铁路预应力混凝土简支梁设计优质文档.pptx

《铁路预应力混凝土简支梁设计优质文档.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁路预应力混凝土简支梁设计优质文档.pptx（80页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、10:11第1页 6.1 预应力概念众所周知，混凝土的抗拉强度很低，只有抗压强度的：1/101/15。而且混凝土的收缩和温差等影响也要使混凝土梁中产生拉应力，所以素混凝土梁在没有外载的情况下，也可能发生断裂。混凝土抗拉强度的可靠性很低，素混凝土梁破坏时抗压强度的利用率又很小，它的最大纤维拉应力还不到抗压强度值的1/10，因而在梁的受拉区混凝土中埋设钢筋来承受拉力，并控制裂缝的开展。这就是钢筋混凝土结构。劲净闽肾戴苞辫聪巢导涪国屋栓倒浮悔盯罩惩决梯史扁叁注劣玖先娘冈像06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第1页/共80页10:11第2页在钢筋混凝土梁中，钢筋

2、和混凝土是粘结在一起的，在荷载作用下，钢筋和邻近的混凝土具有同样的变形。而混凝土的极限拉伸率很低（hl=1.01.5*10-4），若要构件不出现裂缝，则钢筋的拉应度就不能大于ht，此时钢筋中的拉应力仅为2131.5Mpa。因此片面地压低钢筋的应力来限制裂缝的出现是不合理的。但也不能容许裂缝无限地扩大：裂缝开展过大，将使钢筋锈蚀，影响结构耐久性，并降低刚度。限制裂缝开展宽度，也就是限制了钢筋的使用应力，使得高强度的钢筋无法得到充分的利用。由此可见，用钢筋代替混凝土受拉并没有彻底解决混凝土抗拉性能很低的矛盾。挞嗜仟叛崔占甲谎取铆捍歧诡挂备红雕辙勤葱镣蚤迁贝怠勾草切瘤疯尧埋06CH6+铁路预应力混凝

3、土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第2页/共80页10:11第3页为了改善混凝土的抗拉性能，可以对荷载作用下的受拉区，预先给预压应力，以抵消随后产生的拉应力，这就使混凝土抗拉性能低的矛盾得到缓和。在预应力混凝土构件中，钢筋由被动地替代混凝土受拉，改变成为主动地给混凝土施加地压应力，其作用有了质的变化，它是混凝土结构发展中的飞跃。喇端绍政渣遂混栋息郡哎臀荷膏晾缮抓咎宰葡卜吉蛛篙廷竹壬崖泪反拦普06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第3页/共80页10:11第4页下面以矩形截面说明预加应力的基本概念。当钢筋上有Ny的张拉力时驴呼济照釜叛做浮皆锡

4、哑纤擒傀挞装靳雅猴漾条明刽爸酪菏扫痞彭坚助巡06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第4页/共80页10:11第5页A、设上面矩形梁上的作用荷载为M，截面为。则在荷载和预应力的作用下上、下缘应力为：若设计不容许下边缘出现拉应力，即 则有 而此时有 蛮施割风界萝威锄搀权微坞苹侨富臀柳紫炸督撕贝霜愉梦卿吹纤敷镊硅痞06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第5页/共80页10:11第6页B、若将预应力钢筋向下移至距梁底h/3处，此时由预应力及M产生的上、下缘的应力为：在同样不容许下缘出现拉应力的情况下此时要求 而因此可见，预应力

5、钢筋偏心布置（e=h/3）比中心布置可以提高梁的抗弯能力一倍。秉冯滓包叹肯滓程礼珍恕镜涤溅品缠厅峰渊眺纶阻鸭蜜夕呐酗劲赛伤耕廖06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第6页/共80页10:11第7页C、钢筋混凝土梁中：常作为确定腹板厚度的条件。预应力混凝土梁中，因梁全截面参加工作，由材力主拉应力计算式得：预应力的作用不仅使梁在荷载作用下的受拉区有压应力，且弯起的预应力筋产生反向剪力，又将使降低，因而大大减小了主拉应力。因此预应力混凝土梁的腹板可以做得很薄，梁的截面高度可以降低，箍筋用量可以减少。焦蟹菱捍迈珠哇磐钢匀娟兄涪倍柯踌绥吴作弗舞夸搂汝朵嘴江吩路叭剩歇

6、06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第7页/共80页10:11第8页综上所述，预应力混凝土主要有以下优点：1.预应力提高了构件的抗裂性能，在使用荷载作用下几乎没有裂缝，保证了钢筋免受锈蚀，大大地增强了构件的耐久性。2.预应力使高强材料得到合理使用，从而节约大量钢材，约20%40%，减轻了结构自重。3.预应力改善了构件在荷载下受拉区的工作状态，全截面受力，提高了构件刚度。在梁高和容许应力相同条件下，预应力混凝土梁的挠度约为普通混凝土梁的1/4。4.预应力可以使构件的裂缝重新闭合，故预应力混凝土构件具有较高的超载能力。5.预应力使构件受拉钢筋在重量荷载作用下

7、的应力变化范围很小，提高了疲劳强度，故特别有利于承受动力荷载的铁路桥梁。6.预应力方法更有利于装配式混凝土结构的推广，例如：预应力钢筋串联梁、大跨度预应力混凝土桥梁的悬臂法和顶推法施工等等。驯除绎酶倔寿咯疮亢侧镜略诺圭蛛冷占踊周钥告猛沦堵刁蹦之唾淘凛擎徽06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第8页/共80页10:11第9页预应力混凝土的缺点是：施工工艺复杂、质量和技术要求较高，并需专门的设备等。由于预应力混凝土具有许多优点，目前国内外应用十分广泛。预应力混凝土应用在桥梁上，不但形式多，而且跨度大。铁路上跨度在2432M的桥，普遍采用预应力混凝土简支梁，且正

8、向40M的跨度发展，并且有逐步取代钢筋混凝土及部分钢桥的趋势。核稀棵瓶耽龚霸狂蹭幌袜呆劝殆梁绦费颇耐谷牟轨腔唉庆课所妥爵康冠域06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第9页/共80页10:11第10页 6.2 预应力混凝土简支梁的构造 6.2.1 预应力混凝土材料 6.2.2 预加应力工艺 6.2.3 标准设计构造示例绘酉剥劫民籽良伎锭杰佣迅吸臂玻遏荒酿啃操码邦殖鼎迁脖汗爪赞停帚奶06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第10页/共80页10:11第11页 6.2.1预应力混凝土材料1.混凝土铁路桥规规定混凝土强度不得低于

9、C40。这是因为：无论在受载前或受载后，预应力筋或混凝土都处在高应力状态下，故必须采用高强度材料；为了满足锚固要求，必须使用高标号混凝土。先张结构件主要靠粘结力锚固，高标号混凝土粘结力较高，可保证锚固牢固；后张法构件锚头附近混凝土的局部应力很高，也需高强度混凝土才能承受；预应力混凝土梁的各个部位均可能出现较大的压应力，高标号混凝土的抗压强度能得到充分发挥。慈嗅疑射迢延雪胀取扣休虫彼夸流曲撇肋钞摈盼洪他遗怀鸵蟹锻僵扇馋浑06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第11页/共80页10:11第12页2.预应力钢筋 预应力钢筋常采用的型号：高强钢丝束、钢绞线、粗钢筋

10、。（1）高强度钢丝束 单根钢丝直径在2.57.0mm，桥梁中采用多根钢丝组成的钢丝束；如叁标桥2019、2018的拉丝式体系预应力混凝土标准设计即采用245的高强钢丝束，钢丝束有时多达5060根一束。5的高强度钢丝抗拉极限强度为1600Mpa，弹性模量为2.0105Mpa。剪踪嘶刻痔忱揪暴渠炼阀稻冰件嫩役肺蚂侄烃瞎屏额矗痹薛忙嵌袜孺制掷06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第12页/共80页10:11第13页（2）钢绞线钢绞线是由多根平行的高强钢丝（2.55.0mm）顺同一方向捻制而成，常用的是7股钢绞线（75）。钢绞线比较柔软，易于盘弯，运送操作方便，其

11、螺旋型的外形与混凝土粘结较好，长度不受限制，张拉锚固可靠等优点。但钢绞线的弹模比单根钢丝低，应力松弛损失较大，使用时先预拉，因而增加施工工序。75的钢绞线抗拉强度为1500Mp，弹性模量为1.9105Mpa。翘掉逊绰皇柳碾冻鸭蛀享淡佣布赛逼嫉吴说缝廖韦蛇铁那舆窿抨饥棕奉途06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第13页/共80页10:11第14页 6.2.2 预加应力工艺1、预加应力的方法 先张法、后张法坤燃彼嫩疮啪鲍枚墨蔚趁志数苦钢融吞少鄙鸳雍苹路痛拈揣毖工簿圈拆吭06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第14页/共80

12、页10:11第15页（1）先张法是在灌注混凝土前凭借台座等设备张拉钢筋（钢丝或钢绞线），浇注混凝土，待混凝土达到足够强度后，放松预应力钢筋，但此时混凝土与钢筋已经黏着，钢筋不能自由缩短，于是造成钢筋受拉、混凝土受压的预应力状态。先张法的主要优点是：工艺简单，不需要用压注水泥浆来防护钢筋免遭锈蚀；预应力钢丝或钢绞线可不用特制的锚具，靠与混凝土的粘结作用传递预应力。而且先张梁的承载能力及抗裂性能均优于后张式预应力混凝土梁。主要缺点：需要强大的张拉台座。放松钢筋时，构件缩短将引起较大的预应力损失。（弹性压缩损失）坯谱迈法封届朽焉共端掠贫纲腻旭哎英驮睡挖扦伊肥钙卤畜所场嚼掘克毫06CH6+铁路预应力混

13、凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第15页/共80页10:11第16页（2）后张法是我国目前桥梁建筑中使用最多的预加应力方法。其工艺特点：先灌注混凝土梁体，此时用制孔器预留管边，力筋待张拉时才穿入管边。待混凝土结硬达到一定程度后，将张拉千斤顶支于混凝土上张拉钢筋，并借特制的锚具将钢筋锚固在梁体上；最后压注水泥浆，以保护预应力钢筋免遭锈蚀，并使它和混凝土梁体结为整体。水泥浆还有阻止钢筋滑动的作用，提高了它的锚固性能。后张法的优点：梁体混凝土已经完成大部分吸缩后张拉钢筋，故由混凝土收缩引起的预应力损失比先张法低；梁中钢筋多分布为曲线，故提高了抗弯和抗剪强度；不需专门的台座，适于现

14、场制造；用于组合式构件，即将大型构件预先分块制作，运至工地后再拼装起来（悬臂拼装），这样预应力成为拼装手段。缺点是：工序繁、费工。嘶噪占惟略仪实标楷很爆均真咐像弓弦树纳卤冷镰侧江甲酶粉恢札也橙假06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第16页/共80页10:11第17页2、锚 具锚具是保证预应力混凝土结构，特别是后张法预应力混凝土结构安全可靠的重要部分。制造锚具，夹具时应对零件尺寸的误差、钢材成分和热处理加工等均应严格控制，稍有疏忽就将造成滑丝、飞销或断丝等事故。锚足预应力钢筋的方法从力学作用来说主要有四种：1.靠摩阻力。如锥销锚、契形锚及片销锚等；2.利用

15、螺纹锚固。车有螺纹的钢筋通过螺帽支撑在垫板上的螺纹锚；3.将钢筋端头镦粗直接支承在垫板上的镦头锚；或将环状钢丝绕套在锚块上的环套锚；4.靠预应力钢丝与混凝土之间的粘结作用锚固的粘结锚，如先张梁。目前我国常用的锚具有：锥销锚、环销锚、传销锚、镦头锚，螺纹锚。兼森片胡湿缚硕腋困钡君织供坝苹楚李锌背撇加权傈裔蹿息咯估贤酝存棵06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第17页/共80页10:11第18页3、张拉设备张拉设备按其作业方式一般有：机械式、液压式和电热式三种。1.机械式是螺杆或卷扬机等张拉钢筋，靠压簧压缩变形来控制张拉力；主要用于先张法；2.液压式是靠电动高

16、压油泵供千斤顶，用油压表测定油压来控制张力。3.电热式则采用热源设备，按钢筋受热伸长值来控制张力。桥梁上常用后张法：环销锚双作用于千斤顶，锥销锚用的TD60型千斤顶及YC60型千斤顶。实现预应力的最终手段是通过张拉，故张拉设备首先有较高的张拉力，并较准确地控制张拉力的数值。因此在张拉前，事先必须对千斤顶、油泵、油压表进行校验。暗则涝复酿灶框喂缚龙魔壤窍胖华仓抖膊猖徽乐挠非主梯闺忌淫茸击拜郧06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第18页/共80页10:11第19页4、预应力体系指张拉、锚固体系，各种体系基本原理不变，即使钢筋、锚头、千斤顶不变，而它们的组合方

17、式不同造成各种体系。国内主要体系有：弗莱西奈体系（拉丝式体系），钢丝束或钢绞线，锥形或契性锚，三作用千斤顶。缺点：要布置锚具多。BBR体系，镦头锚或螺纹锚，单根钢丝张拉。迪维达克体系，张拉粗钢筋，单根张拉钢筋，锚具用螺丝锚。莱昂哈特体系，强大钢丝束连续围绕梁端锚固块，或张拉块，千斤顶在张拉块和梁体之间。拉锚式体系，钢丝束或钢绞线、环销锚。我国目前使用拉丝式体系；缺点：内缩量大和易于滑行；优点：设备轻巧，劳动强度小。侠十现范彬砒屁挡袍艳押哄经窍堂砰诗勿晚疮垄问御恳扩颗细菩躇线邹泥06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第19页/共80页10:11第20页 6.

18、2.3 标准设计构造示例 以1975年叁标桥2018、2019中32M预应力混凝土简支梁为例来说明。设计跨度l=32m，梁全长L32.6m。每片梁自重111.4t，梁高2.5m，腹板厚24cm，仅在距梁端1.7m范围内为了布置锚头逐渐增厚至78cm。上翼缘宽192cm，最小厚度12cm。最大厚度26cm，下翼缘宽78cm，外缘厚（高）25cm。每片梁梁中布置20束245的钢丝束，以曲线形分批弯起，每批两束。（9片横隔板），横截面尺寸如下图。奸菏冀铃冕凤念亚挺槽庄智聘雾八疯抹传所斧兽荧插追茨狰若睡叙缨袍胎06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第20页/共80

19、页10:11第21页纳际虽碗漾挚厚撅盒梯鸥第葵硷伯皮逐熔涝颇森尺漳御忙肖驭墓汇叉吏外06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第21页/共80页10:11第22页盔旧烘龄挚捌段塔趁浸接歹剂结妙昼颗弧疤绥嫂池铂踌抱胜喷撅刑傣挎弓06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第22页/共80页10:11第23页 6.3 后张法预应力混凝土简支梁设计计算 6.3.1 结构尺寸拟定 6.3.2 预应力筋估算及布置 6.3.3 预应力损失计算 6.3.4 弹性阶段中正应力的计算 6.3.5 正截面抗裂性计算 6.3.6 抗弯强度计算 6.3

20、.7 抗剪强度计算 6.3.8 局部应力计算 6.3.9 变形计算拴害咸蛰扮订埂恢悬炳筑趣渴枣希社涸雕摘涵等兑出仰景庚视冕枚柿懦引06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第23页/共80页10:11第24页 6.3.1 结构尺寸的拟定截面形式及分块方式：T型梁高：考虑经济、运输施工、使用等条件 （经济梁高跨度比1/101/11）腹板厚度：受力要求、构造要求、布置锚具 梁肋间距：横向刚度，稳定性、桥面板受力，墩台顶尺寸上翼缘：作桥面板用下翼缘：布置预应力钢筋，使其获得最大的偏心距 横隔板：间距30倍腹板b或6m。靖瓣粪鬃素靖乱页阂是而篙彼吩鹃爵漾轨淳嚷偿晋开考

21、撒黍筹秩泵顽檬瑚06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第24页/共80页10:11第25页 6.3.2 预应力筋的估算及布置1.力筋估算采用“破坏阶段法”假设：在预应力筋接近或达到抗拉极限强度时，受压区混凝土达到极限抗压强度。破坏过程：混凝土受拉区出现裂缝并向上延伸，混凝土受压区减少并完全进入塑性状态，受拉钢筋应力也不断增加达到流限状态，地钢筋被拉断的赔同时混凝土被压碎。破坏形式分类：塑性破坏、脆性破坏雇佬互厨越浆枪壶蝉帐次孝组午乞逸仙迢蓑罢彦珠酿殃错守念戌势耐豢茎06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第25页/共80

22、页10:11第26页截面破坏阶段的应力如图所示：根据静力平衡条件有：其中：M计算荷载（组合）弯矩K安全系数强度，主力组合时取2.0 Ry受拉区预应力筋抗拉极限强度 h0截面有效高度，取0.9h hi T梁上翼缘板计算厚度 玲蒋爬钩幽桥扭沫作社泛碟甥菇疽貉决巾尼龟峭汰谷杠优每粟驯婆淖厨衙06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第26页/共80页10:11第27页2、布筋原则钢丝束一般应尽量向下布置，即钢丝束重心应尽量向下，以充分发挥钢丝束的作用。为配合剪力和弯矩的变化，钢丝束在距离跨中一定距离后开始起弯，且尽量使锚固端受力均匀。川摆题冉婉朵啤檀哇利冰戌伯含掇宿

23、衫爱口猿纬秋镰仍示淹聂急汉耪列掸06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第27页/共80页10:11第28页3、布筋程序依据布筋原则及计算所得的钢丝束数，首先确定跨中截面预应力筋的排列，要求对称，注意净距。桥规规定：梁体管边直径5.5cm，净距4.0cm；管径 5.5cm，净距6.5cm或管径；保护层：结构底面5cm，结构侧面、顶面管径5.5cm 时3.5cm，管径 5.5cm时4.5cm。确定梁端锚具的布置位置及尺寸，考虑端部截面受力均匀。选定弯起角度及弯起曲率半径R：=610度；R不小于钢丝束直径800倍，也不小于4M。计算钢丝束起弯各控制点的坐标及钢丝

24、束长度，确定锚固点位置。堆扯自鞋潭佛浸践陪榴械垫梆蝇猜喂惭树蹦篇娩渭送押众变不胡玖府酸擦06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第28页/共80页10:11第29页4、钢丝束的位置计算已知：、R，跨中钢筋至梁底距，锚底中心至梁端水平距离，锚底中心至梁底距；如图。求算：全跨钢束长度及控制截面的弯筋坐标（位置）蛮项脚盈盗京埋灿摆端饯搁轰漆度理嗜戌恕罩舔倾瞻难秽胆馁吧停期汛揍06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第29页/共80页10:11第30页锚头抬高：（DE）切线交点至锚底中心水平距：（BE）切线交点至锚底中心距：切线长

25、度（AB）：钢束水平段长度：（FA）钢束曲线段长度：钢束倾斜段长度：（CD）钢束总长度 赵粒本摇寿吞孪雪福课焕沪榔斑晾托玉闻屯谬熏厉艺址诽宽行临耗绍疾评06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第30页/共80页10:11第31页求ya或 ya1.曲线段：（曲线水平长）2.斜线段：曳勤趟炬湃拾漳佛灵谬征嗣腊德疡塑僻臂桌腻崔号押鼠逢敢套历拼氛肌葬06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第31页/共80页10:11第32页 6.3.3 预应力损失的计算（后张梁）（一）预应力损失分类：1.瞬时损失 s4钢筋与管边摩阻损失：I1 s

26、3锚具变形，钢筋回缩引起的损失：l 2 s6混凝土弹性压缩引起的损失：l 42.长期损失 s1混凝土徐变、收缩引起的损失:l 6s2钢筋松弛引起的损失:l 5停邱阶咬虹踊式女酶鼎僧轧施茶尔扩巫薯隧炮援稽态几衰钵佯必促贩莫约06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第32页/共80页10:11第33页（二）锚下控制应力限定 桥规，规定预加应力阶段，预应力筋锚下控制应力：或 式中：k锚下控制应力；y1预应力筋中有效预应力。s预应力钢筋中的全部预应力损失值；k锚外控制应力即张拉力；对拉丝式体系，k0.8Ryj s锚圈口与钢筋的摩阻损失，试验值为0.007 k得筏殿拖

27、天机则糕阮遣我鸥筷宜暖足本象厅霖祥宛馅哆融帛具临养事趾终06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第33页/共80页10:11第34页（三）预应力损失计算 1、s4力筋与管边的摩阻损失。s4来自于两个原因：曲线型钢筋张拉时对管边壁施以正压力而引起的摩擦，其值随钢筋弯起角的总和而增加；由于管边对其设计位置的偏差，致使接触面增加，从而引起摩阻力。（张拉端应力最多，间跨中逐渐减小）。计算式：（k力筋锚下控制应力）从张拉端至计算截面长度上，力筋弯起角之和，以弧度计算。从张拉端至计算截面的管边长度，一般可取在纵轴上的投影，以m计。管边壁摩擦系数，查桥规表。管边摩擦系数，

28、查桥规表。求荣班兜俐轻矢尊待椭肛铆耐曙桂郭潞贵房电垂著竟倚沥魔递刷牢秤翱自06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第34页/共80页10:11第35页2、s3锚头变形、钢丝回缩和接缝压缩引起的损失（中间大、跨中小）。L预应力筋的有效长度；L 锚具变形、钢丝回缩和接缝压缩值，查表。亨说茎府瑟邑诌审眼扒黍椅第赞舒士伏友北眠汝疙辙劝西闸爱桥写茬嫡闽06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第35页/共80页10:11第36页3、s6混凝土弹性压缩损失 若全部力筋同时一次张拉，此时混凝土已被压扁，故不产生弹性压缩引起的预应力损失；若

29、分批张拉，第二批张拉时混凝土发生的弹性压缩会使第一批张拉的力筋产生应力损失。h在全跨面各次张拉时非常数。近似处理：1/4跨截面代表平均截面，力筋都位于其合力作用点。N被张拉钢筋的根数，或分批张拉的批数。h在预应力钢筋重心处，由预加应力的合力产生的混凝土正应力沿钢筋全长的平均值，按净截面计。劣例维堰道萧丧畔租渔休渐啃田存摩季酒管寇澈舆解丸首颓舒踌该枪俐婆06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第36页/共80页10:11第37页4、s2钢筋松弛损失 y传力锚固时预应力筋中的应力=k-s3-s4-36绣强石姑胶视芜蒜晰芬转乐缸敷杯俯滔掩辞承脚才痴庇术锰肖裤舰椽帜

30、降06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第37页/共80页10:11第38页5、s1混凝土收缩、徐变引起的预应力损失。混凝土收缩应变的终极值，查表；混凝土徐变系数的终极值，查表；传力锚固时，在计算截面力筋重心处，由预加应力（扣除相应 损失）和自重产生的混凝土正应力。对简支梁采用1/2和1/4跨 的平均值。仓压楔敲亦汾薄眠呸府设亨喘哗积批拆窖完特辑黔殃士攀平恫羌化垛邢掺06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第38页/共80页10:11第39页 6.3.4 弹性阶段中正应力计算 预应力混凝土梁从张拉到破坏共要经历5个阶段。

31、即：传力锚固阶段（预加应力阶段）运输及架设阶段使用载荷阶段（运营阶段）混凝土即将开裂阶段破坏阶段。其中前三个阶段为弹性阶段；其应力计算均可由材料力学手段求得。幸载忱宗傀魁厢麻炔痒筹磕映遍缉纫邪昂陶呛汕文皇挟悯完昆漫狄腆坏浇06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第39页/共80页10:11第40页抉奋时拨茸秽病成旷磺攫宠摔当毅着蔡灼罕媒燕娥坞援粱门狰找紊哲掺铬06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第40页/共80页10:11第41页（一）传力锚固阶段（预加应力阶段）此阶段自开始预加应力至预加应力完成为止。应力图见前。计算

32、假定：由轴向预加应力产生的混凝土正应力按材力偏压式计算。1、钢筋：扣除已发生的预应力损失后，预应力钢筋不得大于0.65Rjy 2、混凝土：压应力 C50C60混凝土，C30C40混凝土，拉应力（取绝对值）蛙钙艾屉瑶满仍喂券莱奖蓄欠勉官完浩峰碧慕藉府蜂狂填镇噪怪雅祥伞聘06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第41页/共80页10:11第42页（二）使用荷载作用阶段（运营阶段）此阶段的荷载，除有预加应力和梁体自重外，还承受活载和其他恒载；此时预应力损失已全部完成。应力图形见前。计算假定：在重复荷载作用下，梁能较好地如同弹性那样工作，刚度变化不大，残余变形很小，

33、故由列车活载等产生的应力仍可由材力公式计算。此时孔道中的水泥浆并未受预压应力，故不参与工作，只黏着钢筋，使其共同工作。故 等应扣除孔道面积。计算式：捣瞥庶甄折研董芽蔓岂婪象亥缸桑享测百固收捻驹鲸弹硷桂沾卖拎折吐傣06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第42页/共80页10:11第43页式中：梁自重，线路设备，活载产生的弯矩。换算截面、净截面惯性矩。换算截面（净截面）上（下）翼缘抵抗矩。癣撂捣场件劫曳牟驭红哮玉宫对牛携趟塘蛇抱投砒因按舵提晨傣抵埂吃潞06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第43页/共80页10:11第44

34、页检算：，运营阶段混凝土容许压、拉应力。2、钢筋，预应力筋中最大拉应力：（钢丝）0.50Ryj（钢绞线）（钢丝）0.55Ryj（钢绞线）钢筋应力计算公式：容许应力值规定根据材料疲劳性能确定。1、混凝土：繁尤疟殴背仓窥桌殆侩江材届抚溃撞魏吾仲数肥属涸谋求援夺榨囱冲滞选06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第44页/共80页10:11第45页 6.3.5 正截面抗裂性计算弹性阶段中桥规要求构件在外载作用下的受拉区应力不容许有拉应力。（对抗裂性的要求）。计算目的：使构件在偶然超载的情况下不致开裂，要求裂缝出现时构件承载力具有足够的安全储备：蛤鞋附啃呵求貌措互迷碉

35、抱笺撬涅颁绒逝团只门益厂器考流缀幽宴闲跳拙06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第45页/共80页10:11第46页设计载荷在截面下边缘混凝土中产生的正应力。h扣除相应损失后，下缘混凝土预应压力Rl混凝土抗拉设计强度。考虑受拉区混凝土塑性的系数=2S0/W0下S0换算截面重心轴以下面积对重心轴的面积矩W0下受拉区下边缘的换算截面弹性抵抗矩正截面抗裂性检算公式：框猴腻蝉炒叉旨赘颠捕末涂渭讫翘普坑降湘肋褂殃巩酪斡睛议薪碟捕锭稼06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第46页/共80页10:11第47页 6.3.6 抗弯强度计

36、算1、计算目的：由于：超载、材料实际强度低于设计要求、构件尺寸与应力分布与计算假定的差异等可变的因素影响构件的实际强度。合理地考虑这些因素是必要的，现行规范主要以两种方式考虑：（1）设计时采用分项的荷载系数与材料系数极限状态法；（2）采用综合的单一的安全系数破坏阶段法。2、计算假定：（1）平截面（弯曲前后为平面）（2）h=g（钢筋与邻近混凝土应变相同）（3）hl不计（受拉区混凝土不工作）（4）钢筋的曲线已知 （5）混凝土受压区的曲线已知。上缴骤缕号作果耻窑甫葱塑踏仇吮陌狗垫旋恰阐形像脖胰粳迅漠秀迢僳台06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第47页/共80页

37、10:11第48页3、预应力混凝土的破坏形态 少筋梁：破坏由于受拉区钢筋被拉断脆性破坏。适筋梁：（用量适当）梁破坏时，受拉区钢筋首先屈服，尔后中性轴上移。使受压区混凝土逐渐减小并进入塑性状态。梁的变形越来越大，最后混凝土被压碎而钢筋未断（强度达Ryj）塑延性破坏。破坏之前有充分的预兆。故，应为设计采用之形态。多筋梁：当受压区混凝土破坏时，钢筋应力仍低于其流限值，此时梁体变形较小脆性破坏。4、混凝土截面应力计算图形 以等效矩形分布应力替代实际应力分布图形，以简化计算。（如图）宇汀崖阳碌篆坛因遵追信箭威摘贿妓逛鳃触叫翘售好邻佯臻商合溺伙冷入06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应

38、力混凝土简支梁设计第48页/共80页10:11第49页 桥规规定：（1）构件截面破坏时，受压区混凝土等效矩形应力图的平均应力：平均=Ra（2）当截面受压区计算高度2aX0.4h0时，受拉区预应力筋中的应力达到抗拉设计强度Ry。即：Ry=0.9 Ryj（Ryj钢筋抗拉极限强度）5、T梁的x及Mp计算。（1）中性轴在翼缘内（矩形）（2）中性轴在翼缘下方（腹板内）砸育酋往莆事题堂瓶荷驮须芦撩窝丑殷替盟谤除府絮享宾华卤猜酞奈履顶06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第49页/共80页10:11第50页6、强度检算：K梁的抗弯强度安全系数。狸酿贮营季界洁自杰今过类忻

39、蹦沼娩邪停岿学氨席鸭埃殆淀簿腥绢百招堕06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第50页/共80页10:11第51页 6.3.7 抗剪强度计算 预应力混凝土梁具有弯曲应力过大产生弯曲破坏外，还有一些其他的早期破坏形式，且有些没有预兆的破坏比弯曲破坏更加危险。斜截面的破坏是突然而且较难预测的，它的安全度是通过抗剪强度的计算而得到保障，所以梁的抗剪强度以及剪应力、主应力（主拉应力和主压应力）的探讨也是设计中的重要部分。另外，梁的腹板厚度，箍筋布置以及纵向主筋的弯起等都是通过剪应力和主应力的计算确定。（一）预应力混凝土梁中剪应力的计算 其剪应力的计算原理同普通钢筋混

40、凝土梁；只是预应力混凝土梁在使用阶段内一般没有受拉区，因而其剪应力和主应力的分布规律和计算公式均与普通钢筋混凝土不同。应力组成：即外荷载产生的剪应力及弯起预应力筋的竖向分力（预剪力）所产生的剪应力y两部分组成。雄毡整菲瞎薛饭岩健骸苦市骄收苑笛阿酱攫钞午彪络公滋壶汞慨秩掩价迷06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第51页/共80页10:11第52页、荷载产生的剪应力、预应力弯筋产生的剪应力 淳北哲缎袁很沈辟吃粕壮或刹葫拔循和石苔仿肩矮隅茅慷盆饱砌辈沛慷蒙06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第52页/共80页10:11第

41、53页、应力检算：为防止裂缝开展过大，再根据过去经验制订了容许的最大剪应力。桥规规定：R混凝土的立方强度。若有预应力箍筋，则：hy预应力箍筋引起的竖向压应力，计算见后。*若上述条件不满足，则需修改梁的截面尺寸（腹板厚度b）。滑颈敷樱镜炊繁烛睡脐乍扯澡匆氖砖鹤虚靠孕叫匡绽恬膏钡蒜玫杯荷蚊镍06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第53页/共80页10:11第54页（二）斜截面抗裂性计算梁由于剪力和弯矩的共同作用引起的破坏和斜裂缝有关。梁产生斜裂缝的主要原因是主拉应力过大，故设计时不但要求在使用荷载作用下的主拉应力不能超过某个极限值（l），而且要求有一定的抗裂安

42、全度，并保证斜向裂缝的出现在竖直裂缝出现之后。故斜截面的抗裂性计算实际上就是主拉应力的计算。、斜截面斜裂缝的主要形式：（1）弯剪裂缝：先有竖向裂缝，随荷载增大，竖向裂缝沿主应力线弯曲形成。此类斜裂缝可由剪力区的正截面抗裂性计算控制。（2）腹剪裂缝：在梁高的中部由于主拉应力过大形成裂缝（斜），尔后向上、下斜向发展。此类斜裂缝的检算，按匀质弹性体计算各控制部位的主应力。埂众静媚亥潦烁蛔惫硷胯乐弛凸餐忘资区精模粪周氦烹厌肯册盼瞧溺碌缄06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第54页/共80页10:11第55页2、检算部位：（1）在构件长度方向：应检算剪力及弯矩均较

43、大的区段，腹板厚度变化处。（2）在构件截面高度方向：应检算截面重心轴处以及腹板与上、下翼缘相接处。3、主应力计算公式：煌麓事根位慑想鸡铲滥掣越摘近氰讫静介抢滴率完察穗乘搜嚣衰漂涸胺浸06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第55页/共80页10:11第56页4、hx、hy、h的计算:（1）hx计算主应力点竖向截面内混凝土的正应力。包括：预压应力和荷载应力的倍。（目的：为了与计算正截面抗裂性具有相同的安全度）即:剔举掠骆轩虞默弓涝赢肠非没干沧路存称俩接佐恬堡潘原低匠暂蔓幢渐硕06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第56页/

44、共80页10:11第57页（）hy计算应力点水平截面内混凝土的正应力。由三个方面组成：预应力箍筋、预应力弯筋及荷载局部作用产生的水平截面上的正应力。箍筋（预应力箍筋）预应力弯筋：取计算截面两侧各h/4区段内的预应力弯起钢筋计算：荷载局部作用产生的y：由于在许多情况下有提高构件抗裂性的作用，故桥规规定：在计算主应力时，不计算局部作用y的影响。眠抨瘪炭噶懂娇舅午镍窿遇猩酝庄给何磕苗捆令湖伴划寝磷喷舷诬众斩渐06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第57页/共80页10:11第58页（）hf计算主应力点混凝土的剪应力：包括预剪应力和荷载剪应力的Kf倍。即：5、主应

45、力的容许值：斜截面抗裂性检算是要求斜截面具有同正截面同样的抗裂性安全系数，也就是说荷载增大到K倍时构件不致出现斜裂缝。故桥规规定：主力作用时：主+附力作用时：捣域铸筑教蜜汪鹰甸涌哇垦唆闰想闯玫谊由汾躺恭拱误亡茂劲家衙锭京冈06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第58页/共80页10:11第59页（三）斜截面抗弯强度检算 斜截面的强度是指梁斜截面的极限承载能力。由于荷载可能在斜截面内可能引起弯矩，剪力以及轴向力和扭矩等。“本段着重讨论抗弯、抗剪强度”、构件受弯破坏形态：随着斜裂缝的开展，与裂缝相交的诸钢筋的拉应力达到流限，于是构件的两部分将绕位于受压区的塑性

46、铰转动；同时，混凝土受压区缩小而破坏，或者纵筋被拔出（锚固不牢时）引起梁的破坏。、计算假定破坏时：与斜截面所交截的预应力钢筋、非预应力筋纵和箍筋达到计算强度（y、g），受压区混凝土的应力达到抗压极限强度。、计算公式 郊敌鲍垛呛染靠阂村大见姨钥昭涵冠糕旺肮衍完迁傀笛齿蛰挚鼓玲倾忿了06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第59页/共80页10:11第60页、最不利斜截面水平投影长度C的确定：若箍筋间距为，则箍筋道数为k，而Zk的平均值为C/2，故：上式p为C的二次函数，且p有极小值；由 薄翅瓤尿酉狄块馋啡磊坟甚铝睦尸篓江迸运蚤胆瓮枫纵舍盆癸菏境垢邪歌06CH6

47、+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第60页/共80页10:11第61页 注：计算斜截面抗弯强度时，最不利斜截面位置需通过试计算确定。（即先假定一C值，再根据求C试算出一C 计，若两者相近，则合适）通常纵向钢筋截面积变化处，箍筋截面积与间距变化处，或构件尺寸变化处可能为控制截面。宝饭踢板妮陋寻嚏绢厅肉研亿便皋铸引连逆助穗贺警浅猛轧露读羔揩杉酿06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第61页/共80页10:11第62页（四）斜截面抗剪强度计算1、受剪破坏形态：随着荷载增加，箍筋、纵向钢筋，以及斜裂缝上混凝土中的应力不断增加，箍筋应

48、力首先达极限，若荷载继续增加，构件将出现下列两种情况的破坏形态：（1）裂缝上混凝土先达极限强度，破坏时纵筋中应力仍低于极限。（2）纵筋的应力先达到极限，而后混凝土破坏，构件丧失承载力。2、斜截面上的工作压力 Qh、Nh斜裂缝上混凝土中剪力和纵向力；Qg、Ng与斜裂缝相交的纵筋剪力即“建销作用”和轴向力；Qa、Na斜裂缝因缝面错动而引起的咬结力的横、纵向分力。Qw、Nw弯起钢筋的横向、纵向分力；Qk箍筋中的剪力。宋柜拓冠溢混粮点邦告晰泡些灶金寄磺郁真迈辜粹章喳漆稠茶虫重避嗜海06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第62页/共80页10:11第63页3、计算目

49、的：构件在各种可能破坏的情况下均具有足够安全储备。即：对 Qg+Q 尚无适用计算方法，故桥规中忽略不计。只将它们的作用计入Qh中流模痉匣究耐杨烫氟恨蜗家蒋湛田鬼蔼海阳染皂络痕袁又落囤葫叁顺妓且06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第63页/共80页10:11第64页4、Qh、Qk、Qw及C的计算方法（1）Qh计算：组成：未开裂的混凝土剪力Qh 纵向筋健销作用产生的Qg 骨料联结产生的Qa截面（B*H)混凝土标号（R）剪跨比（m=M/Qh0）预应力大小及荷载类型影响因素纵向配筋率（u）箍筋布置斥洛凄杉靳往闭恒喉镰啃是丫里非疤棍收侗频寨敬铱豫威障笆敦饱怨弘殆0

50、6CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第64页/共80页10:11第65页桥规半经验半理论公式：式中：占态糟脓旱范凳判烂闯乱陵围努患之鄙恢汝担麦轨棍仑闷阴琐虑养撅非宵06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第65页/共80页10:11第66页（2）k计算：0.8箍筋应力不均匀的折减数；k同一截面内各肢箍筋总截面面积；C斜截面水平投影长度.6mh0 （经验公式）；害封饵攒辅拓惠硼腮审隶庐煮袜两谣彻懦顽烈玫粟扼闯啃阜霄诺趣突苟个06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计第66页/共80页10: