16m后张法预应力混凝土空心板计算书.docx

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1、16m简支装配式后张法预应力混凝土空心板配束计算1 .设计依据及相关资料11计算项目采用的标准和规范1 .公路工程技术标准(JTGB01-2003)2 .公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)3 .公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)1. 2参与计算的材料及其强度指标材料名称及强度取值表表11材料项目参数C50混凝土抗压标准强度fck32.4MPa抗拉标准强度Rk2.65MPa抗压设计强度fed22.4MPa抗拉设计强度ftd1.83MPa抗压弹性模量EC34500MPa计算材料容重P26kNm3线膨胀系数0.00001C40混凝土抗压标准强度fck26.

2、8MPa抗拉标准强度Rk2.40MPa抗压设计强度fed18.4MPa抗拉设计强度Rd1.65MPa抗压弹性模量EC32500MPa计算材料容重P26kNm3线膨胀系数0.00001s15.2低松弛钢铁线抗拉标准强度Ok1860MPa抗拉设计强度fpd1260MPa抗压设计强度fpd390MPa弹性模量EP1.95X1O5MPa管道摩擦系数U0.225管道偏差系数k0.0015张拉控制应力。con0.75fpk钢丝松池系数0.3单端锚具回缩值A16mm普通钢筋HRB335抗拉标准强度f8k335MPa抗拉设计强度Ad280MPa抗压设计强度f”280MPa荷载等级：公路I级;1.4 作用荷载、

3、荷载组合、荷载作用简图1 .永久作用：结构重力、预加力和混凝土的收缩及徐变作用2 .可变作用：汽车荷载、温度作用横向分布系数取值见横向分布系数计算书，中板取0.328,边板悬臂长为630mm的取0.321,边板悬臂长为380mm的取0.322。整体温升温将取20度，负温差为正温差的-0.5倍。图1.1竖向梯度温度（尺寸单位mm）3 .作用效应组合（1）承载能力极限状态组合设计值SUd=12X永久作用+1.4X汽车荷载+0.8X14温度汽车荷载计冲击力，组合值还应乘的结构重要性系数1.1（2）正常使用极限状态作用短期效应组合：永久作用+0.7X汽车荷载+0.8X温度梯度+1.0X均匀温度作用作用

4、长期效应组合：永久作用+04X汽车+0.8X温度梯度+1.0X均匀温度作用1.5 计算模式、重要性系数按简支结构计算，结构重要性系数为1.1。1.5总体项目组、专家组指导意见1 .在计算收缩徐变时，考虑存梁期为90天。2 .采用预应力A类构件，考虑现浇层厚度的一半混凝土参与结构受力。2.计算采用桥梁博士V3.1.0计算，计算共分5个阶段，即4个施工阶段和1个使用阶段，各阶段情况见表2.1,各施工阶段计算简图见图2.1施工顺序表表2,1阶段号工作内容1空心板预制2张拉预应力钢束3浇注较缝混凝土4浇注桥面铺装，安装防撞栏杆5使用阶段第臃工阶段单元立面123156789101112131415161

5、718192023(D(D。xj第2施工阶段单元立面125678910111213H15161718192023窗虹阶段单元立面123561891H12】3M15】6W国92023恢OOOO(D(|。|。|0|。|。|。|以第4虹阶段单元立面1 .2计算结果及结果分析2 .21中板计算结果及结果分析3 .持久状况承载能力极限状态验算(1)正截面抗弯承载能力极限计算正截面抗弯承载能力极限计算见图2.2：图2.2正截面承载能力极限计算结果由图2.2可以看出，构件承载力设计值大于作用效应的组合设计值，正截面承载能力极限状态满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中5.1.5款。(2)受弯构件斜截

6、面抗剪承载力验算验算距离支座中心h/2截面和腹板宽度变化处的截面，验算结果见表2.2斜截面抗剪承载力验算结果表2.2表2.2验算位置Vcs(kN)Vpb(kN)总抗力(kN)设计剪力(kN)VR/Vd满足尺寸h/21182.6185.71368.3460.92.968是是腹板宽度变化处1281.8185.71467.5389.33.770是是表中：Vcs斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值,Vpb与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值。由表2.2可以看出，构件斜截面抗剪承载力大于作用效应的组合设计值，斜截面抗剪承载能力极限状态满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD6

7、2-2004)5.2.7和5.2.9的要求。4 .持久状况正常使用极限状态验算(1)预应力混凝土构件截面抗裂验算a荷载短期效应组合作用下正截面抗裂性验算荷载短期效应组合作用下抗裂性验算见图2.3图2.3荷载短期效应组合作用下抗裂性验算图从图2.3中可以看出，短期效应组合作用下没有出现拉应力满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.3.1条A类预应力构件在短期效应组合下-0.7九=0.72.65=1.855(MPa)的要求。b荷载长期效应组合作用下正截面抗裂性验算荷载短期效应组合作用下抗裂性验算见图2.4图2.4荷载长期效应组合作用下抗裂性验算图从图2.4可以看出，长期效应组合作用下没有

8、出现拉应力满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.3.1条A类预应力构件在长期效应组合下3-%c0的要求。c预应力混凝土构件斜截面斜抗裂验算荷载短期效应组合作用下斜截面抗裂性验算见图2.50.8-ft8图2.5荷载短期效应组合作用下斜抗裂性验算图从图2.5可以看出，短期效应组合作用下斜截面主拉应力最大为0.7MPa,满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.3.1条A类预应力构件在短期效应组合下预制构件1p0.5ftk=0.5X2.65=1.325(MPa)的要求。(2)变形计算图2.6短期效应组合并消除结构自重产生的位移图按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中的刚度并

9、考虑挠度长期增长系数（C50为1.425）,计算的挠度为：Qoo30m+0.951.425=0.0045m1/600=0.0321m,满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.5.3的要求。b预加力引起的反拱计算及预拱度的设置短期效应组合产生结构的位移见图2.7o图2.7短期效应组合产生的位移预加力产生的反拱值为00116m。从图2.8可知，在荷载短期效应组合下，跨中的最大挠度为0.0308m,C50混凝土的挠度长期增长系数为1.425,故考虑荷载长期效应的影响下，最终计算跨中的最大挠度为：0.0308m0.95X1.425=0.0462mo预加力产生的最大反拱值为0.06m,预加力产

10、生的反拱值长期增长系数为2.0,故0.0113mX2.0=0.0232m0.0462mo因为由预加力产生的长期反拱值小于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，应设预拱度。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.5.5条预拱度为0.0462m-0.0232m=0.023mo5 .持久状况应力验算(1)正截面混凝土的压应力验算正截面混凝土的压应力见图2.8图2.8正截面混凝土的压应力图从图2.8看出正截面混凝土的压应力最大值9.2MPaO.5几=05x32.4=16.2(MPa),满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中7.15条的要求。(2)预应力钢筋拉应力验算预应力钢束拉应力见表2

11、.3,从表中可以看出钢束拉应力满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中7.15条钢绞线应力pe+p0.654*=0.651860=1209(MPa)的要求。表2.3钢束拉应力表钢束号最大应力(MPa)容许最大拉应力(MPa)是否满足111521209是211561209是(3)斜截面混凝土的主应力图2.9斜截面混凝土的主压和主拉应力图从图2.9可以看出：混凝土的主压应力最大值：9.2MPa0.6k=0.632.4=19.44(MPa),满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中7.16条的要求；混凝土的主拉应力最大为1. IMPa,5p0.5k=0.5x2.65=1.325(MPa)

12、,可仅按构造规定设置箍筋。图2.11第三施工阶段应力图4.9图2.12第四施工阶段应力图从图2.10、2.11和2.12可以看出最大压应力：6.7MPa0.7Q=32.4x0.75x0.7=17.01MPa满足满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中7.2.8条Hc0.7()愚的要求；施工阶段没有出现拉应力。2. 2.2悬臂长为630的边板计算结果及结果分析1 .持久状况承载能力极限状态验算(1)正截面承载能力极限计算正截面承载能力极限计算见图2.13：图2.13正截面承载能力极限计算结果由图2.13可以看出，构件承载力设计值大于作用效应的组合设计值，正截面承载能力极限状态满足公路钢筋混

13、凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中5.1.5款。(2)受弯构件斜截面抗剪承载力验算验算距离支座中心h/2截面和腹板宽度变化处的截面，验算结果见表2.4斜截面抗剪承载力验算结果表表2.4验算位置Vcs(kN)Vpb(kN)总抗力(kN)设计剪力(kN)VR/Vd满足尺寸h/21176.5242.61419.0536.32.646是是腹板宽度变化处1287.3242.61529.846.83.299是是表中：Vcs斜截面内混凝土和箍筋共同的抗剪承载力设计值,Vpb与斜截面相交的预应力弯起钢筋抗剪承载力设计值。由表2.4可以看出，构件斜截面抗剪承载力大于作用效应的组合设计值，斜截面抗剪承载能力极限状态

14、满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)5.2.7和5.2.9的要求。2 .持久状况正常使用极限状态验算(1)预应力混凝土构件截面抗裂验算a荷载短期效应组合作用下正截面抗裂性验算荷载短期效应组合作用下抗裂性验算见图2.14图2.14荷载短期效应组合作用下抗裂性验算图从图2.14中可以看出，短期效应组合作用下没有出现拉应力满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.3.1条A类预应力构件在短期效应组合下s1-pc0.7k=0.7X2.65=1.855(MPa)的要求。b荷载长期效应组合作用下正截面抗裂性验算荷载短期效应组合作用下抗裂性验算见图2.15图2.15荷载长期效应组合作用下抗裂性验算图从图2.15可以看出，长期效应组合作用下没有出现拉应力满足公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中6.3.1条A类预应力构件在长期效应组合下4-bpc0的要求。c预应力混凝土