預應力混凝土簡支梁設計

第7章預應力混凝土簡支梁設計11．初擬截面形狀和截面尺寸；2.內(nèi)力計算及組合，計算控制截面最大設計內(nèi)力；3．估算預應力筋的數(shù)量，并進行合理布置；4．計算主梁截面的幾何特性；5.確定；6.承載能力計算：正截面承載能力、斜截面承載能力；7．應力驗算－施工制作階段和使用階段應力驗算；8．裂縫寬度或抗裂驗算；9．變形驗算；

10.梁端局部承壓計算與錨固區(qū)設計。7.1設計計算步驟27.2預應力混凝土類型選擇按預應力度（抗裂等級）來劃分：1.全預應力混凝土構件：

在使用荷載下，截面不出現(xiàn)拉應力。2.部分預應力混凝土A類構件:

在使用荷載下，截面出現(xiàn)拉應力，但拉應力不超過混凝土的抗拉強度。3.部分預應力混凝土B類構件：

使用荷載大于開裂荷載，即構件出現(xiàn)裂縫，但最大裂縫寬度控制在容許范圍內(nèi)。3按預應力筋的粘結情況來劃分：1.有粘結預應力混凝土構件；

2.無粘結預應力混凝土構件:

包括體內(nèi)無粘結和體外無粘結預應力混凝土構件。按施加預應力的方法劃分：先張構件；后張構件。4全預應力混凝土構件的特點：抗裂、抗疲勞性能好，剛度大，設計計算簡單。適用于對抗裂有很高要求的結構，如有防滲漏要求的壓力容器（核反應堆壓力容器和安全殼）、儲液罐和在嚴重腐蝕環(huán)境下需防止鋼材銹蝕的結構，以及承受高頻反復荷載易產(chǎn)生疲勞破壞的結構。早期的預應力混凝土構件一般均為全預應力混凝土構件。5但全預應力混凝土也存在著以下的不足：⑴對抗裂要求過高，導致預應力筋配筋量往往由抗裂要求控制，而不是由承載力控制；⑵反拱過大，特別是在恒載小、活荷載大的情況下，混凝土處于長期高預壓應力狀態(tài)，引起徐變和反拱不斷增長，以致影響結構的正常使用；⑶從開裂到破壞的過程很短，且破壞后延性??；⑷施加預應力大，對張拉設備、錨具等有較高的要求。6事實上，結構產(chǎn)生的裂縫不僅僅是荷載的原因，溫度、收縮徐變以及其他因素產(chǎn)生的變形受到約束時（如沉降、水化熱等），都可能使全預應力混凝土構件產(chǎn)生裂縫，有的還比較嚴重?！舸送馊A應力混凝土構件中，由于局部高壓應力會產(chǎn)生橫向拉應力、剪力和扭轉的產(chǎn)生斜拉應力等也會產(chǎn)生裂縫。因此，要完全靠預應力來保證結構中不出現(xiàn)裂縫，不僅技術很難做到，而且在經(jīng)濟上也是不合理的。7施加預應力的混凝土構件，即使出現(xiàn)裂縫，當活荷載移去后，裂縫還可以閉合，裂縫的開展是短暫的。因此，從滿足結構功能要求的角度，很多情況不必采用全預應力混凝土。采用部分預應力混凝土可以節(jié)約預應力鋼材、有效地控制反拱、提高延性，部分的開裂產(chǎn)生的剛度降低，也有助于結構內(nèi)力的調(diào)整，以減小由于約束變形（如溫差、不均勻沉降等）而產(chǎn)生的內(nèi)力。因此，適當降低預壓應力，容許混凝土出現(xiàn)拉應力甚至開裂，作成部分預應力混凝土，有時可以使設計更加合理和經(jīng)濟?！舨糠诸A應力混凝土構件的適用性8預應力度l≥1：全預應力混凝土l=0：鋼筋混凝土1>l>0：部分預應力混凝土90Wftkg0Wftkg鋼筋混凝土(M0=0)全預應力(M≤M

0)Mu使用彎矩M部分預應力(M>M0)彎矩撓度10目前公路橋梁中預應力混凝土結構的應用情形是：一般采用有粘結的后張全預應力混凝土構件或部分預應力混凝土A類。且《規(guī)范（JTJD62－2004）明確規(guī)定：對跨徑大于100m橋梁的主要受力構件，不宜設計成部分預應力混凝土構件。無粘結的體外預應力一般僅在舊橋加固時采用。11預應力混凝土受彎構件常用的截面形狀有：矩形、T形、工字形、Π形和箱形等。7.3截面形狀與跨高比12不同截面的核心區(qū)kukb13矩形截面外形簡單，模板最省。但核心區(qū)域小，自重大，截面有效性差。一般適用于實心板和一些短跨先張預應力混凝土梁。工形截面核心區(qū)域大，預應力筋布置的有效范圍大，截面材料利用較為有效，自重較小。但應注意腹板應保證一定的厚度，以使構件具有足夠的受剪承載力，便于混凝土的澆筑。箱形截面具有與工形截面相類似的抗彎、抗剪性能，并具有良好的抗扭性能，因此在大跨橋梁結構中常用。不同形狀截面的特點14預應力混凝土受彎構件的撓度變形控制容易滿足，因此高跨比可取得較小。但跨高比過小，則反拱和撓度會對預加外力的作用位置以及溫度波動比較敏感，對結構的振動影響也更為顯著。一般預應力混凝土受彎構件的高跨比可比鋼筋混凝土構件減小30%左右。預應力混凝土簡支T形截面梁，其截面的高跨比一般為：1/15~1/25。截面的高跨比151.按正截面的抗裂要求估算7.4預應力筋數(shù)量的估算1617估算所需預應力筋總面積18確定AP后，AS根據(jù)正截面承載能力極限狀態(tài)的要求來確定（以T梁為例）：2.按截面抗彎承載能力估算非預應力筋數(shù)量第一類T形截面利用第2式求出x，若滿足x≤h’f，則由第1式：19第二類T形截面利用第語2式求雪出x，若滿足x>h但’f，且x≤則由第惠1式：203.柄按所蛙需平闊衡的妙外荷嚴載w進行篇估算21當預匯應力涉筋的稀面積Ap和材料淡確定以勉后，則兵預加力遣的大小Np即可確片定。分別饅根據(jù)叫構件倒施工雷階段丟和使手用階別段各吳控制展截面群上、聾下邊梁緣混三凝土蛛的應誰力限做值即和可確丹定相矮應截柴面預禍應力敘束的溉偏心些距限齊值，慣并由鄰此確抬定了靈預應至力束彩的容招許布蘭置區(qū)召域或束界。施工階桐段根據(jù)Np、g1共同作浩用下各身控制截天面上緣塞混凝土諸應力不止超過相脊應的容心許應力林可確定司索界的詞下限即墨下索界E1；根據(jù)Np、g1、g2和q共同作能用下各指控制截閑面下緣更混凝土縣應力不僵超過相欲應的容峽許應力折可確定莖索界的持上限即饅上索界E2；計算奮時可聚近似害按混媽凝土累全截姜面計寧算并喜近似漁取有伍效壓獲應力母，并墨近似鵝取7.蛇5榜預應功力筋共的布跑置1、預應力紋筋的索胞界22E1E223（1）重拿心線秘超出拾束界皮范圍騰；（2）彎起能角度與少剪力變距化規(guī)律辜配合；（3）符況合構況造要全求（既設計馳、施姐工、攏使用睛經(jīng)驗企確定誼的）瘦。2、預游應力更筋的愿布置久原則3、姐預應虧力筋染的彎朵起點彎確定（1）從義受剪角萬度，理瓶論上應不從γ0Vd>Vcs截面夕開始豎彎起拴，實昆際一信般在鹽跨徑紀的三膨分點魯?shù)剿拈w分點悔之間舅開始忍彎起珍；（2）揉從受彎趨角度，哲注意彎持起后正俊截面抗朽彎承載祖力的要仇求；（3多）還崖應滿泉足斜歸截面蠟抗彎病承載鑰力的距要求砌。24（1）不宜夾大于20°，彎縫出梁籠頂錨耍固的炎鋼筋秤常在25°~3游0°；（2）在紗臨近貪支點靜梁段網(wǎng)，預壩應力絕筋滿輕足抗憑彎的車條件自下彎薦起數(shù)變量盡蘋可能構多些口。4、預挽應力毫筋彎深起角幸度5、此預應藝力筋踩彎起飄的曲港線形章狀可采用墊圓弧線伸、拋物淡線或懸瞇鏈線，隱其曲率科半徑應怪滿足：（1）葉鋼絲束攔、鋼絞鳥線的鋼家絲直徑甚小于5mm時，不超宜小于昏4m，否則不雕宜小于規(guī)6m；（2蔥）精軋螺磨紋鋼直毒徑小于便25mm時，不刪宜小于芳12m，否則懸不宜禾小于配15m；枯。251）后達張法秒構件（1）直緩線管滋道間鼠的水敢平凈飼距不娘小于40收mm，且不小稼于管道勉直徑的0.菠6倍；對視于預埋旁波紋管隔和鐵皮非管，豎培向可將衡兩管道銀疊置。（2）曲繪線預報應力設筋管港道在用曲線峽平面治內(nèi)相碗鄰管儀道間攝的最架小距糾離：6、預應掉力筋布利置的具巷體要求（3嫩）曲隱線預嘉應力燦筋管巾道在饞曲線犯平面鐵外相鋪鄰管躍道間拖的最屢小距奮離：26（4）管減道內(nèi)刪徑的泉截面聚積不園應小摸于預言應力涉筋截映面積今的2倍；（5）設預絹拱度時洲，預留蒼管道也斬要同時熄起拱；（6）保列護層靠厚度綿要求弊：2）碧先張月法構癢件對預殃應力渾筋的答間距色、錨盾固端播部加氧強鋼磁筋構診造、佳混凝微土保規(guī)護層肝厚度沖等也腐有相孫應規(guī)洋定。277.霜6憶非預境應力波筋的灰布置箍筋；《橋規(guī)JTG歉D6撫2》規(guī)定步，預皆應力紙混凝炊土T形截面英梁或箱伯形截面企梁腹板毒內(nèi)應設將置直徑堤不小于10和12mm的箍筋眠，且應制采用帶必肋鋼筋雀，其間宴距不應疲大于250mm，自支對座中怠心起謙長度傭不小段于一戲倍梁糞高范憤圍內(nèi)壞應采歌用閉意合箍李筋，敘其間香距不奸應大叼于100mm。在T形截面恭梁配有矛預應力秀鋼筋的株馬蹄形晚加寬部錄分，應鬧設置直尿徑不小伶于8mm的閉獨合式前輔助哥箍筋勢，其黃間距笛不應緩大于跡20太0mm。此外殲，馬祝蹄內(nèi)盈尚應消設直筍徑不繞小于冒12mm的定位景鋼筋。282.水平印縱向胡鋼筋設置在池腹板兩矮側的水何平縱向晉鋼筋，謝宜采用墾直徑為6～8mm的帶廊肋鋼咸筋，遍腹板議內(nèi)鋼或筋的秧截面菌面積鍬宜為眠（0.0芽01～0.揮00厭2）;其間距鉤在受拉鋼區(qū)不應濟大于腹倒板寬度歌，且不催應大于20制0mm，在受壓爛區(qū)不應熊大于300mm，在支脹點附苦近剪育力較躍大區(qū)累段和非預應訓力混旋凝土盾梁的艱錨固甚區(qū)段稱，腹吐板兩茄側縱辨向鋼槳筋截結面面后積應隸予增唐加，么縱向磚鋼筋六間距疑宜為100～150mm。293.局部名加強奮鋼筋“馬蹄慕”、錨各固區(qū)、壞梁底支型座處應計設局部鹿加強鋼饒筋；4.架止立鋼筋懇與定位寄鋼筋；30灌漿找用水大泥漿喊強度曠等級歌不應植低于30級。熟水泥餐漿應柿和易褲性良可好，塊其水銜灰比消宜為0.蔥4~浩0.釋45。為賺減少塔收縮駁，可女通過礎試驗甩摻入早適量似膨脹鴉劑。錨具雕周圍毀應設宅置構喉造鋼廳筋與摸梁體很連接孔，然亞后澆普筑混換凝土呈封錨存。封嗎錨混捎凝土壘強度須等級邀不應拿低于額構件匠本身感混凝戶土強鑼度等唱級的80爛%，且不災低于C3仇0。7.遵7管道告壓漿懇及封揭錨31《混凝錄土結誘構設賣計原韻理》課程設偵計任務趴書預應力百混凝土蘋簡支梁筋設計計勉算32跨徑：主梁標叛準跨徑30m，梁全長29考.9漠6m，計算跨氧徑29鋸.1朱6m。2.基本親構造喜：上翼緣編板寬2.飛3m，每一糞梁端檢處橫珍隔板遞厚度30cm，讀1/4跨和跨提中位置安處橫隔灣板厚度稻為20cm溪，二期寬恒載6.活5kN/括m。3.活荷幻玉載：公路—Ⅰ級汽貧車荷嬌載，縣人群凳荷載懇按3.0kN昨/m2計算宗，撒活載配內(nèi)力土計算糖結果舞如附鎖表4.結構安騾全等級叔：一級一.糠設計稠資料335.材料映：預應眼力鋼瞧筋：坡采用1×7φs15.幫2鋼絞第線，fpk=18博60M絕pa；普通鋼億筋：縱窄向受力年鋼筋采酒用HR撐B4取00級，箍宰筋及構剪造鋼筋羊采用HR受B3朝35、R2覽35級；混凝聯(lián)土：桐≥C4啞06.施工方功法：采用后屈張法兩勤端同時煤張拉，帳采用雙促作用千著斤頂；斧預應力單孔道采常用塑料繭波紋管稼。34三.設計計搏算內(nèi)容截面姥尺寸足確定掩；主梁婦內(nèi)力砌計算灰及組衡合；預應力餃鋼絞線萬面積估飯算、布殿置及校危核；截面幾盯何參數(shù)詞的計算壤；確定張籮拉控制僅應力，危進行預廢應力損列失估算倡；正截面掏、斜截膀面承載的能力計終算；應力驗爭算；抗裂性據(jù)驗算；變形驗馬算及預暑拱度設刻置；錨固鏡區(qū)局汽部承語壓設毫計計克算二.牢設涌計要撥求