[濟(jì)南]高速68K+836Lp=16m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板加固計(jì)算

1、Lp=16m 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板加固計(jì)算 PAGE 4 濟(jì)青高速68K+836Lp=16m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板加固計(jì)算計(jì)算目的：Lp=16m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板檢算在底排5根75鋼絞線斷裂的情況下，通過在板底粘貼鋼板的措施，空心板能否滿足設(shè)計(jì)荷載的承載要求。計(jì)算荷載：汽超20級(jí)、掛-120級(jí)已破壞的空心板的承載能力1計(jì)算荷載Lp=16m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板跨中截面圖 圖1-1（僅示底板預(yù)應(yīng)力鋼絞線）計(jì)算截面構(gòu)造見圖1-1。Lp=16m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板檢算底排有5根75鋼絞線斷裂。由空心板設(shè)計(jì)圖已知：跨中彎矩為883.14Kn.m。其中恒載：M=qL2/8=16.7*15.52/8=5

2、02 Kn.m活載：M=883.1-502=382 Kn.m2已破壞的空心板的承載能力Lp=16m 預(yù)應(yīng)力混凝土空心板檢算在底排有5根75鋼絞線斷裂，靠剩余的鋼絞線，跨中截面在計(jì)算彎矩作用下的承載能力和截面應(yīng)力情況，由程序計(jì)算得到，計(jì)算結(jié)果詳見附件，其主要結(jié)果為：1）承載能力極限狀態(tài)：極限承載力 Mj= 1113.561 (KN-M)汽車組合(I) M(max)= 1273.000 (KN-M)截面極限承載能力不夠。2）截面應(yīng)力情況為：恒載:上緣應(yīng)力 Ohs= 3945.255 (kpa)下緣應(yīng)力 Ohx= 2266.500 (kpa)恒載+汽車上緣應(yīng)力 Ohs= 9362.102 (kpa)

3、下緣應(yīng)力 Ohx= -2938.266 (kpa)可見，在計(jì)算彎矩作用作用下，已局部破壞的空心板跨中截面的混凝土已出現(xiàn)2.9Mpa的拉應(yīng)力，對(duì)于按全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原空心板已不滿足要求，需進(jìn)行加固處理。加固后空心板的承載能力通過在板底粘貼6mm厚鋼板的措施，提高結(jié)構(gòu)的荷載能力。組合結(jié)構(gòu)的截面特性：將原圓形空心板截面換算為具有同等剛度的矩形空心截面的特性：（圖1-2）由面積相等：*d2/4=b*h由慣性矩相等：*d4/64=b*h3/12解方程得到：b=0.46m, h=0.44m圓形空心截面換算為等效矩形空心截面 (單位：cm 圖1-2) 2. 將粘貼鋼板后的組合結(jié)構(gòu)換算為等價(jià)的勻質(zhì)混凝土截面

4、（圖1-3）按造合力作用點(diǎn)位置及大小不變的原則，由Ahs=Ag*n,可得換算截面的Ahs 。n=Eg / Eh=2.0e5/3.3e4=6保持截面換算前后，重心位置不變，僅將鋼板寬度換算為等價(jià)混凝土截面寬度，鋼板換算為等價(jià)的勻質(zhì)混凝土的寬度b1:b1=0.6*n=3.6m換算截面 (單位：cm 圖1-3)3. 換算截面的截面特性中性軸距梁底距離：h=(97*12*70+51*44*42+97*14*13+360*0.4*0.2)/( 97*12+51*44+97*14+360*0.4)=39cm2)II=97*123/12+97*12*312+51*443/12+51*44*32+97*143

5、/12+97*14*262+360*.43/12+360*0.4*38.82=2671777 cm44. 加固后空心板的承載能力加固后空心板將承受車輛荷載的作用，車輛荷載產(chǎn)生的跨中彎矩為：M=883.1-502=382 Kn.m組合截面受拉邊緣的混凝土拉應(yīng)力：=448*39/(0.0267)=6544kpa2)鋼板的最大拉應(yīng)力:=n*6544kpa=6*6544=39263 kpa=145Mpa3) 混凝土最大壓應(yīng)力由于結(jié)構(gòu)不同階段作用的荷載不同，因此，應(yīng)將每一階段荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力疊加，得到運(yùn)營(yíng)階段的最大混凝土壓應(yīng)力?？招陌遄灾亍蛎驿佈b等恒載產(chǎn)生的壓應(yīng)力應(yīng)由加固前結(jié)構(gòu)計(jì)算得到，活載作用下結(jié)構(gòu)受壓區(qū)外緣的混凝土最大壓應(yīng)力，應(yīng)由組合截面承擔(dān)。A.恒載作用下板頂最大壓應(yīng)力由前計(jì)算結(jié)果，恒載:上緣應(yīng)力 Ohs= 3945.255 (kpa)B.活載作用下結(jié)構(gòu)受壓區(qū)外緣的混凝土最大壓應(yīng)力=448*0.37/(0.0267)=6190kpaC.板頂最大混凝土壓應(yīng)力=3.95+6.19=10.1Mpa結(jié)論經(jīng)計(jì)算加固結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)荷載作用下的截面正應(yīng)力，均能滿足要求。因原結(jié)構(gòu)僅跨中附近有五根鋼絞線斷裂，對(duì)結(jié)