某預應力連續(xù)剛構橋的預應力鋼束估算和布置計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u5691某預應力連續(xù)剛構橋的預應力鋼束估算和布置計算案例 1167231.1概述 195351.1.1根據承載能力極限狀態(tài)下計算 1233171.1.2根據正常使用極限狀態(tài)下計算 285051.2預應力鋼束估算 3129341.2.1跨中截面(底板鋼束) 3172461.2.2支點截面(頂板鋼束與腹板鋼束) 5130021.2.3邊跨跨中截面(底板鋼束) 6281831.2.4主梁預應力鋼束最終確定 743991.3MIDAS預應力鋼束輸入 850861.3.1預應力鋼束特性值設置 8182061.3.2預應力鋼束具體位置輸入 9158451.4小結 181.1概述本章根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計預規(guī)》(JTGD62-2004)中明確規(guī)定：預應力鋼筋混凝土梁應滿足正常使用階段和承載能力極限狀態(tài)的正截面強度要求，再根據第5章選取的三個特殊截面的最不利荷載組合來進行預應力鋼束的估算和布置。1.1.1根據承載能力極限狀態(tài)下計算預應力箱梁到達受彎的極限狀態(tài)時，受壓區(qū)混凝土應力達到混凝土抗壓設計強度，受拉區(qū)鋼筋達到抗拉設計強度。截面的安全性是通過截面抗彎安全系數來保證的。(1)對于僅承受一個方向的彎矩的單筋截面梁，所需預應力筋數量按下式計算。，（6-1），（6-2）解上兩式得：受壓區(qū)高度：（6-3）預應力筋數：（6-4）式中：fcd——混凝土抗壓強度設計值；fpd——預應力筋抗拉強度設計值；x——混凝土受壓高度；Mp——彎矩組合設計值；Ap——單根預應力束的截面面積b——截面寬度。(2)若截面承受雙向彎矩時，需配雙筋的，可據截面上正、負彎矩按上述方法分別計算上、下緣所需預應力筋數量。這忽略實際上存在的雙筋影響時（受拉區(qū)和受壓區(qū)都有預應力筋）會使計算結果偏大，作為力筋數量的估算是允許的。1.1.2根據正常使用極限狀態(tài)下計算《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計預規(guī)》（JTGD62-2004）規(guī)定，截面上的預壓應力應大于荷載引起的拉應力，預壓應力與荷載引起的壓應力之和應小于混凝土的允許壓應力（為0.25fck），或為在任意階段，全截面承壓，截面上不出現拉應力，同時截面上最大壓應力小于允許壓應力。當截面受正彎矩Mmax時：σ上=σ下=當截面受負彎矩Mmin時：σ上=σ下=從以上四個式中可以求出預應力鋼束的大致范圍。預應力鋼束最小根數為：n上n下預應力鋼束最大根數為：n上n下式中：Ay——單根預應力鋼筋面積，取140mm2；Ry——預應力鋼筋有效預應力，取0.7×1860=1302Mpa；[Ra]——混凝土容許承壓應力；e上、e下——預應力鋼筋對截面形心軸得偏心距；Mmax、Mmin——截面承受得最大最小彎矩；W上、W下——截面上下緣的截面模量；K上、K下——截面上下核心距離，K根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）1.2.6規(guī)定：鋼筋松弛系數，I級松弛（普通松弛），ζ=1.0；II級松弛（低松弛），ζ=0.3。根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG3362-2018）3.2.2、3.2.3規(guī)定：本次設計預應力鋼絞線，采用高強度低松弛預應力鋼絞線，其抗拉強度標準值fpk=1860Mpa，ζ=0.3，直徑為15.2mm，面積為140mm2,彈性模量Ep=1.95×105Mpa，有效預應力Ry取0.7fpk=1302Mpa。計算三種特殊截面位置：支點截面、跨中截面、邊跨跨中截面。1.2預應力鋼束估算1.2.1跨中截面(底板鋼束)(1)正常使用極限狀態(tài)計算I=18.6702m4，A=13.5699m2，z1=1.2134m，z2=1.7866m，fcd=22.4MPa。根據公式(6-2)~(6-12)來計算鋼束數量：WWKK混凝土保護層厚度取為ax=100mm：e上=z1-ax=1.2134-0.1=1.1134me下=z2-ax=1.7866-0.1=1.6866m由第5章查取到最不利頻遇組合：M中max=73854.86kN·mM中min=65947.2kN·m所以預應力鋼束最小根數為：nnn預應力鋼束最大根數為：nn(2)承載力極限狀態(tài)計算h0=h-ax=3-0.1=2.9m由第5章查取到最不利基本組合：M中max=95601.88kN·mM中min=78972.84kN·m當預應力鋼束布置在下方時：b=18m受壓區(qū)高度為：x=2.9?nn1.2.2支點截面(頂板鋼束與腹板鋼束)(1)正常使用極限狀態(tài)計算I=234.738m4，A=21.53m2，z1=4.2137m，z2=3.2863m，fcd=22.4MPa。根據公式(6-2)~(6-12)來計算鋼束數量：WWKK混凝土保護層厚度取為ax=100mm：e上=z1-ax=4.2137-0.1=4.1137me下=z2-ax=3.2863-0.1=3.1863m由第5章查取到最不利頻遇組合：M支max=-440771.25kN·mM支min=-476355.96kN·m所以預應力鋼束最小根數為：nnn預應力鋼束最大根數為：nn(2)承載力極限狀態(tài)計算h0=h-ax=7.5-0.1=7.4m由第5章查取到最不利基本組合：M支max=-526168.45kN·mM支min=-599300.24kN·m當預應力鋼束布置在上方時：b=12m受壓區(qū)高度為：x=7.4?nn1.2.3邊跨跨中截面(底板鋼束)(1)正常使用極限狀態(tài)計算I=18.6702m4，A=13.5699m2，z1=1.2134m，z2=1.7866m，fcd=22.4MPa。根據公式(6-2)~(6-12)來計算鋼束數量：WWKK混凝土保護層厚度取為ax=100mm：e上=z1-ax=1.2134-0.1=1.1134me下=z2-ax=1.7866-0.1=1.6866m由第5章查取到最不利頻遇組合：M邊max=65858.51kN·mM邊min=56949.31kN·m所以預應力鋼束最小根數為：nnn預應力鋼束最大根數為：nn(2)承載力極限狀態(tài)計算h0=h-ax=3-0.1=2.9m由第5章查取到最不利基本組合：M邊max=86301.39kN·mM邊min=67577.98kN·m當預應力鋼束布置在下方時：b=18m受壓區(qū)高度為：x=2.9?nn1.2.4主梁預應力鋼束最終確定(1)支點截面(頂板鋼束和腹板鋼束)頂板：26束——21φ15.2鋼絞線總根數：26×21=546根腹板：26束——21φ15.2鋼絞線總根數：26×21=546根(2)跨中截面(底板鋼束)底板：12束——23φ15.2鋼絞線總根數：12×23=276根(2)邊跨跨中截面(底板鋼束)底板：12束——23φ15.2鋼絞線總根數：12×23=276根1.3MIDAS預應力鋼束輸入1.3.1預應力鋼束特性值設置如圖1.3-1、1.3-2所示。圖1.3-1頂板鋼束特性值圖1.3-2底板鋼束特性值1.3.2預應力鋼束具體位置輸入(1)進入MIDAS，選擇樹狀菜單＞荷載＞溫度/預應力＞鋼束形狀。如圖1.3-3圖1.3-3預應力鋼束位置輸入其中PSTG為頂板鋼束，PWTG為腹板鋼束，CSTG為中跨底板鋼束，ASTG為邊跨底板鋼束。(2)各種鋼束的預應力荷載和屬于的荷載組見表1.3-2。1.3-1預應力鋼束數據鋼束名稱荷載工況張拉類型張拉位置開始點-應力開始點-應力開始點-拉力結束點-拉力注漿荷載組ASTG1-A07-11預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A07-12預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A07-23預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A07-24預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A08-09預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A08-10預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A08-21預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A08-22預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A09-07預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A09-08預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A09-19預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A09-20預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A10-05預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A10-06預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A10-17預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A10-18預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A11-03預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1續(xù)表1.3-1ASTG1-A11-04預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A11-15預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A11-16預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A12-01預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A12-02預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束1ASTG1-A12-13預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3ASTG1-A12-14預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束3CSTG1-K01-01預應力應力開始點01264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-02預應力應力開始點12648000000合龍段鋼束2CSTG1-K01-03預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-04預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-05預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-06預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-07預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-08預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-09預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-10預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-11預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2CSTG1-K01-12預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2續(xù)表1.3-1PSTG-L-01預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-L-02預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-L-03預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-L-04預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-M-01預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-M-02預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-M-03預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-M-04預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-R-01預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-R-02預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-R-03預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG-R-04預應力應力開始點12648001264800000合龍段鋼束2PSTG1-P1-01預應力應力開始點01264800001鋼束1-0PSTG1-P1-02預應力應力開始點01264800001鋼束1-0PSTG1-P1-03預應力應力開始點12648000001鋼束1-1PSTG1-P1-04預應力應力開始點12648000001鋼束1-1PSTG1-P1-05預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-2PSTG1-P1-06預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-2PSTG1-P1-07預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-3續(xù)表1.3-1PSTG1-P1-08預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-3PSTG1-P1-09預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-4PSTG1-P1-10預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-4PSTG1-P1-11預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-5PSTG1-P1-12預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-5PSTG1-P1-13預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-6PSTG1-P1-14預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-6PSTG1-P1-15預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-7PSTG1-P1-16預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-7PSTG1-P1-17預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-8PSTG1-P1-18預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-8PSTG1-P1-19預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-9PSTG1-P1-20預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-9PSTG1-P1-21預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-10PSTG1-P1-22預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-10PSTG1-P1-23預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-11PSTG1-P1-24預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-11PSTG1-P1-25預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-12PSTG1-P1-26預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-12續(xù)表1.3-1PSTG1-P2-01預應力應力開始點01264800001鋼束2-0PSTG1-P2-02預應力應力開始點01264800001鋼束2-0PSTG1-P2-03預應力應力開始點12648000001鋼束2-1PSTG1-P2-04預應力應力開始點12648000001鋼束2-1PSTG1-P2-05預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-2PSTG1-P2-06預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-2PSTG1-P2-07預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-3PSTG1-P2-08預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-3PSTG1-P2-09預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-4PSTG1-P2-10預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-4PSTG1-P2-11預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-5PSTG1-P2-12預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-5PSTG1-P2-13預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-6PSTG1-P2-14預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-6PSTG1-P2-15預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-7PSTG1-P2-16預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-7PSTG1-P2-17預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-8PSTG1-P2-18預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-8PSTG1-P2-19預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-9續(xù)表1.3-1PSTG1-P2-20預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-9PSTG1-P2-21預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-10PSTG1-P2-22預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-10PSTG1-P2-23預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-11PSTG1-P2-24預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-11PSTG1-P2-25預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-12PSTG1-P2-26預應力應力開始點12648001264800001鋼束2-12PWTG1-P1-01預應力應力開始點01264800001鋼束1-0PWTG1-P1-02預應力應力開始點01264800001鋼束1-0PWTG1-P1-03預應力應力開始點12648000001鋼束1-1PWTG1-P1-04預應力應力開始點12648000001鋼束1-1PWTG1-P1-05預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-2PWTG1-P1-06預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-2PWTG1-P1-07預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-3PWTG1-P1-08預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-3PWTG1-P1-09預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-4PWTG1-P1-10預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-4PWTG1-P1-11預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-5PWTG1-P1-12預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-5續(xù)表1.3-1PWTG1-P1-13預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-6PWTG1-P1-14預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-6PWTG1-P1-15預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-7PWTG1-P1-16預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-7PWTG1-P1-17預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-8PWTG1-P1-18預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-8PWTG1-P1-19預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-9PWTG1-P1-20預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-9PWTG1-P1-21預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-10PWTG1-P1-22預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-10PWTG1-P1-23預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-11PWTG1-P1-24預應力應力開始點12648001264800001鋼束1-11PWTG1-P1-25預應力應力開始點12648001264800001