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验算 分段浇注 最大主拉应力 抗拉强度标准标准值 弹 性 模 量 0.4ftk fpk Ep fpd 0.75 fpk 正常使用阶段 Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa 1.004 1860 1.95E+05 1260 1395 预应力钢绞线抗拉强度标准设计值 最大控制应力 5.3.1 结构离散
主桥采用MIDAS CIVIL2010\\V7.8程序进行计算,上部结构分析根据桥梁跨径布置及主梁横断面的刚度,按照空间实用理论简化为平面杆系进行计算。主梁离散为46个单元,单元编号为1-46。结构的约束条件为:二号墩采用固定支座,其余采用单向活动支座。静力计算有限元模型图如图4-1所示。
5.3.2 计算荷载参数 1、恒载
一期恒载:包括主梁自重,混凝土容重取26kN/m3
二期恒载:10cm厚混凝土桥面铺装+8cm厚C30混凝土现浇调平层+防
撞护栏,取46.8kN/m。
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未开裂构件 允许开裂构件 支座摩阻系数 0.65 fpk 0.65 fpk μ Mpa Mpa 1209 1209 0.05 表5-2 主要材料性能表(全预应力)
5.3主梁内力计算
图5-1静力计算有限元模型图
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2、设计荷载:公路I级
汽车荷载冲击系数:根据JTG D60-2004,4.3.2第5条计算。基频计算参
见4.3.2条文说明,在MIDAS中输入相关参数,程序自动计算。
L为计算跨径,取小值不利,取为29.42m,E为混凝土的弹性模量3.35e4
MP,Ic为截面弹性模量,取跨中,为2.59m^4,Mc为单位长度的质量,混凝土容重乘以截面面积,取为17801.3 kg/m。 5.3.3 荷载组合 两种组合:1.2×一期恒载
0.667×汽车活载+1.0×一期、二期恒载
5.3.4 计算结果
如下表5-3所示,选择所有单元的I端输出: 单元 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 荷载 一期恒载MG1 剪力-z (kN) 0 弯矩-y (kN*m) 0 -37.46 1696.76 4195.57 6093.93 7391.82 8427.62 7961.55 5993.59 2523.75 荷载 短期组合MS 剪力-z (kN) 0 弯矩-y (kN*m) 0 -37.07 一期恒载MG1 -1884.07 一期恒载MG1 -1584.37 一期恒载MG1 -1244.48 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 -904.6 -564.71 -90.03 384.64 859.32 1334 1808.68 2212.69 短期组合MS -1932.79 短期组合MS -1635.93 2484.83 短期组合MS -1267.94 6226.64 短期组合MS 短期组合MS 短期组合MS 短期组合MS 短期组合MS 短期组合MS -865.67 -454.35 173.77 804.65 1436.96 2069.25 2700.01 3191.39 3681.54 4170.05 9158.91 11283.5 13256.3 13029.5 10641.2 6140.32 -413.31 -5934.7 -12307 -19375 -22878 -19303 -2447.97 短期组合MS -6670.41 短期组合MS 2616.71 -11741.28 短期组合MS 3020.72 -17660.59 短期组合MS 一期恒载MG1 -3416.81 -20831.16 短期组合MS -3709.35 一期恒载MG1 -3117.11 -17564.2 短期组合MS -3412.69 第7页
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17 18 19 20 21 22 23 24 一期恒载MG1 -2713.09 -11442.49 短期组合MS -2976.67 一期恒载MG1 -2309.08 一期恒载MG1 -1905.06 一期恒载MG1 -1524 -6169.21 短期组合MS -2536.73 -1744.37 短期组合MS -2072.74 2610.54 5997.55 8416.66 9867.88 -12111 -5635.5 -11.35 短期组合MS -1595.91 5749.57 短期组合MS -1113.61 10345.4 短期组合MS 短期组合MS -626.4 -134.91 360.2 13644 15629.3 16291.8 一期恒载MG1 -1142.94 一期恒载MG1 一期恒载MG1 一期恒载MG1 -761.87 -380.81 0.25 10351.19 短期组合MS 表5-3 内力计算表
5.4、预应力布置
5.4.1预应力钢绞线根数估算
预应力钢绞线采用直径φs15.20(7φ5.0)高强低松弛预应力钢绞线,标准强度fpk=1860Mpa,Ep=1.95×105Mpa。
单股钢绞线为17×φj15.20,1×7标准型公称截面积为139mm2,单束截面积A=17×139= 2641mm2。
预应力张拉控制应力,为σcon=0.75×fpk=0.75×1860=1395MP。 单股钢绞线合力Np=A×0.8σcon=2947.356 KN. 使用阶段短期效应组合,JTG D60-2004 ,4.1.7,其中汽车荷载组合系数为0.7,不考虑冲击。
由MIDAS计算得,支点控制截面(15#)的作用短期效应组合下,Ms=-22878.34
。
,
因为采用连续束,估算预应力用量以支点控制界面为准。
又预应力结构一般以抗裂性控制设计,由JTG D62-2004,6.3.1全预应力混凝土构件作用短期效应组合下,正截面抗裂验算公式,得,Npe35440.74 KN。
所需根数N=
12根。
。
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5.4.2 束界计算
理论依据,参见《结构设计原理》(第二版)叶见曙主编,P282。 在预加力阶段,保证梁体上缘不出现拉应力,
,
在正常使用阶段短期效应组合下,梁体下缘不出现拉应力,
,
由上式得:
计算表格及其束界如下所示:
截面 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 面积 6.4129 6.4129 6.4129 5.0008 5.0008 5.0008 5.0008 5.0008 6.4129 6.4129 6.4129 9.99 9.99 6.4129 6.4129 6.4129 5.0008 5.0008 5.0008 Ic 2.5147 2.5147 2.5147 2.045 2.045 2.045 2.045 2.045 2.5147 2.5147 2.5147 2.904 2.904 2.5147 2.5147 2.5147 2.045 2.045 2.045 Ku Kb Mg1 Ms 2484.83 6226.64 9158.91 上界坐标 1.311056 1.178812 1.075178 1.078607 1.008883 1.016897 1.101305 1.260378 1.46809 1.58747 1.73085 1.79515 1.8848 1.89548 1.7224 1.5733 1.52671 1.274188 1.11176 下界坐标 0.466039 0.395388 0.341714 0.308167 0.27888 0.292058 0.3477 0.445806 0.52862 0.72376 0.94898 1.32529 1.44912 1.19621 0.94206 0.71319 0.51756 0.443352 0.347588 ,负弯矩区段,同理。
0.387865 0.496998 1696.76 0.387865 0.496998 4195.57 0.387865 0.496998 6093.93 0.368941 0.591288 7391.82 11283.45 0.368941 0.591288 8427.62 13256.27 0.368941 0.591288 7961.55 13029.51 0.368941 0.591288 5993.59 10641.21 0.368941 0.591288 2523.75 0.387865 0.496998 0.387865 0.496998 0.387865 0.496998 0.288613 0.366663 0.288613 0.366663 0.387865 0.496998 0.387865 0.496998 0.387865 0.496998 0.368941 0.591288 -2448 -6670.4 -11741 -17661 -20831 -17564 -11442 -6169.2 -1744.4 6140.32 -413.31 -5934.7 -12307 -19375 -22878 -19303 -12111 -5635.5 -11.35 5749.57 10345.4 0.368941 0.591288 2610.54 0.368941 0.591288 5997.55 第9页
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22 23 24 5.0008 5.0008 5 2.045 2.045 2.045 0.368941 0.591288 8416.66 13643.96 0.368941 0.591288 9867.88 15629.28 0.369 0.591 10351 16292 0.995181 0.925015 0.902 0.27919 0.238159 0.224 表5-4 连续梁束界计算表
图5-2 连续梁束界图(一半)
5.4.3其它相关的规范要求及其OVM锚具产品样册说明书相关说明 (1)JTG D62-2004对于预应力钢筋布置的构造要求
9.9.4 对于后张法,预应力筋预留孔道之间的水平净距,不小于40mm,而且不小于0.6倍的管道直径(0.6×9=5.4cm),对于预埋塑料和铁皮波纹管,在竖向可以叠置。
9.4.10 预应力钢绞线的起弯半径,对于钢丝直径对于
,R不得小于6m,
时,R不得小于4m,这里取为10m,符合要求。
(2)OVM锚具产品样册说明书相关说明
-1、 M13号锚具适用于钢丝直径为5mm的钢绞线。
-2、 OVM.M13-17,锚垫板尺寸为270×245×Ф154,安装孔距200mm,波纹管内径90mm,千斤顶型号YCW250B。其它数据,相见OVM产品样册,上册P10页。
-3、 为保证混凝土有足够的局部承压强度,参考锚垫板的最小中心距为360mm,混凝土侧表面到锚垫板中心之间的最小距离为215mm。
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