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先张法预应力混凝土简支空心板桥梁持久状态应力验算计算过程案例

目录

TOC\o1-3\h\u11387先张法预应力混凝土简支空心板桥梁持久状态应力验算计算过程案例 1

67751设计资料 1

193691.1基本情况 1

168511.2主要的技术指标 1

42271.3设计相关材料 2

260101.4依据的技术规范 2

258062上部结构构造形式及尺寸选定 2

261033持久状态应力验算 4

142373.1跨中截面位置的混凝土所产生的法向压应力σkc 4

38383.2跨中内部预应力钢绞线所产生的拉应力σp的验算 4

2103.3斜截面所产生的主应力验算 5

1设计资料

1.1基本情况

理塘河中桥，桥梁跨径1×20m。设计荷载：汽车荷载；应用等级：公路-II级。桥面宽度为9.0m。设计安全等级：一级；环境类别：Ⅰ类；本桥所属区域设计基本地震动峰值加速度为0.1g，地震基本烈度为7度，桥梁抗震措施设防烈度为8度。

1.2主要的技术指标

桥型布置：以先张法预应力混凝土简支空心板组成上部结构；以柱式台和桩基础的形式构成下部结构；

桥梁跨径：桥梁标准跨径20m；计算跨径19.6m，预制板长19.96m；

桥面宽度：0.5m(栏杆)+8m＋0.5m(栏杆)=9m；

设计荷载：公路-Ⅱ级；

桥面纵坡：双向0.5％；

桥面横坡：双向1.5％。

1.3设计相关材料

主梁：C40预应力混凝土，24.0kN/m3容重；3.25×104MPa弹性模量；

空心板梁：C40混凝土，厚度90cm，容重24.0KN/m3；

现浇铺平层：C50防水混凝土，厚度10cm，容重25.0kN/m3；

桥面铺装：沥青混凝土，厚度6cm，容重23.0kN/m3；

人群、栏杆：采用C40混凝土；

铰缝：采用C40现浇混凝土；

普通钢筋：HRB400；

预应力钢筋束：Фs15.2；

支座：矩形板式橡胶。

1.4依据的技术规范

2上部结构构造形式及尺寸选定

所设计的桥面的净空为：0.5+8＋0.5=9m；全桥采用C40预制预应力混凝土空心板共八块，边跨空心板每块的宽和高分别为149.5cm、90cm，中跨空心板每块的宽和高均为90cm，空心板总长度9m。图2.1和图2.2显示了本设计中的空心板相应部分的尺寸。

图2.1边跨空心板的截面相关尺寸(单位:cm)

图2.2中跨空心板的截面相关尺寸(单位:cm)

3持久状态应力验算

3.1跨中截面位置的混凝土所产生的法向压应力σkc

在空心板构件未开裂的情况下，存在：

σ

σpt=

标准值效应组合M

考虑板顶正温差应力σt

σ

所以跨中截面混凝土的法向压应力能够满足桥梁设计相关规定的具体要求。

3.2跨中内部预应力钢绞线所产生的拉应力σp的验算

预应力钢绞线所产生的拉应力需要符合下式条件：

σ

σ

所以可得截面处的有效预加应力为：

σ

将温差应力考虑在计算过程之内，其拉应力值应为：

σ

3.3斜截面所产生的主应力验算

σ

σ

(1)1-1纤维处：

V

I

S

τ

计入正温差效应时：

σ

计入反温差效应时：

σ

于是1-1纤维处的主应力为：

计入正温差效应：

σ

计入反温差效应：

σ

由此σcp

符合要求。

(2)2-2纤维处：

计算方法同上。

τ

计入正温差效应：

σ

计入反温差效应：

σ

于是2-2纤维处的主应力为：

计入正温差效应：

σ

计入反温差效应：

σ

由此σcp

符合要求。

(3)3-3纤维处：

计算方法同上。

τ

计入正温差效应：

σ

计入反温差效应：

σ

于是3-3纤维处的主应力为：

计入正温差效应：

σ

计入反温差效应：

σ

由此σcp

符合要求。

所产生的最大主拉应力值会发生在所编号的1-1纤维处，为σtp

则在σtp

S

其中各字母的含义：

fsk——箍筋在相应外力条件下的抗拉强度标准值。箍筋型号采用HRB400型钢筋，则其抗拉强度标准值为f

Asv——前面箍筋为双肢，直径10mm，A

b——腹板宽度，b=423.2mm

箍筋按该处计算来配置，采用HRB400钢筋，四肢箍，直径为10mm。则Asv

S

取Sv

ρ

由以上计算可以确定全截面的箍筋配置，即采用直径为10mm的HRB400型号钢筋，以四肢箍形式进行布置。这样的配置能够同时满足斜截面处的抗剪承载力的要求和所计算的主拉应力的具体要求，使得桥梁整体设计的稳定性得到保证。