3030)m预应力混凝土箱型梁桥设计方案完整详细118页

3030)m预应力混凝土箱型梁桥设计方案完整详细118页内容摘要：

群荷载 ⑦ 标准组合 =(③ +④ +⑤ +⑥） ⑧ 短期组合 =(③ + ④ +⑥） ⑨ 极限组合 =（ ③ +[④ +⑤ ]+ ⑥） 四 .预应力钢束的估算及其布置 在预应力混凝土桥梁设计中，应满足在正常使用极限状态下的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。 一下就是以跨中截面在各种作用效应组合下，分别按照上述要求对主梁所需的钢束进行估算，并按这些估算的钢束数确定主梁的配束数。 （ 1）按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数，本梁按全预应力混凝土受弯构件进行设 计，按正常使用极限状态组合计算时，截面不允许出现拉应力，当截面混凝土不出现拉应力控制时，则得到钢束数 n 的估算公式 )( pspkpI k ekfAC Mn  式中 kM —— 使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值，按表取用； IC —— 与荷载有关的经验系数，对于公路 Ⅱ级与荷载有关的经验系数， IC 取 pA —— 一束  钢绞线的截面积，一根钢绞线的截面积为 ，故 cmAp  ； 24 sk —— 大毛截面核心距，设梁高为 h， sk 可按下使计算    )( ss yhA Ik pe —— 预应力钢束重心对大毛截面中心轴的偏心距，pspp ayhaye  ， pa 可先假定， h 为梁高 cmh 160 ； sy —— 大毛截面形心到上缘的距离； I —— 大毛截面抗弯惯性矩。 本设计中采用的预应力钢绞线，公称直径为 ，公称面积为 ，标准强度 MPaf pk 1860 ，设计强度为 MPaf pd 1260 ，弹性模量 MPaE p  mNmkNM k  3108 2 0 7 . 28 2 0 7 . 2 cmyhA Ikss)( 25 04)(    假设 cmap 18 ，则 cmayhaye pspp 6 .0 68185 .9 45160  钢束数可求的为 )( )( 64 3   pspkpIk ekfAC Mn （ 2）按承载能力极限状态估算钢束数，根据极限状态的应力计算图式，受压区混凝土达到极限强度 cdf ，应力图式成矩形，同时预应力 钢束也达到设计强度 cdf ，则钢束数 n 的估算公式为 pdpd fAh Mn   式中 dM —— 承载能力极限状态的跨中最大弯矩组合设计值，按表 取  —— 经验系数，一般采用 ～ ，本设计采用 ； 估算钢束数 n 为 25 1010 21 64 3   pdpd fAh Mn  据上述两种极限状态所估算的钢束数量都小于 10束，故暂取钢束数 10n （ 1）跨中截面及锚固端截面的钢束布置 1）对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，应尽可能加大钢束群重心的偏心距。 本设计预应力孔道采用内径 60mm，外径 67mm 的波纹管成孔，管道至梁底和梁侧的净距不应小于 30mm 及管道直径的一半。 另外直线管道的净距不应小于 40mm，且不小于管道直径的 倍，在竖直方向两管道可重叠，跨中截面及端部截面的构造如图所示 N N N N N5 号钢筋均需进行平弯。 由此求的跨中截面钢束群重心至梁底距离为 cma p 2)45332129(  2)本设计中所有钢束都锚固在梁端截面。 对于锚固端截面，钢束布置应考虑一下两方面的问题：一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是要考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便的要求。 锚头布置要遵循均匀。 分散的原则。 锚固端截面布置的钢束如图 所示，则端部钢束重心至梁底的距离为 cma p  ）端部截面）跨中截面））钢束布置图（横断面）（单位： ）12345543211452354321 26 下面对钢束群重心位置进行复核，首先需计算锚固段截面的几何特性。 上图为计算图示，锚固端截面几何特性计算见下表 锚固端截面几何特性计算表 分块名称 分块面积iA 分块面积形心至上缘的距离iy 分块面积形心至上缘的静距iii yAS  分块面积自身的惯性距iI isi yyd  分块面积对界面形心 的惯性矩2iix dAI  xi III  2cm cm 3cm 4cm cm 4cm 4cm 顶板 240000 承托 腹板 底板 ∑ 其中 cmASy iis   cmyhy sx 1 0 0 .2 95 9 .7 11 6 0  故计算得上核心距为 cmAyIkxs 2750   下核心距为 cmAyIkxs 275 0   27 3 1 .3 411 .0 531 0 0 . 2 98 .1 445 2 .1 51 0 0 . 2 9  sxpxx kyaky 说明钢束群重处于截面核心区内。 （ 2）钢束弯起角度及线形的确定，本设计预应力钢筋在跨中分为为三排最下排两根（ N4）弯起角度为  其余六根 弯起角度均为 。 为了简化计算和施工，所有钢束的布置的线形均为直线加圆弧，集体计算及布置如下； （ 3）钢束计算 1)计算钢束起弯点至跨中的距离。 锚固端至支座中心线的距离为 xia 27,512,516323232 ,526, 1821, 9730, 39O15支座中心线y1y2x 5L 1x 1x 4R跨径中心线计算点弯起结束点x 2x 3计算点a0锚固点锚固端尺寸图（尺寸单位：cm ） 钢束计算图示cmacmacmacmaxxxx) a () a () a () a (1321 为钢束计算图示，钢束弯起点至跨中的距离 1x 列表计算见下表 钢束弯起点至跨中距离计算表 钢束号 弯起高度 y1 y2 l1 x3 弯起角度 R X2 x1 28 5 100 4 33 150 3 47 200 2 61 250 1 75 300 上表中各参数的计算方法如下 : 1L 为靠近锚固端直线段的长度， y 为钢束锚固点至钢束起弯点的竖直距离，如图 所示，则根据各量的几何关系，可分别计算如下： sin11 Ly  12 yyy  cos13 Lx  )co s1/(2  yR sin2 Rx  xiaxxLx  321 2/ 其中  —— 为钢束弯起角（  ）； L—— 计算跨径；（ cm） xia —— 锚固点至支座中心线的水平距离（ cm） ； 2）各控制截面的钢束重心位置计算 ①各钢束重心位置的计算，由图 所示的几何关系，当计算截面在曲线段时，计算公式为 )co s1(0  Raa i Rx4 当计算截面在近锚固点的直线时，计算公式为 tan50 xyaai  式中 ia —— 钢束在计算截面处钢束中心到梁底的距离； 0a —— 钢束起弯前到梁底的距离； R —— 钢束弯起半径  —— 圆弧段起弯点到计算点圆弧长度对应的圆心角 ②计算钢束重心群到梁底的距离 pa 见表 各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置计算表 29 截面 钢束号 4x cmR/ Rx4sin  cos 0a ia pa 四分点 5 未弯起 0 1 9 9 4 未弯起 0 1 9 9 3 未弯起 0 1 21 21 2 未弯起 0 1 33 33 1 45 支点 直线 y  5x tan5x 0a ia pa 5 9 4 33 9 3 47 21 2 61 33 1 75 45 3)钢束长度计算：一根钢束的长度为曲线长度、直线长度和两端工作长度（ cm702 ）之和，其中钢束曲线长度可按圆弧半径及弯起角度计算。 通过每根钢束长度计算，就可以得到一片主梁和一孔桥所需的钢束的总长度，用于备料和施工。 钢束长度计算表 钢束号 半径 弯起角 曲线长度 直线长度 L1 有效长度 钢束预留长度 钢束总长度 ㎝ rad ㎝ ㎝ ㎝ ㎝ ㎝ ㎝ 5 100 2941,43 140 4 1128,4668 150 140 3 200 140 2 434,0582 250 140 1 300 140 五．计算主梁截面几何特性 本设计采用后张法施工，内径 60mm 的钢波纹管成孔，当混凝土达到设计强 30 度时进行张拉，张拉顺序与钢束序号相同，年平均相对湿度为 80%。 计算过程分为三个阶段，阶段一为预制构件阶段，施工荷载为预制梁（包括横隔梁）的自重 ,受力构件按预制梁的净截面计算，阶段二为现浇混凝土形成整体阶段，但不考虑现浇混凝土承受荷载的能力，施工荷载初阶段一荷载之外还应包括现浇混凝土板的自重，受力构件按预制梁灌浆后的换算截面计算；阶段三为成桥阶段荷载除了阶段一、二的荷载之外，还包括二期永久作用以及活载，受力 构件按成桥后的换算截面计算。 （ 1）在预加力阶段，即阶段二，只需要计算小截面的几何特性，计算过程及结果见下表 净截面面积 AnAAn  净截面惯性矩 )( ijsn yyAnII  跨中截面面积和惯性矩计算表 截面 分块名称 分块面积 iA 分块面积形心至上缘的距离iy 分块面积形心至上缘的静距iS 全截面重心至上缘距离)(osjiyy 分块面积自身惯性矩 iI isiyyd 分块面积对截面形心的惯性矩2iip dAI   i pI II 2cm cm 3cm cm 4cm cm 4cm 4cm 3001b 毛截面 13056 785594 42722134 扣除管 137 48161 忽略 2172956 2cm3cm 31 道面积 Σ 12704 — 737433 42722134 — 2116687 6031b 毛截面 14256 797494 45528250 钢筋换算面积 137 438855 忽略 1999061 Σ 14577 — 841380 45528250 — 2044129 其中24522 910, ,10 cmAcmAn pEP   四分点截面面积和 惯性矩计算表 截面 分块名称 分块面积 iA 分块面积形心至上缘的距离iy 分块面积形心至上缘的静距iiiy AS 全截面重心至上缘距离)(osjiyy 分块面积自身惯性矩 iI isi yyd 分块面积对截面形心的惯性矩2iip dAI   i pI II 2cm cm 3cm cm 4cm cm 4cm 4cm cmb 3001毛 58238 32 截面 13056 785594 42722134 扣除管道面积 136 48048 忽略 2157263 Σ 12704 — 737546 42722133 —。