><p> E——結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N/),對(duì)C50混凝土值為3.45×Mpa;</p><p> Ic——結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩,為1.1342×;</p><p> mc——結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量(kg/m);</p>
48、;<p> G——結(jié)構(gòu)跨中處每延米結(jié)構(gòu)重力(N/m),值為18.40 N/m;</p><p> g——重力加速度9.81m/s</p><p> 代入公式有f===24.09Hz0</p><p> 所以取=0.45,得到1+=1.45。</p><p> 2.6 可變作用效應(yīng)計(jì)算</p><p
49、> 2.6.1車道荷載效應(yīng)</p><p> 均布荷載應(yīng)滿布于空心板產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線上,集中荷載(或)只作用于影響線中一個(gè)最大影響線峰值處[1][6],見圖2-6。</p><p><b> 跨中彎矩:</b></p><p> 彎矩:=m()(不計(jì)沖擊)</p><p> 車道荷載:=1
50、215;0.2326×(7.875×74.42+193.2×61)=410.44kNm</p><p> 計(jì)入沖擊:=(1+)()=1.45×410.44=595.14 kNm</p><p> 剪力:不計(jì)沖擊 =m()=32.55kN</p><p> 計(jì)入沖擊 =m()(1+)=47.20kN</p>
51、<p> L/4截面: =m()</p><p> 不計(jì)沖擊:=m()=307.83 kNm</p><p> 計(jì)入沖擊:=(1+) ()=446.35 kNm</p><p><b> 剪力:=m()</b></p><p> 不及沖擊:=m()=53.01kN</p><p
52、> 計(jì)入沖擊:=m()(1+)=76.87kN</p><p> 支點(diǎn)截面剪力:見圖2-7。</p><p> 不及沖擊系數(shù):=m()=144.69kN</p><p> 計(jì)入沖擊系數(shù):=m()(1+)=209.80kN</p><p> 2.6.2人群荷載效應(yīng)</p><p> 為均布荷載,其大小
53、按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》取3.0kN/。人行道寬0.75m,因此=0.753=2.25(kN/m)</p><p> 人群荷載產(chǎn)生的效應(yīng)計(jì)算如下(參見圖2-6,2-7)</p><p><b> 跨中截面:</b></p><p> 彎矩:==0.21442.2574.42=35.90kNm</p><p>
54、剪力:==0.21442.253.05=1.47kN</p><p><b> L/4截面</b></p><p> 彎矩:=0.21442.2555.815=26.93 kNm</p><p> 剪力:=0.21442.256.8525=3.31 kNm</p><p><b> 支點(diǎn)截面</b
55、></p><p><b> 剪力:</b></p><p> 可變作用效應(yīng)匯總于表2-5,如下</p><p> 表2-5可變作用效應(yīng)匯總表</p><p> 2.6.3 作用效應(yīng)組合</p><p> 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》公路橋涵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極
56、限狀態(tài)進(jìn)行效應(yīng)組合,并用于不同的計(jì)算項(xiàng)目。按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的基本組合表達(dá)式為[4]:</p><p> =(1.2+1.4+0.81.4) (2-2)</p><p> 式中,——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù),本設(shè)計(jì)為小橋取0.9;</p><p> ——效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值;</p><p> ——永久作用效應(yīng)標(biāo)
57、準(zhǔn)值;</p><p> ——汽車荷載效應(yīng)(含汽車沖擊力)的標(biāo)準(zhǔn)值;</p><p> ——人群荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p> 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求,采用以下兩種效應(yīng)組合:</p><p> 作用短期效應(yīng)組合表達(dá)式:</p><p> =+0.7+1.0
58、 (2-3)</p><p> 式中,——作用短期效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值;</p><p> ——不計(jì)沖擊的汽車荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p> 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合表達(dá)式:</p><p> =+0.4+0.4 (2-4)</p><p> 《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》還
59、規(guī)定結(jié)構(gòu)當(dāng)需要進(jìn)行彈性階段截面應(yīng)力計(jì)算時(shí),應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)值效應(yīng)組合,表達(dá)式為[4]:++根據(jù)計(jì)算得到的作用效應(yīng),按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》各種組合表達(dá)式可求得各效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值,匯總于表2-6中:</p><p> 表2-6 空心板作用效應(yīng)組合計(jì)算匯總表</p><p> 第3章空心板截面計(jì)算</p><p> 3.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量估算及布置</p&g
60、t;<p> 本設(shè)計(jì)采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板構(gòu)造形式。設(shè)計(jì)時(shí)其應(yīng)滿足不同狀況下規(guī)范規(guī)定的控制條件要求,如承載力、抗裂性、裂縫寬度、變形及應(yīng)力等的要求。在這些控制條件中,最重要的是滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下的使用性能要求和保證結(jié)構(gòu)在達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)具有一定的安全儲(chǔ)備。故在設(shè)計(jì)時(shí),首先根據(jù)結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性或裂縫寬度限值確定預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量,再由構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通鋼筋的數(shù)量。本設(shè)計(jì)
61、為部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件,首先按正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定有效預(yù)加力。</p><p> 按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3.1條,A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件正截面抗裂性時(shí)控制混凝土的法向拉應(yīng)力,并符合以下條件[8]:</p><p> 在作用短期效應(yīng)組合下,應(yīng)滿足-0.70要求。</p><p> 式中,——在作用短期效應(yīng)組合作用下,構(gòu)件抗裂驗(yàn)
62、算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力;</p><p> ——構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣混凝土的有效預(yù)加應(yīng)力。</p><p> 在初步設(shè)計(jì)中,可近似做如下計(jì)算:</p><p><b> (3-1)</b></p><p><b> (3-2)</b></p><p> 式中,A——構(gòu)
63、件毛截面面積;</p><p> W——構(gòu)件毛截面面積對(duì)毛截面受拉邊緣的彈性抵抗矩</p><p> ——預(yù)應(yīng)力鋼筋重心對(duì)毛截面重心軸的偏心距,,可預(yù)先假定。</p><p> 代入-0.70可求得滿足部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件正截面抗裂性要求所需的有效預(yù)加力為:</p><p> 式中,——混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。</p>&l
64、t;p> 混凝土為C50,=2.65MPa;</p><p> 由表4-4可查得:=1923.84kNm;</p><p> 空心板毛截面的換算面積A=7261.25,毛截面面積對(duì)毛截面受拉邊緣的彈性抵抗矩。</p><p><b> 假設(shè),即</b></p><p><b> 代入解得:<
65、;/b></p><p> 則所需預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積</p><p> 式中,——預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力;</p><p> ——全部預(yù)應(yīng)力損失值,按張拉控制應(yīng)力的20%估算。</p><p> 1×7股鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力鋼筋,直徑15.2mm。公稱截面面積139.0,,,</p><p>
66、圖3-1 空心板跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋布置(單位:cm)</p><p> 按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》,[8],現(xiàn)取,預(yù)應(yīng)力損失總和近似假設(shè)為20%張拉控制應(yīng)力來估算,則</p><p> 采用14根1×7鋼絞線,提供,滿足要求。鋼絞線布置在空心板下緣,,沿跨長(zhǎng)直線布置,見圖3-1。預(yù)應(yīng)力鋼筋布置滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求,鋼絞線
67、凈距不小于25mm。</p><p> 3.2 普通鋼筋數(shù)量的估算及布置</p><p> 在預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量已經(jīng)確定的情況下,可由正截面承載能力極限狀態(tài)要求的條件確定普通鋼筋數(shù)量,暫不考慮在受壓區(qū)配置預(yù)應(yīng)力鋼筋,也暫不考慮普通鋼筋的影響。空心板截面可換算成等效工字型截面來考慮[9],見圖3-2:</p><p> 圖3-2 空心板換算等效工字型截面(單位:
68、cm)</p><p> 由=61×70+=4575</p><p> =2.61×+0.318×</p><p> =87.6cm=52.2cm</p><p> 則得等效工字型截面的上翼緣厚度:</p><p> =-=61-=17.2cm</p><p&
69、gt; 則得等效工字型截面的下翼緣厚度</p><p> =-=59-=15.2cm</p><p> 估算普通鋼筋時(shí),可先假定,則由下式可求得受壓區(qū)高度</p><p> 設(shè)=120-4=116cm=1160mm</p><p> 由《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》,查得[8]:</p><p>
70、; =0.9,C50混凝土,=22.4MPa,=2794.17 kNm,=990mm,代入上式得:</p><p><b> 整理得:</b></p><p><b> 求得,且</b></p><p> 說明中和軸在翼緣板內(nèi),可由下式求得普通鋼筋面積。</p><p><b>
71、 =<0</b></p><p> 說明按受力計(jì)算不需要配置縱向普通鋼筋,現(xiàn)按構(gòu)造要求配置。</p><p> 普通鋼僅采用HRB335,MPa,=2×MPa</p><p> 按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》,可得到如下結(jié)果=0.003×468×1160=1628.64。</p>&
72、lt;p> 普通鋼筋采用,=1809.6>1628.64。</p><p> 普通鋼筋布置在空心板下緣一排(截面受拉邊緣),沿空心板跨長(zhǎng)直線布置,鋼筋重心至板下緣40mm處,即=40mm。</p><p> 3.3 換算截面幾何特性計(jì)算</p><p> 由前面計(jì)算已知空心板毛截面的幾何特性。毛截面面積A=7261.25,毛截面重心軸至1/2板
73、高的距離,毛截面對(duì)其重心軸慣性矩I=1.1342×。</p><p> 3.3.1 換算截面面積A0</p><p><b> =</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p>&
74、lt;b> ;</b></p><p><b> 。</b></p><p><b> 代入得:=。</b></p><p> 3.3.2 換算截面重心位置</p><p> 所有鋼筋換算截面對(duì)毛截面重心的靜矩為:</p><p> 換算截面重
75、心至空心板毛截面重心的距離為:</p><p><b> ?。ㄏ蛳乱疲?lt;/b></p><p> 則換算截面重心至空心板截面下緣的距離為:</p><p> 換算截面重心至空心板截面上緣的距離為:</p><p> 換算截面重心至預(yù)應(yīng)力鋼筋重心的距離為:</p><p> 換算截面重心至普
76、通鋼筋重心的距離為:</p><p> 3.3.3 換算截面慣性矩</p><p><b> ==</b></p><p> 3.3.4 換算截面彈性模量抵抗矩</p><p><b> 下緣:</b></p><p><b> 上緣:</b&
77、gt;</p><p> 3.4 承載能力極限狀態(tài)計(jì)算</p><p> 3.4.1 跨中截面正截面抗彎承載力計(jì)算</p><p> 跨中截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖3-1。預(yù)應(yīng)力鋼絞線及普通鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊的距離均為=40mm,則預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊的距離為=40mm。</p><p> 采用換算等效工
78、字型截面來計(jì)算,參見圖3-2,上翼緣厚度=172mm,</p><p> 上翼緣工作寬度=990mm,肋寬,首先按公式判斷截面類型:</p><p> 為第一類T形,應(yīng)按寬度的矩形截面來計(jì)算其抗彎承載力。</p><p> 由計(jì)算混凝土受壓區(qū)高度</p><p><b> 由</b></p><
79、;p><b> <</b></p><p> 當(dāng)代入下列公式計(jì)算出跨中截面的抗彎承載力:</p><p> =3.234=3.234</p><p> 計(jì)算結(jié)果表明,跨中截面抗彎承載力滿足要求。</p><p> 3.4.2 斜截面抗剪承載力計(jì)算</p><p> 3.4
80、.2.1 截面抗剪強(qiáng)度上下限復(fù)核</p><p> 選取距支點(diǎn)截面進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算,截面構(gòu)造尺寸及配筋見圖3-1。首先進(jìn)行抗剪強(qiáng)度上下限復(fù)核,按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.9條有[8]:</p><p><b> (3-3)</b></p><p> 式中,——驗(yàn)算截面處的剪力組合設(shè)計(jì)值(kN),由表2-
81、6得支點(diǎn)處剪力及跨中截面剪力,內(nèi)插得到距支點(diǎn)=600mm處的剪力;</p><p> ——截面有效高度,本設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力鋼筋及普通鋼筋均為直線配筋,有效度與跨中截面相同,取1160mm;</p><p> ——邊長(zhǎng)為150mm的混凝土立方體抗壓強(qiáng)度,空心板為C50;</p><p><b> ??;</b></p><p>
82、;<b> ?。?lt;/b></p><p> ——等效工字型截面的腹板寬度,為468mm。</p><p><b> 代入上述公式:</b></p><p> 計(jì)算結(jié)果表明空心板截面尺寸符合要求。</p><p> 按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》5.2.10條有:</p&
83、gt;<p><b> 由于</b></p><p> 故在至支點(diǎn)的部分區(qū)段內(nèi)不必配置抗剪箍筋,按構(gòu)造配筋即可。</p><p> ——縱向鋼筋的配筋率,=100=;</p><p><b> ——箍筋的配筋率,</b></p><p> 箍筋選用HRB335,雙肢,,<
84、;/p><p><b> 則得到箍筋間距:</b></p><p><b> 取。</b></p><p> 按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求,在支座中心向跨中方向不小于一倍梁高范圍內(nèi),取100mm間距。所以有箍筋沿跨長(zhǎng)布置如圖3-3。</p><p> 圖3-3 空心板箍筋
85、布置圖(單位:cm)</p><p> 3.4.2.2 斜截面抗剪承載力計(jì)算</p><p> 由圖3-3,選取以下兩個(gè)位置進(jìn)行空心板斜截面抗剪承載力計(jì)算:</p><p> ①距支座中心=600mm處截面,=12200-600=11600mm</p><p> ②距跨中位置=12200-1200=11000mm(箍筋間距變化處)&
86、lt;/p><p> 表3-1各計(jì)算截面剪力組合設(shè)計(jì)值</p><p> 計(jì)算截面的剪力組合設(shè)計(jì)值,可按表2-6由跨中和支點(diǎn)的設(shè)計(jì)值內(nèi)插得到,結(jié)算結(jié)果列于表3-1。</p><p> 距支座中心=600mm處截面,即</p><p> 由于空心板的預(yù)應(yīng)力筋及普通鋼筋是直線配筋,故在此截面的有效高度取與跨中相同,=1160mm,其等效工字
87、型截面的肋寬,由于不設(shè)彎起斜筋,因此,斜截面抗剪承載力按下式計(jì)算。</p><p><b> 式中,</b></p><p><b> 此處,箍筋間距,</b></p><p><b> 則</b></p><p><b> 代入得:</b><
88、;/p><p><b> <</b></p><p> 所以抗剪承載力滿足要求。</p><p><b> 跨中截面處:</b></p><p><b> 此處,箍筋間距=</b></p><p><b> 斜截面抗剪承載力:<
89、;/b></p><p> 斜截面抗剪承載力滿足要求。</p><p> 3.5 預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算</p><p> 采用直徑15.2mm的股鋼絞線,,,控制應(yīng)力取[9]。</p><p> 3.5.1 錨具變形、回縮引起的應(yīng)力損失</p><p> 預(yù)應(yīng)力鋼絞線的有效長(zhǎng)度取為張拉臺(tái)座的長(zhǎng)度,設(shè)臺(tái)座長(zhǎng)
90、L=50m,采用一端張拉及夾片錨具,有頂壓時(shí)=4,則</p><p> 3.5.2 加熱養(yǎng)護(hù)引起的溫差損失</p><p> 為減少溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失,采用分階段養(yǎng)護(hù)措施。設(shè)控制預(yù)應(yīng)力鋼絞線與臺(tái)座之間的最大溫差,,則</p><p> 3.5.3 預(yù)應(yīng)力鋼絞線由于應(yīng)力松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失</p><p> 式中,——張拉系數(shù),一
91、次張拉時(shí)=1</p><p> ——預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛系數(shù),低松弛=0.3</p><p> ——預(yù)應(yīng)力鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,=1860MPa</p><p> ——傳力錨固時(shí)鋼筋應(yīng)力</p><p><b> 代入計(jì)算式,得:=</b></p><p> 3.5.4 混凝土彈性模量壓縮
92、引起的預(yù)應(yīng)力損失</p><p> 式中,——預(yù) 應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比值;</p><p> ——在計(jì)算截面鋼筋重心處,有全部鋼筋預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力</p><p> 式中,——預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固時(shí)的全部預(yù)應(yīng)力損失。由《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.2.8條,先張法構(gòu)件傳力錨固時(shí)的損失為</p><p
93、> =1237.18MPa</p><p><b> =</b></p><p> 由前面計(jì)算空心板換算截面面積</p><p><b> ,,</b></p><p><b> 則</b></p><p> 3.5.5 混凝土收縮、
94、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失</p><p> 式中,——縱向鋼筋的配筋率,=0.0069;</p><p><b> —— ;</b></p><p> ——截面構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心至構(gòu)件重心的距離為557.1mm。</p><p> ——構(gòu)件截面回轉(zhuǎn)半徑:</p><p> ——構(gòu)
95、件受拉區(qū)全部縱向鋼筋重心處,由預(yù)應(yīng)力(扣除相應(yīng)階段的預(yù)應(yīng)力損失)和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力,其值為</p><p> ——傳力錨固時(shí),預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力,其值為</p><p> ——構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋重心的距離,</p><p> ——預(yù)應(yīng)力鋼筋傳力錨固齡期,計(jì)算齡期為時(shí)的混凝土收縮應(yīng)變。</p><p> ——加載齡
96、期為,計(jì)算齡期為的徐變系數(shù)。</p><p> 考慮自重的影響,由于收縮徐變持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),采用全部永久作用,空心板跨中截面全部永久作用彎矩,由表2-6查得,=,在全部鋼筋重心處由自重產(chǎn)生的拉應(yīng)力為:</p><p><b> 跨中截面:===</b></p><p> 處截面:===5.62</p><p><
97、;b> 支點(diǎn)截面:=0</b></p><p> 則全部縱向鋼筋重心處的壓應(yīng)力為:</p><p><b> 跨中:</b></p><p><b> 處截面:</b></p><p><b> 支點(diǎn)截面:</b></p><p&
98、gt; 《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.2.7條規(guī)定,不得大于傳力錨固時(shí)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的0.5倍,設(shè)混凝土傳力錨固時(shí)強(qiáng)度達(dá)到C30,則=30,0.5=0.5=15,則跨中、截面、支點(diǎn)截面全部鋼筋重心處的壓應(yīng)力為,3.47,9.09,均滿足小于0.5的要求[8]。</p><p> 設(shè)傳力錨固齡期為7天,計(jì)算齡期為混凝土終極值,設(shè)橋梁所處的環(huán)境大氣相對(duì)濕度為75%,由前面計(jì)算,空心板毛截面
99、面積,空心板與大氣接觸的周邊長(zhǎng)度為,。</p><p><b> 理論厚度:</b></p><p> 查《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》表6.2.7直線內(nèi)插得:,</p><p> 把各項(xiàng)數(shù)值代入計(jì)算式中,得到:</p><p> 跨中截面:=40.88</p><p>
100、處截面:=53.35</p><p> 支點(diǎn)截面:=90.85</p><p> 3.5.6 預(yù)應(yīng)力損失組合</p><p> 傳力錨固時(shí)第一批損失:</p><p> ==15.6+30+53.82+0.538.45=118.65</p><p> 傳力錨固后預(yù)應(yīng)力損失總和: </p>&l
101、t;p><b> 跨中截面:</b></p><p> ==15.6+30+5382+38.45+40.88=178.75</p><p> 處截面:=15.6+30+53.82+38.45+53.35=191.22</p><p> 支點(diǎn)截面:=15.6+30+53.82+38.45+90.85=228.72</p>
102、<p> 各截面的有效預(yù)應(yīng)力:</p><p> 跨中截面:=1302-178.75=1123.25</p><p> 處截面:=1302-191.22=1110.78</p><p> 支點(diǎn)截面:=1302-228.72=1073.28</p><p> 第4章上部結(jié)構(gòu)驗(yàn)算</p><p>
103、 4.1 正常使用極限狀態(tài)</p><p> 4.1.1 正截面抗裂性驗(yàn)算</p><p> 正截面抗裂性計(jì)算是對(duì)構(gòu)件跨中截面混凝土的拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算,并滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》6.3要求。對(duì)本設(shè)計(jì)部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件,應(yīng)滿足兩個(gè):一、在作用短期效應(yīng)組合下,:二、在荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合下,,即不出現(xiàn)拉應(yīng)力[8]。</p><p> 式中,
104、——在作用短期效應(yīng)組合下,空心板抗裂驗(yàn)算邊緣的混凝土法向拉應(yīng)力。</p><p> 由表2-6,空心板跨中截面彎矩</p><p> 換算截面下緣彈性抵抗矩,代入得</p><p> ——扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力,在構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力,其值為:</p><p><b> N</b></p&g
105、t;<p> 空心板跨中截面下緣的預(yù)壓應(yīng)力為:</p><p><b> 8.974MPa</b></p><p> ——在荷載的長(zhǎng)期效應(yīng)組合下,構(gòu)件抗裂驗(yàn)算邊緣產(chǎn)生的混凝土法向拉應(yīng)力,,跨中截面彎矩, 。</p><p><b> 由此得:</b></p><p> =8.
106、94-8.974=</p><p> 符合《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)A類構(gòu)件的規(guī)定。</p><p> 溫差應(yīng)力計(jì)算,按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄B計(jì)算。本設(shè)計(jì)橋面鋪裝厚度100mm,由《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》4.3.10條,℃,℃,豎向溫度梯度見圖4-1[4],由于空心板高為1200mm,大于400mm,取A=300mm。</p>
107、<p> 對(duì)于簡(jiǎn)直板橋,溫差應(yīng)力:</p><p><b> ;</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 正溫差應(yīng)力:</b></p><p> 式中,——混凝土線膨脹系數(shù),=;</p><p>
108、 ——混凝土彈性模量,C50,=;</p><p> ——截面的單元面積; </p><p> ——單元面積內(nèi)溫度梯度平均值;</p><p> ——計(jì)算應(yīng)力點(diǎn)至換算截面重心軸的距離,重心軸以上取正值,以下取負(fù)值;</p><p><b> ——換算截面面積;</b></p><p>
109、——換算截面慣性矩;</p><p> ——單位面積重心至換算截面重心軸的距離,重心軸以上取正值,下取負(fù)值。</p><p> 列表計(jì)算,,,計(jì)算結(jié)果見表4-1</p><p> 表4-1 溫差應(yīng)力計(jì)算表</p><p><b> 正溫差應(yīng)力:</b></p><p><b>
110、 梁頂:</b></p><p><b> =</b></p><p> =2.7628MPa</p><p> 梁底:==0.605</p><p> 預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處(普通鋼筋重心處):</p><p><b> =</b></p>
111、<p> 預(yù)應(yīng)力鋼筋溫差應(yīng)力:</p><p><b> 普通鋼筋溫差應(yīng)力:</b></p><p> 反溫差應(yīng)力:按《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》4.2.10條,反溫差為正溫差乘以,則得反溫差應(yīng)力:</p><p><b> 梁頂:=</b></p><p><
112、;b> 梁底:=</b></p><p> 預(yù)應(yīng)力鋼絞線反溫差應(yīng)力:=</p><p> 普通鋼筋反溫差應(yīng)力:=</p><p> 以上正值表示壓應(yīng)力,負(fù)值表示拉應(yīng)力。</p><p> 設(shè)溫差頻遇系數(shù)為0.8,則考慮溫差應(yīng)力。在作用短期效應(yīng)組合下,梁底總拉力為:,則</p><p> 滿
113、足部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件條件。</p><p> 在作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合下,梁底的總拉應(yīng)力為:</p><p> 則<0,符合A類預(yù)應(yīng)力混凝土條件。</p><p> 上述計(jì)算結(jié)果表明,本設(shè)計(jì)在短期效應(yīng)及長(zhǎng)期效益組合下,考慮溫差應(yīng)力,正截面抗裂性滿足要求。</p><p> 4.1.2 斜截面抗裂性驗(yàn)算</p><
114、p> 部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性驗(yàn)算是以主拉壓力控制,采用作用的短期效應(yīng)組合,并考慮溫差作用。溫差作用效應(yīng)可利用正截面抗裂計(jì)算中溫差應(yīng)力計(jì)算及表4-1,圖4-1,并選用支點(diǎn)截面,分別計(jì)算支點(diǎn)截面纖維(空洞頂面),纖維(空心板換算截面重心軸),纖維(空洞底面)處主拉壓力,對(duì)于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件應(yīng)滿足:</p><p><b> (4-1)</b></p><p
115、> 式中,——混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,C50,=2.65</p><p> ——作用短期荷載效應(yīng)組合和預(yù)加力引起的混凝土主拉壓力,并考慮溫差作用。</p><p><b> 先算溫差應(yīng)力:</b></p><p> 4.1.2.1 正溫差應(yīng)力</p><p><b> 纖維:</b>
116、</p><p><b> 纖維:</b></p><p><b> 纖維:</b></p><p><b> =</b></p><p> 4.1.2.2 正溫差應(yīng)力</p><p> 其值為正溫差應(yīng)力的倍</p><p
117、><b> 纖維:</b></p><p><b> 纖維:</b></p><p><b> 纖維:0.1597</b></p><p> 4.1.2.3 主拉應(yīng)力</p><p><b> 纖維: </b></p>&l
118、t;p> 式中,— —支點(diǎn)截面短期效應(yīng)組合效應(yīng)剪力值,由表2-6,=;</p><p> — —計(jì)算主拉應(yīng)力處截面腹板總寬,??;</p><p> — —計(jì)算主拉應(yīng)力截面抗彎慣性矩,;</p><p> ——空心板纖維以上截面對(duì)空心板換算截面重心軸的靜矩,</p><p> =990200(602.9100)=。</p&
119、gt;<p><b> 則:</b></p><p><b> =</b></p><p><b> 式中,</b></p><p><b> =</b></p><p> ——纖維至截面重心軸的距離,=602.9200=402.9
120、</p><p><b> (計(jì)入正溫差效應(yīng))</b></p><p> 式中,——豎向荷載產(chǎn)生的彎矩,在支點(diǎn)=0;</p><p> ——溫差頻遇系數(shù),取0.8;</p><p><b> 計(jì)入反溫差系數(shù)則:</b></p><p><b> 主拉應(yīng)力:
121、</b></p><p> ==(計(jì)入主拉應(yīng)力)</p><p> 計(jì)入反溫差應(yīng)力:==</p><p> 預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件,在短期效應(yīng)組合下,預(yù)制構(gòu)件應(yīng)符合</p><p><b> 現(xiàn)纖維處,</b></p><p><b> ?。剑ㄓ?jì)入正溫差);</b>
122、;</p><p> ?。剑ㄓ?jì)入反溫差)。符合要求。</p><p> 纖維(空心板換算截面重心處)</p><p> 式中,——纖維以上截面對(duì)重心軸的靜矩。</p><p><b> ?。剑剑ㄣq縫未扣除)</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p>
123、;<p><b> ()</b></p><p><b> ?。?lt;/b></p><p><b> 同樣:=0,=</b></p><p><b> ?。ㄓ?jì)入正溫差效應(yīng))</b></p><p><b> (計(jì)入反溫差效應(yīng))&
124、lt;/b></p><p> ?。剑ㄓ?jì)入正溫差效應(yīng));</p><p> ?。剑ㄓ?jì)入反溫差效應(yīng)),均小于,符合要求。</p><p><b> C-C纖維</b></p><p> 式中,——纖維以下截面對(duì)空心板重心軸的靜矩。</p><p><b> =</b>
125、;</p><p> ==2.4455+2.21=4.65</p><p> [——纖維至重心軸距離,=597.1200=397.1mm]</p><p> =(計(jì)入正溫差應(yīng)力)</p><p><b> ?。ㄓ?jì)入反溫差應(yīng)力)</b></p><p><b> =</b&g
126、t;</p><p><b> ?。ㄓ?jì)入正溫差應(yīng)力)</b></p><p><b> =</b></p><p><b> (計(jì)入負(fù)溫差應(yīng)力)</b></p><p> 所以纖維處的主拉應(yīng)力為。</p><p> 上述計(jì)算結(jié)果表明:本設(shè)計(jì)空心板
127、滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件斜截面抗裂性要求。</p><p><b> 4.2 變形要求</b></p><p> 4.2.1 正常使用階段的撓度計(jì)算</p><p> 使用階段的撓度值,按短期荷載效應(yīng)組合值計(jì)算,并考慮撓度的長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù),對(duì)于C50混凝土,按C40~~C80為1.45~~1.
128、35內(nèi)插。有=1.425[5][8][9],對(duì)于部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件,抗彎剛度:</p><p><b> 。</b></p><p> 短期荷載作用組合下的撓度值,可簡(jiǎn)化為按等效均布荷載作用情況計(jì)算:</p><p> 自重產(chǎn)生的撓度值按等效均布荷載作用情況計(jì)算:</p><p> 消除自重產(chǎn)生的撓度,并考慮長(zhǎng)期
129、影響系數(shù)后,正常使用階段的撓度值為:</p><p><b> =</b></p><p> 計(jì)算結(jié)果表明,使用階段的撓度值滿足《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。</p><p> 4.2.2 反拱度計(jì)算及預(yù)拱度的設(shè)置</p><p> 4.2.2.1 預(yù)加力引起的反拱度計(jì)算</p>
130、;<p> 空心板當(dāng)放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時(shí)跨中產(chǎn)生反拱度,設(shè)這時(shí)空心板混凝土強(qiáng)度達(dá)到C30,預(yù)加力產(chǎn)生的反拱度計(jì)算按跨中截面尺寸及配筋計(jì)算,并考慮反拱度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系。</p><p> 先計(jì)算此時(shí)的抗彎剛度:</p><p> 放松預(yù)應(yīng)力鋼絞線時(shí),設(shè)空心板混凝土強(qiáng)度達(dá)到C30,這時(shí),則</p><p><b> ,</b><
131、;/p><p><b> ,</b></p><p><b> 換算截面面積:</b></p><p> 所有鋼筋換算面積對(duì)毛截面重心的靜矩為:</p><p><b> =</b></p><p> 換算截面重心至毛截面重心的距離為:</p
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