【预应力混凝土桥梁设计中的预应力钢筋面积估算与配置分析案例2200字】

预应力混凝土桥梁设计中的预应力钢筋面积估算与配置分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u32318预应力混凝土桥梁设计中的预应力钢筋面积估算与配置分析案例 126831.1预应力钢筋估算 1222991.1.1按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束 1273641.1.2按正常使用极限状态截面压应力要求估算 365261.1.3按承载能力极限状态的应力要求计算 528171.1.4估算结果 6197021.2预应力钢筋布置位置 61.1预应力钢筋估算预应力混凝土桥梁设计时，一般情况下，首先根据结构在正常使用极限状态正截1.1.1按正常使用极限状态的正截面抗裂验算要求估束根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第6.3.1条，预应力混凝土受弯构件应对正截面的混凝土拉应力进行验算，以满足正截面抗裂要求。－在作用（或荷载）短期效应组合下构件的抗裂验算边缘混凝土的法向拉应力，式中不含正负号；－扣除全部预应力损失后的预加力在构件抗裂验算边缘产生的预压应力。由于此处为估算预应力束，截面特性可以粗略地按毛截面特性计算。当截面承受正弯矩时当截面承受负弯矩时、－作用（或荷载）短期效应组合，弯矩的最大值和最小值；、－截面形心轴上侧和下侧配置的预应力筋的永存预应力；、－截面形心轴上侧和下侧配置的预应力束与形心轴之间的距离；、－截面上缘和下缘的抗弯模量，，，（、为截面的上、下核心距）若上下缘均需布置预应力钢筋，已知下缘布置钢筋根数时，可由下式求上缘布置钢筋根数：分别求解可得预应力筋根数估算：采用的φj15.2每根钢绞线面积Ay=139mm2，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，张拉控制应力取σcon1）估算边跨跨中截面下缘所需预应力筋数量Msmax=36585.28，Msmin代入公式可得：197.4根≤n2)估算中跨跨中截面下缘所需预应力筋数量Msmax=23329.28KN/m，Msmin=12460.55KN/m代入公式可得：125.9根≤nxy≤259.3根（2）只在截面上缘布置预应力筋1)左边中间支点处分别求解可得预应力筋根数估算：Msmax=-28017.13KN/m，Msmin=-44775.5KN/m，取预应力钢筋重心距上缘距离为0.15m，es=1.3432-0.15=1.1932m代入公式可得：314.5根≤nys≤509.9根2）桥中间支点处Msmax=-17264.8KN/m，Msmin=-36109.9KN/m代入公式可得：253根≤nys≤314根1.1.2按正常使用极限状态截面压应力要求估算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）第1.1.5条使用阶段预应力混凝土受弯构件的压应力应符合下面规定：σkcσkc－由作用（或荷载）标准值产生的混凝土受压边缘的法向压应力，σσptfckMk－受弯侧的抗弯模量。由于此处为估算值，所有应力计算均可粗略地选用毛截面特性。与抗裂要求估算类似，可得到以下两个不等式：、－按作用（或荷载）标准值组合的计算弯矩最大值、最小值；其余各符号同上。（1）只在截面下缘布置预应力筋采用的φj15.2每根钢绞线面积Ay=139mm2，抗拉强度标准值fpk=1860MPa，张拉控制应力取估算左边跨跨中截面下缘所需预应力筋数量由midas软件计算标准值组合Mkmax=41685.28KN/m，Mkmin,20155.34KN/m代入公式得：-811根≤nyx≤347根估算左中跨跨中截面下缘所需预应力筋数量由midas软件计算标准值组合Mkmax=28208.75KN/m,Mkmin=6631.55KN/m代入公式得：-1035根≤nyx≤288根（2）只在截面上缘布置预应力筋1)左边跨右支点处由midas软件计算标准值组合Mkmax=-26251.3KN/m，Mkmin=-53683.8KN/m代入公式可得：-584根≤nys≤773根2）左中跨跨右支点处由midas软件计算标准值组合Mkmax=-15523.8KN/m，Mkmin=-42959.2KN/m代入公式可得：-740根≤nys≤712根1.1.3按承载能力极限状态的应力要求计算预应力梁达到受弯极限状态时，受压区混凝土应力达到混凝土抗压设计强度，受拉区钢筋达到抗拉设计强度。按破坏阶段估算预应力筋的基本公式是：（3.3.1）（3.3.2）联立解得：（3.3.3）（3.3.4）－－按极限承载能力估算的预应力筋数量的最小值；－－混凝土轴心抗压强度设计值；－－预应力筋抗拉强度设计值；－－桥梁结构重要性系数；－－受压翼缘宽度；－－截面的有效高度。（1）估算左边跨跨中截面下缘所需预应力筋数量采用的φj15.2每根钢绞线面积Ay=139mm2，抗拉强度设计值M=25461.12KN/m，取预应力钢筋重心距下缘距离为0.15m，则有效高度h0=2-0.15=1.85。代入公式可得：nyx=104根(2)估算左中跨跨中处截面下缘所需预应力筋数量M=11954.11KN/m代入公式可得：nyx=49根（3）估算左边跨右支点截面上缘所需预应力筋数量M=-39577.2KN/m，取预应力钢筋重心距上缘距离为0.15m，则有效高度h0=3-0.15=2.85。代入公式可得：nys=155根（4）估算左中跨右支点截面上缘所需预应力筋数量M=-28778.4KN/m，取预应力钢筋重心距上缘距离为0.15m，则有效高度h0=3-0.15=2.85。代入公式可得：nys=187根1.1.4估算结果综合考虑以上3种钢筋估算方法得出钢束估算结果。在施工中为方便起见，全桥采用相同的钢束布置，在正弯矩区段钢束布置在截面下缘（跨中处及附近截面），在负弯矩区段钢束布置在截面上缘（支点处及附近截面），共采用456根钢绞线，共24束，每个腹板布置8束，每束19根。1.2预应力钢筋布置位置中腹板左侧钢筋布置位置及数量如下表：表7.2.1预应力钢束坐标表编号钢绞线规格坐标x(m)y(m)z(m)N119Φ15.200.15-1.671.980.15-1.8925.70.15-1.8933.50.15-0.6834.80.15-0.6836.20.15-0.6845.40.15-1.8961.80.15-1.8968.70.15-0.7869.80.15-0.78N219Φ15.200.15-1.193.580.15-1.6424.10.15-1.6432.20.15-0.4534.80.15-0.4537.80.15-0.4546.50.15-1.7260.70.15-1.7267.50.15-0.4969.80.15-0.49N419Φ15.200.15-0.715.380.15-1.3922.10.15-1.3930.70.15-0.2834.80