橋梁設計之預應力鋼束設計、估算及布置

橋梁梁設設計計之之預預應應力力鋼鋼束束設設計計、、估估算算及及布布置置預應應力力鋼鋼束束設設計計預應應力力束束設設計計估算算—計算算中中使使用用的的組組合合結結果果并并不不是是橋橋梁梁的的真真實實受受力力未考考慮慮預預加加力力的的影影響響未考考慮慮預預加加力力對對徐徐變變、、收收縮縮的的影影響響③未未考考慮慮（（鋼鋼束束））孔孔道道的的影影響響各鋼鋼束束的的預預應應力力損損失失值值只只能能根根據據經經驗驗事事先先擬擬定定預應應力力束束的調調束束預應應力力束束的布布置置預應應力力束束的估估束束預備備知知識識（1）預應應力力鋼鋼筋筋7-φj15.24表示示：：一一束由7股φ15.24的鋼鋼絞絞線線組組成成，，每每股股鋼鋼絞絞線線由由6根直徑徑5mm的鋼鋼絲絲圍圍繞繞一根根直徑徑5.5mm的芯芯絲絲順順一一個個方方向向扭扭結結而而成成的的7股鋼鋼絞絞線，，其其理理論論重重量量1.101Kg/m。其其參參數數如如下下所所示示：：抗拉拉強強度度標標準準值值：：fpk=1860MPa張拉拉控控制制應應力力：：σcon≤0.75fpk抗拉強度度設計值值：fpd=1260MPa有效張拉拉力：σpe=σcon-σl預備知識識預加力合合力偏心心距e上、e下的計算通過查詢詢Midas截面特性性值來計計算。通過AutoCad查詢截面面特性值值來計算算；右擊“截面”（如右右圖所示示）單擊“表格”如圖4-1所示提取取其中的的面積、Iyy、Czp、Czm。其中：：Iyy：對單元元局部坐坐標系y軸的慣性性距；Czp：沿單元元局部坐坐標系+z軸方向，，單元截截面中和和軸到邊邊緣纖維維的距離離。Czm：沿單元元局部坐坐標系-z軸方向，，單元截截面中和和軸到邊邊緣纖維維的距離離。預備知識識截面特性性值表格格思考題預加力合合力偏心心距e上、e下與Czp、Czm的關系？？圖4-1預應力束束估算根據《公路鋼筋筋混凝土土及預應應力混凝凝土橋涵涵設計規(guī)規(guī)范》JTGD62-2004）規(guī)定在選定預預應力筋筋的數量量時，應應滿足以以下三方方面要求求：(1)承載能力力極限狀狀態(tài)下的的強度要要求；(2)正常使用用極限狀狀態(tài)下的的應力要要求；(重點)(3)施工階段段的應力力要求。。預應力估估算依據據按承載能能力極限限計算時時滿足正正截面強強度要求求受壓區(qū)混混凝土應應力達到到混凝土土抗壓設設計強度度受拉區(qū)鋼鋼筋達到到抗拉設設計強度度承載能力力極限狀狀態(tài)極限狀態(tài)態(tài)整體結構構或構件件的某一一特定狀狀態(tài)，超超過這一一狀態(tài)界界限結構或或構件就就不再滿滿足設計計規(guī)范的的某一功功能要求求。預應力束束估算受壓區(qū)高高度預應力筋筋數或（1）對于僅僅承受一一個方向向的彎矩矩的單筋筋截面梁梁矩形截面面判斷截面面類型按承載能能力極限限計算時時滿足正正截面強強度要求求預應力束束估算（2）若截面面承受雙雙向彎矩矩時，需需配雙筋筋的梁可據截面面上正、、負彎矩矩按上述述方法分分別計算算上、下下緣所需預應應力筋數數量。這忽略實實際上存存在的雙雙筋影響響（受拉拉區(qū)和受受壓區(qū)都都有力筋筋）會使使計算結結果偏大，作為力力筋數量量的估算算是允許許的。按承載能能力極限限計算時時滿足正正截面強強度要求求預應力束束估算思考題：：為什么忽忽略實際際上存在在的雙筋筋影響會會使計算算結果會會偏偏大？按正常使使用極限限計算時時滿足應應力要求求正常使用用極限狀狀態(tài)預壓應力力荷載引起起的拉應應力預壓應力力荷載引起起的壓應應力混凝土的的允許壓壓應力截面上、、下緣均均不產生生拉應力力截面上、、下緣的的混凝土土均不被被壓壞預應力束束估算按正常使使用極限限計算時時滿足應應力要求求預壓應力力荷載引起起的拉應應力預壓應力力荷載引起起的壓應應力混凝土允允許的壓壓應力預應力束束估算（1）由預加加力引起截面面上、下下翼緣混混凝土應應力按正常使使用極限限計算時時滿足應應力要求求預應力束束估算注意對于公路路橋，在在使用階階段配筋筋估算時時，預應應力鋼筋有效預預應力σpe=（0.6-0.65）fpk；在施工工階段配配筋估算時，，預應力力鋼筋有有效預應應力（1.0-1.15）σpe。上翼緣最最大配筋筋為：上翼緣最最小配筋筋為：下翼緣最最大配筋筋為：下翼緣最最小配筋筋為：：按正常使使用極限限計算時時滿足應應力要求求截面上核核心距截面下核核心距預應力束束估算（2）截面只只在下緣緣布置力力筋以抵抵抗正彎彎矩按正常使使用極限限計算時時滿足應應力要求求預應力束束估算（3）當截面面中只在在上緣布布置力筋筋以抵抗抗負彎矩矩按正常使使用極限限計算時時滿足應應力要求求預應力束束估算按正常使使用極限限計算時時滿足應應力要求求（4）上、下緣配配筋的判別條條件受彎構件截面面配筋數量截面承受的彎彎矩截面的幾何特特性以截面上下緣緣均配有力筋筋抵抗正負彎彎矩的情況下下所導出的公式為依依據：配底板筋配頂板筋預應力束估算算按正常使用極極限計算時滿滿足應力要求求彎矩M取值說明注意：一次落架生成成形成的內力力包絡圖與分分階段依次落落架生成的內內力包絡圖存存在不小的差差異。預應力束估算算預應力束估算算三跨連續(xù)剛構構橋彎矩包絡絡圖考慮施工過程程的彎矩變化化體系轉換前的的最大彎矩包包絡圖預應力束估算算預應力束布置置預應力束的布布置（1）鋼束布置原則則，應使其重重心線不超出出束界范圍。。（2）鋼束彎起角度度，應與所承承受的剪力變變化規(guī)律相配配合。彎起角α不宜大于20°；對于彎出梁梁頂錨固的鋼鋼束，α值往往超出此此值，常常在在20°～30°之間。（3）彎起鋼絲束束的形式，原原則上宜為拋拋物線，若為為施工方便則又宜宜采用懸鏈線線，或采用圓圓弧彎起并以以切線伸出梁端或梁梁面。后張法法預應力混凝凝土構件的曲曲線形預應力鋼筋，，其曲線半徑徑應符合下列列規(guī)定：鋼絲絲束、鋼絞線束鋼絲絲直徑等于或或小于5mm時，不宜小于于4m；鋼絲直徑大于于5mm時，不宜小于于6m。（4）預應力鋼筋筋彎起點的確確定：a）從受剪考慮慮，應提供一一部分抵抗外外荷載剪力的的預剪力。但實際際上，受彎構構件跨中部分分的肋部混凝凝土已足夠承受荷載載剪力，因此此一般是根據據經驗，在跨跨徑的三分點到四分分點之間開始始彎起。b）從受彎考慮慮，由于預應應力鋼筋彎起起后，其重心心線將往上移，使使偏心距變小小。即預加力力彎矩將變小小。因此，應滿足預預應力鋼筋彎彎起后的正截截面的抗彎承承載力要求。預應力力鋼筋束的彎彎起點尚應考考慮斜截面抗抗彎承載力要求。即即保證鋼筋束束彎起后斜截截面上的抗彎彎承載力，不低于斜斜截面頂端所所在的正截面面抗彎承載力力。預應力束布置置預應力束的布布置預應力束布置置預應力束布置置的具體規(guī)定定（1）在靠近端支支座區(qū)段橫向向對稱彎起，，盡可能沿梁梁端面均勻布置，，同時沿縱向向可將梁腹板板加寬。在梁梁端部附近，設置間間距較密的縱縱向鋼筋和箍箍筋。并符合合T形和箱形梁對縱縱向鋼筋和箍箍筋的要求。。（2）預應力直線線管道的混凝凝土保護層厚厚度，對構件件頂面和側面，當當管道直徑大大于55mm時，不應小于于45mm；對構件底面不不應小于50mm.當橋梁處于受受侵蝕的環(huán)境境時，上述保護護層厚度應增增加10mm。后張法預應應力混凝土構件的端端部錨固區(qū)，，在錨具下面面應設置厚度度不小于16mm的墊板或采用用具有喇叭管管的錨具墊板板。錨墊板下應設間接接鋼筋，其體體積配筋率不不應小于0.5%。后張法構件（3）后張法預應力力混凝土構件件，其預應力力管道的混凝土保護層厚厚度，應符合合《公路橋規(guī)》的下列要求：：直線形預應力力鋼筋的最小小混凝土保護護層厚度不應應小于鋼筋公稱直徑徑，后張法構構件預應力直直線形鋼筋不不應小于管道直徑的的1/2且應滿足下表表規(guī)定：預應力束布置置預應力束布置置的具體規(guī)定定對外形呈曲線線形且布置有有曲線預應力力鋼筋的構件件，其曲線平面內和和曲線外的管管道的最小混混凝土保護層層厚度，也應根據《公路橋規(guī)》給出公式計算算得到。按上述公式計計算的保護層層厚度，如小小于各類環(huán)境境的直線管道的保護護層厚度，應應取相應環(huán)境境條件的直線線管道的保護層厚度度。預應力束布置置預應力束布置置的具體規(guī)定定預應力束管道道的構造要求求（1）直線管道之間間的水平凈距距不應小于40mm，且不宜小于管道道直徑的0.6倍；對于預埋埋的金屬或塑塑料波紋管和鐵皮皮管，在豎直直方向可將兩兩管道疊加。。后張法構件（4）按計算需要要設置預拱度度時，預留管管道也應同時時起拱。（3）管道內徑的截截面面積不應應小于預應力力鋼筋截面面積的兩倍。。（2）曲線形預應力力鋼筋管道在在曲線平面內內或曲線平面外相鄰管道道間的最小距距離可據《公路橋規(guī)》有關公式計算。預應力束布置置（1）應選擇適當當的預應力束束的型式與錨錨具型式（3）預應力束束的布置，，既要符合合結構受力力的要求，，又要注意在超超靜定結構構體系中避避免引起過過大的結構構次內力。（4）預應力力束的布置置，應考慮慮材料經濟濟指標的