铁路预应力混凝土梁设计 PPT课件

指导教师 夏禾张楠 北京交通大学土木建筑工程学院 铁路预应力混凝土梁设计 郭薇薇杜宪亭 主要内容 一基本资料 二主要尺寸拟定 四主梁配预应力钢束并验算 五作图 三主梁内力计算 一基本资料 1基本情况 单线铁路先张法预应力混凝土简支梁 线路情况 直线 直梁 图1结构形式 图2工艺流程 一基本资料 1基本情况 图3 中 活载 图式 一基本资料 2材料 采用7 5mm钢绞线 C40混凝土 力学性能参数从 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB1002 3 2005 二主要尺寸拟定 1梁高 梁高h 跨度L 1 9 1 6 2肋厚 20cm 60cm 3下翼缘 考虑预应力钢束 普通钢筋的布置合理和施工方便 二主要尺寸拟定 4道砟槽板 顶宽 3 9m 厚度 120mm 板与梁肋相交处的梗肋底坡1 3 板与梁肋相交处的板厚 h 10 图4道砟槽板参考尺寸 二主要尺寸拟定 5变截面设计 主梁纵截面形式为等高度变厚度 变截面位置宜设置在0 1 4L 3 4L L范围内 三内力计算部分 1恒载 梁体自重 二期恒载梁部分 其他附属设备 道碴 线路 人行道 产生的等效均布荷载26 6kN m 每片梁 2活载 采用换算荷载 等效均布活载 参见结构力学或者规范附录 需要考虑活载冲击作用 冲击系数的计算与跨径相关 3关键截面 弯矩 1 8 1 4 3 8 1 2截面 剪力 1 2 变截面处 端部截面 三内力计算部分 4荷载组合内力包络图 依据已求出的各计算截面的最大弯矩 剪力值 绘制弯矩包络图 剪力包络图 四主梁配预应力钢束并验算 1配置预应力钢束 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 钢筋被拉断的同时混凝土被压碎 图5破坏假定 破坏形式分类 塑性破坏 脆性破坏 四主梁配预应力钢束并验算 1配置预应力钢束 借助静力平衡条件有 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 0fp 受拉区预应力筋抗拉极限强度h0 截面有效高度 取0 9h 上翼缘板计算厚度 四主梁配预应力钢束并验算 1配置预应力钢束 四主梁配预应力钢束并验算 2确定预应力钢束的绝缘点 图6预应力钢束的传递长度范围内预应力值变化规律 由跨中钢束极限承载力及弯矩包络图 绘制力筋承载力强度包线 在图中找到弯矩包络图与强度包线的交点 为理论绝缘点 为保证足够的承载力 实际绝缘点要从理论绝缘点向外沿不小于锚固长度的距离 四主梁配预应力钢束并验算 3强度检算 正截面检算 图7正截面受弯构件正截面强度计算图 四主梁配预应力钢束并验算 3强度检算 斜截面检算 斜截面强度检算包括了斜截面抗弯 斜截面抗剪两个方面 具体实施可以参考 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范 的附录C 预应力混凝土受弯构件斜截面强度检算 四主梁配预应力钢束并验算 4确定预应力束的控制应力 依据 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB1002 3 2005 6 4 1规定 钢丝 钢绞线的锚下控制应力值 四主梁配预应力钢束并验算 5计算预应力损失 四主梁配预应力钢束并验算 5计算预应力损失 对先张法构件 当采用蒸汽或者其他方法加热养护时 由于钢筋和张拉台座之间的温差引起的应力损失 四主梁配预应力钢束并验算 5计算预应力损失 对先张法构件 放松钢筋时由于混凝土弹性压缩引起的预应力损失 四主梁配预应力钢束并验算 5计算预应力损失 四主梁配预应力钢束并验算 5计算预应力损失 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 抗裂性检算 正截面 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 抗裂性检算 斜截面 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 正截面混凝土压应力 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 正截面混凝土受拉区应力 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 预应力钢束最大应力 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 预应力钢束最大应力 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 箍筋计算 当需要通过计算确定箍筋时 箍筋间距应按下式计算 四主梁配预应力钢束并验算 6运营阶段检算 挠度计算 四主梁配预应力钢束并验算