ρ=0.009327, =2.99代入公式可以得到: =
=58.38MPa 现将各截面钢束应力损失平均值及有效应力汇总。
σl1跨中102.9L/483.77变化点74.54支点0.5预加应力阶段Ⅰ使用阶段Ⅱ有效预应力σl2σl4σlⅠσl5σl6σlⅡ阶段Ⅰ阶段Ⅱ39.3825.22167.533.858.3892.181227.51135.3277.9625.22186.9533.858.3892.181208.051115.87147.0425.22246.833.858.3892.181148.21056.02245.7325.22271.4533.858.3892.181123.551031.37
八、 应力验算
1. 短暂状况的正应力验算
预加力阶段梁跨中截面上、下缘的正应力为
上缘: =
下缘: =
其中 = · =4639.95KN, =4930.3KN·m,采用第一阶段截面特性。
=3.59MPa
=7.96MPa<0.7 =20.72MPa
预加力阶段混凝土的压应力满足应力限制值要求;混凝土的拉应力通过规定的预拉区配筋率来防止出现裂缝,预拉区混凝土没有出现拉应力,故预拉区只需配置配筋率不小于0.2%的纵向钢筋即可。 2. 持久状况的正应力验算
(1) 截面混凝土的正应力验算
跨中截面: =4930.3KN·m =299.64KN·m
+ =986.52+3469.5=4456.02KN·m
= - =1135.32×3780-58.38×4926=4003.93KN =1332.88mm
跨中截面混凝土上边缘压应力计算值为 =
-
+
+
+
=10.04MPa<0.5 =16.2MPa
(2)持久状况下预应力钢筋的应力验算
由二期恒载及活载作用产生的预应力钢筋重心处的混凝土应力为:
= +
=
+
=11.97MPa
所以钢束应力为:σ= + =1135.32+5.65×11.97=1202.83MPa<0.65 钢筋应力满足要求。 3. 持久状况的主应力验算
取剪力和弯矩都较大的变化点截面进行验算。 (1) 截面面积矩计算
计算点分别取上梗肋a-a处、第三阶段截面重心轴处及下梗肋b-b处。
截面特性第一阶段x=1063.17第二阶段x=1096.86第三阶段x=1031.03计算点位置a-ax-xb-ba-ax-xb-ba-ax-xb-b面积矩2.98E+083.48E+082.48E+083.08E+083.63E+082.51E+083.45E+083.92E+082.64E+08 (2) 主应力计算(以上梗肋为例)
剪应力: =334.65KN τ=
=1.17MPa
正应力: =3704.18KN =776mm
= -
+
+
+
= -+
主应力: =
+
+
=5.76MPa
=
MPa 同理可以得到x-x及下梗肋的主应力。
剪应力正应力计算纤维第一阶段Sn第二阶段So'第三阶段Soτσa-ax-xb-b2.98E+083.48E+082.48E+083.08E+083.63E+082.51E+083.45E+083.92E+082.64E+081.171.280.935.765.084.14面积矩主应力 -0.23-0.3-0.2 5.995.384.34 (3) 主压应力的限制值
混凝土的主压应力限值为0.6 =19.44MPa。由表中的计算可见,混凝土主压应力计算值均小于限值,满足要求。
(4) 主应力验算
最大主拉应力为0.3MPa<0.5 =1.33MPa,按照《公路桥规》的要求,仅需按构造布置箍筋。
九、 抗裂性验算
1. 频遇组合作用下的正截面抗裂验算
(1) 预加力产生的构件边缘的混凝土预压应力计算
跨中截面: =4003.93KN, =1332.88mm =
+
=
+
=15.08MPa (2) 由荷载产生的构件边缘混凝土的法向拉应力计算
= + +
+ =
+
+
+
=15.96MPa
(3) 正截面混凝土抗裂验算
对于A类部分预应力混凝土构件,作用频遇组合作用下的混凝土拉应力应
满足: - ≤0.7
由以上计算知: - =15.96-15.08=0.88MPa,计算结果满足要求。同时,A类部分预应力混凝土构件还必须满足作用准永久组合的抗裂要求。
= + +
+ =
+
+
+
=14.17MPa
- =14.17-15.08=-0.91MPa<0
所以构件满足《公路桥规》中A类部分预应力混凝土构件的作用准永久组合的抗裂要求。
2. 频遇组合作用下的斜截面抗裂验算(取变化点截面验算)
(1) 主应力计算
剪应力: =234.26KN τ=
=
=
+ +
-
=0.90MPa 正应力: =3704.18KN =776mm =
-
+
+
+
= -+
主应力: =
+
+
=4.77MPa =
MPa 同理可得x-x及下梗肋b-b的主应力。
剪应力正应力计算纤维第一阶段Sn第二阶段So'第三阶段Soτσa-ax-xb-b2.98E+083.48E+082.48E+083.08E+083.63E+082.51E+083.45E+083.92E+082.64E+081.171.220.535.765.485.07面积矩主应力 -0.16-0.2-0.1 (2) 主拉应力的限制值
作用频遇组合下抗裂验算的混凝土主拉应力限值为: 0.7 =0.7×2.65=1.86MPa
从表中看出,以上主拉应力均满足要求,所以变化点截面满足作用频遇组合作用下的斜截面抗裂验算要求。
十、 主梁变形(挠度)验算
1. 频遇组合作用下主梁挠度验算
主梁计算跨径L=39.2m,C50混凝土的弹性模量 =3.45× MPa
主梁在各控制截面的换算截面惯性矩各不相同,为了简化,取L/4处的截面换算矩 =838× 作为全梁的平均值来算。 简支梁挠度验算式为: =
(1) 可变荷载引起的挠度:主梁挠度系数α=,可变荷载作用下的梁跨中处弯
矩值为2428.65KN·m。由可变荷载引起的简支梁跨中挠度为: = =14.2mm(↓) 考虑长期效应的可变荷载引起的挠度值为: = =14.2×1.43=20.31< =65.33mm 满足要求。
(2) 考虑长期效应的一期恒载、二期恒载引起的挠度:
=
,