20m简支装配式后张法预应力混凝土空心板配束计算.doc
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1、20m简支装配式后张法预应力混凝土空心板配束计算 预应力混凝土公路桥梁通用图设计成套技术 通用图设计计算书 (高速公路和一级公路) 设计计算人: 日期: 复核核对人: 日期: 单位审核人: 日期: 项目负责人: 日期: 编制单位: 编制时间: 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 目 录 1 计算依据与基础资料 . 1 1.1 标准及规范 . 1 1.1.1 标准 . 1 1.1.2 规范 . 1 1.1.3 参考资料 . 1 1.2 主要材料 . 1 1.3 设计要点 . 2 2 横断面布置 . 2 2.1 横断面布臵图 . 2 2.2 预制板截面尺寸 . 3
2、 3 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算 . 3 3.1 汽车荷载横向分布系数计算 . 3 3.1.1 跨中横向分布系数 . 3 3.1.2 支点横向分布系数 . 5 3.1.3 车道折减系数 . 5 3.2 汽车荷载冲击系数计算. 5 3.2.1汽车荷载纵向整体冲击系数 . 5 3.2.2 汽车荷载的局部加载冲击系数 . 5 4 作用效应组合 . 6 4.1 作用的标准值 . 6 4.1.1 永久作用标准值 . 6 4.1.2 汽车荷载效应标准值 . 7 4.2 作用效应组合 . 10 4.2.1 基本组合(用于结构承载能力极限状态设计) . 10 4.2.2 作用短期效应组合(用于正常使
3、用极限状态设计) . 12 4.2.3 作用长期效应组合(用于正常使用极限状态设计) . 12 4.3 截面几何特性计算 . 15 5 持久状态承载能力极限状态计算 . 17 5.1 正截面抗弯承载能力 . 17 5.2 斜截面抗剪承载力验算. 18 1 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 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 . 18 6 持久状况正常使用极限状态计算 . 20 6.1 预应力钢束应力损失计算 . 21 6.1.1 张拉控制应力 . 21 6.1.2 各项预应力损失 . 21 6.2 温度梯度截面上的应力计算 . 28
4、6.3 抗裂验算 . 29 6.3.1 正截面抗裂验算 . 29 6.3.2 斜截面抗裂计算 . 32 6.4 挠度验算 . 34 6.4.1 汽车荷载引起的跨中挠度 . 34 6.4.2 预制板是否设置预拱值的计算 . 35 7 持久状态和短暂状况构件应力计算 . 37 7.1 使用阶段正截面法向应力计算 . 37 7.1.1 受压区混凝土的最大压应力 . 37 7.1.2 受拉区预应力钢筋的最大拉应力 . 38 7.2 使用阶段混凝土主压应力、主拉应力计算 . 39 7.3 施工阶段应力验算 . 41 8 桥面板配筋计算 . 43 8.1 荷载标准值计算 . 43 8.1.1 计算跨径 .
5、 43 8.1.2 跨中弯矩计算 . 44 8.1.3 支点剪力 . 45 8.2 极限状态承载力计算 . 46 8.2.1 荷载效应组合计算 . 46 8.2.2 正截面抗弯承载力 . 46 8.2.3 斜截面抗剪承载力 . 46 8.3 抗裂计算 . 46 9 铰接板的混凝土铰缝剪力验算 . 47 2 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 通用图计算 (20m简支预应力混凝土空心板) 1 计算依据与基础资料 1.1 标准及规范 1.1.1 标准 ?跨径:桥梁标准跨径20m;计算 跨径(正交、简支)19.26m;预制板长
6、19.96m ?设计荷载:公路级 ?桥面宽度:(路基宽23m,高速公路),半 幅桥全宽11.25m 0.5m(护栏墙)+10.25m(行车道)+ 0.5m(护栏墙)11.25m ?结构重要性系数: 1.1 ?环境条件类,计算收缩徐变时,考虑存梁期为90天 1.1.2 规范 ?公路工程技术标准JTG B01-2003 ?公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004(简称通规) ?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004(简 称预规) 1.1.3 参考资料 ?公路桥涵设计手册桥梁上册(人民交通出版社2004.3) 1.2 主要材料 1)混凝土:预制板及铰缝为C50、现浇铺装
7、层为C40、护栏为C30 1 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 2)预应力钢绞线:采用钢绞线?s15.2,fpk?1860MPa,Ep?1.95?105MPa 3)普通钢筋:采用HRB335,fsk?335MPa,ES?2.0?105MPa 1.3 设计要点 1)本计算按后张法部分预应力混凝土A类构件设计,偏安全的,桥面板及铺装层混凝土不参与截面组合作用; 2)预应力张拉控制应力值?con?0.75fpk。 3)环境平均相对湿度RH=80; 4)计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d; 5)存梁时间为90d。 2 横断面布臵 2.1 横断面
8、布臵图 (单位:mm) 2 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 2.2 预制板截面尺寸 3 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算 3.1 汽车荷载横向分布系数计算 3.1.1 跨中横向分布系数 本桥虽有100mm现浇桥面整体化混凝土,但基本结构仍是横向铰接受力,因此,汽车荷载横向分布系数按截面8块板铰接计算。 由于边中板的抗弯、抗扭刚度稍有差别,为简化计算,参考已有资料,取中板的几何特性,板宽b=1.24m,计算跨径l=19.26m,毛截面的面积 24 A?0. 5551m,抗弯惯矩I?0.0622m,抗扭惯矩IT?0.111m4。 Ib?0.0622?1.2
9、4? 计算刚度参数?5.8?5.8?0.0135 IT?l?0.111?19.26? 22 参见“公路桥涵设计手册梁桥上册” 人民交通出版社2004.3 3 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 由附表(二)铰接板(梁)桥荷载横向分布系数影响线表,依板块数8,及所计算板号按=0.0135值查取各块板轴线处的影响线坐标 影响线坐标表 表31 求出边板、中板汽车荷载横向分布系数: 在影响线上布臵车轮,相应位臵处的竖标总和即为荷载分布系数 4 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 3.1.2 支点横向分布系数 按杠杆法布载分别计算边、中
10、板的横向分布系数。 支点截面汽车荷载横向分布系数,因一列车辆的轮距为1.8m,1号、2号两块板上只能布一排汽车轮载,所以支点横向分布系数?支?0.5。 3.1.3 车道折减系数 双车道车道折减系数为1。 3.2 汽车荷载冲击系数计算 3.2.1汽车荷载纵向整体冲击系数 简支板结构基频 f1?4 C50混凝土 Ec?3.45?104Mpa?3.45?1010N/m2 板跨中处单位长度质量:mc?G, g 其中G跨中延米结构自重(N/m),g重力加速度g?9.81(m/s2) 26?103?0.5551?1.471?103(NS2/m2) mc?9.81 f1? 2 ?19.2623.45?101
11、0?0.0622?5.11 Hz 31.471?10 按照通规第4.3.2条,冲击系数?可按下式计算: (f)?0.0157 当1.5Hz?f?14Hz时,?0.1767ln (5.11)?0.0157?0.273 ?0.1767ln 3.2.2 汽车荷载的局部加载冲击系数 采用?0.3。 5 预应力混凝土公路桥梁通用设计图成套技术 20m简支预应力混凝土空心板 4 作用效应组合 4.1 作用的标准值 4.1.1 永久作用标准值 ? 一期恒载q1:预制板重力密度取?26KN/m3 边板 q1?A边?26?0.721?18.746?KN/m? 中板 q1?A中?26?0.5551?14.433?
12、KN/m? ? 二期恒载q2: 1)100mm C40混凝土和100mm沥青混凝土铺装重力密度取 ?24KN/m3 2)铰缝混凝土0.1144m3/m,重力密度取?25KN/m3 3)护栏(单侧)0.35m3/m,重力密度取?25KN/m3,近似按横向 分布系数分配重量,边板取0.209,中板取0.179。 边板: q2?2?24?0.1?1.875?25?0.1144/2?2?25?0.35?0.209?14.09?KN/m? 中板: q2?2?24?0.1?1.25 ?25?0.1144?2?25?0.35?0.179?11.99?KN/m? ? 端部横隔板及加厚段重量: 端部有1.0m的
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