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先張法預應力混凝土空心板簡支橋的設計

添加時間:2020/07/14 來源:北京科技大學 作者:admin
文章擬定了橋梁的上部結構尺寸,對荷載內力進行了計算,并且對主要構件進行了強度承載能力極限狀態和正常使用極限狀態驗算。
以下為本篇論文正文:

摘要

  本文對一個 4×20 米先張法預應力混凝土空心板簡支橋進行了設計驗算。

  文章擬定了橋梁的上部結構尺寸,對荷載內力進行了計算,并且對主要構件進行了強度承載能力極限狀態和正常使用極限狀態驗算。其中,上部結構尺寸的擬定,主要參考了橋涵規范及相關范例;利用鉸接板法和杠桿原理法求解橫向分布系數,并且參考相關范例對 12 塊空心板進行了分組,從而可以查表得出橫向分布影響線,進而求得橫向分布系數。

  文章對于橋梁中板進行了內力驗算,強度驗算?紤]到時間和能力的缺欠,只能中板進行了配筋。但在鋼束位置校核及預應力損失估算部分則選擇了一塊較為安全的板計算。本結構對于各種驗算均滿足要求。

  在設計驗算的過程中,主要參考了《公路橋涵設計通用規范》,《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》及《結構設計原理》。

  關鍵詞:預應力、混凝土、簡支梁、空心板

空心板的構造圖

空心板的構造圖

Abstract

  This paper focuses on the design and checking of a first-tensioned prestressed concrete simply-supported hollow slab4×120m bridge.

  The  article  prepared  by  the  upper  bridge  structure  size,  the  stress  of  the  load calculation, and the main component of the strength bearing capacity limit state and the use of normal limit state checked. Within this total, the size of the upper structure of the formulation, the main reference to the bridge specifications and related practices; use hinged plate and lever principle method horizontal distribution coefficient, and reference to  relevant  examples  of  hollow  plate  12  for  the  group,  which  can  draw  Lookup horizontal distribution lines, which generates the horizontal distribution coefficient.

  The article for the bridge plate for checking the internal force, strength calculation.

  Taking into account time and capacity deficiencies, which can only be a reinforcement plate.

  But the steel beam position checking and prestressed estimated losses partly chose a moresecure plate. The structure for the various checking can meet the demands.

  Checking the design process, the main reference to the "highway bridge designcommon norms," "Highway reinforced concrete and prestressed concrete bridge designcode" and "structural design principle".

  Key Words:Prestressed; Concrete; Simply-supported; Hollow Slab

目錄

  1 設計資料及主要指標確定

  1.1 設計資料

  1.1.1 橋面跨徑及橋寬標準

  跨徑:本方案確定為標準跨徑 20m 的多跨預應力混凝土空心簡支板。

  主梁全長:伸縮縫去 4cm,梁長 19.96m.

  計算跨徑:根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(以下簡稱《公橋規》規定,板的計算跨徑取相鄰兩支承中心間的距離,畢業設計取為 19.3m.橋面凈空:根據畢業設計的使用任務和性質,并參考《公路橋涵設計通用規范》(JTGD60-2004)(以下簡稱《通用規》),畢業設計中,橋梁的橫向布置確定為:凈-

  1.1.2 設計荷載

  根據線路的等級,荷載等級確定為:

  設計荷載:公路-I 級。

  1.1.3 材料及工藝

  空心板、絞縫混凝土強度等級為 C50,普通鋼筋采用 HRB335 和 HPB235 鋼筋。預應力鋼筋采用  ASTM  A416-90a  標準的高強度低松馳鋼絞線(松弛率  3.5%),規格為F  15.24 mm ,公稱面積  140 mm  ,A=1860MPa.預應力錨具可采用柳州廠的  OVM  錨具及其成套產品,縱向預應力管道采用渡鋅波紋圓管。橋面鋪裝為 10cm 厚 C50 整體化混凝土和 9cm 厚瀝青混凝土。

  1.1.4 設計依據

  1.《公路橋涵設計通用規范》(JTG    D60-2004);2.《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》(JTG    D62-2004);3.《公路工程技術標準》(JTG    B01-2003)。

  1.2 構造布置

  1.2.1 預制板的截面構造及尺寸

  預制板中梁和邊梁的截面構造及尺寸參見下圖 2

  1.2.2 全橋的橫截面構造及尺寸

  全橋寬采用 20 塊 C50 的中板和 4 塊 C50 的邊板預制預應力混凝土空心板,每塊中板寬 99cm,高 85cm,邊板寬 137cm,高 85cm;空心板全長 19.96m;橋梁橫斷面圖見圖 2.采用先張法施工工藝,以應力鋼筋采用 1×7 股鋼絞線,直徑 15.24mm,公稱面積5140 mm2  , f pk =1860MPa, f pd =1260MPa, E P =1.95×10  MPa.預應力鋼絞線沿辦跨長直線布置。C50 混凝土空心板的 f ck =32.4MPa, f cd =22.4MPa, f tk =2.65MPa,f td =1.83 MPa.

橋梁橫斷面形式

橋梁橫斷面形式



橋型布置圖
中板鋼筋的布置

中板鋼筋的布置

  2板的毛截面幾何特性計算
  2.1預制板的截面幾何特性
  2.2毛截面幾何特性
  2.3成橋階段板梁的截面幾何特性

  3板的內力計算
  3.1荷載橫向分布系數計算
  3.1.1支座處的荷載橫向分布系數m0的計算
  3.1.2跨中荷載橫向分布系數mc的計算
  3.1.3荷載橫向分布系數匯總

  3.2荷載內力計算
  3.2.1恒載內力計算
  3.2.2活載內力計算
  3.3作用效應組合

  4預應力鋼筋面積的估算及預應力鋼筋布置
  4.1估算預應力鋼筋面積
  4.2預應力鋼筋的布置
  4.3普通鋼筋數量的估算及布置
  5換算截面幾何特性計算

  6承載能力極限狀態計算
  6.1跨中截面正截面抗彎承載力計算
  6.2斜截面抗剪承載力計算
  6.2.1截面抗剪強度上、下限復核
  6.2.2斜截面抗剪承載力計算

  7預應力損失計算
  7.1錨具變形、回縮引起的應力損失s2l.
  7.2加熱養護引起的溫差損失s3l.
  7.3預應力鋼絞線由于應力松弛引起的預應力損失s5l.
  7.4混凝土彈性壓縮引起的預應力損失s4l.
  7.5混凝土收縮、徐變引起的預應力損失s6l.
  7.6預應力損失組合
  8正常使用極限狀態計算
  8.1正截面抗裂性驗算

結論

  文中計算了利用對橋面板分組的方法求解了橫向分布系數,對于橋面板數大于 10的橋梁,除用正則方程求解外,均可用此法求解。

  對于邊板和中板截面形式不同的橋梁,應分別計算其截面特性,進而求解內力,并根據內力對邊板和中板分別配筋。在求解橫截面積和特性時,本文采用了基本的手算方法。

  在計算邊板和中板的內力時,由于基本功是一致的,只是在橫向分布系數上有所不同,故計算時可以此為捷徑,利用兩值之比例求解。同樣在計算各控制截面的凈截面和換算截面的幾何特性時,由于各控制截面的計算類似,可以利用 Excel 表格進行計算,大大簡化了重復計算。

  參 考 文 獻
  [1] 中交公路規劃設計院主編。公路橋涵設計通用規范(JTG  D60-2004)。北京:人民交通出版社。
  [2] 中交公路規劃設計院主編。公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTG D62-2004)。北京:人民交通出版社
  [3] 交通部公路司中國工程建設標準化協會公路工程委員會主編。公路工程技術標準(JTG  B01-2003)。北京:人民交通出版社
  [4] 李亞東主編。  橋梁工程概論。  成都:西南交通大學出版社,2006.2
  [5] 強士中主編。橋梁工程。北京:高等教育出版社,2004.7
  [6] 羅旗幟主編。橋梁工程。廣州:華南理工大學出版社,2006.2
  [7] 項海帆主編。中國橋梁。上海:同濟大學出版社,1993.4 第一版
  [8] 賈金青、陳鳳山主編。橋梁工程設計計算方法及應用。北京:中國建筑工業出版社,2003
  [9] 易建國主編;炷梁喼Я海ò澹。第三版。北京:人民交通出版社,2006.8
  [10]   黃僑、王永平主編。橋梁混凝土結構設計原理計算示例。北京人民交通出版  社,2005.12
  [11]   葉見曙編。結構設計原理。北京:人民交通出版社,2005
  [12]   張樹仁,黃僑,鮑衛剛編。鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁結構設計原理。北  京:人民交通出版社,2004
  [13]   朱慈勉編。結構力學(上冊)。北京:高等教育出版社,2005
  [14]   朱慈勉編。結構力學(下冊)。北京:高等教育出版社,2005
  [15]   王鐵成編;炷两Y構(上冊 混凝土結構設計原理)。北京:中國建筑工業出  版社,2005
  [16]   劉鴻文編。簡明材料力學。北京:高等教育出版社,2003
  [17]   張立明, 韓清麗, 王曉峰主編 AutoCAD  2006 道橋制圖。北京-人民交通出版社,2006
  [18]   王麗榮主編。橋梁工程。北京:人民交通出版社,2005 年 9 月第一版
  [19]   張新天,  周建賓,  吳育琦主編。道路與橋梁工程概論。北京:人民交通出版社,2006
  [20]    S.  Yuyama,  K.  Yokoyama,  K.  Niitani,  M.  Ohtsu,  T.  Uomoto.  Detectionand evaluation of failures in high-strength tendon of prestressed concrete bridges by
  acoustic emission. Construction and Building Materials. 21 (2007) 491-500
  [21]    Ian  N.  Robertson.  Prediction  of  vertical  deflections  for  a  long-span  prestressedconcrete bridge structure. Engineering Structures 27 (2005) 1820-1827

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