【橋梁主梁承載力與應(yīng)力驗算案例綜述3700字】

橋梁主梁承載力與應(yīng)力驗算案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u10807橋梁主梁承載力與應(yīng)力驗算案例綜述 1238724.1短暫狀況的正應(yīng)力驗算 130265=1.02MPa(壓) 2298914.1.2持久狀況的正應(yīng)力驗算 2158024.2抗裂性驗算 7292524.2.1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗算 7201674.2.2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算 844894.3主梁變形（撓度）計算 10113484.3.1在短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗算 10120154.3.2預(yù)加力引起的上拱度計算 10311294.3.3預(yù)拱度的設(shè)置 11327284.4錨固區(qū)局部承壓計算 12249174.4.1局部受壓區(qū)尺寸要求 12111074.4.2局部抗壓承載力計算 1324601經(jīng)驗證其他鋼束局部承壓均滿足要求 14117804.5行車道板配筋計算 14210094.5.1行車道板的配筋 1417154.5.2行車道板復(fù)核 154.1短暫狀況的正應(yīng)力驗算(1)構(gòu)件在制作、運輸及安裝等施工階段，混凝土強(qiáng)度等級為C45。在預(yù)加力和自重作用下的截面邊緣混凝土的法向壓應(yīng)力應(yīng)符合式要求[4]。(2)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)按短暫狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)計算在制造、運輸及安裝、施工階段，由預(yù)加力（扣除相應(yīng)的應(yīng)力損失）構(gòu)件自重及其它施工荷載引起的截面應(yīng)力。對簡支梁，以跨中截面上、下緣混凝土正應(yīng)力控制。短暫狀況下（預(yù)加力階段）梁跨中截面上、下緣的正應(yīng)力[4]上緣：=(6-15)下緣：=(6-16)其中，=1197.62kN.m。截面特性取用第一階段的截面特性。代入上式得=1.02MPa(壓)=10.08MPa（壓）0.7（=0.7MPa）預(yù)加力階段混凝土的壓應(yīng)力滿足應(yīng)力限制值的要求；混凝土的拉應(yīng)力通過規(guī)定的預(yù)拉區(qū)配筋率來防止出現(xiàn)裂縫，預(yù)拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，故預(yù)拉區(qū)只需配置配筋率不小于0.2%的縱向鋼筋即可。(3)支點截面或運輸、安裝階段的吊點截面的應(yīng)力驗算，其方法與此相同，但應(yīng)注意計算圖示、預(yù)加應(yīng)力和截面幾何特性等的變化情況。4.1.2持久狀況的正應(yīng)力驗算a）截面混凝土的正應(yīng)力驗算對于預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的正應(yīng)力，由于配設(shè)曲線筋束的關(guān)系，應(yīng)取跨中、、、支點及鋼束突然變化處（截斷或彎出梁頂處等）分別進(jìn)行驗算。應(yīng)力計算的作用（荷載）取標(biāo)準(zhǔn)值，汽車荷載計入沖擊系數(shù)。根據(jù)《橋規(guī)》（JTGD62）中第7.1.5條規(guī)定[1]：未開裂構(gòu)件受壓區(qū)混凝土的最大壓應(yīng)力應(yīng)滿足式中：——由作用（或荷載）標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的混凝土法向壓應(yīng)力；——由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土法向拉應(yīng)力；跨中截面驗算此時有=1197.62kN.m，=19.47kN.m=2071.56+3157.08=5228.64kN.m==827.3mm==11.61MPa（=）持久狀況下跨中截面混凝土正應(yīng)力驗算滿足要求。b）持久狀況下預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力驗算由二期恒載及活載作用產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力鋼筋重心處的混凝土應(yīng)力為==11.26MPa所以鋼束應(yīng)力為=1108.15+5.6511.26=1171.769Mpa計算表明符合了規(guī)范規(guī)定值，可以認(rèn)為鋼筋應(yīng)力滿足要求。計算表明持久狀態(tài)下預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力驗算滿足要求。c）持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗算本設(shè)計取剪力和彎矩都有較大的變化點截面進(jìn)行計算。具體需要時可增加驗算截面。(1)截面面積矩計算按圖4-1進(jìn)行計算。其中計算點分別取上梗肋處、第三階段截面重心軸處及下梗肋處。圖4-1各計算點位置示意圖（尺寸單位/cm）對以第一階段截面梗肋以上面積對凈截面重心軸的面積矩計算=第一階段以上面積對重心軸面積矩第一階段b—b以上面積對重心軸面積矩=1.671mm同理可得不同計算點處的面積，現(xiàn)匯總于表6-13表4-2面積距計算表截面類型第一階段凈截面對其重心軸第二階段凈截面對其重心軸第三階段凈截面對其重心軸計算點位置面積矩符號面積矩（mm）1.921×102.271×101.671×102.134×102.462×101.967×102.475×102.832×101.753×10(1)主應(yīng)力計算對上梗肋處的主應(yīng)力進(jìn)行計算剪應(yīng)力：為可變作用引起的剪力標(biāo)準(zhǔn)值組合，==300.616kN，所以有=+=1.96Mpa正應(yīng)力==5628.077N==587mm=++=2.74MPa主應(yīng)力===－1.021MPa===3.761MPa同理可得及下梗肋的主應(yīng)力，匯于下表4-2表4-3變化點截面主應(yīng)力計算表計算纖維面積矩/mm剪應(yīng)力正應(yīng)力主應(yīng)力第一階段凈截面第二階段凈截面第三階段凈截面1.921102.271101.671102.134102.462101.967102.475102.832101.457101.832.131.362.746.4213.21-1.021-0.81-0.2.6445.879.2713.48(3)主壓應(yīng)力的限制值混凝土的主壓應(yīng)力限值為，與表4-2的計算結(jié)果比較，可見混凝土主壓應(yīng)力計算值均小于限值，滿足要求。(4)主應(yīng)力驗算將表6-9中的主壓應(yīng)力值與主壓應(yīng)力限值進(jìn)行比較，均小于相應(yīng)的限制值。最大主拉應(yīng)力為，按《公路橋規(guī)》的要求，僅需按構(gòu)造布置箍筋。4.2抗裂性驗算4.2.1作用短期效應(yīng)組合作用下的正截面抗裂驗算正截面抗裂驗算取跨中截面進(jìn)行。(1)預(yù)加力產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗算邊緣的混凝土預(yù)壓應(yīng)力的計算跨中截面==5545.182KN742.4mm==18.39MPa(2)由荷載產(chǎn)生的構(gòu)件抗裂驗算邊緣混凝土的法向拉應(yīng)力的計算==15.59MPa(3)正截面混凝土抗裂驗算對于A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，作用荷載短期效應(yīng)組合作用下的混凝土拉應(yīng)力應(yīng)滿足下列要求：[2]由以上計算知=15.59—18.39=－2.8MPa（壓），說明截面在作用（或荷載）短期效應(yīng)組合作用下沒有消壓，計算結(jié)果滿足《公路橋規(guī)》A類部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件按作用短期效應(yīng)組合計算的抗裂要求。同時，A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件還必須滿足作用長期效應(yīng)作用的抗裂要求。==12.45MPa=12.45－18.39=－5.94MPa所以構(gòu)件滿足《公路橋規(guī)》中A類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的作用長期效應(yīng)組合的抗裂要求。4.2.2作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算斜截面抗裂驗算應(yīng)取剪力和彎矩均較大的最不利區(qū)段截面進(jìn)行，這里仍取剪力和彎矩均較大的變化點截面進(jìn)行計算。主應(yīng)力計算(1)對上梗肋處的主應(yīng)力進(jìn)行計算剪應(yīng)力為可變作用引起的剪力短期效應(yīng)組合值，=287.994kN，所以有=+=1.44MPa正應(yīng)力=++=0.65MPa主壓應(yīng)力===1.151MPa同理可的到截面及下梗肋截面的主應(yīng)力如表4-3表4-3變化點截面抗裂驗算主拉應(yīng)力計算表計算纖維面積矩/mm剪應(yīng)力正應(yīng)力主拉應(yīng)力第一階段凈截面第二階段換算截面第三階段換算截面1.921102.134102.475101.440.65-1.1511.271102.462102.832101.646.54-0.391.671101.967101.457101.0216.94-0.06作用短期效應(yīng)組合下抗裂驗算的混凝土的主拉應(yīng)力限值為0.7=0.72.65=1.86MPa從表中可以看出，以上主拉應(yīng)力均符合要求，所以變化點截面滿足作用短期效應(yīng)組合作用下的斜截面抗裂驗算要求。4.3主梁變形（撓度）計算根據(jù)主梁截面在各階段混凝土正應(yīng)力驗算結(jié)果，可知主梁在使用荷載作用下截面不開裂。4.3.1在短期效應(yīng)作用下主梁撓度驗算主梁計算跨徑L=19m，C50混凝土的彈性模量=3.45MPa。主梁在各控制截面的換算截面慣性矩各不相同，本設(shè)計為簡化，取梁處截面的換算截面慣性矩=261.365mm作為全梁的平均值來計算。(6-17)a可變荷載作用引起的撓度現(xiàn)將可變荷載作為均布荷載作用在主梁上，則主梁跨中撓度系數(shù)=，荷載短期效應(yīng)得可變荷載值為=2209.956kN.m由可變荷載引起的簡支梁跨中截面的撓度為考慮長期效應(yīng)得可變荷載引起的撓度值為=1.4319.2=27.5mm滿足要求。b考慮長期效應(yīng)得一期恒載、二期恒載引起的撓度==55.0mm4.3.2預(yù)加力引起的上拱度計算采用截面處的使用階段永存預(yù)加力矩作用為全梁平均預(yù)加力矩計算值，即==5056.752N==832.6mm=截面慣矩應(yīng)采用預(yù)加力階段（第一階段）的截面慣矩，為簡化本設(shè)計仍以梁處截面的截面慣性矩作為全梁的平均值來計算。則主梁上拱度（跨中截面）為=-==考慮長期效應(yīng)得預(yù)加力引起的上拱值為=2（-65.53）=131.06mm4.3.3預(yù)拱度的設(shè)置梁在預(yù)加力和荷載短期效應(yīng)組合共同作用下并考慮長期效應(yīng)的撓度值為=19.2+40.83-131.06=71.03mm預(yù)加力產(chǎn)生的長期反拱值大于按荷載短期效應(yīng)組合計算的長期撓度值，所以不需要設(shè)置預(yù)拱度。4.4錨固區(qū)局部承壓計算經(jīng)過分析，以N2（N3）鋼束的錨固端進(jìn)行局部承壓驗算。N2（N3）鋼束梁端錨具及間接鋼筋的構(gòu)造布置圖如下。圖4-2錨固區(qū)局部承壓計算圖（尺寸單位/cm）4.4.1局部受壓區(qū)尺寸要求配置間接鋼筋的混凝土構(gòu)件，其局部受壓區(qū)的尺寸應(yīng)該滿足錨下混凝土抗裂計算的要求，即式中：——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，這里=1.0；——局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計值，后張法錨頭局壓區(qū)應(yīng)取1.2倍張拉時的最大壓力，所以局部壓力設(shè)計值；——混凝土局部承壓修正系數(shù)，=1.0；——張拉錨固時混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%時張拉，此時混凝土強(qiáng)度等級相當(dāng)于C45，=20.5MPa；——混凝土局部承壓承載力提高系數(shù)，；、——混凝土局部受壓面積，為扣除孔洞后面積，為不扣除孔洞面積；對于具有喇叭管并與墊板連成整體的錨具，可取墊板面積扣除喇叭管尾端內(nèi)孔面積；本設(shè)計中采用的即為此類錨具，喇叭管尾端內(nèi)孔直徑為70mm所以——局部受壓計算底面積；局部受壓面為邊長是160mm的正方形。根據(jù)《公路橋規(guī)》中的計算方法，局部承壓計算底面為寬240mm、長720mm的矩形（如圖），此時N2和N3的局部承壓計算底面有重疊（陰影部分）。考慮到局部承壓計算底面積重疊的情況及《公路橋規(guī)》對其取“同心、對稱”的原則，取寬為300mm，這里取N2的局部承壓計算底面積為Aβ=所以1.3=由計算表明，局部承壓區(qū)尺寸滿足要求。4.4.2局部抗壓承載力計算配置間接鋼筋的局部受壓構(gòu)件，其局部抗壓承載力計算公式為且須滿足式中：——局部受壓面積上的局部壓力設(shè)計值，；——混凝土核心面積，可取局部受壓計算底面積范圍以內(nèi)的間接鋼筋所包羅的面積，這里配置螺旋鋼筋，得——間接鋼筋影響系數(shù)；混凝土強(qiáng)度等級為及以下時，取=2.0；——間接鋼筋體積配筋率；局部承壓區(qū)配置直徑為10的HRB335鋼筋，單根鋼筋截面積為78.54，所以；C50混凝；將上述計算值代入局部抗壓承載力計算公式，可得==故局部抗壓承載力計算通過。所以N2鋼束錨下局部承壓計算滿足要求。同理可對鋼束進(jìn)行局部承壓計算。經(jīng)驗證其他鋼束局部承壓均滿足要求4.5行車道板配筋計算4.5.1行車道板的配筋用單筋矩形截面梁的計算公式進(jìn)行假設(shè)；且，。利用單筋矩形梁的基本公式有跨中：即=解得x=12.53mm<不會超筋。所需鋼筋