30m预应力混凝土简支梁设计

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标准类别:建筑工业标准
资源ID:665301
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标准规范下载简介和部分内容预览:

30m预应力混凝土简支梁设计

在桥梁工程中,对于30米跨度的预应力混凝土简支梁的设计,需要综合考虑结构安全、经济性和耐久性等多方面因素。以下是对这类桥梁设计的基本概述:

1.结构类型与特点:预应力混凝土简支梁是一种广泛应用的桥梁结构形式,特别适合于中小跨径的桥梁工程。通过在混凝土中预先施加拉力(即预应力),可以显著提高梁的整体刚度和承载能力,并有效减少裂缝的产生。

2.材料选择:为了确保结构的安全性与耐久性,通常会选用高强度、低收缩性的混凝土以及优质钢筋作为主要建筑材料。此外,在设计阶段还需考虑钢材的质量控制以保证预应力的有效施加。

3.设计计算:根据规范要求进行荷载组合和内力分析;利用有限元等现代工程软件完成梁体内部应力状态的精确模拟,确保所有截面均处于安全范围内。

竣工验收程序4.构造细节:

梁端处理:考虑到温度变化及混凝土收缩等因素可能产生的附加应力,通常会在梁端设置相应的伸缩缝。

防裂措施:通过优化截面形式、提高混凝土强度等级等方式来减少裂缝的产生,并确保其不影响结构的整体性能。

钢筋布置:合理布局主拉杆和预应力钢筋的位置与数量,以实现良好的受力效果。

5.施工技术:采用先进的模板体系和高效的浇筑工艺,在保证质量的前提下提高施工效率;同时注重现场环境条件的控制,确保所有工序顺利实施。

总之,30米预应力混凝土简支梁的设计是一个多学科交叉的过程,需要建筑师、工程师等多个专业领域的知识相互配合才能顺利完成。

边板:=2*24*0.1*2.13+25*0.1144/2+2*25*0.35*0.207=15.28(KN/m)

中板:=2*24*0.1*2.18+25*0.1144/2+2*25*0.35*0.175=16.38(KN/m)

·端部横隔板及加厚段重量:

端部有1.0m的横隔板及加厚段,用于校核的截面受该部分重量增加的影响很小,故仅在支座选型时考虑其压重。单块板一端的压重为20

4.1.2 汽车荷载效应标准值

·公路—I级车道荷载计算

根据《通规》第4.3条,公路—I级车道荷载均布标准值为=10.5,集中荷载标准值:当计算跨径小于5m时,=180;当计算跨径等于或大于50m时,=360。本例计算跨径为29.26m。

计算剪力时,=1.2*277.04=332.45KN

·计算跨中,截面荷载效应标准值

两列车布载控制设计,横向折减系数=1,A为内力影响线面积,y为内力影响线竖标值。

支点剪力横向分布系数在本端支点处为0.5,处与跨中横向分布系数一致,支点与之间线性变化,为计算方便,采用与影响线面积相应的横向分布系数平均值。

·跨中、、支点及距支点h截面汽车荷载内力影响线

4.2.1 基本组合(用于结构承载能力极限状态设计)

1)其中各分项系数的取值如下

——结构重要性系数,=1.0;

——结构自重分项系数,=1.2;

——汽车荷载(含冲击力)的分项系数,=1.4

2)基本组合计算

4.2.2 作用短期效应组合(用于正常使用极限状态设计)

永久荷载作用为标准值效应与可变作用频遇值效应组合,其效应组合表达式

式中—可变作用效应的频遇值系数,汽车荷载(汽车荷载不计冲击力)=0.7,温度梯度作用=0.8。

4.2.3 作用长期效应组合(用于正常使用极限状态设计)

永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应组合,其效应组合表达式为:

式中—第j个可变作用效应的准永久值系数,汽车荷载(不计冲击力)=0.4,温度梯度作用=0.8。

—作用长期效应组合设计值,结构抗裂验算时,其中可变作用仅考虑汽车等直接作用于构件的荷载效应。

4.3 截面积和特性计算

截面预应力筋设置及编号如图:

分别为换算截面和净截面中心轴到板顶面距离

—预应力钢筋、普通钢筋截面重心到截面重心的距离

—净截面面积和抗弯惯矩

—换算截面面积和抗弯惯矩、面积矩

5 持久状态承载能力极限状态计算

5.1 正截面抗弯承载能力

受压区高度位于腹板中时,计算中应考虑截面腹板受压作用。其正截面抗弯承载力应符合:

预应力钢筋采用钢绞线,混凝土标准强度为C50查《预规》第5.2.1相对界限受压区高度=0.4。

5.2 斜截面抗剪承载力验算

5.2.1 验算受弯构件抗剪截面尺寸是否需进行抗剪强度计算

斜截面顶点距支座中心位置 ,符合假定。

受弯构件抗剪截面应符合《预规》第5.2.9条要求:

《预规》5.2.9式

根据《预规》第5.2.10条,当时可不进行抗剪承载力计算,箍筋按构造配筋。

式中混凝土C50的,预应力提高系数。

由结果知不满足《预规》第5.2.10条要求,需进行斜截面抗剪计算,根据《预规》,斜截面抗剪需满足:

6 持久状况正常使用极限状态计算

根据《预规》6.2.1,当计算主梁截面应力和确定钢束控制应力时,应该计算预应力损失值。后张法梁的预应力损失包括前期的预应力损失(摩擦损失、锚具变形损失、混凝土弹性变形损失)和后期损失(钢绞线应力松弛、混凝土收缩徐变引起的损失),而梁內钢束的锚固应力和有效应力分别等于张拉应力扣除相应阶段的预应力损失。

6.1 预应力钢束应力损失计算

6.1.1 张拉控制应力

按《预规》第6.1.3条,采用钢绞线的张拉控制值:

= 0.75*1860 = 1395 Mpa

6.1.2 各项预应力损失

1)根据《预规》第6.2.2后张法构件张拉时,预应力钢筋与管道壁之间的摩擦产生的应力损失,按照下式计算

其中——预应力钢筋与管道壁的摩擦系数,取=0.225

k——管道每米的局部偏差对摩擦的影响系数,取k=0.0015

2)锚具变形及钢筋回缩产生的应力损失

由《预规》6.2.3后张法构件预应力曲线钢筋由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的预应力损失,应考虑锚固后反相摩擦的影响。反摩擦影响长度:

式中——张拉端锚具变形、钢筋回缩值(mm),查《预规》表6.2.3,对于夹片锚具(无顶压时)=6mm;本例为两端张拉,=12mm,1取半。试算后有,

3)混凝土的弹性压缩引起的应力损失

根据《预规》第6.2.5条,后张法混凝土构件当采用分批张拉时,先张拉的钢筋张拉后批钢筋所引起的混凝土弹性压缩的预应力损失可按下式计算:

式中——在计算截面先张拉的钢筋重心处,由后张拉各批钢筋产生的混凝土法向应力(Mpa)

式中 ——分别为钢束锚固时预加的纵向轴力和弯矩

——计算截面上钢束重心到截面重心的距离

——预应力钢筋弹性模量与混凝弹性模量的比值 =5.65

本例中采用逐根张拉钢束,预制时张拉N1~N4,张拉顺序为N1,N4,N2,N3,计算时从最后张拉的一束逐步向前推进,以边板跨中截面为例:

其它界面照此计算,结果列于下表:

4)预应力钢筋的松弛引起的应力损失

式中——张拉系数,一次张拉取=1;

——钢筋松弛系数,本例采用Ⅱ级松弛(低松弛)钢绞线,取=0.3;

—传力锚固时的钢筋应力,查《预规》表6.2.8,对后张法构件,

5)混凝土收缩和徐变引起的应力损失

按《预规》第6.2.7条计算:

·式中混凝土收缩和徐变系数终极值假定环境年平均相对湿度RH=80%,预应力筋传力锚固龄期为7d,加载龄期为100d。

理论厚度 边板 h=175mm

中板 h=175mm

查《预规》表6.2.7直线内插得,中板=0.28 、= 2.22 ;边板=0.27 、= 2.19 。表值对C50及以上混凝土,表列值应

乘以 ,式中C50的=32.4Mpa。

·计算纵向钢筋截面重心处由预应力产生的混凝土法向压应力,按

计算,此时预应力损失,考虑锚固钢筋时(第一批)的损失,根据施工情况考虑自重影响。

6)各阶段应力损失及有效预应力汇总

6.2.1 正截面抗裂验算

但在荷载长期效应组合下应符合

为扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘(底边)产生的混凝土预压应力

为作用(荷载)短期效应组合下构件抗裂验算边缘(底边)混凝土的法相拉应力:

为荷载长期效应组合下构件抗力验算边缘(底边)混凝土的法相拉应力

为底截面边缘的弹性抵抗矩。

——截面重心到抗裂验算边缘(底边)的距离

根据《预规》9.1.12预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件:

精美室内效果图 ——《预规》9.1.12式

式中——受弯构件正截面抗弯承载力设计值

——受弯构件正截面开裂弯矩

式中——全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩。

10kv线路典型设计(架空线部分)说明 最小配筋率满足《预规》9.1.12条要求

6.2.2 斜截面抗裂计算

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