预应力钢束的估算与布置

第5章预应力钢束的估算与布置在计算中使用的组合结果并不是桥梁的真实受力。确定钢束需要知道各截面的计算内力，而布置好钢束前又不可能求得桥梁的真实受力状态，故只能估算。此时与真实受力状态的差异由以下四方面引起：①未考虑预加力的作用；②未考虑预加力对徐变、收缩的影响；③未考虑（钢束）孔道的影响；④各钢束的预应力损失值只能根据经验事先拟定。5.1估算依据根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》规定，估算数量时，应满足以下三方面要求：1）正常使用极限状态下的应力要求（6.3.1）；2）承载能力极限状态下的强度要求（5.2.2）；3）施工阶段的应力要求（7.2.8）。本次设计要求第一种种方法进行估算。由于此时还无法求知二次内力等等，估束时可将前面计算的弯矩内力乘以1.25作为估束依据。1．钢绞线规格采用7Φ5，锚具采用OVM15型，以下为常用锚具尺寸：表5-1锚具表锚具型号锚垫板尺寸（mm）波纹管径外/内（mm）螺旋筋圈径圈数千斤顶型号千斤顶最小工作空间OVM15-720077/70240mm6Ycw1501350mmOVM15-923087/80270mm6Ycw2501400mmOVM15-1227097/90330mm7Ycw2501400mmOVM15-19320107/110400mm8Ycw4001500mmOVM15-27370137/140470mm8Ycw6502000mm2．后张法预应力混凝土构件，预应力钢筋的净间距及预应力钢筋的预留管道应符合下列要求：1)采用抽拔橡胶管成型的管道，其净间距不应小于4cm，对于大吨位的预应力筋，不小于管道直径。2)采用预埋铁皮套管，其水平净距不应小于4cm，竖直方向在水平段可两套叠置，叠置套管的水平净距也不应小于4cm。管道至构件顶面或侧面边缘的净距不应小于3.5cm，至构件底边缘净距不小于5cm。3)曲线预应力钢绞线弯曲半径不小于4m，弯起角不大于30o。4)锚下应设置厚度大于15mm的钢板和钢筋网。5.2预应力筋的估算方法按正常使用状态计算时，拉应力满足要求估算下限；压应力满足要求估算上限。图5-1内力简图规范（JTGD62-2004的6.3.1条）规定，对于抗裂验算，写成计算式为：在最大弯矩Mmax作用下，截面上、下翼缘混凝土应力满足08.0max下下WMy或max8.0MWy下下（5-1）在最小弯矩Mmin作用下，截面上、下翼缘混凝土应力满足08.0min上上WMy或min8.0MWy上上（5-2）可将上式改为：上上WMymin8.0（5-3）下下WMymax8.0（5-4）e上Ny下Ny上e下Y上Y下MminMma+++----+--Mmin合成式中，上y、下y——由预应力在截面上缘和下缘所产生的应力；W上、W下——分别截面为上、下翼缘抗弯模量（可按毛截面考虑）；maxM、minM——荷载最不利组合时的计算截面内力，当为正弯矩时取正值，当为负弯矩时取负值，且按代数值取大小。即利用公式上上WMymin8.0和公式下下WMymax8.0进行计算。由预应力钢束产生的截面上缘应力上y和截面下缘应力下y分为3种情况讨论：a.截面上下缘均配有力筋上yN和力筋下yN以抵抗正负弯矩，由于力筋上yN和下yN在截面上下缘产生的压应力分别为：上上下下下上上上上yyyyyeeWNANWNAN（5-5）下下下下下下上上上yyyyyeeWNANWNAN（5-6）将式（5-3）、（5-4）分别代入式（5-5）和(5-6)，解联立方程后得到））（（）（）（下上下上下上下下上eeee8.0minmaxKKKMKMNy（5-7）））（（）（）（下上下上下上上下下eeeeK8.0minmaxKKKMMNy（5-8）令yynRANy上上yynRANy下下代入式(5-7)、(5-8)中得到yyminmax8.01·eeeeRAKKKMKMn））（（）（）（下上下上下上下下上（5-9）yyminmax0.8A1·eeeeKRKKKMMn））（（）（）（下上下上上上上下下（5-10）其中：yA——每束预应力筋的面积yR——预应力筋的永存应力(可取0.5～0.75byR估算)e——预应力力筋重心离开截面重心的距离K——截面的核心距A——混凝土截面面积，可取毛截面计算其中AWK上下AWK下上b.当截面只在下缘布置力筋下yN以抵抗正弯矩时当由上缘不出现拉应力控制时：yymin8.01·eRAKMn下下下（5-11）当由下缘不出现拉应力控制时：yymax8.01·eRAKMn上下下（5-12）c.当截面中只在上缘布置力筋上yN以抵抗负弯矩时当由上缘不出现拉应力控制时：yymin8.01·eRAKMn下上上（5-13）当由下缘不出现拉应力控制时：yymax8.01·e-RAKMn上上上（5-14）梁截面几何特性可从桥梁结构分析软件MIDAS中直接提取：结果——分析结果表格——施工阶段——最终阶段梁截面特性，详细结果见表5-2；梁截面受力情况详见表5-3表5-2梁截面特性单元位置Iyy(m4)W上W下K下K上E下E上1J16.424814.35488.22971.19130.68301.84580.99422J16.424814.35488.22971.19130.68301.84580.99423J16.424814.35488.22971.19130.68301.84580.99424J16.424814.35488.22971.19130.68301.84580.99425J16.761914.50378.36711.19400.68881.85331.00576J17.698914.93338.71481.21310.70801.88091.03527J19.297015.65049.28501.24820.74051.92831.08308J21.658216.662710.09891.29790.78661.99461.14989J24.928517.978111.18371.36090.84662.07901.236610J29.303019.608512.57371.43560.92062.18051.344411J35.031621.568514.31031.52041.00882.29801.474212J42.426223.876516.43981.61391.11122.43071.546913J49.292225.846718.32761.68871.19752.53951.677114J57.498228.034220.49121.76701.29162.65601.821015J67.261330.448822.95761.84811.39342.77981.979016J78.828933.104725.75431.93191.50292.91082.151217J92.481336.015828.91122.01781.61973.04882.337818J108.534939.196432.46052.10551.74373.19362.459019J120.745541.474835.06072.16501.83023.29392.601320J134.297043.886537.86002.22511.91963.39722.750121J149.314746.437440.86892.28602.01193.50352.905422J165.933549.132044.09962.34742.10703.61273.067323J165.933549.132044.09962.34742.10703.61273.067385J165.933549.132044.09962.34742.10703.61273.067324J149.314746.437440.86892.28602.01193.50352.905425J134.297043.886537.86002.22511.91963.39722.750126J120.745541.474835.06072.16501.83023.29392.601327J108.534939.196432.46052.10551.74373.19362.459028J92.481336.015828.91122.01781.61973.04882.257829J78.828933.104725.75431.93191.50292.91082.151230J67.261330.448822.95761.84811.39342.77981.979031J57.498228.034220.49121.76701.29162.65601.821032J49.292225.846718.32761.68871.19752.53951.677133J42.426223.876516.43981.61391.11122.43071.546934J35.031621.568514.31031.52041.00882.29801.394235J29.303019.608512.57371.43560.92062.18051.344436J24.928517.978111.18371.36090.84662.07901.236637J21.658216.662710.09891.29790.78661.99461.149838J19.297015.65049.28501.24820.74051.92831.083039J17.698914.93338.71481.21310.70801.88091.035240J16.761914.50378.36711.19400.68881.85331.005741J16.424814.35488.22971.19130.68301.84580.994242J16.424814.35488.22971.19130.68301.84580.9942表5-3梁截面受力表单元位置gLCB6max×1.25(kN•m)gLCB6min×1.25(kN•m)1J383715572J714926513J1220434454J1516623835J14811-53176J6061-204967J-11131-432368J-36840-736519J-71176-11189310J-114283-15815011J-166350-21263812J-227600-27562513J-279738-32862514J-337338-38671315J-400538-45006316J-469450-51890017J-543938-59371318J-624150-67477519J-680888-73240020J-740113-79300021J-801163-85663822J-864938-92342523J-897875-95802585J-864825-92272524J-800913-85450025J-739850-78931326J-681538-72712527J-625713-66786328J-546188-58426329J-472413-50686330J-404175-43545031J-341313-36985032J-283650-30988833J-231038-25595034J-168513-19258835J-114410-13825036J-68475-9269337J-30305-5588038J-54-2729639J22013-638940J35998695941J419751282842J42223131315.3预应力筋估算由于时间的关系，本设计只做主梁纵向预应力筋的计算，而且为全预应力筋结构。不考虑横向预应力筋及竖向预应