同濟(jì)大學(xué)混凝土橋預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計

預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計混凝土橋(III)課程設(shè)計當(dāng)前1頁，總共50頁。內(nèi)容介紹準(zhǔn)備知識預(yù)應(yīng)力鋼束面積估算預(yù)應(yīng)力鋼束布置束界校核第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計當(dāng)前2頁，總共50頁。零.準(zhǔn)備知識第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計當(dāng)前3頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計本設(shè)計采用的規(guī)范（2004年10月1日起實施）：《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）（本課程中簡稱《橋規(guī)》）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）（本課程中簡稱《公預(yù)規(guī)》）1.設(shè)計規(guī)范已廢止的規(guī)范（2004年10月1日起廢止）：《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTJ021-89）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTJ023-85）當(dāng)前4頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計2.

兩類極限狀態(tài)(橋規(guī)條）承載能力極限狀態(tài)：對應(yīng)于橋涵結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形或變位的狀態(tài)?？刂平孛孢_(dá)到極限承載力或極限變形剛體穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動體系結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定性重復(fù)荷載作用下的疲勞正常使用極限狀態(tài)：對應(yīng)于橋涵結(jié)構(gòu)或其構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項限值的狀態(tài)。裂縫、變形、振動當(dāng)前5頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計3.

三種設(shè)計狀況（橋規(guī)條）持久狀況：一般指橋梁的使用階段。橋涵建成后承受自重、汽車荷載等持續(xù)時間很長的狀況，應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。短暫狀況：一般指橋梁的施工階段。橋涵施工過程中承受臨時性作用的狀況，僅作承載能力極限狀態(tài)設(shè)計，必要時才作正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。偶然狀況：橋梁可能遇到的罕遇狀況，如地震等。在橋涵使用過程中可能偶然出現(xiàn)的狀況，僅作承載能力極限狀態(tài)設(shè)計。當(dāng)前6頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計4.承載能力極限狀態(tài)計算（公預(yù)規(guī)條）當(dāng)前7頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計5.

設(shè)計安全等級安全等級(橋規(guī)條)：按持久狀況承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計安全等級，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的嚴(yán)重程度劃分為三個設(shè)計等級（特大橋、重要大橋；大橋、中橋、重要小橋；小橋、涵洞）。二級橋涵分類(橋規(guī)條)當(dāng)前8頁，總共50頁。一.預(yù)應(yīng)力鋼束面積估算第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計當(dāng)前9頁，總共50頁。按最不利構(gòu)件設(shè)計裝配式橋梁：一般是邊梁或次邊梁第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計按最不利截面，最大組合彎矩值簡支梁:跨中截面按控制計算的要求簡支梁:正截面承載力，抗裂性及應(yīng)力要求當(dāng)前10頁，總共50頁。1.

按正截面承載力要求估算屬承載能力極限狀態(tài)第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計基本假定：（公預(yù)規(guī)條）在極限狀態(tài)：受壓砼應(yīng)力圖簡化為矩形，達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計值受拉砼強(qiáng)度不予考慮，鋼筋達(dá)到抗拉強(qiáng)度設(shè)計值當(dāng)前11頁，總共50頁?；痉匠蹋üA(yù)規(guī)條）：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計——砼受壓區(qū)面積式中——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)——砼受壓區(qū)面積形心至上緣距離當(dāng)前12頁，總共50頁。由解出截面受壓區(qū)高度，再由解得預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計方法：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計精確方法近似方法由得式中力臂可由經(jīng)驗值估算:對于帶下馬蹄T梁當(dāng)前13頁，總共50頁。一根7股鋼絲的鋼絞線,公稱直徑假定一束鋼束有6根鋼絞線鋼束“根數(shù)”與“束數(shù)”的確定：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計由6股直徑鋼絲和一股直徑稍大于的鋼絲為中心螺旋絞合而成面積則面積由求束數(shù)當(dāng)前14頁，總共50頁。2.

按正截面抗裂性要求估算屬正常使用極限狀態(tài)：彈性受力階段，平截面假定第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計對于全預(yù)應(yīng)砼構(gòu)件，正截面砼法向應(yīng)力規(guī)定：（公預(yù)規(guī)條）式中——短期荷載效應(yīng)組合下砼邊緣應(yīng)力——扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的預(yù)加力在砼邊緣產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力受拉為正當(dāng)前15頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計－+－+－當(dāng)前16頁，總共50頁。計算公式：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計——使用階段預(yù)應(yīng)力鋼筋永存應(yīng)力的合力式中——短期荷載下彎矩組合值——預(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點至截面形心距離——砼毛截面面積——砼毛截面對計算邊緣彈性抵抗矩當(dāng)前17頁，總共50頁。由前述公式可得,應(yīng)用方法：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計又式中永存預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力20%計故當(dāng)前18頁，總共50頁。式中第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計——毛截面對其形心的慣性矩——毛截面形心至下緣距離——預(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點至下緣距離,可設(shè)在馬蹄中心位置最終，取兩種極限狀態(tài)計算的最大或束數(shù)為設(shè)計值當(dāng)前19頁，總共50頁。二.預(yù)應(yīng)力鋼束布置第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計跨中-梁端-過渡段當(dāng)前20頁，總共50頁。1.

跨中截面鋼束布置原則：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計盡可能降低鋼束群重心，以產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力抵抗力矩單數(shù)列對稱布置，以便順利彎起滿足構(gòu)造要求為前提當(dāng)前21頁，總共50頁。預(yù)應(yīng)力鋼束管道構(gòu)造：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計本設(shè)計管道采用OVM型預(yù)應(yīng)力張拉錨固體系配套預(yù)埋鐵皮波紋管公預(yù)規(guī)：管道內(nèi)徑的截面面積不應(yīng)小于兩倍預(yù)應(yīng)力鋼筋截面面積

面積為840mm2，管道面積>1680mm2內(nèi)徑>46mm。選用內(nèi)徑為70mm（外徑77mm）當(dāng)前22頁，總共50頁。當(dāng)前23頁，總共50頁。外徑內(nèi)徑+10mm第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計當(dāng)前24頁，總共50頁。當(dāng)前25頁，總共50頁。管道距離要求：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計預(yù)應(yīng)力鋼筋管道凈距及保護(hù)層要求凈距直線管道不小于40mm且不宜小于管道直徑0.6倍對于預(yù)埋管在豎直方向可將管道重疊最小保護(hù)層厚度直線管道不小于30mm且不小于管道直徑0.5倍曲線管道由于會產(chǎn)生徑向壓力，混凝土有崩裂危險，因此要求更為嚴(yán)格。（9.4.9條）（9.1.1條）當(dāng)前26頁，總共50頁。示例：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計鋼束群重心至梁底距離

當(dāng)前27頁，總共50頁。2.

錨固端截面鋼束布置原則：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計均勻分散布置各束錨固點，避免局部應(yīng)力集中，使截面應(yīng)力分布均勻滿足錨具布置和預(yù)應(yīng)力張拉所需操作空間的構(gòu)造要求當(dāng)前28頁，總共50頁。構(gòu)造要求：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計錨具布置的構(gòu)造要求錨墊板布置最小間距錨束槽口尺寸當(dāng)前29頁，總共50頁。當(dāng)前30頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計當(dāng)前31頁，總共50頁。張拉施工空間要求：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計

OVM預(yù)應(yīng)力錨固體系產(chǎn)品參數(shù)錨具型號張拉千斤頂型號當(dāng)前32頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計

YCW150千斤頂?shù)氖┕た臻g外形尺寸最小工作空間鋼絞線預(yù)留長B=1250mmC=190mmD=285mmL=370mmA=570mm當(dāng)前33頁，總共50頁。當(dāng)前34頁，總共50頁。示例：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計鋼束群重心至梁底距離支座中心線當(dāng)前35頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計考慮施工方便，若有位置布置，一般可將全部鋼束錨固在梁端預(yù)制時，主梁為小截面，又無使用荷載，如果鋼束在此時全部張拉完畢，有可能會在梁上緣產(chǎn)生拉應(yīng)力，在下緣產(chǎn)生較大壓應(yīng)力因此將7號束安排在完成現(xiàn)澆翼緣板后再張拉，并將此束錨固端放置在梁頂說明：當(dāng)前36頁，總共50頁。3.

鋼束縱向布置原則：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計鋼束縱向布置應(yīng)使其重心線不超出束界范圍從跨中向支點逐步彎起鋼束，可產(chǎn)生預(yù)剪力，對抵消支點附近較大的外荷載剪力很有利構(gòu)造上，鋼束縱向彎起有利于錨固點分散布置當(dāng)前37頁，總共50頁。彎起角：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計較小角度有利于減小摩阻損失較小角度有利于馬蹄高度向支點不至于過大較大角度有利于提供足夠的豎向預(yù)剪力彎起曲線形狀:彎起曲線可采用圓弧線、拋物線或懸鏈線，實際工程中多采用圓弧線彎起半徑構(gòu)造要求：鋼絞線的鋼絲時，不宜小于4m（條）T梁中常用的彎起角度不超過當(dāng)前38頁，總共50頁。實例：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計為了鋼束不至于豎向交叉，本例鋼束彎起角下小上大選定為：下部鋼束，上部鋼束，錨于梁頂鋼束鋼束線形為直線加圓弧，即從距跨中一定距離處開始按圓曲線向上彎起由于不允許曲線段進(jìn)入錨具部分，因此在錨下鋼束必須保持一定的直線長度（可取1米）當(dāng)前39頁，總共50頁。4.

鋼束幾何參數(shù)計算計算圖式:第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計支座中心線起彎點跨中終彎點錨固點R???當(dāng)前40頁，總共50頁。鋼束幾何參數(shù)計算可以表格進(jìn)行:第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計400903107121.9188.125239.4992.53075.9310.915742.4束號鋼束長度計算為了計算工程數(shù)量，需要計算每束長度式中——鋼束預(yù)留工作長度700mm鋼束長度當(dāng)前41頁，總共50頁。5.

截面鋼束重心計算計算圖式:第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計支座中心線起彎點跨中終彎點錨固點控制截面控制截面水平段時彎曲段時斜線段時當(dāng)前42頁，總共50頁。實例：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計97507480.017104.631378.7181535.80.074636987284371.5168.97928.918746.641796.5151424.20.04357167206.79703.218827.135251.9151201.20.0013275889090.010412.318769.268572.77511.1-16716715742.418818.325239.47188.1-9090束號控制截面四分點截面位置水平段彎曲段水平段彎曲段彎曲段各控制截面上鋼束位置及傾角計算表控制截面:跨中截面、四分點截面、

7號鋼束錨固處截面、支點截面當(dāng)前43頁，總共50頁。三.束界校核第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計當(dāng)前44頁，總共50頁。束界基本概念：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計在符合截面上、下緣混凝土均不會出現(xiàn)超限的拉應(yīng)力的前提下，預(yù)應(yīng)力筋（束）的重心在各截面上布置的范圍，稱為束界（或索界）支座中心線跨中當(dāng)前45頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計保證梁的上緣混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力最危險階段：預(yù)加應(yīng)力階段式中——構(gòu)件截面下核心距——傳力錨固時預(yù)加力的合力——一期恒載下的彎矩（受壓為正）當(dāng)前46頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計式中——構(gòu)件截面上核心距——使用階段永存預(yù)加力的合力——短期荷載下彎矩組合值（受壓為正）保證梁的下緣混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力最危險階段：使用階段當(dāng)前47頁，總共50頁。第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計故預(yù)應(yīng)力鋼束重心位置應(yīng)滿足：由于彎矩近似按拋物線沿跨徑變化,故上下限值近似為拋物線形,限定了預(yù)應(yīng)力鋼束布置的區(qū)域，即束界對支點截面：當(dāng)前48頁，總共50頁。注意：第一部份預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計永存預(yù)加力由于是近似計算，可取按扣除預(yù)應(yīng)力20%損失來估算，傳力錨固時預(yù)加力鋼束在各控制截面束界校核計算可以用表格進(jìn)行當(dāng)前49頁，總共50頁。

MsI大yx大A大Ks大=I/(Ayx)E2apep大=yx-apep>E2跨中9110.910.66281.46710.96880.46631.16710.15071.3164√四分點6834.350.66281.46710.96880.46630.75900.16891.2982√支點00.84531.36231.57860.3931-0.39310.92060.4417√

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