预应力混凝土结构设计原理

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1、预应力混凝土结构设计原理张治成（浙江大学交通工程研究所）联系方式E-mail:jszzc@zju.edu.cn手机:13064705225电话:0571-88208474办公室：浙江大学紫金港校区安中大楼B-717桥梁设计流程拟定结构体系、构造设计和布置(包括主梁的纵、横截面布置)、各部分构造的主要尺寸和细节处理以及桥梁施工的基本方法。这是《桥梁工程》的内容。对拟定的结构进行内力计算根据内力进行配筋计算这是《结构设计原理》的内容。对结构进行强度和刚度验算否是是否通过计算结束一、毛截面几何特性净截面Aj、Ij、Sj毛截面A、I、SAIS换算截面h、h、hEn=sEcAjA

2、Atjs=A+nAAAA=+sjsI=I+nItcs(a)净截面(b)毛截面(c)换算截面二、内力计算(一）永久作用（恒载）产生的内力自重内力需分阶段计算：（1）每阶段受力体系不一样；（2）荷载作用的截面也不相同结构重力的内力计算二期自重恒载S主梁一期自重恒载SG2G1（如横梁、桥面铺装、人行道、栏杆等）施工过程中结构不内力计算与施工发生体系转换方法有关，尤其应用成桥体系的是超静定梁桥需内力影响线进行根据不同的施工内力求解在施工过程中结构体系进行分阶段发生体系转换计算1.主梁一期自重恒载SG1——施工过程中结构不发生体系转换适用范围：所有静定结构(简支梁、悬臂梁、带挂孔的

3、T形刚构)及整体浇筑一次落架的超静定结构，主梁一期自重作用于桥上时，结构已是最终体系主梁一期恒载自重内力S精确计算公式：G1SG1=gx()()•yxdx∫1l式中：——主梁自重内力(弯矩或剪力)；SG1——主梁一期自重集度；gx()1——相应的主梁内力影响线坐标。y(x)简支梁一期恒载自重内力S近似计算公式：G1任意截面的弯矩：M=1gxlx(−)g1——为简支梁的一期恒载平均集度g112l——为主梁的计算跨径1任意截面的剪力：Q2=glx(−)g11x——计算截面到支点的距离22.二期恒载自重内力计算SG2受力体系：主梁在纵、横向的联接业已完成，二期恒载将作用在桥梁

4、的最终成桥体系上。精确计算方法：考虑结构的空间受力特点，将人行道、栏杆、灯柱和管道等重量像活载那样，按荷载横向分布的规律进行分配。近似的计算方法：将分点作用的横隔梁重量、横向不等分布的铺装层重量、延桥两侧作用的人行道、栏杆、灯柱和管道等重量均匀分摊给主梁。简支梁二期恒载自重内力S近似计算公式：G21任意截面的弯矩：Mg2=gxlx2(−)21任意截面的剪力：Q2g2=glx2(−)2(二）可变作用（活载）产生的内力1.荷载标准值可变荷载的类型由可变荷载中的汽车荷载、汽车冲击力、人群荷载（汽车离心力、汽车引起的土侧压力及汽车制动力）组成车道荷载城－Ａ级车道荷载城－B

5、级车道荷载跨径2-20m跨径2-20m=140KNM=22.5KN/m=130KNM=19.0KN/mQ=37.5KN/mQ=25.0KN/m跨径20-150m跨径20-150m=300KNM=10.0KN/m=160KNM=9.5KN/mQ=15.0KN/mQ=11.0KN/m公路桥梁的车辆荷载55T车辆2.车道横向折减系数（公路桥梁）（城市桥梁）nnn=2,ζζζ=1.0=3,=0.8=4,=0.67nN==5,ζζ0.60≥=6,0.553.车道纵向折减系数4.汽车冲击系数0.35.荷载的横向分布系数（1）单梁情况下主梁内力计算Px3PP21xzη()x3η()

6、xη()x12SPx=∑ii⋅η()η()x为单梁截面的纵向内力影响线，为单值函数i（2）多片主梁主梁内力计算P/23P/22P/21近似·单位荷载沿桥面横向(y轴方向)作用在不同位置时，某梁所分配的荷载比值变化曲线，也称作对于某梁的荷载横向分布影响线。SP=⋅η(,)xyP≈⋅ηη()()y⋅xP=⋅′η()x211PPy′=⋅η()2我们定义P′=mP⋅，P为荷载，则m就称为荷载横向分布系数，它表示某根主max梁所承担的最大荷载是作用荷载的倍数（通常小于1）。（3）两种横向分布系数的求解方法A、杠杆原理法基本假定桥面板在主梁上断开，当作沿横桥向支承在主梁上的简支梁或悬臂

7、梁。适用场合①双主梁、双拱肋；②荷载位于支点附近；③横向联系弱，无中横梁的梁桥。计算m０的方法①绘出各梁的内力（反力）横向分布影响线η()y；2②按最不利位置加载（确定荷载横向最不利位置）；a.P/2加到顶点上;η()yb.注意车轮离开缘石的距离,车轮的横向间距0.5m;c.确定荷载沿横向最不利位置(左右移动P/2，看是否减小）;∑η注意汽车的轮距1.8m和车与车之间的距离1.3mid.计算各荷载位置的影响线竖标值。求得:m01汽车：m0qi=∑η21挂车：m0gi=∑η4人群：m=η0rrB、修