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[建筑土木]土木工程道橋?qū)I(yè)預(yù)應(yīng)力橋梁本科畢業(yè)設(shè)計(參考版)

2024-08-17 06:24本頁面
  

【正文】 圖 Ⅲ 3圖 Ⅲ 4① 公路—Ⅰ級單車列,對稱布置雙車列,對稱布置圖 Ⅲ 5單車列,非對稱布置由,已知,則雙車列,非對稱布置已知:,② 人群荷載兩側(cè)有人群,對稱布置 圖 Ⅲ 6單側(cè)有人群,非對稱布置已知:, 按順橋向可變荷載移動情況,求得支座可變荷載反力的最大值① 公路—Ⅰ級圖 Ⅲ 7雙孔布載單列車時:雙孔布載雙列車時:單孔布載單列車時:單孔布載雙列車時:② 人群荷載圖 Ⅲ 8單孔滿載時:雙孔滿載時(一側(cè)):(2)可變荷載橫向分布后各梁支點反力(計算的一般公式為),見表Ⅲ—3 表Ⅲ—3荷載橫向分布情況公路—Ⅰ級荷載(kN)人群荷載(kN)計算方法荷載分布橫向分布系數(shù)單孔雙孔單孔雙孔對稱布置按杠桿法單列行車公路—Ⅰ級000000雙列行車公路—Ⅰ級人群荷載000非對稱布置按偏心受壓法單列行車公路—Ⅰ級雙列行車公路—Ⅰ級人群荷載 各梁永久荷載、可變荷載反力組合:計算見表表Ⅲ—4,表中均取用最大值,其中沖擊系數(shù)為: 各梁永久荷載、可變荷載反力組合計算表 表Ⅲ—4編號荷載情況1號梁2號梁3號梁4號梁5號梁
。 材料鋼筋:蓋梁主筋用HRB335鋼筋,其它均用R235鋼筋;混凝土:蓋梁、墩柱用C30,系梁及鉆孔灌注樁用C25. 橋墩尺寸考慮原有標準圖,選用如圖 Ⅲ 1所示結(jié)構(gòu)尺寸。 水文地質(zhì)條件沖刷深度:;地質(zhì)條件:。計入汽車制動力時:不計入汽車制動力時均滿足規(guī)范要求,支座不會發(fā)生相對滑動。已知公路—Ⅰ級荷載作用下梁端轉(zhuǎn)角驗算偏轉(zhuǎn)情況應(yīng)滿足:符合規(guī)范要求。經(jīng)驗證,支座厚度滿足規(guī)范要求。則:橡膠片的總厚度:。按《公預(yù)規(guī)》4.3.6條規(guī)定,汽車荷載制動力為一車道上總重力的10%,一車道的荷載總重力為:,由要求不小于90,取制動力為90。橡膠片的平均容許壓應(yīng)力為,橡膠支座的剪變彈性模量(常溫下),橡膠支座的抗壓彈性模量為:計算時最大支座反力為。對橡膠板應(yīng)滿足:若選定支座平面尺寸,則支座形狀系數(shù)為:,滿足規(guī)范要求。 支座計算采用板式橡膠支座,設(shè)計按《公預(yù)規(guī)》8.4條要求進行。1. 局部受壓區(qū)尺寸要求配置間接鋼筋的混凝土構(gòu)件,其局部受壓區(qū)的尺寸應(yīng)滿足下列錨下混凝土抗裂計算的要求:式中: ——局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計值,所以局部壓力設(shè)計值為——張拉錨固時混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值,混凝土強度達到設(shè)計強度的90%時張拉,=C45,則;——混凝土局部承壓修正系數(shù),;——混凝土局部承壓承載力提高系數(shù),;,——混凝土局部受壓面積,為扣除孔洞后面積,為不扣除孔洞面積;則 ——局部受壓計算底面積; 所以 計算表明,局部承壓尺寸滿足要求。(2) 考慮長期效應(yīng)的一期荷載、二期荷載引起的撓度(↓)2. 預(yù)加應(yīng)力引起的上拱度計算采用L/4截面處的使用階段預(yù)加力矩作用為全梁平均預(yù)加力矩計算值,即:則主梁上拱度(跨中截面)為考慮長期效應(yīng)的預(yù)加力引起的上拱值為(↑)3. 預(yù)拱度的設(shè)置梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合共同作用下并考慮長期效應(yīng)的撓度為(↑)預(yù)加力產(chǎn)生的長期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度值,所以不需要設(shè)置預(yù)拱度。由表Ⅱ—10可見,主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同,現(xiàn)取L/4處主梁截面的換算截面慣性矩作為全梁的平均值來計算。 主梁變形(撓度)計算根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應(yīng)力驗算結(jié)果,可知主梁在使用荷載作用下截面不開裂。2. 作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算因變化點截面的剪力和彎矩在全梁截面中變化最大,所以取變化點截面進行驗算。同時,A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件還必須滿足作用長期效應(yīng)組合的抗裂要求。 抗裂性驗算1 作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗算正截面抗裂驗算取跨中截面進行。④ 主應(yīng)力驗算將表 中主壓應(yīng)力值與主壓應(yīng)力限制進行比較,均小于相應(yīng)的限制值。其中分別取上梗肋處、第二階段重心軸處及下梗肋處。 持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗算取剪力和彎矩都由較大變化的變化點截面進行計算。取最不利的跨中截面進行驗算。取最不利位置跨中截面進行驗算:,代入公式得所以鋼束應(yīng)力為計算表明,預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力滿足規(guī)范要求。得:預(yù)加應(yīng)力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限制值的要求,混凝土的拉應(yīng)力通過規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫,預(yù)拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力,%配筋率的縱向鋼筋即可。3 應(yīng)力驗算(1) 短暫狀況的正應(yīng)力驗算① 構(gòu)件在制作、運輸及安裝等施工階段,混凝土強度等級為C45.② 短暫狀態(tài)下(預(yù)加應(yīng)力階段)梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力上緣:下緣:其中。非預(yù)應(yīng)力鋼筋作為承載力儲備,未予考慮。箍筋選用雙肢直徑為10mm的R235鋼筋,間距,則,故采用全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的平均值,即。 斜截面承載力計算(1) 斜截面抗剪承載力計算預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁應(yīng)按規(guī)定需要驗算的各個截面進行斜截面抗剪承載力驗算,以下以變化點截面處的斜截面為例進行斜截面抗剪承載力驗算。正截面承載力計算跨中截面的預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置,預(yù)應(yīng)力鋼筋和非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點到截面底邊距離()為所以從表II7知,跨中截面彎矩組合設(shè)計值。計算和引起的應(yīng)力時采用第一階段截面特性。 為傳力錨固時在跨中和L/4截面的全部受力鋼筋(包括預(yù)應(yīng)力鋼筋和縱向非預(yù)應(yīng)力受力鋼筋,為簡化計算不計構(gòu)造鋼筋影響)截面重心處,由、所引起的混凝土正應(yīng)力的平均值。使用簡化公式進行計算式中: ——張拉批數(shù),=4; ——預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量的比,= ——全部預(yù)應(yīng)力鋼筋(批)的合力在其作用點(全部預(yù)應(yīng)力鋼筋重心點)處所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力,截面特性按表 中第一階段取用;其中所以 (5) 鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失對于采用超張拉工藝的低松弛級鋼絞線,由鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失按下式計算式中: ——張拉系數(shù),采用超張拉,?。? ——鋼筋松弛系數(shù),對于低松弛鋼絞線,?。? ——傳力錨固時的鋼筋應(yīng)力,仍采用L/4截面的應(yīng)力值作為全梁的平均值計算,故有所以 (6) 混凝土收縮、徐變引起的損失混凝土收縮、徐變終極值引起的受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失按下式計算:式中:、——加載齡期為時混凝土收縮應(yīng)變終極值和徐變系數(shù)終極值; ——加載齡期,即達到設(shè)計強度為90%的齡期,近似按標準養(yǎng)護條件計算則有:,則可得;對于二期恒載的加載齡期,假定為。若則表示該截面不受摩阻影響。(1) 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉(錨下)控制應(yīng)力按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定采用(2) 鋼束應(yīng)力損失預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失對于跨中截面:為錨固點到支點中線的水平距離;、分別為預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)及管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù),采用預(yù)埋金屬波紋管成型時,可查表得;為從張拉端到跨中截面間,管道平面轉(zhuǎn)過的角度,因為各鋼束都只有豎直角度,所以都為。表Ⅱ—9計算截面(mm)鋼束編號+跨中截面N152706947為負值,鋼束未彎起00150N29989434100150N313569173700150N4四分點截面=8500N152706947267417N299894341為負值,鋼束未彎起00150N3135691737為負值,鋼束未彎起00150N4變化點截面=11300N15270694710783 933N29989434196246N3135691737為負值,鋼束未彎起00150N4支點截面=17000N1527069471014311581N29989434110821971N313569173710315465N42 主梁截面幾何特性計算第一階段跨中截面幾何特性計算表Ⅱ—10表Ⅱ—10分塊名稱分塊面積(mm)重心至梁頂距離(mm)對梁頂邊的面積矩(mm)自身慣性矩(mm)(mm)(mm)截面慣性矩(mm)混凝土全截面非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算面積174801247預(yù)留管道面積= 0凈截面面積A=502 注: 主梁截面幾何特性計算 表Ⅱ—11受力階段計算面積A(mm)I(mm)(mm)孔道壓漿前跨中截面50212981148L/4截面49513051155變化點截面 47813221172支點截面27915211371孔道結(jié)硬后跨中截面48313171167L/4截面47813221172變化點截面45913411291支點截面26915311481 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算根據(jù)《公預(yù)規(guī)》,當計算主梁截面應(yīng)力和確定鋼束的控制應(yīng)力時,應(yīng)計算預(yù)應(yīng)力損失值。② 鋼束各控制點位置的確定由確定導(dǎo)線點距錨固點的水平距離N1: N2: NN4: 由確定彎起點至導(dǎo)線點的水平距離N1: N2: NN4: 所以彎起點至錨固點的水平距離為N1: N2: NN4: 則彎起點至跨中截面的水平距離為N1: N2: NN4: 根據(jù)圓弧切線的性質(zhì),圖中彎止點沿切線方向至導(dǎo)線點的距離與彎起點至導(dǎo)線點的水平距離相等,所以彎止點至導(dǎo)線點的水平距離為N1: N2: NN4: 故彎止點至跨中截面的水平距離為N1: N2: NN4: 各鋼束控制點的控制參數(shù)匯總于表Ⅱ—8 表Ⅱ— 8鋼束號升高值c(mm)彎起角彎起半徑R(mm)支點至錨固點的水平距離d(mm)彎起點至跨中截面的水平距離(mm)彎止點距跨中截面的水平距離(mm)N116001040000111527012217N210001025000182998914330NN460010100002381356915306(5) 各截面鋼束位置及其傾角計算計算鋼束上任一點離梁底距離及該點處鋼束的傾角,式中為鋼束彎起前其重心至梁底的距離,;為點所在計算截面處鋼束位置的升高值。圖 Ⅱ 10預(yù)應(yīng)力鋼筋重心至梁底的距離,普通鋼筋重心至梁底距離,則預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋合力作用點至梁底距離所以。(3)預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋的布置對于跨中截面,根據(jù)《公預(yù)規(guī)》9.1.1條規(guī)定,管道至梁底和梁側(cè)的凈距不應(yīng)小于3cm及管道直徑的1/2;根據(jù)《公預(yù)規(guī)》9.4.9條規(guī)定,在豎直方向可疊置。翼板的有效寬度 取,計算彎矩為。(1)預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算本橋梁屬于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁,根據(jù)跨中截面的抗裂要求,本橋所需的有效預(yù)應(yīng)力為將已知的數(shù)據(jù)帶入上式得:預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為,預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的20%估算,則可得需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為:采用四束鋼絞線, ,滿足要求。
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