【導讀】運營荷載作用下?lián)隙葯z算....

　　

【正文】 道，除存在上述的管道偏差的影響之外，還存在因管道彎轉，預應力筋對彎道內壁的徑向壓力所引起的 摩擦損失，將此稱為彎道影響摩擦損失，其數(shù)值較大，并隨鋼筋彎曲角度之和的增大而增大。曲線部分的損失由以上兩部分組成，故要比直線部分的摩擦損失要大的多。 張拉時 ，由于鋼筋與管道間的摩擦引起的應力損失按下式計算： (μθ kx )L 1 conσ =σ [1 ]e?? (42) 式中： σcon—— 鋼筋（錨下）控制應力，取 1395MPa； μ —— 鋼筋與管道臂的摩擦系數(shù)，按表 42 采用； θ —— 從張拉端到計算截面的長度上，彎起角度之和； k —— 考慮每米管道對其設計位置的偏差系數(shù)，按表 42 采用； x —— 從張拉端至管道截面的計算長度。 表 42 μ 、 k取值 注： 在本設計中 μ= ， k=。 錨頭變形，鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預應力損失 σ L2 后張法構件，當張拉結束并進行錨固時， 錨具 將受到相當大的壓力，一方面使錨具本身及錨具下墊板壓密產(chǎn)生變形；另一方面混凝土結構的接縫縫隙在壓力的作用下管道類型 μ k 橡膠管抽芯成型的管道 鐵皮套管 金屬波紋管 ~ ~ 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 29 也將壓密變形。這些變形導致預應力鋼筋向內回縮，產(chǎn)生預應力損失。 L2 pΔLσ EL? (43) 式中： L —— 預應力筋的有效長度； ΔL—— 錨頭變形，鋼筋回縮和接縫壓縮值； Ep —— 預應力鋼筋彈性模量。 無實驗數(shù)據(jù)時，可按表 43 估算 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮 值。 表 43 錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值 錨頭、接縫類型 表現(xiàn)形式 計算值 (mm) 鋼制錐形錨頭 鋼筋回縮和錨具變形 8 夾片式錨 預壓時 錨具回縮 4 非預壓時 6 水泥砂漿接縫 接縫壓縮 1 環(huán)氧樹脂砂漿接縫 接縫壓縮 帶螺帽的錨具螺帽縫隙 縫隙壓縮 1 每塊后加墊板的縫隙 縫隙壓縮 1 混凝土彈性壓縮引起的預應力損失 σ L4 采用后張拉施工時，由于受張拉設備的限制，無法對所有的預應力筋束同時進行張拉。通常采用分批張拉的工藝，這樣后批張拉的預應力筋引起混凝土構件的彈性變形導致先批張拉 并錨固 的預應力鋼筋產(chǎn)生應力損失，即混凝土彈性壓預應力損失。 L4 p cσ n σ Z?? (44) 式中 ： Δσc—— 在先行張拉的預應力鋼筋處，由于后張拉的鋼筋而產(chǎn)生的混凝土正壓力 np —— 預應力鋼筋與混凝土彈性模量之比 Z—— 在所計算的鋼筋張拉后進行張拉的鋼筋個數(shù) 經(jīng)推導可得公式其他形式為： L4 p c2m 1σ n σm?? (45) 式中 ： m —— 表示預應力筋張拉的總批數(shù)； σc—— 在代表截面（如 l/4 截面）的全部預應力鋼筋形心處混凝土的預壓應力（預應力筋的預拉應力扣除 1l? 和 2l? 后算得）。 2p p pnc nnNNσ AIe?? 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 30 Np—— 所有預應力筋預加應力（扣除相應階段的應力損失 1l? 和 2l? 后）的內力； epn—— 預應力筋預加應力的合力 Np 至混凝土凈截面形心軸的距離； An、 In—— 混凝土的凈截面面積和截面慣性矩。 鋼筋松弛引起的預應力損失 σ L5 鋼筋在持續(xù)高應力作用下，會產(chǎn)生隨時間變化而增加的變形（內部晶體結構蠕變）。如果預應力筋束在一定的張拉應力作用下，長度保持不變，則預應力筋束中的應力將會隨時間延長而降低，這就是鋼筋的松馳引起的應力損失。 預應力筋松弛引起的應力損失的特點： (1) 鋼筋初始拉應力越高，其應力松馳愈大；初始應力小，其應力松馳愈小。當預應力筋的初始張拉控制應力小于鋼筋極限強度的 50％時，松馳量很小，松弛損失可以不考慮。 (2) 鋼筋的松馳量與鋼筋的品質有關，一般低松馳筋的松馳值不到普通松馳筋的1/3。 (3) 鋼筋松馳與時間有關，前期發(fā)展較快，一天后可完成 50％，以后漸趨穩(wěn)定。 (4) 采用超張拉，并保持數(shù)分鐘后，再降至設計值，可使松馳減少 50％左右。 (5) 鋼筋松馳隨溫度升高而增加。 L5 conσ ξσ? (46) 式中： ζ —— 松弛系數(shù)。對鋼絲，普通松弛時，按 con ????????采用，對鋼絲鋼絞線，低松馳時，當 con ? ? 時， c o n pk0 .1 2 5 0 .5f?? ????????， 當pk c on ???時，c o n pk0 .2 0 .5 7 5f?? ????????， 對精軋螺紋鋼筋，一次張拉時，按 采用，超張接時，按 采用。 混凝土收縮和徐變引起的應力損失 σ L6 對于混凝土結構構件來說，在持續(xù)應力作用下，隨著時間的延續(xù)，混凝土會產(chǎn)生收縮和徐變，導致預應力混凝土結構構件縮短，因而引起應力損失 . 由于混凝土收縮、徐變引起的應力損失終極值按下列公式計算： 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 31 ppL6nA σ φ E εσ1 (1 )μ ρ2?? ? ?????? (47) p p s sn n A n Aμ A?? (48) 2AA 2ρ 1 ei?? (49) 式中 ： 6l? —— 由收縮、徐變引起的應力損失終極值（ MPa）， ?? —— 傳力錨固時，在計算截面上預應力鋼筋重心處，由于預加力 (扣除相應階段的應力損失 )和梁自重產(chǎn)生的混凝土正應力；對連續(xù)梁可取若干有代表性截面的平均值（ MPa）； φ? —— 混凝土徐變系數(shù)的終極值，按表 44 取值； ε? —— 混凝土收縮應變的終極值，按表 44 取值； nμ —— 梁的配筋率換算系數(shù)； sn —— 非預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比； As—— 預應力鋼筋及非預應力鋼筋的截面面積（ 2m ）； A—— 梁截面面積，對后張法構件，可近似按凈截面計算（ 2m ）； Ae —— 預應力鋼筋及非預應力鋼筋重心至梁截面重心軸的距離（ m ）； i —— 截面回旋半徑 (m )； I—— 截面慣性矩，對于后張法構件，可近似按按凈截面計算（ 4m ）； 表 44 混凝土的收縮應變和徐變系數(shù)的終極值 預加應力時混凝土的齡期（ d） 收縮應變終極值 ?? 106 徐變系數(shù)終極值 ?? 理論厚度（ mm） 理論厚度（ mm） 100 200 300 ≥600 100 200 300 ≥600 3 250 200 170 110 7 230 190 160 110 10 217 186 160 110 14 200 180 160 110 28 170 160 150 110 ≥60 140 140 130 100 支座處 預應力損失結果，及有效預應力見表 45。 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 32 表 45 預應力損失 鋼束編號 控制應力（ MPa） 孔道長度 (m) 彎起角(176。 ) σL1 (MPa) σL2 (MPa) σL4 (MPa) σL5 (MPa) σL6 (MPa) 有效預應力(MPa) N1 1395 28 2 N2 1395 28 15 N3 1395 28 15 N4 1395 42 5 N5 1395 42 10 N6 1395 42 15 N7 1395 42 20 N8 1395 34 10 N9 1395 34 10 N10 1395 34 10 預應力損失的控制措施 針對不同的預應力損失，有不同的控制措施，下面簡單介紹一下控制預應力損失的措施。 (1)預應力筋、波紋管、錨具盡量選用低松弛的預應力筋，認真施行預應力筋的張拉工藝，采取張拉力和伸長值雙控；嚴格控制波紋管在箱梁中的位置，混凝土振搗時，嚴禁振動棒直接振動波紋管，從梁側面插入振搗，避免由于振動棒抽擦造成的波紋管彎曲。泵送混凝土盡量先送至操作臺上，再鍬進梁內，避免由于混凝土沖擊造成波紋管彎曲；錨具要進行外觀檢查、硬度檢查及靜載錨固定性能試驗，檢查錨環(huán)、夾片外形尺寸及表面質量。錨具安裝應與波紋管處于同一軸線位置，連接牢固。 (2)混凝土由于混凝土的收縮與徐變，使預應力混凝土構件縮短，預應力筋也隨之回縮， 造成預應力損失。采用普通硅酸鹽水泥，待預應力箱梁混凝土強度等級達到設計要求的 100％，齡期大于 15 天后才開始張拉預應力。張拉端砼施工非常重要，需要進行鋼筋加密，不可漏振。采用高標號水泥，以減少水泥用量；采用高效減水劑，以減小水灰比；采用級配好的骨料，加強振搗，以提高混凝土的密實性；加強養(yǎng)護，以減小混凝土的收縮。 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 33 (3)孔道壓漿孔道壓漿是使預應力筋與鋼筋 混凝土 構件連成整體，使預應力筋免于銹蝕和松弛的重要環(huán)節(jié)，為此在預應力筋張拉完畢后 24h 內即可進行，最遲不得超過 3 天?？椎缿A先進行沖洗并排干積水。壓漿時同一孔道應連續(xù)操作，不能中斷，采用先進的真空壓漿工藝，確保壓漿質量。錨具出漿門必須出濃漿時，才能關閉孔道進漿閥門，保持壓力 ～ ，持續(xù) 2 分鐘無漏水時關閉，水泥砂漿初凝后方可卸壓漿閥。 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 34 第 5 章 截面強度 驗算 預應力混凝土梁從預加力開始到承載破壞，需經(jīng)受預加應力、使用荷載作用、裂縫出現(xiàn)和破壞等四個受力階段，為保證主梁受力可靠并予以控制，應對控制截面進行驗算。 在 Midas軟件中， 可以 通過 “ 模型 材料和截面特性 PSC設計截面鋼筋 ” 來完成驗算 。 本設計控制截面進行 手算 驗算。 其余截面將來用計算機進行驗算。 計算預應力混凝土結截面應力時，對于后張法結構，在鋼筋管道內壓注水泥以前，應采用被管道削弱的凈混凝土并計入非預應力鋼筋后的換算截面 (即凈截面 )。建立了鋼筋與混凝土的粘結力后，則采用全部換算截面 (但對受拉構件、受彎及大偏心受壓構件中運營荷載作用時的受拉區(qū)，不計管道部分 )。箱形截面換算截面可以參照 T 型梁。 全截面換算截面方法： 圖 61 換算截面 換算截面面積： 0 f f f f E s f( 39。 ) 39。 ( ) ( 1 )A b h b b h b b h A?? ? ? ? ? ? ? (51) 受壓區(qū)高度： 22f f f f 0 f00 .5 0 .5 ( 39。 ) 39。 ( ) ( 0 .5 )b h b b h b b h h hx A? ? ? ? ?? (52) 換算截面對中性軸的慣性矩： 20 E s s 0( 1 ) ( )I I A h x?? ? ? ? (53) 式中 : Es? —— 鋼絞線的彈性模量與混凝土彈性模量的比值 ； sA —— 普通鋼筋的面積 ； f39。b —— 上翼緣板有效寬度，對于對稱 T 型截面梁其應取下面最小值 ( 石家莊鐵道大學畢業(yè)設計 35 簡支梁為計算跨度的 1/3 ； 2. 相鄰兩梁軸線間距離； 3.f3 12 39。b c h?? )； b —— 梁截面腹板寬度 ； fb —— 梁截面下翼緣板寬度。 正截面強度檢算 正截面強度應按下式計算： c 0 p a p 0 p s s 0 sxK M b x ( h ) σ 39。 A 39。 ( h a 39。 ) 39。 A 39。 ( h a 39。 )2ff? ? ? (54) 式中： M —— 計算彎矩 cf—— 混凝土抗壓極限強度 pa39。? —— 相應于混凝土受壓破壞時預應力筋 p39。A 中的應力 pn —— 預應力筋彈性模量與混凝土彈性模量之比 p39。f —— 預應力鋼筋抗壓計算強度 c1? —— 預應力鋼筋 p39。A 重心處混凝土的有效預壓應力 p139。? —— 混凝土應力為 c1? 時，預應力鋼筋 p39。A 中的有效預應力 h0—— 截面的有效高度 s39。f —— 受壓區(qū)非預應力鋼筋的抗壓計算強度 s39。A —— 受壓區(qū)非預應力鋼筋的截面面積 b —— 矩形截面寬度 x —— 受壓區(qū)高度。 支座處截面計算結果如下：由于在支座截面處下部（受壓區(qū)）未設置預應力鋼筋，故上式中的 p39。A =0。故： 22f f f f 0 f00 .5 0 .5 ( 39。 ) 39。 ( ) ( 0 .5 )b h b b h b b