第10章第2講 預應力混凝土連續(xù)梁橋 ppt課件

1、 School of Civil Engineering Southeast University1橋梁工程橋梁工程東南大學土木工程學院東南大學土木工程學院Bridge EngineeringSchool of Civil Engineering SEU School of Civil Engineering Southeast University210 預應力混凝土延續(xù)梁剛構預應力混凝土延續(xù)梁剛構 橋橋Chapter 10 ：Prestressed concrete continuous beam (frame) bridges School of Civil Engineering So

2、utheast University310.4 10.4 延續(xù)梁橋的設計計算原理延續(xù)梁橋的設計計算原理10.4.1延續(xù)梁橋設計的普經過程 設計過程平面、立面、橫斷面的設計，尺寸擬定荷載計算、荷載組合內力計算截面配筋驗算施工圖各種作用 直接作用：恒載、活載等間接作用：溫度、徐變收縮、支座沉降等 School of Civil Engineering Southeast University410.4.2 恒載效應分析恒載效應分析v要與所采用的施工方法嚴密聯絡要與所采用的施工方法嚴密聯絡v留意構造體系的轉換留意構造體系的轉換 School of Civil Engineering Southeas

3、t University510.4.3 活荷載效應分析活荷載效應分析v影響線的概念影響線的概念v內力包絡圖的概念內力包絡圖的概念 School of Civil Engineering Southeast University6延續(xù)梁影響線及最不利布載延續(xù)梁影響線及最不利布載 School of Civil Engineering Southeast University7延續(xù)梁包絡圖的詳細作法延續(xù)梁包絡圖的詳細作法 1把延續(xù)梁的每一跨分為假設干等分，取等分點把延續(xù)梁的每一跨分為假設干等分，取等分點為計算截面。為計算截面。 2全梁布滿恒載，繪制全梁布滿恒載，繪制M恒。恒。 3逐個的單獨一跨布滿

4、活載，繪制各逐個的單獨一跨布滿活載，繪制各M活圖?；顖D。 4求出各計算截面的求出各計算截面的Mmax 和和Mmin。 恣意截恣意截面面K的最大彎矩和最小彎矩按下式計算：的最大彎矩和最小彎矩按下式計算：5將各截面的將各截面的Mmax值用曲線結合起來，將各截值用曲線結合起來，將各截面的面的Mmin值用曲線結合起來，值用曲線結合起來， School of Civil Engineering Southeast University8延續(xù)梁的內力包絡圖：延續(xù)梁的內力包絡圖：v求在恒載和活載結協(xié)作用下，各截面能夠產生的最求在恒載和活載結協(xié)作用下，各截面能夠產生的最大正彎矩大正彎矩Mmax和最大負彎矩和最

5、大負彎矩Mmin。v求求Mmax和和Mmin的原那么：的原那么：v1、必有恒載作用，且永遠出現。、必有恒載作用，且永遠出現。v2、活載按最不利情況思索。、活載按最不利情況思索。v例：知恒載集度例：知恒載集度q=12kN/m，活載集度，活載集度p=12kN/m。作。作M包絡圖。包絡圖。 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延續(xù)梁的內力包絡圖：延續(xù)梁的內力包絡圖： School of Civil Engineering Southeast University10MmaxMmin00210024681012100120100210060260 302606000123456789101112210602601001203026010021060彎矩圖包絡圖kN.m)延續(xù)梁的內力包絡圖：延續(xù)梁的內力包絡圖： School of Civil Engineering Southeast University1110.4.3 預應力效應分析預應力效應分析10.4.3.1預應力混凝土的根本概念預應力混凝土的根本

7、概念 預應力體系的構成預應力體系的構成林同炎三個概念：林同炎三個概念：第一個概念：預應力使混凝土在運用階段轉變第一個概念：預應力使混凝土在運用階段轉變?yōu)閺椥再Y料資料為彈性資料資料第二個概念：預應力使高強鋼材和混凝土有效第二個概念：預應力使高強鋼材和混凝土有效地結合構造地結合構造第三個概念：用預應力平衡外荷載設計第三個概念：用預應力平衡外荷載設計這也是從三個角度看問題這也是從三個角度看問題 School of Civil Engineering Southeast University1210.4.3 預應力效應分析預應力效應分析10.4.3.2 預應力等效荷載和荷載平衡設計思想 等效荷載：把預

8、應力束筋和混凝土視為相互獨立的脫離體，預加力對混凝土的作用可以用一組等效荷載Equivalent Loads替代。此等效荷載由2部分組成，1錨固處端部錨具對混凝土構件作用的壓力和集中彎矩；2由于預應力筋曲率引起的垂直于預應力中心線的橫向分布力，或預應力筋轉機引起的集中力。 由預應力Ny引起的彎矩為： 將M對x求二次導數，即可得到等效荷載yyMN e2222eyd Md eNdxdx School of Civil Engineering Southeast University1310.4.3 預應力效應分析預應力效應分析10.4.3.2 預應力等效荷載和荷載平衡設計思想 簡支梁的等效荷載：

9、1直線筋的等效荷載 2曲線筋的等效荷載 3折線筋的等效荷載荷載平衡設計思想：等效荷載平衡外荷載的設計思想。1963年林同炎教授提出，該法大大簡化了預應力構造的設計計算。 2222eyd Md eNdxdx School of Civil Engineering Southeast University141在梁端部在梁端部軸向力軸向力豎向力豎向力力矩力矩yyNN 1cos 11sin yyNN eNeNyy 1cos 10.4.3 預應力效應分析預應力效應分析 School of Civil Engineering Southeast University1510.4.3.3 超靜定梁上張拉預

10、應力引起的效應超靜定梁上張拉預應力引起的效應超靜定次內力計算超靜定次內力計算1、產生緣由、產生緣由構造因各種緣由產生變形，在多余構造因各種緣由產生變形，在多余約束處將產生約束力，從而引起構造附加內力約束處將產生約束力，從而引起構造附加內力(或稱或稱次內力次內力)2、延續(xù)梁產生次內力的外界緣由、延續(xù)梁產生次內力的外界緣由預應力預應力墩臺根底沉降墩臺根底沉降溫度變形溫度變形徐變與收縮徐變與收縮10.4.3 預應力效應分析預應力效應分析 School of Civil Engineering Southeast University16預應力初彎矩：預應力初彎矩：預應力次彎矩：預應力次彎矩：總預矩等

11、效荷載作用總預矩等效荷載作用：M eNMy 0MMMN 010.4.3.3 超靜定梁上張拉預應力引起的效應超靜定梁上張拉預應力引起的效應10.4.3 預應力效應分析預應力效應分析 School of Civil Engineering Southeast University1710.4.3.3 超靜定梁上張拉預應力引起的效應超靜定梁上張拉預應力引起的效應10.4.3 預應力效應分析預應力效應分析1預應力壓力線預應力壓力線2預應力布置的線性變換原理預應力布置的線性變換原理3關于吻合索關于吻合索 School of Civil Engineering Southeast University18

12、1壓力線：壓力線：簡支梁壓力線與預應力筋簡支梁壓力線與預應力筋位置重合位置重合延續(xù)梁壓力線與預應力筋延續(xù)梁壓力線與預應力筋位置相差位置相差yNNMe yNMe 10.4.3.3 超靜定梁上張拉預應力引起的效應超靜定梁上張拉預應力引起的效應 School of Civil Engineering Southeast University192預應力布置的線性預應力布置的線性變換原理：變換原理：只需堅持束筋在超靜定梁只需堅持束筋在超靜定梁中的兩端位置不變，堅中的兩端位置不變，堅持束筋在跨內的外形不持束筋在跨內的外形不變，而只改動束筋在中變，而只改動束筋在中間支點上的偏心距，那間支點上的偏心距，那么

13、梁內的混凝土壓力線么梁內的混凝土壓力線不變，總預矩不變不變，總預矩不變10.4.3.3 超靜定梁上張拉預應力引起的效應超靜定梁上張拉預應力引起的效應 School of Civil Engineering Southeast University202預應力布置的線性預應力布置的線性變換原理：變換原理：改動改動e在支點在支點B所添加所添加(或或減少減少)的初預矩值，與的初預矩值，與預加力次力矩的變化值預加力次力矩的變化值相等，而且兩者圖形都相等，而且兩者圖形都是線性分布，因此正好是線性分布，因此正好抵消抵消10.4.3.3 超靜定梁上張拉預應力引起的效應超靜定梁上張拉預應力引起的效應 Scho

14、ol of Civil Engineering Southeast University213關于吻合索關于吻合索調整預應力束筋在中間支點的位置，使預應力筋調整預應力束筋在中間支點的位置，使預應力筋重心線線性轉換至壓力線位置上，預加力的總重心線線性轉換至壓力線位置上，預加力的總預矩不變，而次力矩為零。預矩不變，而次力矩為零。次力矩為零時的配束稱吻合索，并不用要追求次力矩為零時的配束稱吻合索，并不用要追求吻合束。吻合束。10.4.3.3 超靜定梁上張拉預應力引起的效應超靜定梁上張拉預應力引起的效應 School of Civil Engineering Southeast University2

15、2v1等效荷載法等效荷載法v2電算中用初應變、降溫來模擬預應力作用電算中用初應變、降溫來模擬預應力作用10.4.3.4預應力作用效應的普通分析方預應力作用效應的普通分析方法法 School of Civil Engineering Southeast University2310.4.4.1 徐變的根本概念混凝土徐變的根本概念收縮與荷載無關徐變與荷載有關徐變影響要素，徐變系數的定義收縮、徐變與資料、配合比、溫度、濕度、截面方式、護條件、混凝土齡期有關當混凝土棱柱體在繼續(xù)應力不大與0.5Ra時，徐變變形與初始彈性變構成線性比例關系徐變系數徐變與彈性應變之比10.4.4徐變效應分析徐變效應分析ec

16、 / eeecccllllll School of Civil Engineering Southeast University24混凝土變形過程混凝土變形過程收縮收縮彈性變形彈性變形回復彈性變形回復彈性變形滯后彈性變形滯后彈性變形屈服應變屈服應變 School of Civil Engineering Southeast University25v2.2規(guī)范規(guī)范10.4.4.2徐變的數學模型了解徐變的數學模型了解 School of Civil Engineering Southeast University26010 X School of Civil Engineering Southe

17、ast University2710.4.4.3簡支變延續(xù)橋梁的徐變次內力簡支變延續(xù)橋梁的徐變次內力0 ) , ( ) ( ) (1111111 t dt Xt dXP1),()( tket1)()(110 teXtX按老化實際按老化實際解微分方程得：解微分方程得：1111/ pX 1 )(210 teMMMgggt兩跨連續(xù)梁成橋彎矩一次落架彎矩徐變后彎矩徐變穩(wěn)定力徐變穩(wěn)定力 School of Civil Engineering Southeast University2810.4.4.4 思索徐變影響的普通分析方法思索徐變影響的普通分析方法按齡期調整有效模量法按齡期調整有效模量法AAEM

18、School of Civil Engineering Southeast University2910.5 溫度作用分析溫度作用分析10.5.1溫度影響與溫度方式溫度影響與溫度方式 季節(jié)溫度均勻升降溫季節(jié)溫度均勻升降溫 年年溫差：構件的伸長、縮短；年年溫差：構件的伸長、縮短；延續(xù)梁延續(xù)梁設伸縮縫設伸縮縫拱橋、剛構橋拱橋、剛構橋構造次內力構造次內力日照溫差溫度梯度：日照溫差溫度梯度： 構件彎曲構件彎曲構造次內力；構造次內力；線性溫度場線性溫度場次內力次內力非線性溫度場非線性溫度場次內力、自應力次內力、自應力驟然降溫溫度梯度驟然降溫溫度梯度規(guī)范：日照溫度梯度規(guī)范：日照溫度梯度 School of

19、 Civil Engineering Southeast University30 School of Civil Engineering Southeast University31v溫度總應力自應力次應力溫度總應力自應力次應力10.5.2 溫度應力的計算溫度應力的計算 School of Civil Engineering Southeast University32自應力計算自應力計算溫差應變溫差應變 T(y)=T(y) 平截面假定平截面假定 a(y)=0+y溫差自應變溫差自應變 (y)=T(y)-a(y)=T(y)-(0+y)溫差自應力溫差自應力 s0(y)=E(y)=ET(y)-(0+y) School of Civil Engineering Southeast University3310.6 空間效應空間效應v剪滯剪滯v改動自在和改動改動自在和改動v畸變畸變v溫度應力溫度應力v徐變徐變 School of Civil Engineering Southeast University34 School of Civil Engineering Southeast University35 School o