学习情境二预应力混凝土简支梁的设计
学习情境二预应力混凝土简支梁的设计
1、预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损 失 σl1
l12
con 1
1 e kx
式中: k——考虑孔道局部偏差对摩擦影响的系数,
x——张拉端至计算截面的孔道长度,可近似取
该孔道在纵轴上的投影长度,
μ——预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数,
θ——从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线
《桥规》中松弛的计算方式
①对于精轧螺纹钢筋
一次张拉
l5 0.05 con
超张拉
l5 0.035 con
式中 :
l2
l l
Ep
∑△l——张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值;
l——张拉端至锚固端之间的距离。 减小 σl2的方法。
①采用超张拉
②选择变形小或预应力钢筋回缩小的锚具,尽量 减少垫板数;
3、混凝土加热养护时,钢筋与台座之间温 差引起的损失 σl3
l (t2 t1)l l3 (t2 t1)E p
2. 第二阶段——使用阶段
使用阶段是指桥梁建成营运通车的整个工作阶 段。在该阶段,构件除承受偏心预加力和梁的 一期恒载外,还要承受桥面铺装、人行道、栏 杆等后加的二期恒载和车辆、人群等活荷载Q。
(1)整体工作阶段 (2)加载至受拉区裂缝即将出现 (3)带裂缝工作阶段 3. 第三阶段——破坏阶段
1、预应力混凝土空心板。 2、T形梁 3、预应力混凝土工字梁现浇整体组合式截面梁。 4、预应力混凝土槽形截面梁。5、预应力混凝土箱形截面梁
二、 预应力筋的选择及布置原则
1. 预应力筋的估算 2. 预应力筋的布置原则 (1) 大部分预应力钢筋在靠近支点时,均需逐步弯起。 (2) 预应力钢筋束的起弯点一般设在距支点L/4~L/3之
预应力混凝土简支t梁毕业设计
预应力混凝土简支t梁毕业设计一、选题背景和意义预应力混凝土简支T梁作为高速公路和铁路桥梁中常用的结构形式之一,在工程实践中具有广泛的应用。
该结构形式具有刚度大、变形小、承载能力强等优点,因此在桥梁设计中得到了广泛的应用。
本文以预应力混凝土简支T梁为研究对象,通过对其受力性能进行分析和计算,探讨其在工程实践中的应用。
二、预应力混凝土简支T梁结构及受力特点1. 结构形式预应力混凝土简支T梁是由上下两个翼缘和中间的腹板组成的。
其中,上下两个翼缘呈倒T形,腹板呈长方形。
在制作过程中,先制作好预应力钢筋,并将其张拉到设计要求的预应力值后,再浇筑混凝土。
2. 受力特点(1)弯曲受力:由于车辆荷载等原因,T梁会产生弯曲变形。
这时,上下两个翼缘会承受剪切力和弯曲扭矩,腹板则会承受弯曲应力。
(2)剪切受力:在车辆荷载作用下,T梁上下两个翼缘之间会产生剪切力。
这时,T梁的受力状态就类似于一根悬臂梁。
(3)压弯受力:当T梁的跨度较大时,由于自重和荷载的作用,T梁中间的腹板会发生压弯变形。
这时,上下两个翼缘也会承受一定的压应力。
三、预应力混凝土简支T梁设计计算1. 参考标准本文设计参考了《公路桥涵设计细则》(JTG D60-2015)和《预应力混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)等相关标准。
2. 计算过程(1)截面尺寸确定:根据桥墩高度、跨度等参数确定T梁截面尺寸。
(2)荷载计算:根据桥梁使用要求和交通流量等参数进行荷载计算。
(3)静态分析:采用静态分析方法对T梁进行分析,得出各个截面的受力情况。
(4)预应力钢筋设计:根据静态分析结果,确定预应力钢筋的数量和张拉方式等参数。
(5)混凝土设计:根据静态分析结果和预应力钢筋设计参数,进行混凝土配合比设计。
四、结论与展望通过对预应力混凝土简支T梁的研究,可以得出以下结论:(1)预应力混凝土简支T梁具有较好的承载能力和变形性能,适用于中小跨径桥梁的设计。
(2)在T梁的设计过程中,需要考虑荷载计算、截面尺寸确定、静态分析、预应力钢筋设计和混凝土配合比设计等因素。
预应力混凝土简支t梁课程设计
预应力混凝土简支t梁课程设计预应力混凝土简支T梁是一种常见的结构形式,广泛应用于桥梁、高速公路、铁路等工程中。
本课程设计旨在通过对预应力混凝土简支T梁的设计过程和计算方法进行详细分析,使学生掌握预应力混凝土结构设计的基本理论和方法。
一、设计要求根据工程实际情况,我们的设计要求是:跨度为30米,道路等级为一级公路,荷载标准按照GB/T 50009-2012《建筑结构荷载规范》执行,使用C50的预应力混凝土。
二、设计步骤1. 确定截面尺寸和受力状态根据跨度和荷载标准,我们可以根据静力平衡原理确定截面形状和尺寸。
在确定截面尺寸时,需考虑梁的弯矩、剪力和轴力等受力状态。
2. 计算活载和恒载根据荷载标准,计算活载和恒载对T梁的作用力大小。
根据桥梁的具体情况,包括车辆类型、车道数、车辆荷载等参数,计算活载作用下的弯矩和剪力。
3. 计算预应力力量根据截面尺寸和受力状态,计算预应力的力量。
预应力可以通过预应力钢筋的预拉或者压力传递产生,根据静力平衡原理,计算预应力的大小和位置。
4. 设计受力钢筋根据受力状态和预应力力量,设计受力钢筋的数量和位置。
受力钢筋主要用于承受剪力和轴力,保证梁的受力性能。
5. 计算截面抗弯承载力和抗剪承载力根据受力钢筋和预应力的力量,计算截面的抗弯承载力和抗剪承载力。
根据结构的安全性要求,保证截面的抗弯和抗剪强度满足设计要求。
6. 校核截面尺寸根据抗弯和抗剪承载力的计算结果,对截面尺寸进行校核。
如果截面尺寸不满足要求,则需要重新调整截面形状或者增加预应力力量。
7. 绘制截面图和构造图根据设计计算结果,绘制截面图和构造图。
截面图主要用于展示截面尺寸和钢筋布置,构造图用于展示梁的构造形式和连接方式。
8. 编写设计报告根据设计计算结果和绘制的图纸,编写设计报告。
设计报告应包括设计计算的步骤、输入参数、计算结果和结论等内容,以便于后续施工和验收。
三、设计注意事项1. 在设计过程中,应根据具体情况合理选择混凝土的强度等级和预应力力量,保证结构的安全性和经济性。
预应力混凝土简支梁设计
预应力混凝土简支梁设计预应力混凝土简支梁是一种常见的桥梁结构形式,具有结构简单、施工方便、经济适用等优点。
在设计过程中,需要考虑材料的力学性能、结构形式、施工工艺等因素,以确保桥梁的安全性和耐久性。
本文将介绍预应力混凝土简支梁的设计方法,并举例说明其应用。
预应力混凝土简支梁的材料主要包括混凝土、钢筋和预应力钢绞线。
混凝土应选择强度等级较高、收缩量小、耐磨性好、抗冻性好、抗腐蚀性强的材料。
钢筋应选择具有较高屈服强度和抗拉强度的材料。
预应力钢绞线应选择具有较高强度、低松弛性能和良好的耐久性的材料。
预应力混凝土简支梁的结构设计主要包括梁的截面尺寸、配筋和预应力钢绞线的布置。
截面尺寸应根据桥梁的跨度、荷载和材料性能等因素进行设计。
配筋应考虑梁的强度和刚度要求,同时要满足构造要求。
预应力钢绞线的布置应考虑梁的受力特点和施工工艺要求。
预应力混凝土简支梁的预应力分析主要包括预应力损失和应力分布的计算。
预应力损失主要包括锚具损失、钢筋回缩损失、混凝土收缩徐变损失等。
应力分布计算需要考虑梁的荷载分布、边界条件和预应力作用等因素。
预应力混凝土简支梁的施工工艺主要包括模板制作、钢筋加工、预应力钢绞线张拉、混凝土浇筑和养护等环节。
模板制作应考虑梁的形状和尺寸要求,同时要保证其稳定性和刚度。
钢筋加工应按照设计要求进行,确保位置准确、焊接牢固。
预应力钢绞线张拉应按照规定的张拉程序进行,确保张拉质量和安全。
混凝土浇筑和养护应控制好温度和湿度,保证混凝土的质量和强度。
某城市的一座桥梁需要设计一座跨度为20m的预应力混凝土简支梁。
根据设计要求,该桥梁的荷载等级为汽-20,挂-100。
材料的力学性能参数如下:混凝土的抗压强度为C50,抗拉强度为75N/mm2;钢筋采用HRB400级钢筋,屈服强度为400N/mm2;预应力钢绞线采用PSB830级钢绞线,抗拉强度为830N/mm2。
该桥梁的跨度为20m,根据跨度和荷载等级要求,我们可以选择截面尺寸为5m×0m的矩形截面。
桥梁毕业设计预应力混凝土简支梁
桥梁毕业设计预应力混凝土简支梁预应力混凝土简支梁是一种常见的桥梁结构,它通过预先施加高强度的钢缆或钢杆的预应力,能够有效地提高梁的承载能力、延长使用寿命。
本篇文章将针对桥梁毕业设计中预应力混凝土简支梁的相关内容展开详细的论述。
首先,预应力混凝土简支梁的设计要充分考虑弯曲变形、轴向拉力和剪切力的影响。
在预应力的施加过程中,可以利用悬臂法进行预应力的调整,以满足不同截面的受力需求。
同时,还需要根据梁的实际跨度、荷载和设计要求等因素进行综合考虑,确定梁的截面尺寸和预应力的大小。
在预应力混凝土简支梁的设计过程中,需要进行荷载分析和结构计算。
首先,进行静力分析,确定荷载的大小和作用位置,分析梁的受力情况。
然后,进行结构计算,包括弯矩计算、剪力计算、轴向拉力计算等。
根据计算结果,可以确定混凝土和预应力钢材的用量,并且评估结构的安全性。
对于预应力混凝土简支梁的施工过程也需要进行详细的论述。
首先,需要确定预应力杆的布置方案,确保预应力杆的布置符合设计要求。
然后,进行预应力的张拉和锚固,确保预应力杆能够正确地施加预应力到混凝土梁中。
同时,还需要对混凝土进行浇筑、养护等工艺操作,保证梁的质量和性能。
此外,还需要对预应力混凝土简支梁的结构性能进行评估和分析。
通过进行不同工况下的静力和动力分析,可以评估梁的结构性能,包括强度、刚度、变形等。
如果需要进一步提高梁的性能,可以通过优化设计和调整预应力的施加方式等。
最后,在完成设计和施工之后,还需要对预应力混凝土简支梁的使用寿命进行评估。
通过进行养护管理、监测和维修等工作,可以及时发现梁的损伤和变形,并采取相应的修复和加固措施,延长梁的使用寿命。
总之,预应力混凝土简支梁是一种重要的桥梁结构,其设计和施工需要综合考虑静力学、材料力学和结构力学等方面的内容。
通过科学合理的设计和施工,可以保证梁的安全性、经济性和持久性,为人们的出行提供便利和舒适。
预应力混凝土简支t梁课程设计
预应力混凝土简支t梁课程设计预应力混凝土简支T梁是一种常见的结构形式,用于桥梁、建筑物等工程中,具有较好的承载能力和耐久性。
在进行课程设计时,可以按照以下步骤进行:1. 设计要求:根据实际工程需求,确定T梁的跨度、荷载情况、材料参数等设计要求。
2. 梁截面设计:根据荷载情况和材料参数,通过静力学原理计算出T梁截面的尺寸和形状。
可以选择适当的预应力筋布置方式,提高梁的承载能力和抗裂性能。
3. 预应力设计:根据桥梁或建筑物的要求,确定预应力筋的布置方式和预应力筋的张拉力大小。
通过计算确定预应力筋的截面尺寸和数量。
4. 受力分析:根据施工阶段和使用阶段的受力情况,进行静力分析,计算梁的受力情况。
可以使用传统的弯矩图和剪力图分析方法,确定梁的受力状况。
5. 构造计算:根据受力分析结果,进行构造计算,计算出梁的各部分的尺寸、面积、体积等。
可以考虑材料的强度和刚度等因素,使梁的构造满足设计要求。
6. 荷载计算:根据桥梁或建筑物的使用情况,确定静态荷载和动态荷载的作用,进行荷载计算。
可以按照规范要求和实际情况考虑不同类型的荷载,提出合理的荷载组合方案。
7. 构件设计:根据荷载计算结果,进行构件设计,确定梁的各个构件的尺寸和形状。
可以考虑构件的差异性和承载能力等因素,使梁的各个构件满足设计要求。
8. 桩基设计:如果需要,可以进行桩基设计,确定桩的类型、尺寸和布置方式。
可以考虑土质情况和荷载要求等因素,使桩基满足设计要求。
9. 细部设计:根据梁的具体情况,进行细部设计,设计梁的连接方式、支座设计、伸缩缝设计等。
可以使用合适的构造材料和方法,保证梁的安全和可靠性。
10. 施工图设计:根据上述设计结果,绘制出详细的施工图纸,包括平面图、剖面图、构件图、连接图等。
可以使用CAD等工具进行绘制和标注,使施工图满足施工和监理的要求。
以上是预应力混凝土简支T梁课程设计的一般步骤,具体设计中需要深入研究和分析实际情况,并按照相关规范和标准进行设计。
预应力混凝土简支梁课程设计
预应力混凝土简支梁课程设计一、设计目的通过本课程的课程设计,要达到以下目的:1)熟悉预应力砼桥梁设计计算的一般步骤,并能独立完成预应力砼桥梁的设计; 2)了解预应力砼桥梁的一般构造及钢筋构造,能正确绘制施工图。
二、设计任务设计后张法预应力混凝土简支梁。
跨度、梁长、间距等条件见分组表。
预应力筋采用24.15φ低松弛钢绞线,抗拉强度标准值为MPa f ptk 1860=,公称面积1402m m 。
锚具采用YJM 夹片式群锚。
非预应力钢筋纵筋采用HRB400,箍筋采用HPB300钢筋。
采用后张法施工,预留孔道采用预埋金属波纹管成型,钢绞线采用两端同时张拉。
环境类别为一类,抗裂等级要求为一级(全预应力混凝土)或二级(部分预应力混凝土A 类),截面尺寸自行确定。
三、分组表四、设计要求1.初步确定截面尺寸,绘制跨中截面和支点截面尺寸图;2.进行梁的内力计算;3.梁跨中、L/4截面和支点截面几何特性计算(毛截面、净截面、换算截面);4.根据承载能力极限状态的强度要求估算预应力筋数量;5.确定预应力筋的布置位置(纵向和横向);6.确定张拉控制应力,计算跨中、L/4截面和支点截面的预应力损失;7.持久状况下跨中正截面承载力计算和支点斜截面承载力计算;8.持久状况下(跨中、L/4和支点)正截面裂缝控制验算和(支点)斜截面抗裂验算; 9.短暂状况(施工阶段)应力验算(跨中、支点); 10.手写完整设计计算说明书(用A4大小纸)11.绘制一张3号图(手绘),包括梁的模板图、配筋图、钢筋用量表;设计图中一律书写工程字12.设计参考资料锚垫板最小间距。
桥梁毕业设计-预应力混凝土简支梁桥的设计
1 前言毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段,是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结。
通过毕业设计,可以将以前学过的知识重温回顾,对疑难知识再学习,对提高个人的综合知识结构有着重要的作用。
通过毕业设计,使我们在资料查找、设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面得到综合训练,具备从事相关工作的基本技术素质和技能。
目前,我国桥梁建筑中仍以预应力钢筋混凝土结构为主,其材料钢筋和混凝土造价较低,材料来源丰富,且可以浇筑成各种复杂断面形状,节省钢材,承载力也不低,经过合理设计可以获得较好的抗震性能。
今后几十年,预应力钢筋混凝土结构仍将活跃在我国的建筑史上。
框架结构体系的主要特点是平面布置比较灵活,能提供较大的室内空间,对于办公楼是最常用的结构体系。
预应力混凝土简支梁桥的设计,除了要根据桥面高度、承载要求等合理选择结构材料、抗侧力结构体系外,要特别重视桥梁截面形式和桥梁的总体布置。
桥梁截面形式是指桥梁的平面和立面;桥梁的总体布置指桥梁的平面布置和竖向布置。
桥梁截面形式和桥梁的总体布置对桥梁结构的各方面性能有决定性的作用。
毕业设计的三个月里,在指导老师的帮助下,经过查阅资料、设计计算、论文撰写以及图纸绘制,加深了对规范等相关内容的理解,巩固了专业知识,提高了综合分析、解决问题的能力。
并熟练掌握了AutoCAD和结构设计软件桥梁大师,基本上达到了毕业设计的目的与要求。
框架结构设计的计算工作量很大,在计算过程中以手算为主,后面采用建筑结构软件桥梁大师进行电算,并将电算结果与手算结果进行了误差分析对比。
由于自己水平有限,难免有不妥和疏忽之处,敬请各位老师批评指正。
2方案比选2.1 方案一:预应力钢筋混凝土简支梁(锥型锚具)2.1.1方案简介本方案采用四跨简支结构,标准跨径为25m,计算跨径为24.2m,桥梁总长100m。
T型主梁梁高1.75m,其高跨比为1.75/25=1/14.3,主梁间距为2.2m,共4片主梁,其具体尺寸见图纸。
预应力混凝土简支梁桥的毕业设计
施工质量管理:严格执行 施工规范,确保工程质量
施工进度管理:合理安排 施工时间,确保工程按期 完成
施工安全管理:加强施工 安全教育,确保施工安全
施工环境管理:保护环境, 减少施工对环境的影响
工程质量的检测与评估
评估标准:根据国家相关标 准和规范进行评估
检测频率:定期进行检测, 确保桥梁安全
检测方法:采用超声波检测、 射线检测等无损检测技术
施工材料的选用与检验
混凝土:选用高强度、低收缩、 耐久性好的混凝土
钢筋:选用高强度、高韧性、 耐腐蚀的钢筋
预应力筋:选用高强度、低松 弛、耐腐蚀的预应力筋
检验方法:采用抽样检验、无 损检测等方法进行检验
施工工艺流程及要点
基础施工:开挖、浇筑、 养护等
预应力张拉:张拉设备、 张拉顺序、张拉力等
桥面铺装:材料、施工工 艺、质量控制等
评估结果:根据检测结果, 对桥梁进行等级评定,提出
维修或加固建议
毕业设计总结与展 望
毕业设计的收获与体会
掌握了预应力混凝土简支梁桥的设计原 理和方法
提高了工程实践能力和解决问题的能力
学会了如何进行工程计算和设计图纸绘 制
增强了团队合作和沟通能力,提高了团 队协作效率
认识到了工程设计的重要性和挑战性, 激发了对工程设计的热情和兴趣
预应力损失:考虑预应力钢筋在施工和使用过程中的损失, 进行预应力损失的计算
结构分析:根据设计计算结果进行结构分析,验证设计的 合理性和可行性
预应力混凝土简支 梁桥的施工工艺
施工前的准备工作
材料准备:预应力混凝土、钢筋、模板等 设备准备:搅拌机、泵车、吊车等 技术准备:图纸审核、技术交底等 安全准备:安全培训、安全检查等
预应力混凝土简支T梁课程设计
课程设计的意义和目的
提高学生的实践能力 培养学生的创新能力 提高学生的团队合作能力 提高学生的工程设计能力
预应力混凝土简支T梁的设计 原理
预应力混凝土简支T梁的结构特点
结构形式:T 形截面,两端
支承
材料:预应力 混凝土,具有 高强度、高耐
久性
预应力:通过 预应力钢筋施 加预应力,提 高结构承载能
力
配筋:合理配 置钢筋,保证 结构稳定性和
抗裂性
连接:采用焊 耐久性:具有
接或螺栓连接, 良好的耐腐蚀、
保证结构整体 耐火、耐久性,
性和稳定性
使用寿命长
设计的基本原则和要求
设计原则:安全、经济、美观、适用
设计要求:满足结构强度、刚度、稳定性 要求
材料选择:选用高强度、高耐久性、低收 缩预应力混凝土
预应力混凝土简支T梁课程设计
汇报人:
课程设计背景
预应力混凝土简支T梁的设计原理 预应力混凝土简支T梁的施工工艺 预应力混凝土简支T梁的工程实例
课程设计的总结与展望
课程设计背景
预应力混凝土简支T梁的概述
预应力混凝土简支T梁是一种常见的桥梁结构形式 其特点是结构简单、施工方便、造价低廉 广泛应用于公路、铁路、城市道路等基础设施建设 预应力混凝土简支T梁的设计需要考虑荷载、材料、施工工艺等因素
对未来学习和工作的启示
掌握预应力混凝土 简支T梁的设计原 理和方法
提高计算能力和分 析问题的能力
培养团队合作和沟 通能力
增强对工程实践的 认识和理解
对预应力混凝土简支T梁的展望
技术发展趋势:预应力混凝土简支T梁技术将更加成熟,应用范围更广 材料创新:新型预应力混凝土材料将不断涌现,提高T梁的性能和寿命 结构优化:预应力混凝土简支T梁结构将更加优化,提高承载能力和抗震性能 环保要求:预应力混凝土简支T梁将更加注重环保,减少对环境的影响
预应力混凝土梁设计
预应力混凝土梁设计预应力混凝土梁是建筑结构中常见的一种构件,其具有优良的承载能力和耐久性,被广泛应用于桥梁、高楼、大跨度结构等工程中。
在设计预应力混凝土梁时,需要考虑到多种因素,包括荷载、预应力布置、截面形状等。
本文将从这些方面对预应力混凝土梁的设计进行深入探讨。
一、荷载计算在设计预应力混凝土梁时,首先需要进行荷载计算。
荷载包括恒载、活载、风载等多种作用在梁上的外部力。
根据不同的工程要求和使用条件,确定适当的荷载标准,进行力学分析,计算各个部位的受力情况,为后续的设计工作奠定基础。
二、预应力布置预应力混凝土梁的预应力布置是设计中至关重要的一环。
通过在梁体内设置预应力钢筋,可以有效地提高梁的抗弯承载能力,延长使用寿命。
预应力布置需要根据不同的荷载情况和结构形式进行合理设计,确保预应力钢筋的受力状态符合要求,最大限度地发挥其作用。
三、截面形状设计梁体的截面形状设计直接影响到其受力性能和承载能力。
在预应力混凝土梁的设计中,需要充分考虑梁的跨度、荷载大小等因素,选择合适的截面形状。
常见的梁截面形状包括矩形、T形、工字形等,设计时应根据具体情况进行调整,确保梁体在承受荷载时表现良好。
四、预应力锚固设计预应力混凝土梁的预应力锚固设计是确保梁体受力均匀、预应力钢筋不脱落的关键环节。
在设计中,需要考虑锚固长度、锚固部位的连接方式、锚固端的加固措施等因素,以确保预应力钢筋能够有效地传递预应力,提高梁体的整体性能。
五、混凝土配合比设计混凝土的配合比设计对预应力混凝土梁的性能起着重要作用。
正确选择水泥、骨料、外加剂等原材料,并按照一定的比例进行搅拌,可以提高混凝土的抗压、抗拉性能,保证梁体在使用期间不会发生开裂或变形。
六、施工工艺控制在预应力混凝土梁的设计中,施工工艺的控制是确保梁体质量的关键。
通过严格控制梁体的浇筑、养护、张拉等环节,可以避免施工过程中可能出现的质量问题,保证梁体的使用寿命和安全性。
结语预应力混凝土梁作为一种重要的建筑结构构件,在现代建筑工程中扮演着重要的角色。
预应力混凝土简支梁桥设计
预应力混凝土简支梁桥文本文参考所提供的《20m空心板计算书》、《桥梁工程》、《结构文原理》,以及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵文规范》(JTG D62-2004)、《公路桥涵文通用规范》(JTG D60-2004)进行了20m简支预应力空心板梁桥的材料文、截面尺寸文、汽车冲击系数、横向分布系数计算、荷载组合效应计算、预应力筋面积计算、配筋文、承载能力极限状态、正常使用极限状态的文和计算。
桥梁标准跨径20m,计算跨径19.26m,预制板长19.96m,文荷载公路-I级,桥面宽度16m,结果重要性系数0.9,环境条件II类,计算收缩徐变时,存梁期为100天。
1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准跨径:桥梁标准跨径20m;计算跨径(正交、简支)19.26m;预制板长19.96m文荷载:公路-Ⅰ级桥面宽度:0.5m(路缘石)+4×3.75m(行车道)+0.5m(路缘石)=16m结构重要性系数:0.9环境条件Ⅱ类,计算收缩徐变时,考虑存梁期为100天1.1.2 规范《公路工程技术标准》JTG B01-2003《公路桥梁文通用规范》JTG D60-2004(简称《通规》)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵文规范》JTG D62-2004(简称《预规》)1.1.3 参考资料《公路桥涵文手册》桥梁上册(人民交通出版社2004.3)1.2 主要材料1)混凝土:预制板及铰缝为C50、现浇铺装层为C40、路缘石为C302)预应力钢绞线:采用钢绞线15.2s ,fpk=1560MPa , Ep=1.95×105MPa 3)普通钢筋:采用HRB335, fsk=335Mpa , Es=2.0×105Mpa1.3 文要点1)本计算按后张法部分预应力混凝土A 类构件文,偏安全的,桥面板及铺装层混凝土不参与截面组合作用;2)预应力张拉控制应力值σcon=0.75fpk 。
3)环境平均相对湿度RH=80%;4)计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d; 5)存梁时间为100d 。
预应力混凝土简支梁设计
预应力混凝土简支梁设计在现代建筑和桥梁工程中,预应力混凝土简支梁因其出色的性能和经济性得到了广泛的应用。
预应力混凝土简支梁的设计是一项复杂而关键的工作,需要综合考虑多种因素,以确保其结构的安全性、适用性和耐久性。
预应力混凝土简支梁的设计首先要明确其使用功能和荷载条件。
使用功能决定了梁的跨度、截面尺寸和外形等基本参数,而荷载条件则包括恒载(如梁自身的重量)、活载(如人员、车辆等的重量)以及可能存在的风载、地震作用等。
在确定荷载时,需要根据相关的规范和标准进行准确的计算和取值,以保证设计的可靠性。
材料的选择也是设计中的重要环节。
混凝土的强度等级应根据工程的要求和环境条件来确定,一般常用的强度等级有 C30、C40 等。
对于预应力钢筋,通常采用高强度的钢丝、钢绞线或螺纹钢筋,其性能应符合国家标准和设计要求。
同时,还需要考虑普通钢筋的配置,以增强梁的抗裂性和承载能力。
梁的截面设计是预应力混凝土简支梁设计的核心内容之一。
截面的形状和尺寸直接影响梁的受力性能和经济性。
常见的截面形状有矩形、T 形和箱形等。
在设计截面时,需要根据梁的跨度、荷载大小以及施工条件等因素进行综合考虑。
一般来说,为了提高梁的抗弯能力,截面的高度应尽可能大,但同时也要考虑建筑净空和美观等要求。
预应力的施加是预应力混凝土简支梁的重要特点。
预应力的大小和分布应根据梁的受力情况进行合理设计。
通过在混凝土梁中预先施加压应力,可以有效地抵消在使用阶段可能产生的拉应力,从而提高梁的抗裂性能和承载能力。
预应力的施加方式有先张法和后张法两种。
先张法是在混凝土浇筑前将预应力钢筋张拉并锚固在台座上,然后浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后放张预应力钢筋,使其对混凝土产生预压应力。
后张法则是在混凝土浇筑并养护达到一定强度后,在预留的孔道中穿入预应力钢筋,然后进行张拉和锚固。
在设计过程中,还需要对梁的正截面和斜截面承载力进行计算和验算。
正截面承载力计算主要是确定梁在受弯状态下的承载能力,确保其能够承受设计荷载而不发生破坏。
预应力混凝土简支梁桥设计
上部结构一.设计资料及构造布置(一).设计资料1.桥梁跨径及桥宽标准跨径:30m(墩中心距离);主梁全长:29.96m;计算跨径:29.0m;桥面净空:净—9m+2x1.5m=12m.2.设计荷载公路—Ⅱ级(q k=0.75×10.5=0.875KN/m;P k=0.75×276=207KN)人群荷载3.0KN/m2,栏杆及人行道板的每延米重取6.0KN/m。
3.材料及工艺混泥土:主梁用C50,栏杆及桥面铺装用C30, 预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混泥土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)的Φs15.2钢绞线,每束6根,全梁配5束,fpk=1860MPa,普通钢筋直径大于和等于12mm 的采用HRB335钢筋;直径小于12mm的均用R235钢筋,按后张法施工工艺制作主梁,采用内径70mm、外径77mm 的预埋波纹管和夹片锚具。
4.设计依据(1)交通部颁《公路工程技术标准》(JTG B01-2003),简称《标准》;(2)交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004),简称《桥规》;(3)交通部颁《公路钢筋混泥土及预应力混泥土桥涵设计规范》(JTG D62-2004),简称《公预规》;5.基本设计数据(见表1-1)基本计算数据表1-1 名称项目符号单位数据混凝土立方强度f cu,k MPa 50弹性模量E c MPa 3.45×104轴心抗压标准强度f ck MPa 32.4轴心抗拉标准强度f tk MPa 2.65轴心抗压设计强度f cd MPa 22.4轴心抗拉设计强度f td MPa 1.83 短暂状态容许压应力0.7f ck′MPa 20.72容许拉应力0.7f tk′MPa 1.757 持久状态标准荷载组合:容许压应力0.5f ck MPa 16.2容许主压应力0.6f ck MPa 19.44 短期效应组合:容许拉应力σst -0.85σpc MPa 0容许主拉应力0.6f tk MPa 1.59Φs15.2钢绞线标准强度f pk MPa 1860弹性模量E p MPa 1.95×105抗拉设计强度f pd MPa 1260 最大控制应力σcon0.75f pk MPa 1395 持久状态应力(标准荷载组合) 0.65f pk MPa 1209材料重度钢筋混凝土γ1KN/m3 25沥青混泥土γ2KN/m3 23钢绞线γ3KN/m3 78.5钢束于混凝土的弹性模量比αEp无量纲 5.65(二).横断面布置1.主梁间距于主梁片数主梁间距通常应随梁高于跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效,故在许可条件下应适当加宽T梁翼板,本设计主梁翼板宽度为2400mm,有于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头,因此主梁的工作截面有两种:预施应力、运输、吊装阶段的小截面(b i=2200mm)和运营阶段的大截面(b i=2400mm),净—9m+2x1.5m的桥宽选用五片主梁,如图1-1所示。
课程设计 预应力混凝土简支梁(板)课程设计
85
表 1 空心板计算内力及其组合
跨中截面 项目 一期恒载标准值 G1 二期恒载标准值 G2 汽车荷载标准值 (计冲击系数) 汽车荷载标准值 (不计冲击系数) 承载能力状态基本组合 1.0×(1.2 恒+1.4 汽) 支点截面
M max kN .m
596.64 176.21 356.22 299.1 1426.13
h0 h a p =600-40=560mm。
设混凝土受压区高度 x 等于等效工字形截面受压翼缘板厚度 h'f =98mm,则
f cd b 'f h 'f h0 h 'f 2 18.4×990×98×(560-98/2)=912.22kN.m> 0 M d =1.0×529.33=529.33 kN.m
0 0 0 19.69 15.84 1.2 27.57 11.09 6.34
M max ( kN .m )
110.8 48.9 159.7 154.23 124.08 1.2 407.56 86.86 49.63
Vmax ( kN )
23.44 10.36 33.8 73.33 58.99 1.2 143.22 41.29 23.60
预应力混凝土简支梁(板)课程设计指导书
王文炜 编 吴文清 校核
东南大学 交通学院 桥梁与隧道工程研究所 2016.6
一、课程作业学习总体要求
(一) 目的与教学要求 预应力混凝土简支梁(板)课程作业是结构设计原理课程的组成部分。学习的主要目的是: 1)进一步巩固结构设计原理课程中关于预应力混凝土受弯构件设计和计算、构造等重要知识,并且深化知识。 2)对预应力混凝土受弯构件的设计计算中的方法有所认识。 3)进一步训练工程计算的动手能力。 为了使同学们能够在要求的时间期限内完成课程作业,教学上要求如下: 1)预应力混凝土简支梁(板)课程作业内容比较多.也是同学们工程学习初步训练的重要环节,要求同学们以认真学习、 勤于思考的态度来进行。 2)课程作业要求在规定的时间内和教师的指导下,完成预应力混凝土简支梁(板)计算书 1 份和有关设计图纸,做为给 予课程作业学习成绩的依据。 3)课程作业完成的过程中,要求同学们要在教师指导下,独立完成工作,提倡同学们相互之间讨论、交流,但不得互 相抄袭。 4)要求同学在课程作业进行前,仔细阅读指导书及所附计算示例、图纸,仔细阅读课程作业提供的技术资料,然后根 据个人的情况安排好课程作业完成的时间,要求在教师规定的期限内完成设计。 (二)课程设计作业的内容 预应力混凝土受弯构件是土木工程领域中应用最广泛、最基本的构件。因此,本课程作业以目前高速公路桥梁上应用较 多的先张法预应力混凝土简支空心板的设计计算为内容。
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增大σcon的益处
从力筋的利用率来说, σcon愈高越好; Ap不变时,建立的预压力愈大,抗裂性愈好; 同等抗裂时,可减少力筋面积
σcon 过高的结果
①易个别断丝(强度的变异性与下料误差) ②松弛具有非线性增长规律 ③开裂承载力与极限承载力较接近,呈脆性破 坏特征(安全储备小)
《公路桥规》关于σcon的规定
对于钢丝、钢绞线 对于精轧螺纹钢筋
con 0.75 f pk
con 0.90 f pk
但采用超张拉和受压区的力筋,控制张拉应力
可提高,但对于钢丝、钢绞线不应超过0.8fpk 对于精轧螺纹钢筋不应超过0.95fpk
1、预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损 失 σl1
后张法构件
σl1 +σl2 +σl4 σl5+σl6
预应力钢筋的有效预应力:
预加力阶段 ,
pe pI con lI
使用阶段 。
pe pII con ( lI lII )
• 受拉区预应力钢筋的预应力损失
l 6(t )
0.9( E p cs (t , t0 ) EP pc (t , t0 )) 1 15ps
先张法构件
Ap As A0 Ap As An
后张法构件
减少此项损失的措施有:
①采用高标号水泥,减少水泥用量,降低水灰比;
减少此项损失的措施有: ①采用二次升温养护。先在常温下养护至混凝土强 度等级达到C7.5~C10,再逐渐升温至规定的养护温 度. ②在钢模上张拉预应力钢筋。由于钢模和构件一起加 热养护,升温时两者温度相同,可不考虑此项损失
4、混凝土弹性压缩引起的预应力损失σl4
(1)对先张构件
放松力筋时,力筋的回缩变形与相邻砼的变形 相等:
l 4 E p p EP c EP pc
pe
N p0 A0 N p 0e I0
2 p
(2)对后张构件
对同时张拉的后张构件,不产生砼弹性压缩损失。 对分批张拉的后张构件,后张拉的对已锚固的力
筋会产生弹性压缩损失,若各批张拉力相等,对 力筋重心处砼产生的压应力为pe,则
②采用级配良好的骨料,加强振捣,提高混凝土 的密实性; ③加强养护,以减少混凝土的收缩,
钢筋的有效预应力计算
pe con i
预应力损失值组合
各阶段预应力损失值的组合
预应力损失值的组合
传力锚固时(第一批)的损失σlⅠ 传力锚固后(第二批)的损失 σlⅡ
先张法构件
σl2+σl3+σl6
子学习情境一 预应力混凝土简支梁的构造
一、预应力混凝土梁常用截面形式
1、预应力混凝土空心板。 2、T形梁 3、预应力混凝土工字梁现浇整体组合式截面梁。 4、预应力混凝土槽形截面梁。5、预应力混凝土箱形截面梁
二、 预应力筋的选择及布置原则
1. 预应力筋的估算 2. 预应力筋的布置原则 (1) 大部分预应力钢筋在靠近支点时,均需逐步弯起。 (2) 预应力钢筋束的起弯点一般设在距支点L/4~L/3之 间,弯起角度一般不宜大于200c。 3. 非预应力筋的选择 (1) 箍筋的设置 (2) 纵向水平防收缩钢筋 (3) 局部加强钢筋
减小摩阻损失的措施:
①两端张拉,以减小 θ和x; ②超张拉。 对于钢绞线束 0→初应力(0.1~0.15)→1.05(持荷2min)→ (锚固) 对于钢丝束 0→初应力(0.1~0.15)→1.05(持荷2min) →0→(锚固)
2、锚具变形和钢筋回缩和接缝压缩引起的预 应力损失σl2
子学习情境二 预应力混凝土受弯构件计算
一、预应力混凝土受弯构件各受力阶段分析 1. 第一阶段——预施应力阶段
此阶段是指从预加应力开始,至预加应力 结束(即传力锚固)的受力阶段。构件所承 受的作用主要是偏心预压力(即预加应力的 合力);对于简支梁,偏心力将使构件产生 向上的反拱,形成以梁两端为支点的简支梁, 因此梁的一期恒载(自重)合一起同时参加 作用
学习情境二 预应力混凝土简支梁的计算
学习目标:
知道预应力混凝土受弯构件抗裂性验算;
能力目标:
具备预应力混凝土结构的计算验算能力
后张法简支梁为例,其设计计算步骤如下: (1) 选定构件的截面形式与相应尺寸; (2) 根据结构可能出现的荷载效应组合,计算控制
截面最大的设计弯矩和剪力; (3) 根据正截面抗弯要求和已初定的混凝土截面尺 寸,估算预应力钢筋的数量,并进行合理的布置; (4)计算主梁截面几何特性; (5)确定预应力钢筋的张拉控制应力,估算各项预 应力损失并计算各阶段相应的有效预应力; (6)进行正截面与斜截面承载力计算; (7)按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算; (8)进行正截面与斜截面的抗裂验算; (9)主梁的变形计算; (10)锚固局部承压计算与锚固区设计。
二、预应力与预应力损失的估算
预应力损失 :预应力钢筋中应力减少的现象 原因:
张拉时的摩阻力;锚具变形、回缩等;放张 时砼的弹性压缩变形;养生时温度差;松弛; 砼的收缩和徐变。 结果导致: 力筋的应力应变减小;砼中的预压应力减小
在计算各阶段力筋的预应力时,应扣除该阶段
以前所发生的预应力损失:
2. 第二阶段——使用阶段 使用阶段是指桥梁建成营运通车的整个工作阶
段。在该阶段,构件除承受偏心预加力和梁的 一期恒载外,还要承受桥面铺装、人行道、栏 杆等后加的二期恒载和车辆、人群等活荷载Q。 (1)整体工作阶段 (2)加载至受拉区裂缝即将出现 (3)带裂缝工作阶段 3. 第三阶段——破坏阶段
l 5 0.035 con ②对钢丝、钢绞线
l 5 (0.52
减小措施: ①采用低松弛力筋;
pe
f pk
0.26) pe
②超张拉或增加持荷时间
6、混凝土的收缩徐变引起的预应力损失σl6
•
混凝土结硬时产生体积收缩,在预压力作 用作用下,混凝土会发生徐变,这都会使构件 缩短,构件中的预应力钢筋跟着回缩,造成预 应力损失。
②松弛量与钢筋品质有关,冷拉钢筋、热处理
钢筋的应力松弛损失比碳素钢丝、冷拔低碳钢 丝、钢绞线要小; ③松弛与时间有关,开始快,以后慢; ④超张拉可大幅度降低松弛; ⑤松弛与温度有关。
《桥规》中松弛的计算方式 ①对于精轧螺纹钢筋 一次张拉 超张拉
l 5 0.05 con
pe con i
计算pe
先确定σcon再准确估算l, σcon过大,构件处于高应力状态 σcon过小,构件抗裂性不足
张拉控制应力 σcon
张拉控制应力是指预应力钢筋锚固前张拉设备
所控制的总的张拉力除以预应力钢筋面积得到 的应力值。
力筋锚固前的总拉力 张拉控制应力 力筋截面积
1 l1 2 con 1 kx e 式中: k——考虑孔道局部偏差对摩擦影响的系数,
x——张拉端至计算截面的孔道长度,可近似取
该孔道在纵轴上的投影长度,
μ——预应力钢筋与孔道壁的摩擦系数,
θ ——从张拉端至计算截面曲线型孔道部分切线
的夹角(以弧度计)。
l2
式中 :
l Ep l
∑△l——张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值;
l——张拉端至锚固端之间的距离。 减小 σl2的方法。 ①采用超张拉 ②选择变形小或预应力钢筋回缩小的锚具,尽量 减少垫板数;
3、混凝土加热养护时,钢筋与台座之间温 差引起的损失 σl3
l (t2 t1 )l l 3 (t2 t1 ) E p
l 4 Ep pc
补救方法:
m 1 l4 Ep pc 2
①重复张拉先张拉过的预应力钢筋 ②超张拉先张拉的预应力钢筋
5、钢筋松弛(徐舒)引起的应力损失σl5
松弛 :应变不变时,应力随时间降低的现象 钢筋松弛的特性: ①钢筋初应力越高,其应力松弛愈甚;