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文档简介
1、主梁截面几何特性计算,混凝土桥(III)课程设计,内容介绍,各阶段截面几何特性及受力特点 T形截面有效翼缘宽度 各阶段截面几何特性计算,第二部份 主梁截面几何特性计算,各阶段截面几何特性及受力特点:,第二部份 主梁截面几何特性计算,后张法预应力砼梁在不同受力阶段参与受力的截面不同,因此截面特性应分别计算,阶段1 主梁预制并张拉预应力1-6号钢束(小截面),预制主梁砼达设计强度90%后,进行1-6号钢束张拉,此时管道尚未压浆, 故其对应的受力截面是扣除全部预应力管道的小截面的净截面 承受的荷载:预制构件自重,本例主梁从施工到运营经历了三个主要阶段,第二部份 主梁截面几何特性计算,阶段2 灌浆封锚
2、,主梁吊装就位,现浇桥面板湿接头,1) 1-6号钢束张拉完成后进行管道压浆封锚,预应力筋能参与截面受力;,7号束张拉时管道尚未压浆,要扣除其面积,2) 主梁吊装就位后现浇900mm湿接头,但此时这部份桥面板还不能参与受力;,故此阶段对应的受力截面是1-6号钢束与混凝土组成的换算截面,注意须扣除7号束管道,同时不计现浇桥面板部份。 承受的荷载(增加部分):现浇湿接头,第二部份 主梁截面几何特性计算,阶段3 二期恒载施工和运营阶段,桥面板现浇湿接头结硬后,主梁即为全截面参与受力,故其截面应是计入全部预应力钢束面积的大截面的换算截面 承受的荷载(增加部分): 二期恒载、活载,翼缘有效宽度计算,第二部
3、份 主梁截面几何特性计算,预应力砼梁在计算预加力引起的砼应力时, 预加力作为轴向力产生的应力可按 实际翼缘全宽计算 预加力偏心引起的弯矩产生的应力可按 翼缘有效宽度计算,(公预规4.2.2条),第二部份 主梁截面几何特性计算,概念,在弯曲荷载作用下,按照平截面假定,弯曲正应力沿梁宽方向是均匀分布的。,第二部份 主梁截面几何特性计算,实际上,由于“剪力滞效应”,受压翼缘上的压应力随着离梁肋的距离增加而减小。,第二部份 主梁截面几何特性计算,实用方法,为了使平截面假定能用于T梁这类宽翼缘的分析,一般采取“翼缘有效(分布)宽度”的方法处理: 翼缘某宽度内法向应力不变, 均等于按照平截面假定计算得到的
4、最大应力;而此宽度内法向应力的合力与原来相等。,第二部份 主梁截面几何特性计算,计算公式,对于简支T梁翼缘有效宽度 (公预规4.2.2条),时,特殊规定,公预规“4.2.2条”条文说明中特别指出:无论使用有效宽度及等代法向应力,或采用全宽度及实际法向应力,在正常使用极限状态(弹性阶段)两者应是同一中性轴。所以当用有效宽度截面计算等代法向应力时,中性轴应取用原全宽截面的中性轴。,因此计算步骤应为: 1.按全宽截面计算形心轴位置; 2.计算有效宽度; 3.按全宽截面计算截面面积(与轴力相关); 4.按有效宽度计算抗弯惯矩(与弯矩有关)。,区分几个概念,形心轴(重心轴):截面的几何特性,全宽换算截面
5、的形心轴。 重心轴到上缘距离 中性轴:弹性受力阶段截面上正应力为0的轴。 普通钢筋混凝土构件:不计受拉区混凝土,假定中性轴位置,受压区混凝土的净距等于受拉钢筋换算面积的净距,是个二次方程 全预应力混凝土构件:截面全部受压,因此严格讲没有中性轴。有时也用来指仅考虑弯矩时正应力为0的轴,由于不需要扣除中性轴以下的混凝土,因此中性轴就是形心轴。 受压区高度:承载能力极限状态下截面受压的范围,不考虑受拉区混凝土,由下式求解: (配筋已知时,直接得到) (配筋未知时, 与 有关,是二次方程),本设计中全部采用“形心轴”,一. 阶段一截面几何特性计算,第二部份 主梁截面几何特性计算,小截面净截面图:,第二
6、部份 主梁截面几何特性计算,毛截面形心轴,净截面形心轴,管道面积,计算公式:,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,小截面的毛截面面积,净截面面积,预留管道面积,为束数 为管道直径(外径),式中,小截面的毛截面形心至下缘距离,对梁下缘静矩,预应力钢束重心至下缘距离,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,形心轴至下缘距离,净截面形心轴,式中,小截面(考虑有效宽度)的毛截面对其形心轴惯性矩,净截面惯性矩,预留管道截面对其形心轴惯性矩,形心轴至上缘距离,截面高度,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,净截面对下缘弹性抵抗矩,净截面抵抗矩,净截面对上缘弹性抵抗矩,钢束重心至净截面形心偏心距,二. 阶段
7、二截面几何特性计算,第二部份 主梁截面几何特性计算,小截面组合性截面图:,第二部份 主梁截面几何特性计算,毛截面形心轴,组合性截面形心轴,计算公式:,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,小截面的毛截面面积,组合性截面面积,7号钢束预留管道面积,为管道直径,1-6号钢束换算为砼而增加的面积,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,形心轴至下缘距离,组合性截面形心轴,形心轴至上缘距离,截面高度,式中,小截面的毛截面形心至下缘距离,1-6号钢束重心至下缘距离,对梁下缘静矩,7号钢束重心至下缘距离,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,小截面(考虑有效宽度)的毛截面对其形心轴惯性矩,组合性截面惯性矩,
8、7号钢束预留管道截面对其形心轴惯性矩,1-6号钢束换算截面对其形心轴惯性矩,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,换算截面对下缘弹性抵抗矩,组合性截面抵抗矩,换算截面对上缘弹性抵抗矩,1-6号钢束重心至组合性截面形心偏心距,7号钢束重心至组合性截面形心偏心距,三. 阶段三截面几何特性计算,第二部份 主梁截面几何特性计算,大截面换算截面图:,第二部份 主梁截面几何特性计算,毛截面形心轴,换算截面形心轴,计算公式:,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,大截面的毛截面面积,换算截面面积,预应力钢束换算为砼而增加的面积,式中,大截面的毛截面形心至下缘距离,对梁下缘静矩,预应力钢束重心至下缘距离,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,形心轴至下缘距离,换算截面形心轴,式中,大截面(考虑有效宽度)的毛截面对其形心轴惯性矩,换算截面惯性矩,预应力钢束换算截面对其形心轴惯性矩,形心轴至上缘距离,截面高度,第二部份 主梁截面几何特性计算,式中,换算截面对下缘弹性抵抗矩,换算截面抵抗矩,换算截面对上缘弹性抵
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