2022年钢筋混凝土与预应力混凝土结构方案课程方案.docx

《2022年钢筋混凝土与预应力混凝土结构方案课程方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年钢筋混凝土与预应力混凝土结构方案课程方案.docx（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用级课程设计 论文 题 目： 部分预应力混凝土 A 类梁设计学院： 交通学院专 业：交通工程班 级：姓 名：学号：指导老师：起讫日期：到20 年月名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用部分预应力混凝土设计资料1. 桥梁跨径与桥宽 标准跨径： 40m墩中心距离 主梁全长： 39.96m 运算跨径： 39.0m 桥面净空：净 14+2 1.75m=17.5m；A类梁设计2. 设计荷载：大路 级车辆荷载,人群荷载 3.0kN/

2、m,结构重要性指数 0=1.1 ；3. 材料性能参数 1混凝土强度等级为 C50,主要强度指标为：强度标准值 fck =32.4MPa, ftk =2.65MPa 强度设计值 fcd =22.4MPa, ftd =1.83MPa 弹性模量 Ec=3.45 10 4MPa 2预应力钢筋采纳 l 7标准型 -15.2-1860-II-GB/T5224-1995 抗拉强度标准值 fpk =1860MPa 抗拉强度设计值 fpd =1260MPa 弹性模量 Ep=1.95MPa 相对界限受压区高度 b=0.4 , pu=0.2563 3预应力锚具采纳 OVM锚具相关尺寸参见附图4一般钢筋 纵向抗拉一般

3、钢筋采纳 HRB400钢筋,其强度指标为：抗拉强度标准值 fsk =400MPa 抗拉强度设计值fsd =330MPa 弹性模量 Es=2.0MPa 相对界限受压区高度 b=0.53 , pu=0.1985 箍筋及构造钢筋采纳 HRB335 钢筋,其强度指标为：抗拉强度标准值 fsk =335MPa 抗拉强度设计值 fsd =280MPa 弹性模量 Es=2.0MPa 4. 主要结构构造尺寸钢绞线,其强度指标为：名师归纳总结 主梁高度 h=2300mm,主梁间距 S=2500mm,其中主梁上翼缘预制部分宽为1600mm,现浇段第 2 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 -

4、- - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用宽为900mm,全桥由 7片梁组成,设 7道横隔梁；桥梁结构尺寸参见附图；5. 内力运算结果摘录1恒载内力预制主梁 g2p=8.16kN/m 永久荷载内力运算结果截面位置距支点截面的预制梁自重现浇梁自重二期恒载弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力距离 x MG1MK VG1MK MG2K VG2K 支点0.00 kN m kN m kN kNm kN 0.00 476.97 0.00 80.73 0.00 159.12 变截面2000.00 905.02 428.05 153.18 72.45 301.92 142.80 L/4 9750.00 3

5、487.84 238.49 590.34 40.37 1163.57 79.56 跨中1950.00 4650.46 0.00 787.12 0.00 1551.42 0.00 2#梁可变荷载内力运算结果截距支点车道荷载人群荷载面截面的最大弯矩最大剪力最大弯矩最大剪力位距离MQ1K 对应 V VQ1K 对应 M MQ2K 对应 V VQ2K 对应 M 置x kN kN kNm kNm kN kN kN m 支0.00 0.00 251.93 251.93 0.00 0.00 32.69 32.69 0.00 点变截2000.00 566.928 282.948 258.852 1602.78

6、59.86 32.56 37.13 135.65 面L/9750.00 1515.75 148.98 150.78 1440.72 230.67 32.46 17.74 183.68 4 跨 19500.0中 0 2087.79 18.65 77.77 1483.29 307.57 14.26 7.89 155.26 2活载内力车辆荷载按密集运行状态 A 级车道荷载运算,冲击系数 1+ =1.2 ；人群荷载按 3.5kN/m运算；活载内力以 2#梁为准,跨中截面按刚接梁法运算横向分布系数,支点截面按杠杆法运算横向分布系数；3内力组合基本组合 用于承载才能极限状态运算 Md=1.2MGK1P+M

7、GK1m+MGK2+1.4MQ1K+1.12MQ2K Vd=1.2V GK1P+VGK1m+VGK2+1.4VQ1K+1.12VQ2K 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 短期组合 用于正常使用极限状态运算个人资料整理仅限学习使用 MS=M GK1P+M GK1m +M GK2+0.7MQ1K/1+ +M Q2K VS=V GK1P+V GK1m +V GK2+0.7VQ1K/1+ +V Q2K 长期组合 用于正常使用极限状态运算 ML=M GK1P+M GK1m +M GK2+0.4MQ1K/1+ +M Q2K V

8、L=V GK1P+V GK1m +V GK2+0.4V Q1K/1+ +V Q2K 荷载内力运算结果截面位置工程基本组合 Sd短期组合 Ss长期组合SLMdVdMsVsMLVL支点最大弯矩kN M kN kN M kN kNM kN 0.00 1249.499 0.00 896.4692 0.00 813.8727 最大剪力0.00 1249.499 0.00 896.4692 0.00 813.8727 变截面最大弯矩2492.946 1175.938 1750.738 831.427 1573.09 744.436 最大剪力4028.024 1204.544 2430.755 840.91

9、3 1948.69 750.64 L/4 最大弯矩8670.15 661.0648 6365.608 464.115 5839.268 415.776 最大剪力8512.83 675.0312 6265.608 477.785 5795.462 421.064 跨中最大弯矩11654.18 117.7148 8514.488 53.25583 7807.958 29.07933 最大剪力10637.3 42.0812 8009.513 25.13917 7545.534 11.92067 一预应力钢筋及一般钢筋数量的确定及布置 1预应力钢筋数量的确定及布置第一,依据跨中截面正截面抗裂要求,确定

10、预应力钢筋数量；为满意抗裂要求,所需的有效预加应力为：tk /1/A+ep/W NpeMs/W-0.7fMs为荷载的短期效应弯矩组合设计值,由表得：Ms=8514.488kN m；A,W为估算钢筋数量时近似采纳毛截面几何性质；按图给定的截面尺寸运算：,假设= 150mm,就=0.96875 10 6mm=1467.1mm,=832.9mm = 0.66283 10 12mm=0.4518 10 9mm为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离,=1467.1-150=1317.1mm；由此得到：Npe 8514.488 10 6/0.4518 10 9-0.7 2.65/1/968750+1317.1

11、/0.451810 9=4304186N；拟采纳 15.2 钢绞线,单根钢绞线的公称截面面积 =139mm 2,抗拉强度标准值=1860MPa,张拉掌握应力取 =0.75 =0.75 1860=1395MPa,预应力缺失按张拉掌握应力的 20%估算；所需预应力钢绞线的面积为：Ap =Npe/ con- s=4304182.829/1-0.22 1395=3856.8mm采纳 4 束 7 15.2 预应力钢筋束,供应的预应力筋截面面积 = 4 7139=3892mm 2,采纳 OVM15-7型锚具 , 70 金属波纹管成孔,预留管道直径为 75mm；预应力筋束的布置见图 ,ap =140mm；名

12、师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用预应力筋束的曲线要素及有关运算参数列于下表 : 预应力筋束曲线要素表钢束编号起弯点距跨中 mm 曲线水平长度 mm 曲线方程-6 x2 1 0 19800 y=250+4.74623 102 4000 15000 y=150+4.55038 10-6 x23,4 9500 10200 y=150+2.94411 10-6 x2运算截面预应力筋束的位置和倾角运算截面支点截面变截面点L/4 截面跨中截面截面距离跨中 mm 19500 17500 9750 0 1

13、 号束2085.859 17500 9750 0 钢束到梁底距2 号束1580.986 1731.222 717.7147 250 离mm 3,4 号束591.209 1453.148 568.3464 150 合力点1211.066 501.5056 387.5698 150 1 号束10.7277 1046.47 515.3002 175 钢束与水平线2 号束10.0457 9.5258 5.3384 0 夹角 度 3,4 号束5.7331 9.06635 5.0873 0 平均值8.0599 5.2577 3.0084 0 1 号束0.1605 7.2786 4.1106 0 累计角度

14、度 2 号束0.1516 1.2182 5.47095 10.81495 3,4 号束0.08665 1.16855 5.1744 10.22325 2一般钢筋数量的确定及布置设预应力筋束和一般钢筋的合力点到截面底面的距离 aps=120mm,就：h0=h-a ps=2300-120=2180mm 由 b=200mm,上翼缘板厚度为 150mm,如考虑承托影响,其平均厚度为：hf ,=150+2 0.5 500 100/2500-200=171.74mm 上翼缘有效宽度取以下数值中较小者：bf,S=2500mm bf,L/3=39000/3=13000mm bf,b+12hf ,=200+12

15、 171.74=2260.88mm 综合上述运算结果,取 bf,=2260.88mm；由公式 0Mdf cdbf ,xh 0-x/2 求解 x：1.1 11654.18 10 6=22.4 2260.88x2180-x/2 解得： x=119.385mm/f sd=22.4 2260.88 119.385-1260 3856.8/330=3588.42mm采纳 12 根直径为 20mm的 HRB400钢筋,供应钢筋截面面积 As=3768mm 2；在梁底布置成一排,其间距为 44mm,钢筋重心到截面底边距离 as=40mm.如图： 二截面几何性质运算截面几何性质的运算需依据不同的受力阶段分别运

16、算；主梁从施工到运营经受了如下几个阶段：1. 主梁混凝土浇筑,预应力筋束张拉 阶段 1 混凝土浇筑并达到设计强度后,进行预应力筋束的张拉,但此时管道尚未灌浆,因此,其截面几何性质为计入了一般钢筋的换算截面,但应扣除预应力筋预留管道的影响；该阶段顶板的宽名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用度为 1600mm；2. 灌浆封锚,吊装并现浇顶板900mm的连接段 阶段 2 预应力筋束张拉完成并进行管道灌浆、封锚后,预应力束就已经能够参加全界面受力；再将主 梁吊装就位,并现浇顶板 900mm的连接段时

17、,该段的自重荷载由上一段的截面承担,此时,截 面的几何性质为计入了一般钢筋和预应力钢筋的换算截面性质；该阶段顶板的宽度仍为 1600mm；3. 二期恒载及活载作用 阶段 3 该阶段主梁截面全部参加工作,顶板的宽度为2500mm,截面几何性质为计入了一般钢筋和预应p力钢筋的换算截面性质；各阶段截面几何性质的运算结果列于下表:阶截面A yxmm ysmm epmm I Wx=I/ yxW 10 9mm 3 Wp=I/ e段106mm 2 1012mm 4 Ws=I/ ys阶支点1.41177165664495.940.729950.440801.112817.61349段551：钢变截面0.825

18、821681.75618.25399.60.604980.359660.978461.51401束555灌浆L/4 0.825821687.6612.41204.450.603430.357710.985230.50069、5锚固跨中0.825821707.6592.41566.30.601110.351940.982490.38373前5阶支点1.551151623.95676.0562.21750.75380.464181.1149512.1206525段2：变截面0.879951830.7469.3551.3450.632770.345181.348241.14925现55浇900L/4

19、 0.879951822.4477.61337.10.664900.364871.377370.49710mm5555连接跨中0.879951822.5477.51689.90.66960.363331.374410.39609段55阶支点1.610021746.8553.2183.350.922250.522941.617385.02923555段3：变截面1.012261820.4479.6539.970.806180.432861.630891.49348二555期荷L/4 1.012261818.5481.51329.70.815730.443581.674050.61322载55活跨

20、中1.012261811.4488.61677.80.836370.456721.686730.49792载5555 三承载才能极限状态运算1. 跨中截面尺寸及配筋情形见上图；图中：预应力束合力点到截面底边距离：=150 3+250/4=175mm 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用预应力束和一般钢筋的合力点到截面底边距离：aps=fsdAsas+f pdApap/fsdAs+f pdAp =330 3024 40+1260 3892 175/330 3024+1260 3892 =150

21、.69mm h0=h-a ps=2300-150.69=2149.31mm 由上面以求得可知, hf,=171.74mm,bf,=2260.88mm , 第一按公式 f pdAp+f sdAsf cdbfhf,判定截面类型；带入数据运算得: fpdAp+fsdAs=1260 3892+330 3024=5991930 N / f cdb f=5991930/22.4 2260.88=118.31mm将 x=121.38mm代入下式运算截面承载才能, Mdu=f cdbfxh 0-x/2=22.4 2260.88 118.31 2180-118.31/2/106=13267.61kN m=1.1

22、 11654.2=12819.62kNm 运算结果说明,跨中截面的抗弯承载力满意要求；2. 斜截面抗剪承载力运算 选取距支点 h/2 的变截面点处进行斜截面抗剪承载力复核；箍筋采纳 HRB335钢筋,直 径为 8mm,双肢箍,间距 s v=200mm；距支点相当于一倍梁高范畴内,箍筋间距 sv=100mm；1距支点 h/2 截面斜截面抗剪承载力运算 第一,进行界面抗剪强度上、下限复核：-3 0.5 10-30.51 10bh0Vd为验算截面处建立组合设计值,按内插法得距支点 =h/2 1150mm处的为 Vd预应力提高系数 取 1.25 ；验算截面 =3324.64, 得 b=200mm；p斜

23、截面纵向受拉钢筋配筋百分率,名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用p=100Ap+Apb+As/bh 0=100 3892+3768/430.7 2180=0.816箍筋配筋率,=Asv/bS v =2 50.3/430.7 100=0.0023357 =1.0 1.25 1.1 0.45 10 200 2180=1917.25为预应力弯起钢筋的抗剪承载力=0.75sin在斜截面受压区端正截面处的预应力弯起钢筋切线与水平线的夹角：=0.75 = 10.0715,=9.5003,=5.4571

24、1260 sin10.0715+sin9.5003+2sin5.4571=487.4187 kN该截面的抗剪承载力为=1917.25+487.4187=2404.669 kN =1.1 1249.499=1374.45 kN1变截面点处抗剪承载力运算第一进行抗剪强度上下限复核：0.51 10其中, =1249.499 kN ,b=200mm,=2180mm；0.5 10 =0.5 100.51 10 =0.51 10474.15 kN =1227.09 kN 1572.32 kN 运算结果说明,截面尺寸满意要求,但须配置抗剪钢筋；斜截面抗剪承载力按下式运算：= 0.45 10bh0式中 : =

25、式中：在变截面处预应力钢筋的切线与水平线的夹角, ；9.6258 ,= 9.0784 ,=5.2077 =说明截面抗剪承载力满意要求； 四预应力缺失运算1. 摩阻缺失名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 19 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用式中 :张拉掌握应力,=0.75= 0.75 1860=1395 Mpa； 摩擦系数,取 = 0.25 ； k 局部偏差影响系数,取 k=0.0015；各截面摩阻缺失截面钢束号1 2 3 4 总计 Mpa 支点xm 0.3 0.3 0.3 0.3 5.558 弧度 0.002845 0.002

26、69 0.001535 0.001535 l1Mpa 1.6375 1.5795 1.1705 1.1705 变截面xm 2.5 2.5 2.5 2.5 46.2215 弧度 0.023655 0.02382 0.01245 0.01245 l1Mpa 13.601 13.1295 9.7455 9.7455 L/4 截面xm 10.5 10.5 10.5 10.5 191.268 弧度 0.098475 0.09304 0.05317 0.05317 l1Mpa 56.1905 54.2185 40.4295 40.4295 跨中xm 19.5 19.5 19.5 19.5 348.728

27、弧度 0.187295 0.17705 0.09914 0.09914 l1Mpa 102.019 98.587 74.061 74.061 2. 锚具变形缺失, 反摩擦影响长度= , =式中：张拉端锚下掌握张拉应力；锚具变形值, OVM夹片锚有顶压时取 4mm 扣除沿途管道摩擦缺失后锚固端预拉应力L张拉端到锚固端之间的距离 ,l=19500 Ep=1.95 10 5 Mpa 当 时,离张拉端 x 处由锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的、考虑反摩擦后的预应力损失 为: ,当 时,表示该截面不受反摩擦的影响；钢束号 1 2 3 4 名师归纳总结 0=conMpa 1395139513951395

28、第 9 页,共 19 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - l=0- li1292.9个人资料整理仅限学习使用1321.3751296.361321.375 d= 0- 0.00523150.00505850.00377550.0037755l/LMpa/mm Lf mm 12209.31242114331.814331.15锚具变形缺失的运算表锚具变形缺失运算表钢束号1234总计截面支点Xmm300300300300459.65 Mpa127.91 125.2 108.97 108.97 l2 Mpa124.425 122.435 106.395 10

29、6.395 变截面Xmm2500 2500 2500 2500 380.425 Mpa127.91 125.2 108.97 108.97 l2 Mpa101.985 100.3 89.07 89.07 L/4 截面Xmm10500 10500 10500 10500 95.4 Mpa127.91 125.2 108.97 108.97 l2 Mpa18.04 19.27 29.045 29.045 跨中Xmm19500 19500 19500 19500 0 Mpa127.91 125.2 108.97 108.97 l2 Mpa00003分批张拉缺失=式中:在运算截面先张拉的钢筋重心处,由

30、后张拉的各批钢筋产生的混凝土法向应力；预应力钢筋预混凝土弹性模量之比,=1.95 10 /3.45 10 4=5.65；预应力筋束的张拉次序为：4-3-2-1 ；Npe为张拉掌握力减去了摩阻缺失和锚具变形缺失后的张拉力；预应力分批张拉缺失的运算见下表；张 有效张 张拉钢束偏心距 运算钢束偏心距 各钢束应力缺失截 拉 拉力 eymm eymm l4 Mpa 名师归纳总结 面束Npe 2 3 4 2 3 4 2 3 4 第 10 页,共 19 页号10 3N - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 支3 1253.60 0 0 962.06 个人资料整理仅限学习

31、使用0 25.50 0 0 962.06 0 2 1237.01 0 82.1182.12 0 962.06 962.06 0 8.91 8.91 5 1 1236.30 -75.75 82.12 962.06 962.06 12.94 6.76 6.76 点75.745 75.75 变3 1257.16 0 0 总计0 0 12.94 15.67 41.17 1077.71077.7 9 0 0 34.66 9 231.00 1077.9 9 2 1234.55 0 1077.9 9 0 25.07 25.07 231.05 5 截1 1245.74 -50.02 -50.02 231.05

32、 1077.9 9 1077.9 9 17.55 21.88 21.88 面50.02 L 3 1264.58 0 0 总计0 0 17.55 46.95 81.61 1300.11300.1 3 0 0 45.12 3 1264.891113.0 1300.1 3 2 0 1113.51300.1 3 0 32.46 32.46 5 57 7 / 1 1264.77 987.01 987.0987.01 1113.51300.11300.1 3 20.69 24.49 24.49 4 1 7 3 跨3 1284.240 0 总计0 0 20.69 56.9 102.02 1553.01553

33、.0 2 0 0 49.23 5 2 1553.0 1553.0 2 2 0 1553.01553.0 2 0 46.78 46.78 1261.16 02 2 中1 1258.07 1453.01453.1453.01553.01553.01553.0 2 43.01 43.01 43.01 2 02 2 2 2 总计43.01 89.79 139.02 4. 钢筋应力放松缺失=式中: 超张拉系数, =1.0 钢筋放松系数 , =0.3 pe传力锚固时的钢筋应力 ,钢筋应力放松缺失运算表名师归纳总结 钢束1 peMpa 4 1 l5 Mpa）4 第 11 页,共 19 页截面2 3 2 3

34、支点1270.23 1254.88 1282.68 1267.83 37.09 37.39 39.01 36.29 变截面1280.29 1264.60 1265.90 1227.81 37.94 36.51 33.83 31.36 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - L/4 1325.19 1256.01 1257.20 个人资料整理仅限学习使用35.55 29.51 1210.01 45.45 41.02 跨中1293.08 1252.965 1249.66 1201.31 42.01 36.97 35.62 28.66 5. 混凝土收缩、徐变缺失,

35、 =式中 :构件受拉区全部纵向钢筋截面重心,由预加力和结构自重产生的混凝土法向应力；预应力筋传力锚固龄期为t0 ,运算龄期为 t 时的混凝土收缩应变；加载龄期为 t 0,运算龄期为 t 时的混凝土徐变系数；构件受拉区全部纵向钢筋配筋率,；设混凝土传力锚固龄期及加载龄期均为 28 天,运算时间 t=,桥梁所处环境的年平均相对 湿度为 75%,以跨中截面运算其理论厚度 h： =查表得：0.215 10-3 ,1.633 混凝土收缩、徐变缺失的运算见下表：截面eps M自重预自重l6 Mpa）PCMpa）Mpa）支点179.0 0.00479 1.061 4981.19 0 3.92 0 3.98 77.37 变截526.6 0.00758 1.346 4999.46 1360.17 13.22 -1.39 11.65 92.48 面L/4 1297.1 0.00755 3.155 5060.83 5241.93 17.98 -10.50 7.51 76.5