第10章第2讲 预应力混凝土连续梁桥 ppt课件

1、 School of Civil Engineering Southeast University1桥梁工程桥梁工程东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院Bridge EngineeringSchool of Civil Engineering SEU School of Civil Engineering Southeast University210 预应力混凝土延续梁刚构预应力混凝土延续梁刚构 桥桥Chapter 10 ：Prestressed concrete continuous beam (frame) bridges School of Civil Engineering So

2、utheast University310.4 10.4 延续梁桥的设计计算原理延续梁桥的设计计算原理10.4.1延续梁桥设计的普经过程 设计过程平面、立面、横断面的设计，尺寸拟定荷载计算、荷载组合内力计算截面配筋验算施工图各种作用 直接作用：恒载、活载等间接作用：温度、徐变收缩、支座沉降等 School of Civil Engineering Southeast University410.4.2 恒载效应分析恒载效应分析v要与所采用的施工方法严密联络要与所采用的施工方法严密联络v留意构造体系的转换留意构造体系的转换 School of Civil Engineering Southeas

3、t University510.4.3 活荷载效应分析活荷载效应分析v影响线的概念影响线的概念v内力包络图的概念内力包络图的概念 School of Civil Engineering Southeast University6延续梁影响线及最不利布载延续梁影响线及最不利布载 School of Civil Engineering Southeast University7延续梁包络图的详细作法延续梁包络图的详细作法 1把延续梁的每一跨分为假设干等分，取等分点把延续梁的每一跨分为假设干等分，取等分点为计算截面。为计算截面。 2全梁布满恒载，绘制全梁布满恒载，绘制M恒。恒。 3逐个的单独一跨布满

4、活载，绘制各逐个的单独一跨布满活载，绘制各M活图。活图。 4求出各计算截面的求出各计算截面的Mmax 和和Mmin。 恣意截恣意截面面K的最大弯矩和最小弯矩按下式计算：的最大弯矩和最小弯矩按下式计算：5将各截面的将各截面的Mmax值用曲线结合起来，将各截值用曲线结合起来，将各截面的面的Mmin值用曲线结合起来，值用曲线结合起来， School of Civil Engineering Southeast University8延续梁的内力包络图：延续梁的内力包络图：v求在恒载和活载结协作用下，各截面能够产生的最求在恒载和活载结协作用下，各截面能够产生的最大正弯矩大正弯矩Mmax和最大负弯矩和最

5、大负弯矩Mmin。v求求Mmax和和Mmin的原那么：的原那么：v1、必有恒载作用，且永远出现。、必有恒载作用，且永远出现。v2、活载按最不利情况思索。、活载按最不利情况思索。v例：知恒载集度例：知恒载集度q=12kN/m，活载集度，活载集度p=12kN/m。作。作M包络图。包络图。 School of Civil Engineering Southeast University910m10m10m0123456789101112120120q=12kN/m9030P=12kN/m 80110103020P=12kN/m60603030 P=12kN/m80110103020M恒M活1M活2M

6、活39090延续梁的内力包络图：延续梁的内力包络图： School of Civil Engineering Southeast University10MmaxMmin00210024681012100120100210060260 302606000123456789101112210602601001203026010021060弯矩图包络图kN.m)延续梁的内力包络图：延续梁的内力包络图： School of Civil Engineering Southeast University1110.4.3 预应力效应分析预应力效应分析10.4.3.1预应力混凝土的根本概念预应力混凝土的根本

7、概念 预应力体系的构成预应力体系的构成林同炎三个概念：林同炎三个概念：第一个概念：预应力使混凝土在运用阶段转变第一个概念：预应力使混凝土在运用阶段转变为弹性资料资料为弹性资料资料第二个概念：预应力使高强钢材和混凝土有效第二个概念：预应力使高强钢材和混凝土有效地结合构造地结合构造第三个概念：用预应力平衡外荷载设计第三个概念：用预应力平衡外荷载设计这也是从三个角度看问题这也是从三个角度看问题 School of Civil Engineering Southeast University1210.4.3 预应力效应分析预应力效应分析10.4.3.2 预应力等效荷载和荷载平衡设计思想 等效荷载：把预

8、应力束筋和混凝土视为相互独立的脱离体，预加力对混凝土的作用可以用一组等效荷载Equivalent Loads替代。此等效荷载由2部分组成，1锚固处端部锚具对混凝土构件作用的压力和集中弯矩；2由于预应力筋曲率引起的垂直于预应力中心线的横向分布力，或预应力筋转机引起的集中力。 由预应力Ny引起的弯矩为： 将M对x求二次导数，即可得到等效荷载yyMN e2222eyd Md eNdxdx School of Civil Engineering Southeast University1310.4.3 预应力效应分析预应力效应分析10.4.3.2 预应力等效荷载和荷载平衡设计思想 简支梁的等效荷载：

9、1直线筋的等效荷载 2曲线筋的等效荷载 3折线筋的等效荷载荷载平衡设计思想：等效荷载平衡外荷载的设计思想。1963年林同炎教授提出，该法大大简化了预应力构造的设计计算。 2222eyd Md eNdxdx School of Civil Engineering Southeast University141在梁端部在梁端部轴向力轴向力竖向力竖向力力矩力矩yyNN 1cos 11sin yyNN eNeNyy 1cos 10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析 School of Civil Engineering Southeast University1510.4.3.3 超静定梁上张拉预

10、应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定次内力计算超静定次内力计算1、产生缘由、产生缘由构造因各种缘由产生变形，在多余构造因各种缘由产生变形，在多余约束处将产生约束力，从而引起构造附加内力约束处将产生约束力，从而引起构造附加内力(或称或称次内力次内力)2、延续梁产生次内力的外界缘由、延续梁产生次内力的外界缘由预应力预应力墩台根底沉降墩台根底沉降温度变形温度变形徐变与收缩徐变与收缩10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析 School of Civil Engineering Southeast University16预应力初弯矩：预应力初弯矩：预应力次弯矩：预应力次弯矩：总预矩等

11、效荷载作用总预矩等效荷载作用：M eNMy 0MMMN 010.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析 School of Civil Engineering Southeast University1710.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析1预应力压力线预应力压力线2预应力布置的线性变换原理预应力布置的线性变换原理3关于吻合索关于吻合索 School of Civil Engineering Southeast University18

12、1压力线：压力线：简支梁压力线与预应力筋简支梁压力线与预应力筋位置重合位置重合延续梁压力线与预应力筋延续梁压力线与预应力筋位置相差位置相差yNNMe yNMe 10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应 School of Civil Engineering Southeast University192预应力布置的线性预应力布置的线性变换原理：变换原理：只需坚持束筋在超静定梁只需坚持束筋在超静定梁中的两端位置不变，坚中的两端位置不变，坚持束筋在跨内的外形不持束筋在跨内的外形不变，而只改动束筋在中变，而只改动束筋在中间支点上的偏心距，那间支点上的偏心距，那么

13、梁内的混凝土压力线么梁内的混凝土压力线不变，总预矩不变不变，总预矩不变10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应 School of Civil Engineering Southeast University202预应力布置的线性预应力布置的线性变换原理：变换原理：改动改动e在支点在支点B所添加所添加(或或减少减少)的初预矩值，与的初预矩值，与预加力次力矩的变化值预加力次力矩的变化值相等，而且两者图形都相等，而且两者图形都是线性分布，因此正好是线性分布，因此正好抵消抵消10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应 Scho

14、ol of Civil Engineering Southeast University213关于吻合索关于吻合索调整预应力束筋在中间支点的位置，使预应力筋调整预应力束筋在中间支点的位置，使预应力筋重心线线性转换至压力线位置上，预加力的总重心线线性转换至压力线位置上，预加力的总预矩不变，而次力矩为零。预矩不变，而次力矩为零。次力矩为零时的配束称吻合索，并不用要追求次力矩为零时的配束称吻合索，并不用要追求吻合束。吻合束。10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应 School of Civil Engineering Southeast University2

15、2v1等效荷载法等效荷载法v2电算中用初应变、降温来模拟预应力作用电算中用初应变、降温来模拟预应力作用10.4.3.4预应力作用效应的普通分析方预应力作用效应的普通分析方法法 School of Civil Engineering Southeast University2310.4.4.1 徐变的根本概念混凝土徐变的根本概念收缩与荷载无关徐变与荷载有关徐变影响要素，徐变系数的定义收缩、徐变与资料、配合比、温度、湿度、截面方式、护条件、混凝土龄期有关当混凝土棱柱体在继续应力不大与0.5Ra时，徐变变形与初始弹性变构成线性比例关系徐变系数徐变与弹性应变之比10.4.4徐变效应分析徐变效应分析ec

16、 / eeecccllllll School of Civil Engineering Southeast University24混凝土变形过程混凝土变形过程收缩收缩弹性变形弹性变形回复弹性变形回复弹性变形滞后弹性变形滞后弹性变形屈服应变屈服应变 School of Civil Engineering Southeast University25v2.2规范规范10.4.4.2徐变的数学模型了解徐变的数学模型了解 School of Civil Engineering Southeast University26010 X School of Civil Engineering Southe

17、ast University2710.4.4.3简支变延续桥梁的徐变次内力简支变延续桥梁的徐变次内力0 ) , ( ) ( ) (1111111 t dt Xt dXP1),()( tket1)()(110 teXtX按老化实际按老化实际解微分方程得：解微分方程得：1111/ pX 1 )(210 teMMMgggt两跨连续梁成桥弯矩一次落架弯矩徐变后弯矩徐变稳定力徐变稳定力 School of Civil Engineering Southeast University2810.4.4.4 思索徐变影响的普通分析方法思索徐变影响的普通分析方法按龄期调整有效模量法按龄期调整有效模量法AAEM

18、School of Civil Engineering Southeast University2910.5 温度作用分析温度作用分析10.5.1温度影响与温度方式温度影响与温度方式 季节温度均匀升降温季节温度均匀升降温 年年温差：构件的伸长、缩短；年年温差：构件的伸长、缩短；延续梁延续梁设伸缩缝设伸缩缝拱桥、刚构桥拱桥、刚构桥构造次内力构造次内力日照温差温度梯度：日照温差温度梯度： 构件弯曲构件弯曲构造次内力；构造次内力；线性温度场线性温度场次内力次内力非线性温度场非线性温度场次内力、自应力次内力、自应力骤然降温温度梯度骤然降温温度梯度规范：日照温度梯度规范：日照温度梯度 School of

19、 Civil Engineering Southeast University30 School of Civil Engineering Southeast University31v温度总应力自应力次应力温度总应力自应力次应力10.5.2 温度应力的计算温度应力的计算 School of Civil Engineering Southeast University32自应力计算自应力计算温差应变温差应变 T(y)=T(y) 平截面假定平截面假定 a(y)=0+y温差自应变温差自应变 (y)=T(y)-a(y)=T(y)-(0+y)温差自应力温差自应力 s0(y)=E(y)=ET(y)-(0+y) School of Civil Engineering Southeast University3310.6 空间效应空间效应v剪滞剪滞v改动自在和改动改动自在和改动v畸变畸变v温度应力温度应力v徐变徐变 School of Civil Engineering Southeast University34 School of Civil Engineering Southeast University35 School o