预应力混凝土桥梁课程设计计算书.doc

目录
第一章、预应力钢束估算及其布置 1
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2
第二章、计算主梁截面几何特性 8
8
10
15
第三章、预应力损失计算 17
17
、钢束回缩引起的预应力损失 18
19
21
22
: 23
24
第四章、承载能力极限状态计算 27
27
(跨中截面) 29
30
第五章、持久状况正常使用极限状态抗裂验算 35
35
第六章、持久状况构件的应力验算 37
37
第七章、短暂状况构件的应力验算 39
39
40
第八章、主梁端部的局部承压计算 42
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43
参考文献 45
第一章、预应力钢束估算及其布置

在预应力混凝土桥梁设计时,应满足结构在正常使用极限状态下的应力要求和承载能力极限状态的强度要求。以跨中截面按照上述要求对主梁所需的钢束数进行估算并确定主梁的配束数。
(1)按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数:按全预应力混凝土受弯构件设计,在正常使用态组合计算使时,截面不允许出现拉应力。当截面混凝土不出现拉应力控制时,则得到钢束数n的估算公式:

式中:
Mk—使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值;
C1—与荷载有关的经验系数,对于公路Ⅰ级取值C1=;
△Ap—,,故ΔAp=
ks—大毛截面的核心距,设梁高为h,Ks按下面公式计算:

式中:
ep—预应力钢束重心对大毛截面重心轴的偏心距;
ys—大毛截面形心到上缘的距离;
∑I—大毛截面的抗弯惯性矩;
,公称面积140mm2,标准强度fpk=1860Mpa,设计强度为fpd=1260Mpa 弹性模量Ep=×105Mpa
假设ap=18cm则
即:
(2)按承载能力极限状态估算钢束数:根据极限状态的应力计算公式,受压区混凝土达到极限强度,应力图形呈矩形,同时预应力钢束达到设计强度,则钢束数n的估算公式为:

式中:
Md—承载能力极限状态的跨中的最大弯矩组合设计值;
α—经验系数,-,取α=;
则估算得钢束n为:
据上述两种极限状态估算结果在14束左右,故暂取钢束数为n=14

(1)跨中截面及锚固段截面的钢束位置
图1-1钢束布置图(尺寸单位:cm)
1)对于跨中截面,在保证布置预留管道要求的前提下,应尽可能加大钢束群重心的偏心距。本设计预应力孔道采用内径60mm,外径67mm的金属波纹管,管道至梁底和梁侧净距不应小于30mm及管道直径的一半。另外直线管道的净距不应小于40mm,,在竖直方向两管道可重叠,跨中截面及端部截面构造如
上图,求得跨中截面钢束群重心至梁底距离为:

2)所有钢束都锚固在梁端截面。对于锚固端截面,钢束布置通常考虑下述两个方面:一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心,使截面均匀受压;二是考虑锚头布置的可能性,以满足张拉操作方便的要求。按照上述锚头布置的均匀、分散原则。锚固端截面所布置的钢束如图1-1所示。钢束群重心至梁底距离为:

下面对钢束群重心位置进行复核,先计算锚固端截面的几何特性,见表1-1
表1-1 锚固端截面几何特性计算表
分块
名称
分块面积Ai
分块面积形心至上边缘距离yi
分块面积形心对上缘静矩Si=Aiyi
分块面积的自身惯性矩Ii
di=ys-yi
分块面积截面形心的惯性矩Ix=Aidi2
I=Ii+Ix
cm2
cm
cm3
cm4
cm
cm4
cm4
顶板







承托







腹