【文章內(nèi)容簡介】 二次)+(收縮二次)+++35彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)+36彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)++37彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)++38彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)++39彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)++40彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)+++41彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)+++42彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)+++43彈性階段(恒荷載)+(鋼束一次)+(鋼束二次)+(徐變二次)+(收縮二次)+++44包絡(luò)承載能力包絡(luò)45包絡(luò)使用性能包絡(luò)46包絡(luò)彈性階段包絡(luò)第五章 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算與布置 根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D622004）規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁應(yīng)滿足彈性階段（即使用階段）的應(yīng)力要求和塑性階段（即承載能力極限狀態(tài)）的正截面強度要求。預(yù)應(yīng)力梁到達受彎的極限狀態(tài)時，受壓區(qū)混凝土應(yīng)力達到混凝土抗壓設(shè)計強度，受拉區(qū)鋼筋達到抗拉設(shè)計強度。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數(shù)來保證的。對于僅承受一個方向的彎矩的單筋截面梁，所需預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量按下式計算：如圖：h0xNdfcd圖51， （51） ， （52）解上兩式得：受壓區(qū)高度 （53）預(yù)應(yīng)力筋數(shù) （54a）或 （54b）式中： —截面上組合力矩?！炷量箟涸O(shè)計強度；—預(yù)應(yīng)力筋抗拉設(shè)計強度；—單根預(yù)應(yīng)力筋束截面積； b—截面寬度（主要依據(jù)）e上Np下Np上e下Y上Y下MminnMmax+++Np下Np上Mmax合成+Mmin合成圖 52規(guī)范《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D622004）規(guī)定，截面上的預(yù)壓應(yīng)力應(yīng)大于荷載引起的拉應(yīng)力，預(yù)壓應(yīng)力與荷載引起的壓應(yīng)力之和應(yīng)小于混凝土的允許壓應(yīng)力（為），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同時截面上最大壓應(yīng)力小于允許壓應(yīng)力。寫成計算式為：對于截面上緣 （55） （56） 對于截面下緣 （57） （58）式中：—由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力，W—截面抗彎模量，—混凝土軸心抗壓標準強度。Mmax、Mmin項的符號當為正彎矩時取正值，當為負彎矩時取負值，且按代數(shù)值取大小。 一般情況下，由于梁截面較高，受壓區(qū)面積較大，上緣和下緣的壓應(yīng)力不是控制因素，為簡便計算，可只考慮上緣和下緣的拉應(yīng)力的這個限制條件(求得預(yù)應(yīng)力筋束數(shù)的最小值)。公式（55）變?yōu)? （59）公式（57）變?yōu)? （510）由預(yù)應(yīng)力鋼束產(chǎn)生的截面上緣應(yīng)力和截面下緣應(yīng)力分為兩種情況討論：1） 合攏段截面上下緣均配有力筋和以抵抗正負彎矩，由力筋在截面上下緣產(chǎn)生的壓應(yīng)力分別為： （511） （512）將式（59）、（510）分別代入式（511）、（512），解聯(lián)立方程后得到: （513） （514）令 代入式（513）、（514）中得到： （515） （516）式中： Ap—每束預(yù)應(yīng)力筋的面積； —預(yù)應(yīng)力筋的永存應(yīng)力(～)；e—預(yù)應(yīng)力力筋重心離開截面重心的距離；K—截面的核心距； A—混凝土截面面積，取有效截面計算。 以跨中合攏段為例，，，偏心距，面積，核心距，將以上各值分別代入式（515）、式（516）中，得2） 其他截面只在上緣布置力筋以抵抗負彎矩：當由上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時： （519） 當由下緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時： （520）其他截面計算方法與中跨合攏段相同，不再贅述， .有時需調(diào)整束數(shù)，當截面承受負彎矩時，如果截面下部多配根束，則上部束也要相應(yīng)增配根，才能使上緣不出現(xiàn)拉應(yīng)力，同理，當截面承受正彎矩時，如果截面上部多配根束，則下部束也要相應(yīng)增配根。其關(guān)系為： 當承受時， 當承受時， 表 預(yù)應(yīng)力鋼束估算表單元位置頂/底Mg1 (N*mm)Msum (N*mm)Mj (N*mm)ey (mm)Ny (N)Ay (mm^2)最小預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量跨中截面I[3]底+09+09+09+03+069L/8截面I[10]底+09+10+10+03+0781L/4截面I[17]底+00+10+10+03+06563L/8截面I[25]底+00+10+09+03+0626墩頂截面I[32]底+00+10+10+03+0761跨中截面I[3]頂+08+09+09+02+052L/8截面I[10]頂+09+10+10+02+0619L/4截面I[17]頂+11+10+10+03+07313L/8截面I[25]頂+11+10+10+03+0731墩頂截面I[32]頂+10+10+10+03+0614 預(yù)應(yīng)力束的布置，其公稱面積140mm2，標準強度?pk=1860MPa ，彈性模量Ep=105MPa，張拉控制應(yīng)力σcon==1395MPa。預(yù)應(yīng)力管道均采用鍍鋅金屬波紋管。錨具采用群錨體系OVM錨。錨墊板等預(yù)埋鋼板采用低炭鋼。連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力鋼束的配置考慮以下原則：1)應(yīng)選擇適當?shù)念A(yù)應(yīng)力束的型式與錨具型式，對不同跨徑的梁橋結(jié)構(gòu)，要選用預(yù)加力大小恰當?shù)念A(yù)應(yīng)力束筋，以達到合理的布置型式。2)應(yīng)力束筋的布置要考慮施工的方便，不能像在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中任意切斷鋼筋那樣去切斷預(yù)應(yīng)力束筋，從而導致在結(jié)構(gòu)中布置過多的錨具。3)預(yù)應(yīng)力束筋的布置，既要符合結(jié)構(gòu)受力的要求，又要注意在超靜定結(jié)構(gòu)體系中避免引起過大的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。4)預(yù)應(yīng)力束筋的布置，應(yīng)考慮材料經(jīng)濟指標的先進性，這往往與橋梁體系、構(gòu)造尺寸、施工方法的選擇都有著密切關(guān)系。5)預(yù)應(yīng)力束應(yīng)避免使用多次反向曲率的連續(xù)束，因為這會引起很大的摩阻損失，降低預(yù)應(yīng)力束的效益。6)預(yù)應(yīng)力束的布置 ，不但要考慮結(jié)構(gòu)在使用階段的彈性受力狀態(tài)的需要，而且也要考慮到結(jié)構(gòu)在破壞階段時的需要。7)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)使其中心線不超出束界范圍，盡量對稱布置，錨頭應(yīng)盡量靠近壓應(yīng)力區(qū)。8)預(yù)應(yīng)力束一般應(yīng)在距跨中三分點到四分點處開始彎起，彎起角不宜大于20176。鋼絞線束當直徑大/于5mm時彎起半徑不宜小于6m。9)鋼束在橫斷面中布置時，直束應(yīng)盡量靠近頂板位置直接錨固于齒板上，彎束布置在腹板上便于下彎分散錨固。10)應(yīng)留有一定數(shù)量的備用管道，一般占總數(shù)的1%。11)本橋中使用預(yù)埋波紋管，其水平凈距不應(yīng)小于40mm，在豎直方向可疊置。波紋管到梁側(cè)凈距不小于35mm，到梁底距離不小于50mm。遵循上述的原則再結(jié)和全橋施工特點布筋。根據(jù)配筋數(shù)量要求及以上布置原則現(xiàn)將初步鋼束具體布置繪圖如下： 圖 53 梁端鋼束布置斷面圖 圖 54 邊跨合攏段鋼束布置斷面圖 圖 55 邊跨合攏段鋼束布置斷面圖 圖 56 邊跨合攏段鋼束布置斷面圖 預(yù)應(yīng)力損失計算根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D622004）規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)計算中，由于施工中預(yù)應(yīng)力索的張拉采用后張法，應(yīng)考慮由下列因素引起的預(yù)應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦 σl1錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮 σl2混凝土的彈性壓縮 σl4預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛 σl5混凝土的收縮和徐變 σl6=60MPa，此項損失可在錨圈外增大張拉力來抵消，不計算在張拉控制內(nèi)力內(nèi)。 預(yù)應(yīng)力與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失摩阻損失指的是預(yù)應(yīng)力筋與管道間的摩察損失σl1,由規(guī)定，按以下公式計算： 式中：σcon—張拉鋼筋時錨下的控制應(yīng)力（=）；μ—預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)；θ—從張拉端至計算截面曲線管道部分切線的夾角之和，以rad計；k—管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，；x—從張拉端至計算截面的管道長度,以米計。表 系數(shù)k及μ的值管道成型方式Kμ鋼絞線精軋螺紋鋼筋抽心成型預(yù)埋鐵皮管預(yù)埋金屬波紋管～ 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失錨具變形，鋼筋回縮和拼裝構(gòu)件的接縫壓縮損失σl2，在計算接縫壓縮引起的應(yīng)力損失時，認為接縫在第一批鋼束錨固后既完成全部變形量，以后錨固得各批鋼束對該接縫不再產(chǎn)生壓縮。可按下式計算：式中：Dl—錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值；統(tǒng)一取6mm；L—預(yù)應(yīng)力鋼筋的有效長度；EP—預(yù)應(yīng)力鋼筋的彈性模量。105MPa。 混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失后張法構(gòu)件一般采用分批張拉，張拉后批鋼束時所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮將使先批已張拉并錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生應(yīng)力損失，按下式計算： 式中： —在計算截面上先張拉鋼筋重心處，由后張拉各批鋼筋所產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力之和；—預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的彈性模量之比。若逐一計算的值則甚為繁瑣，可采用下列近似計算公式 式中： N—計算截面上分批張拉的鋼束批數(shù).鋼束重心處混凝土法向應(yīng)力，可按下式計算： 式中：M1為自重彎矩。注意此時計算Np時應(yīng)考慮摩阻損失、錨具變形及鋼筋回縮的影響。預(yù)應(yīng)力損失產(chǎn)生時，預(yù)應(yīng)力孔道還沒壓漿，截面特性取靜截面特性（即扣除孔道部他的影響）。對懸臂拼裝結(jié)構(gòu)，作如下近似假設(shè)，可使先張拉鋼束重心處由后張拉各批鋼束產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力計算簡化：1）每懸臂拼裝一段，相應(yīng)張拉一批力筋；假設(shè)每批張拉預(yù)應(yīng)力都相同，且都作用在全部預(yù)應(yīng)力重心處；2）在同一計算截面上，每一懸拼梁段自重所產(chǎn)生的自重彎矩都假設(shè)相等。 鋼筋松弛引起的應(yīng)力損失如果鋼筋在一定拉應(yīng)力值下，將其長度固定不變，則鋼筋中的應(yīng)力將隨時間延長而降低，這種現(xiàn)象稱為鋼筋的應(yīng)力松弛。此項應(yīng)力損失可根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》JTG D62—2004 條的規(guī)定，按下列公式計算。對于鋼絲、鋼絞線，本設(shè)計中采用：=ψξ 式中：ψ—張拉系數(shù)，一次張拉時，ψ=；超張拉時，ψ=；ξ—鋼筋松弛系數(shù)，Ⅰ級松弛（普通松弛），ξ=；Ⅱ級松弛（低松弛），ξ=；—傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力，對后張法構(gòu)件 =； 收縮徐變損失 由混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力損失，這種損失可由以下公式計算： 式中：—構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；—構(gòu)件受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；—構(gòu)件受拉區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力；—構(gòu)件受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處由預(yù)應(yīng)力和結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力； —截面回轉(zhuǎn)半徑，后張法采用凈截面特性—構(gòu)件受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力筋