对公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范若干问题的探讨PPT学习教案

1、会计学1对公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵对公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范若干问题的探讨设计规范若干问题的探讨0dcssbpbVVVV （1-1） 其中：混凝土和箍筋共同的抗剪承载力其中：混凝土和箍筋共同的抗剪承载力 31230,0.45 102 0.6cscu ksvsd vVbhpff （kN）（1-2）第1页/共38页普通弯起钢筋的抗剪承载力普通弯起钢筋的抗剪承载力3,0.75 10sinsbsd bsbsVfA（kN） （1-3）预应力弯起钢筋的抗剪承载力预应力弯起钢筋的抗剪承载力3.0.75 10sinpbpd bpbpVfA（kN） （1-4）式中： 1异号弯矩影响系数，

2、计算简支梁和连续梁近边支点梁段的抗剪承载力时， 计算连续和悬臂梁近中间支点梁段的抗剪承载力时, ； 11.010.9第2页/共38页2预应力提高系数，对钢筋混凝土受弯构件， ；对预应力混凝土受弯构件， ；但当由钢筋合力引起的截面弯矩与外弯矩的方向相同时，或允许出现裂缝的预应力混凝土受弯构件，取 ；21.0331.1受压翼缘影响系数，取 ； 21.2521.0b斜截面受压端截面处，矩形截面宽度或T形和I形截面腹板宽度（mm）；0h斜截面受压端正截面的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离（mm）；第3页/共38页p100p0()/ppbsAAAbh斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率， 当

3、, p2.5时，取p=2.5；,cu kf边长为150mm的混凝土立方体抗压强度标准值（Mpa），即为混凝土强度等级；sv斜截面内箍筋配筋率， ；/svsvvAs b,sd vf箍筋抗拉强度设计值（MPa）； 第4页/共38页svAvS斜截面内配置在同一截面的箍筋各肢总截面面积（mm2）；斜截面内箍筋的间距（mm）；,sbpbAA斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋的截面面积（mm2）；,sp ,sd bpd bff普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋（在斜截面受压端正截面处）的切线与水平线的夹角；普通弯起钢筋、预应力弯起钢筋抗拉强度设计第5页/共38页csVsv,sd vfpv,pd

4、 vf第6页/共38页 在实际工程中，通常的作法是采用竖向预应力钢筋时，也还要配置一定数量的箍筋，箍筋和竖向预应力筋两者怎么替换 ? 笔者认为箍筋和竖向预应力筋的作用机理是不同的笔者认为箍筋和竖向预应力筋的作用机理是不同的，两者不能互相替换对于同时配有竖向预应力筋和箍筋，两者不能互相替换对于同时配有竖向预应力筋和箍筋的情况，建议将竖向预应力钢筋的抗剪承载力单独计算的情况，建议将竖向预应力钢筋的抗剪承载力单独计算。这样，斜截面抗剪承载力计算的基本方程（。这样，斜截面抗剪承载力计算的基本方程（.1-1）可）可改为下形式：改为下形式： （1-5） 0dcssbpbpvrVVVVV第7页/共38页 式

5、中， 为与斜截面相交的竖向预应力钢筋的抗剪承载力，其数值可按下式计算： (1-6) 式中，0.75为考虑竖向预应力钢筋应力不均匀分布的影 响系数； 为与斜裂缝相交的竖向预应力钢筋的截面面积 （mm2）； 为竖向预应力钢筋的抗拉强度设计值（ MPa） 。 pvV3.0.75 10(KN)pvpd vpvVfApvA.pd vf第8页/共38页第9页/共38页 kckpkp0.6kcpckf 很多设计单位反映很多设计单位反映, , 在使用阶段应力验算在使用阶段应力验算中若考虑温度作用等多种可变作用效应组合中若考虑温度作用等多种可变作用效应组合, , 很难满足规范规定的上述应力限值要求，使用很难满足

6、规范规定的上述应力限值要求，使用阶段应力验算应以那种效应组合控制设计？阶段应力验算应以那种效应组合控制设计？第10页/共38页 预应力混凝土使用阶段的应力验算做承载能力极限状态的补充，应考虑结构上可能同时出现的作用（或荷载），取其最不利效应组合进行计算，并应考虑多种可变作用（或荷载）效应组合的影响。例如，在预应力连续箱梁使用阶段应力计算时，除了考虑车辆荷载和人群荷载等可变荷载作用的基本组合情况外，通常还要考虑车辆荷载，人群荷载，温度作用，支座不均匀沉陷等多种可变作用（或荷载）效应组合。 在使用阶段应力验算中如何考虑不同作用（在使用阶段应力验算中如何考虑不同作用（或荷载）效应组合的影响，新老规范

7、的处理方法或荷载）效应组合的影响，新老规范的处理方法是不同的是不同的 第11页/共38页 众所周知，老规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTJ023-85（以下简称桥规JTJ023-85）规定的使用阶段应力限值，是按不同荷载组合情况分别列出的，即应符合下列规定：荷载组合， ； 荷载组合或 ， 。（式中 相当于 ）。荷载组合或，对钢绞线、钢丝， ； 对冷拉粗钢筋， 。 0.5bhaaR0.6bhaaRbyRpkf0.7byyR0.85byyR第12页/共38页 桥规JTJ023-85中的荷载组合，系指基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种与永久荷载的一种或几种与其他可变荷载的

8、一种或几种相组合的情况；桥规JTJ023在计算预应力混凝土构件使用阶段应力时，将荷载组合或作用下的混凝土最大压应力限值提高12%，预应力钢筋最大拉应力限值提高10.7%。这样处理粗略地反应了多种可变荷载组合作用的影响。 第13页/共38页 桥规桥规JTG D62JTG D62给出的使用阶段应力限值，给出的使用阶段应力限值，不再区分作用不再区分作用( (或荷载或荷载) )效应组合情况，采用了相效应组合情况，采用了相同的数值。这一限值相当于同的数值。这一限值相当于桥规桥规JTJ023-85JTJ023-85荷载组合荷载组合I I的水平。换句话说，在进行预应力混的水平。换句话说，在进行预应力混凝土梁

9、使用阶段应力验算时，如何考虑多种可变凝土梁使用阶段应力验算时，如何考虑多种可变作用作用( (或荷载或荷载) )效应组合的影响，在效应组合的影响，在桥规桥规JTG JTG D62D62中没有更明确的规定。这样，势必造成参中没有更明确的规定。这样，势必造成参与组合的可变作用（或荷载与组合的可变作用（或荷载) )项目越多，计算应项目越多，计算应力越大，显然以这种多项效应组合的最大应力控力越大，显然以这种多项效应组合的最大应力控制设计是不合理的。制设计是不合理的。 第14页/共38页 笔者建议：在预应力混凝土受弯构件使用笔者建议：在预应力混凝土受弯构件使用阶段应力验算中，引入作用阶段应力验算中，引入作

10、用( (或荷载或荷载) )效应组合效应组合系数系数c c，考虑多种可变作用，考虑多种可变作用( (或荷载或荷载) )效应组效应组合的影响。作用合的影响。作用( (或荷载或荷载) )效应组合系数效应组合系数c c，可参照可参照公路桥涵设计通用规范公路桥涵设计通用规范JTG D60-JTG D60-20042004给出的承载能力极限状态计算的基本组合给出的承载能力极限状态计算的基本组合中的规定取值。中的规定取值。 这样，用于使用阶段应力验算时，作用(或荷载)效应组合标准值可表达为下列形式： (2-1) kGikQ1KQjk12mncijSSSS第15页/共38页 式中 Sk 使用阶段作用基本组合的

11、效应组合标准值； SGik 第i个永久作用效应的标准值； SQ1k 汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标 准值； SQjk 在作用效应组合中，除汽车荷载效应(含汽车 冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效 应的标准值； 第16页/共38页 c 在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击 力、离心力)外的其他可变作用效应的组合系： 当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其他一种 可变作用)组合时，人群荷载(或其他一种可变作 用)的组合系数取c=0.8；当除汽车荷载(含汽 车冲击力、离心力)外尚有两种其他可变作用参 与组合时，其组合系数取c=0.70；尚有三种 可变作用参与组合时，其组合系数取c

12、=0.60 ；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时 ，取c=0.50。 第17页/共38页例如：例如： 除汽车荷载效应外，只有一种可变作用参与组合，取c=0.8 除汽车荷载效应外，尚有两种可变作用参与组合，取c=0.7 除汽车荷载效应外，尚有三种可变作用参与组合，取c=0.6kGikQ1K()10.8miSSSS汽 车人 群kGikQ1K()10.7miSSSSS汽车人群温度（）kGikQ1K()10.6miSSSSSS汽车人群支座沉陷温度（+）第18页/共38页 应该指出，效应组合系数c是承载能力计算的基本组合中，考虑多个可变作用时，对综合作用效应的影响，在保持可靠指标及恒载和汽车荷载分项

13、系数不变的前提下，引入一个小于1.0的组合效应系数，对作用(或荷载)效应标准值作等效折减。这里将其用于使用阶段应力计算的多种可变作用(或荷载)效应组合的处理方法是近似的。第19页/共38页udcrM /M1.0udMcrM 桥规JTG D62第9.1.12条规定：预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件： （即规范公式9.1.12），式中 为受弯构件正截面抗弯承载力设计值， 为受弯构件正截面开裂弯矩值。第20页/共38页 某人按全预应力混凝土要求设计的预应力混凝土连续梁桥，正截面承载力满足规范要求，使用阶段应力验算结果也都符合规范的规定，但是抗裂弯矩过大，不满足规范第9.1.12条公式（9

14、.1.12）的限制条件。 试问：试问：正截面承载力和使用阶段应力验算均已满足规范要求，从理论上讲就可以保证结构的安全工作，在这种情况下，还要限制开裂弯矩有什么实际意义？规范中给出的开裂弯矩计算公式（ 6.5.26）是针对部分预应力混凝土B类结构提出的，对全预应力混凝土和部分预应力混凝土A类构件不存在开裂问题，是否可以不受规范9.1.12条限制？ 在实际设计工作中经常出现开裂弯矩大于承载力设计值的反常现象的原因是什么？应如何解决？第21页/共38页udcrMMudcrMM第22页/共38页第23页/共38页tkcrpc0M()Wf002 SW式中： 扣除全部预应力损失后预应力钢筋和普通钢筋合 力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压力； 换算截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。 pc0W第24页/共38页0WnWpcnWtk0nf W0WnWudM第25页/共38页crudM McrudM M第26页/共38页crudM M第27页/共38页第28页/共38页0第29页/共38页第30页/共38页第31页/共3