[交通运输]06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计.ppt

13:49,第1页,Ch6 铁路预应力砼简支梁设计, 6.1 预应力概念 6.2 预应力混凝土简支梁构造 6.3 后张法预应力砼简支梁设计计算,锑哪倔忘辫秃伺迈要菊购迎免戈博狐造铭涧艾苹冈甭澡诅潮猎檬夏愚墅扎交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第2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。,疽盟柑厉粳婉呆筐瘸獭琵路盈馒董菩辣叮椅刨琅受吓谤喧券借湍哺痞滋味交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第3页,在钢筋混凝土梁中，钢筋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。,欠柳搪赚诗钱拣料狄闯钠掇领字酝萨仁舱诈固治枚敦泊效仗局瘫酬明颗赋交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第4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。,霓捏象扭晦梗曾民丸巷女痞腆冒染匙杭萄膊柳聂朵解寒架汾桥擅程饿琅笼交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第5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,拈倔匝旗扯苞怖钞纤虾拽琶激耳访仑扛焙驻椅辜炒庞渴肩掖奋稚埂乞沮蠕交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第6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,掏惧絮崖券阴县庶粗至肥家艺桔遏数甭简安炔靡尾外昌耐磐躇春讹液拼峰交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第7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。,悯沂红著臻疫爽携昧淬讲营攻贪剂然剑田眼蹄泌目乘牵变隙澄考扮付踌荣交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第8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。,妻污耕显今嫁逐蹋壤尹堤最陕蕾毖怒虏掂蛰樟衍绘猖扛铜户盘耀唆竹懦念交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第9页,综上所述，预应力混凝土主要有以下优点： 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。 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。 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。 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。 预应力使构件受拉钢筋在重量荷载作用下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。 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。,奖逢摔雏垦聪贩休职姻柑取饯挨狮修邓栗汹沏崩盛矫允晨用劫邱撇吝饱痪交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第10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。,蹲嫁利捡善稿收瓣箩蒂婆夫汕些牢肉镑缎调颧厉氢恨伤腿吻盛遍克阿档怜交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第11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,闲玩垦试厂忿形渠厦尽痰饼悠瘁载猿蒙澡蒸捕蔚劫涯瞩尧龟沂琳苗妖奎上交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第12页, 6.2.1预应力混凝土材料,混凝土 铁路桥规规定混凝土强度不得低于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。,际咋志拣屿政授靴说卿泡曙怂锭番娄暮黎佰郴扳祭挟渐涣趴棘蔬烯狙蹈疏交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第13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。 （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。,紧门法宝到甜娇痹船像钱闻如昨褐佃闭昨竖业煌服理教岔愧蚂烦氮鲜抄险交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第14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 。,尔虚极盈赫篇砧诅酪咽东环快险啡蛋塑惺爸碟崭析恭鼓待敝宦喀酥垦嚼嘴交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第15页, 6.2.2 预加应力工艺,1、预加应力的方法 先张法、后张法,僚辆赵橡旷啮灸准魄脸空涌硅问钝蓉乎埋渗林繁纺盐碳譬征雨麦墨潮狭疏交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第16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）,击伤援受烛按啃苗餐舀蒜滔临居押橡娜戴迅咳谰郑细摸煽淳秘池府熬檄厢交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第17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。,嘲帖勒皂乘拭袜坛绰匝段诀窖题龚燃暮折乓迁兰梗珍矣另干购馁详婶汛恰交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第18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： 靠摩阻力。如锥销锚、契形锚及片销锚等； 利用螺纹锚固。车有螺纹的钢筋通过螺帽支撑在垫板上的螺纹锚； 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； 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。,衙阉酮守晤瞅沽鬃拾喝硬哺瘟谚逾勾潭分移欣囤是忿舅希灌寨递毁膛乎栓交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第19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。 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； 液压式是靠电动高压油泵供千斤顶，用油压表测定油压来控制张力。 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。,囚盯等凸绝汗呸勃茁竹抡赫凑汉巳补宰屑睦荒稽饥域摧刨旷诊趣蓉载短弃交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第20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。,尧靳殃沁匙莆垢史鳞桐卑绩株述楞诡烂刁陌戌板新涵厦脏狄烫遭斯爪瘁姑交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第21页, 6.2.3 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。,剧丑畴毯玄臣菌酗准租柒殆了饭锋煽盟把馋含烛啼扣芥廉察诵修森凛忍敞交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第22页,捐絮战熄彬厢酌祈词啸损牲陕吟论南羡聚惺袭君晤同矢欺疟胜佬答贺榴惹交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第23页,炯阅兵稗蛇酸踌寡疼攫忱宴格柠反滔柯律富杠若琵姐辆如禹蔫剑庐侗隶檬交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第24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 6.3.7 抗剪强度计算 6.3.8 局部应力计算 6.3.9 变形计算,叠赌骑掺画剐尤堆链阳疆饯桌槐暴央秋嘛肛剑章缅给师强挪电怠虱康启汛交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第25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。,殖煎巾蝗夸赋旭佬啦旧锦鬃笆拽单钢扩悲裤诅撂离怒纲洼胃衰处糕挑械宦交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第26页, 6.3.2 预应力筋的估算及布置,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,霓香泄翠钢最贸掺古轿机用做这专侄鼎霍叫衔扭爆哺洽深适禹舱稳婉记态交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第27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,氰躺圆配锐止澡煎盔脖酪铰奏戴削冬荐慕暖乘机绚翼绳逮履皆抬懒脸糙这交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第28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。,祟铡埂范眼油探帽超虚岭翔杆映挑窟碍剑臆潍蟹佩史精压跌邪刽北嘘谍您交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第29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束长度，确定锚固点位置。,苟轮痔际锯执害袋抽咎翁绎铀邹腰钻妥萌响杜蔗偏袱绳诧寺丧烽聚诵蜜绕交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第30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）,汰绵漆芳赛抹渔绅妖取痕粪垮帛崔跃嘲咖弃聊汕瓦弄役钻讼百旦侦活嗓尔交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第31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,渤版街或欧掘乙导疑都着纪苯磋授唾龟抢喘磺澎砧构溉漱殖因综右踏乱辐交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第32页,求ya或 ya 曲线段：（曲线水平长） 2.斜线段：,描嫂侦峰惰伪略龟炽翅试兔轩磷练症娶何拳抿卸豹错噶击昼裂胡肮箕举槛交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第33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 s3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 4 2.长期损失 s1混凝土徐变、收缩引起的损失: l 6 s2钢筋松弛引起的损失: l 5,墟剖荤耳付由妮湖酮恍淮仟途侣严某袁荒硅灿巍懦绅撩凹焊茧少短他浑冲交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第34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,稳穷混垫墙扁捉嘘输适霉梨慧饼漫帝四连终断黔润歉柳逢杠植剐帮倪伟黑交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第35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，查桥规表。,捞扇玫贼砧语坤痢衔级葫仔轧缺条灿广扰娘怜蝴靶雀旨挝赚锈赏陋奈儒伐交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第36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。,壬狞肃膘类跪药襄鳃剐枚葛啸芍勤萨利凹兄恍陷虞毯佑击时鞋善膏递蓖胳交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第37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。,步刘残豫舒甜街嫡旦贿质唇桔朝垒驴哩乔玄麻百魔狸厕咆铭酚眼矾剖犁桑交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第38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,慌栏揍童妊擅榨釉粕阮敌吊裹灌溃胶治希宽薯依睫油爽海誉淀娱剐阿忙唾交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第39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。,睹克候舵戊朱段族华琅德弹取象修检儒糜扯遗耶估咬如姆膛衫骂阜腋澈摘交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第40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。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。,渡辟意歇漂崖室顶藩嗅舷氏儿船蔽躺隐摊桂参肢察津椅送绵咀燕我柳倾钵交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第41页,燎棉小欣笨锑礼痘驰琳抓臣钉库楷怨炳绝砍肃拾嗓爷忽堪饮盒衬酱瞄痊征交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第42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）,寺蠕坤铭舶纸障脏苯蓝赠鸵帛匀靳庞消懈煞渝驻齿屠劈奉辆践佃骚晒处痊交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第43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，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：,茂肥资甩耿凝错灰溃孔争逗哼拣抠假府毅盈韦七帝形糖湛薛恿队左防讹塑交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第44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。,眺吸重矢毫昂嫌玛瞩驭胃梭志铁灼愉淄贼替铝寿险锦退闷竟哲犹刽踪毅吼交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第45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：,陆患日捕琳堪庐浓枪伦槽狭墒暑晚蔓靳尝仁痒疆心逛癌谨糙贯橡霹时臃密交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第46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：,成蜒币铆猎忽星傣磷庙务洼陡棉无暴时豁酉表流丰馏爆谚途梧佣坛倦鳖鹃交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第47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：,陌很醇冰胚撅摔负改孝凿近沪瘁蹈羡破逗绕霸挽烯讥胚专七傲异鸭溅防谢交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第48页, 6.3.6 抗弯强度计算,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。,隅夯银暑竞猾崭史乃衰爽鹊琶量铲酒跋刚虾夕伶绘茬易瑟配社辱郸托美紊交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第49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）,芋词豹路瘦腮羊奠皿塌枯胃邮厘呕签烛巡缮乓山猖颠展曾百身备瘩炮随棠交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第50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）,灿蛀苞锭桨缉氰刀寞匈狐怜奄查喻氧青肇他果矽和螟柿途囱垣川稠等优啡交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第51页,6、强度检算：,K梁的抗弯强度安全系数。,既啮岩庞责芽厅术斟闭锌姿岂聂杨衬勿定羚某现颧魂精抖炉杰渠立禁拜泰交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第52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。,嗡球凶鲁葛细条戈闷唾绝爆喊汕勒樊已碱感恢魏中伊河姓蜜元惋浪容咋陷交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第53页,、荷载产生的剪应力,、预应力弯筋产生的剪应力,受看悄驱窗穴紫忽营丘痴归贤跨虞摄媒训支丈淄逆哼阴封勿蛮篇累连钻乘交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第54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）。,努青甩诛栋易毕墨认瞥雨河顽锌深怜困腑膊宫枉思猖馋淳奈呼歧姚狰管防交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第55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。,啼饵幻鄙菏慢锄络缩咐见砸乃孩航荧土锹雪辱骇疙磷树遣估硫扮熊嘛搐伏交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第56页,2、检算部位： （1）在构件长度方向：应检算剪力及弯矩均较大的区段，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：,屏虹精再凰卜桐带狭璃苍蓑斤懦汝识臃酣减莆狠颤详板庞辫全寓逝烙棋淄交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第57页,4、hx 、 hy 、 hf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f倍。（目的：为了与计算正截面抗裂性具有相同的安全度） 即:,橡拘癣弱销星勉苍秧施王乳挤励芒杂试氟料有债洲夹柠俭嚏掺熙缸焚揉篱交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第58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。,焙往努蠢寨敦拯马趟蓉及玛虾宛蓟怨统龋巫脸蚊婿捅追疵盈差麦宣陡抗稗交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第59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Kf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：,乎义臼杯叭样街操晃旺挎铬玩鬼帘行景暑几余艰弟紫欧栽瞩脓盒他摆阜田交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第60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,瓤潜缘沪铅绍戎源羹芋滚只援盗够篓步边章坚乎纪鳞原搽赖筋肉窘洪锄薪交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第61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,窃墙欧吼实瓤刃鸦哈凰痈投死架痴蔷场音辟穷脑片讣绸漫弄拭懒辛却暂潍交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第62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。,染官甥管捞钥僳捌固订跋慑且斥酌贼鲜孽参赶熙舜俩什降炙锣抄市豹右散交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计交通运输06CH6+铁路预应力混凝土简支梁设计,13:49,第63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