预应力混凝土连续梁(45m+70m+45m)设计说明书(6)

2019-04-14 19:50

确方法计算时,也可采用下列公式估算:

f1?13.6162?l2EIc (4.4a) mc f2?23.651EIc (4.4b) 22?lmc 式中 l—结构的计算跨径(m);

E—结构材料的弹性模量(N/m2); Ic—结构跨中截面的截面惯矩(m4);

mc—结构跨中处的单位长度质量(kg/m),当换算为重力计算时,其单位应为(Ns2/m2);

G—结构跨中处延米结构重力(N/m); g—重力加速度,g?9.81(m/s2)。

计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时,采用f1;计算连续梁的冲击力引起的负弯矩效应时,采用f2

μ值可按下式计算:

当f<1.5Hz时, μ=0.05

当1.5Hz≤f≤14Hz时, μ=0.1767lnf-0.0157 当f>14Hz时, μ=0.45 式中 f——结构基频(Hz)。 求得:正弯矩效应: ?1?0.3157 负弯矩效应: ?2?0.413

FACTOR=(1+μ)nηξ 式中 1+μ—冲击系数;

n—车道数; η—车道折减系数; ξ—偏载系数。

4.4.2 横向分布系数的考虑

荷载横向分布指的是作用在桥上的车辆荷载如何在各主梁之间进行分配,或者

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说各主梁如何分担车辆荷载。因为截面采用单箱单室时,可直接按平面杆系结构进行活载内力计算,无须计算横向分布系数,所以全桥采用同一个横向分配系数。 4.5 荷载组合

(1)正常使用极限状态的内力组合: 考虑三种组合:

组合Ⅰ:基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种组合。

组合Ⅱ:基本可变荷载(平板挂车或履带车除外)的一种或几种,与永久荷载的一种或几种,与其他可变荷载的一种或几种组合。

组合Ⅲ:平板挂车或履带车与结构重力,预应力,土的重力及土侧压力中的一种或几种相组合。

(2)承载能力极限状态的内力组合:

结构重力产生的效应与汽车(或挂车或履带车)荷载产生的效应同号时: 1.2SG+1.4S`Q1 1.2SG+1.1S``Q1 1.1SG+1.3S`Q1+1.3SQ2 另外再按规定相应的提高。

当结构重力产生的效应与汽车(或挂车或履带车)荷载产生的效应异号时: 0.9SG+1.4S`Q1

0.9SG+1.1S``Q1 0.8SG+1.3S`Q1+1.3SQ2

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图4.7 单元承载力组合图

5 预 应 力 钢 束 的 估 算 与 布 置

5.1 钢束估算

根据《预规》(JTG D62-2004)规定,预应力梁应满足弹性阶段(即使用阶段)的应力要求和塑性阶段(即承载能力极限状态)的正截面强度要求。 5.1.1 按承载能力极限计算时满足正截面强度要求计算

预应力梁到达受弯的极限状态时,受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度,受拉区钢筋达到抗拉设计强度。截面的安全性是通过截面抗弯安全系数来保证的。

(1) 对于仅承受一个方向的弯矩的单筋截面梁,所需预应力筋数量按下式计

算,如下图:

fcd x h0

Nd

图 5.1 单筋矩形截面正截面受弯承载力计算简图

?N?0, N?f?M?MPcdbx?nApfpd

, MP?fcdbx(h0?x/2)

解上两式得:

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受压区高度 x?h0?h02?2MP (5.1.1a) fcdb预应力筋数 n?MP (5.1.1b)

Apfpd(h0?x/2)?2Mp?h?h2?0?0fcdb??? (5.1.1c) ??fb或 n?cdAPfpd式中 MP—截面上组合力矩。

fcd—混凝土抗压设计强度;

fpd—预应力筋抗拉设计强度; Ap—单根预应力筋束截面积;

b—截面宽度

(2)若截面承受双向弯矩时,需配双筋的,可据截面上正、负弯矩按上述方法分别计算上、下缘所需预应力筋数量。这忽略实际上存在的双筋影响时(受拉区和受压区都有预应力筋)会使计算结果偏大,作为力筋数量的估算是允许的。

下表为计算得各单元配筋面积

表5.1 承载能力极限状态单元截面配筋面积:单位 m**2

单元号 1 2 3 4 56 57 58 59 60 61 62 63 左上缘 0 6.7e-005 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.89e-005 左下缘 0 0 0.00235 0.00491 0.0087 0.0102 0.0103 0.00942 0.0078 0.00551 0.0026 0 右上缘 6.7e-005 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.9e-005 0 右下缘 0 0.00235 0.00491 0.00686 0.0102 0.0103 0.00942 0.0078 0.00551 0.0026 0 0

5.1.2 按正常使用极限状态的应力要求计算

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规范(JTJ D62-2004)规定,截面上的预压应力应大于荷载引起的拉应力,预压应力与荷载引起的压应力之和应小于混凝土的允许压应力(为0.5fck),或为在任意阶段,全截面承压,截面上不出现拉应力,同时截面上最大压应力小于允许压应力。

写成计算式为: 对于截面上缘 ?p上?Mmin?0 (1) W上Mmax?0.5fck (2) W上 ?p上?对于截面下缘 ?p下?Mmax?0 (3) W下Mmin?0.5fck (4) W下 ?p下?其中,?p—由预应力产生的应力,W—截面抗弯模量,fck—混凝土轴心抗压标准强度。Mmax、Mmin项的符号当为正弯矩时取正值,当为负弯矩时取负值,且按代数值取大小。

一般情况下,由于梁截面较高,受压区面积较大,上缘和下缘的压应力不是控制因素,为简便计,可只考虑上缘和下缘的拉应力的这个限制条件(求得预应力筋束数的最小值)。

公式(1)变为?p上??Mmin (5) W上公式(3)变为?p下?Mmax (6) W下由预应力钢束产生的截面上缘应力?p上和截面下缘应力?p下分为三种情况讨论: 截面上下缘均配有力筋Np上和Np下以抵抗正负弯矩,由力筋Np上和Np下在截面上下缘产生的压应力分别为:

Np上A?Np上e上W上?Np下A?Np下e下W上??p上 (7)

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