【正文】 ................................................ 92 20. 先張法預應力混凝土空心板施工 .................................................... 95 準備工作 ................................................................................... 95 預應力鋼絞線施工 ................................................................... 96 混凝土的澆筑及養(yǎng)護 ............................................................... 98 鋼絞線放張 ............................................................................... 98 板的起吊、存放、養(yǎng)護 ......................................................... 100 參考文獻 ............................................................................................... 101 附錄 ....................................................................................................... 102 8 第一部分：先張法預應力混凝土空心板設計 1. 設計資料 工程概況 X 市 P 市高速公路跨京廣鐵路立交橋，位于京廣線 許昌至石橋區(qū)間，與京廣上下行線正交，鐵路里程為 K769+373，公路里程為 K4+，設計公路北側緊鄰劉王村，鐵路兩側地形平坦開闊，大多為農(nóng)田，鐵路西側約 500 米有南北方向縣鄉(xiāng)公路一條，交通狀況一般。 （ 3）主梁全長： 。 環(huán)境標準：Ⅰ類環(huán)境。 10 2. 設計要點 方案比選 在橋梁方案比選中，主要考慮以下四個方面：安全、功能、經(jīng)濟與美觀。經(jīng)濟要求橋型的造價和養(yǎng)護費用綜合最省，并有利于促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。 在初始設計時，考慮到三種方案的比選，一是從橋型角度出發(fā)，做出創(chuàng)新，采用單塔斜拉橋設計；二是從主梁截面角度出發(fā)，采用 T 型截面，即連續(xù)式 T 梁；三是從經(jīng)濟適用的角度出發(fā)，采用預應力空心板橋。 (a)主跨 59 米，跨度適中，宜跨越溝壑和鐵路； (b)便于無支架施工。 (a)全橋跨度適中，用預制安裝法施工，建橋速度快、工期短、模板支架少； (b)全橋后期營運養(yǎng)護費用少； (c)行車較平順。 綜合上述比選原則以及該地的實際情況，預應力混凝土空心板橋方案為最佳方案。 （ 3）空心板斷面：空心板高度 ，寬度 ，各板之間留有 的縫隙。 圖 11 橋梁橫斷面及構造圖 (單位 :cm) 圖 12 空心板截面細部尺寸圖 (單位 :cm) 13 設計參數(shù) （ 1）相對濕度為 80%。 14 3. 空心板截面幾何特性計算 截面面積 空心板截面面積為 2550577212 15)73( cmA ??????? ?????? ??????????????? 截面重心位置 全截面對 1/2 板高處的靜矩為： ? ? ? ? ? ?? ?3h21 8 3 5153/??????????????????鉸縫的面積為 ? ? ??????????鉸A 則毛截面重心離 1/2 板高的距離為 h21 ??? ,即毛截面重心離板上緣距離為 鉸縫重心與 1/2 板高處的距離為 cm3 2 9 96 6 8 3 5AS h21 ???鉸鉸d 空心板毛截面對其重心軸的慣性矩計算 邊長為 10cm 的等腰直角三角形對其自身重心軸的慣性矩為：I1=。 表 41 永久作用效應計算表 作用 種類 作 用 集 度/(kN/m) 計算跨徑 /m 作用效應 彎矩 M(kN/m) 作用效應 剪力 V/kN 跨中 1/4 跨 支點 1/4 跨 跨中 GⅠ 0 GⅡ 0 G 0 可變作用效應計算 公路 Ⅰ級車道荷載的均勻荷載標準值為 qk和集中荷載標準值 Pk 為 qk=計算彎矩時， kNPk )(550 180360 ??????? 計算剪力時， kNP k ??? （ 1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)計算：結構的沖擊系數(shù)μ與結構的基頻 f 有關，故應先計算結構的基頻，可計算的簡支空心板橋的基頻 HzmEIlfcc 1022 ???????? ?? 其中： mkggGm c / 3 ???? 由于 ≦ f≦ 14Hz，故可有下式計算出汽車荷載的沖擊系數(shù) 1 5 7 6 ??? f? 當車道大于兩車道時，應進行車道折減，四車道折減 33%，但折減后不得小于用兩車道汽車荷載布載的計算結果。由γ =～γ = 內(nèi)插得到γ =時 1～ 6 號板在車道荷載作用下的荷載橫向分布影響線值，內(nèi)插計算結果見 表 42。 2）支點處荷載橫向分布系數(shù)計算：支點處的荷載橫向分布系數(shù)按板號 4 號板 5 號板 6 號板 荷載 四車道汽 車荷載 兩車道汽車 荷載 四車道汽車 荷載 兩車道汽車 荷載 四車道汽車 荷載 兩車道汽車 荷載 荷載橫向分布系數(shù) — — — — — — — — — — — — m 汽 21 杠桿原理法計算。 圖 43 空心板跨中內(nèi)力影響線及加載圖式 (尺寸單位： cm) 23 圖 44 空心板 l/4 處截面內(nèi)力影響線及加載圖式 (尺寸單位： cm) 1）跨中截面 ① 彎矩： ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqM ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmM ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： M 汽 =1 ( + ) = m ② 剪力： 24 ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqV ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmV ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： V 汽 =1 ( + )= 計沖擊： V 汽 = ( + )= 四車道布載： 不計沖擊： V 汽 = ( + )= 計沖擊： V 汽 = ( + ) = 2） l/4 處截面 ① 彎矩： ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqM ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmM ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： M 汽 =1 ( + ) = m ② 剪力： ? ?? ?不計沖擊時汽 kkkk yPqV ?? ?? m ? ? ? ?? ?計沖擊時汽 kkkk yPqmV ??? ???1 兩車道布載： 不計沖擊： V 汽 =1 ( + )= 計沖擊： V 汽 = ( + )= 四車道布載 。 m) 剪力 V/kN 跨中 l/4 跨中 l/4 支點 車道荷載 兩車道 不計沖擊 計沖擊 四車道 不計沖擊 計沖擊 作用效應組合 據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應應選擇了四種最不利效應組合：短期效應組合、長期效應組合、標準效應組合和承載能力極限轉臺基本組合，見表 46。在進行預應力混凝土橋梁設計時，首先根據(jù)結構在正常使用極限狀態(tài)正截面抗裂性確定預應力鋼筋的數(shù)量，然后根據(jù)構件的承載能力極限狀態(tài)要求確定普通鋼筋的數(shù)量。 在設計時，σ st 和σ pc 的值可按下式進行計算 WMsst ?? WeNAN ppepcpc ??? 式中 A、 W—— 構件毛截面面積及其對毛截面受拉邊緣的彈性抵抗 矩； ep—— 預應力鋼筋重心對毛截面重心軸的偏心距，ep=yap， ap 可預先假定； Ms—— 按作用短期效應組合計算的彎矩值。 根據(jù)規(guī)范，σ con≦ ，本設計中取σ con=，預應力損失總和∑σ l近似假定為 20%的張拉控制應力，則 22 2118 15 685 cmmmNNAc o nc o npelc o npep ?????????? ???? 采用 12 根φ 鋼絞線，鋼絞線面積 30 Ap=12 =﹥ 預應力鋼筋的布置 本設計采用 12 根φ 鋼絞線布置在空心板下緣，沿空心板跨長直線布置，鋼絞線重心距下緣的距離 ap=，見圖 51。 由以上兩式聯(lián)立求得： hk=， bk=。0 xhxbfM fcdd? 32 式中 γ 0—— 橋梁結構的重要性系數(shù)，本設計安全等級為二級，故取為 ； fcd—— 混凝土的軸心抗壓強度設計值，本設計為 C50，則 fcd =； Md—— 承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，可查表 46。普通鋼筋布置見圖 53。上翼緣厚度為 hf′ =,上翼緣有效寬度為 bf′ =1220mm，肋寬 b=470mm。 102 ???????? ??????????? ?? xhxbfM fcdud 37 =截面構造尺寸及配筋見圖 53。 若滿足下式，可不進行斜截面抗剪承載力計算： 38 0230 bhfV tdd ?? ???? 式中 ftd—— 混凝土抗拉強度設計值，對 C50，取 ； α 2—— 預應力提高系數(shù)，對預應力混凝土受彎構件， 取 。 圖 71 空心板箍筋布置圖 (尺寸單位： cm) 39 (2)斜截面抗剪承載力計算 根據(jù)要求選取以下兩處截面進行空心板斜截面承載力計算： ① 距支座中心 h/2=400mm 處截面，距跨中距離為 x=7880mm； ② 距支座中心 處截面（箍筋間距變化處），距跨中距離為x=7250mm。 2）距跨中截面 x=6750mm 處截面 此處箍筋間距 Sv=250mm， Vd=，采用 HRB335 鋼筋，雙肢箍筋，直徑為 10mm， Asv=，把以上數(shù)據(jù)代入斜截面抗剪承載力公式得： ? ? 280% 3 ????????????? ?csV kNVkN d 0 ???? ?? 該截面抗剪承載力滿足要求。設控制預應力鋼筋與臺座之間的最大溫差Δ t=t2t1=15℃，則由鋼筋與臺座之間的溫差引起的預應力損失可計算得： ? ? M P atttl 3022 123 ???? ?? 42 預應力鋼絞線由于鋼筋松弛引起的預應力損失σ l5 預應力鋼絞線由于鋼筋松弛引起的預應力損失值可按下式計算 pepkpel f ????? ???????? ?? 5 式中 ψ —— 張拉系數(shù)，本設計采用一次性張拉，取ψ =； ζ —— 鋼筋松弛系數(shù)，對低松弛鋼絞線 ，取為ζ =； fpk—— 預應力鋼絞線的抗拉強度標準值， fpk=1860MPa； σ pe—— 傳力錨固時的鋼筋應力，對先張法構件， σ pe=σ conσ l2== 把以上數(shù)據(jù)代入可計算得： σ l5= （ ） = 混凝土彈性壓縮引起的預應力損失σ l4 預應力鋼筋由于混凝土彈性壓縮引起的預應力損失可按下式計算 ?? pcEPl ???? 4 式中 α EP—— 預應力鋼筋模量與混凝土彈性模量的比值 45 ????? cpEP EE? ∑Δσ pc—— 在計算截面鋼束重心時，由全部鋼筋預加力產(chǎn)生的混凝土法向應力，可依下式計算 43 39。 則 00 000 0 yI eNAN ppppe ??? ???? M