《[工学]第10章第2讲 预应力混凝土连续梁桥》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]第10章第2讲 预应力混凝土连续梁桥（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 School of Civil Engineering Southeast University1桥梁工程桥梁工程东南大学土木工程学院东南大学土木工程学院Bridge EngineeringSchool of Civil Engineering SEU School of Civil Engineering Southeast University210 预应力混凝土连续梁（刚构预应力混凝土连续梁（刚构 ）桥）桥Chapter 10 ：Prestressed concrete continuous beam (frame) bridges School of Civil Engineerin
2、g Southeast University310.4 10.4 连续梁桥的设计计算原理连续梁桥的设计计算原理10.4.1连续梁桥设计的一般过程连续梁桥设计的一般过程 v设计过程设计过程n平面、立面、横断面的设计，尺寸拟定平面、立面、横断面的设计，尺寸拟定n荷载计算、荷载组合荷载计算、荷载组合n内力计算内力计算n截面配筋验算截面配筋验算n施工图施工图v各种作用各种作用 n直接作用：恒载、活载等直接作用：恒载、活载等n间接作用：温度、徐变收缩、支座沉降等间接作用：温度、徐变收缩、支座沉降等 School of Civil Engineering Southeast University410.4
3、.2 恒载效应分析恒载效应分析v要与所采用的施工方法紧密联系要与所采用的施工方法紧密联系v注意结构体系的转换注意结构体系的转换 School of Civil Engineering Southeast University510.4.3 活荷载效应分析活荷载效应分析v影响线的概念影响线的概念v内力包络图的概念内力包络图的概念 School of Civil Engineering Southeast University6连续梁影响线及最不利布载连续梁影响线及最不利布载 School of Civil Engineering Southeast University7连续梁包络图的具体作法连
4、续梁包络图的具体作法 （1）把连续梁的每一跨分为若干等分，取等分点为）把连续梁的每一跨分为若干等分，取等分点为计算截面。计算截面。 （2）全梁布满恒载，绘制）全梁布满恒载，绘制M恒。恒。 （3）逐个的单独一跨布满活载，绘制各）逐个的单独一跨布满活载，绘制各M活图。活图。 （4）求出各计算截面的）求出各计算截面的Mmax 和和Mmin。 任意截任意截面面K的最大弯矩和最小弯矩按下式计算：的最大弯矩和最小弯矩按下式计算：（5）将各截面的）将各截面的Mmax值用曲线联结起来，将各截值用曲线联结起来，将各截面的面的Mmin值用曲线联结起来，值用曲线联结起来， School of Civil Engin
5、eering Southeast University8连续梁的内力包络图：连续梁的内力包络图：v求在恒载和活载联合作用下，各截面可能产生的最求在恒载和活载联合作用下，各截面可能产生的最大正弯矩大正弯矩Mmax和最大负弯矩和最大负弯矩Mmin。v求求Mmax和和Mmin的原则：的原则：1、必有恒载作用，且永远出现。2、活载按最不利情况考虑。v例：已知恒载集度例：已知恒载集度q=12kN/m，活载集度，活载集度p=12kN/m。作。作M包络图。包络图。 School of Civil Engineering Southeast University910m10m10m01234567891011
6、12120120q=12kN/m9030P=12kN/m 80110103020P=12kN/m60603030 P=12kN/m80110103020M恒M活1M活2M活39090连续梁的内力包络图：连续梁的内力包络图： School of Civil Engineering Southeast University10MmaxMmin00210024681012100120100210060260 302606000123456789101112210602601001203026010021060弯矩图包络图（kN.m)连续梁的内力包络图：连续梁的内力包络图： School of Civ
7、il Engineering Southeast University1110.4.3 预应力效应分析预应力效应分析10.4.3.1预应力混凝土的基本概念预应力混凝土的基本概念 v预应力体系的构成预应力体系的构成v林同炎三个概念：林同炎三个概念：n第一个概念：预应力使混凝土在使用阶段转变为弹性材料第一个概念：预应力使混凝土在使用阶段转变为弹性材料材料材料n第二个概念：预应力使高强钢材和混凝土有效地结合结第二个概念：预应力使高强钢材和混凝土有效地结合结构构n第三个概念：用预应力平衡外荷载设计第三个概念：用预应力平衡外荷载设计这也是从三个角度看问题这也是从三个角度看问题 School of Civ
8、il Engineering Southeast University1210.4.3 预应力效应分析预应力效应分析10.4.3.2 预应力等效荷载和荷载平衡设计思想预应力等效荷载和荷载平衡设计思想 等效荷载：等效荷载：把预应力束筋和混凝土视为相互独立的脱离体，把预应力束筋和混凝土视为相互独立的脱离体，预加力对混凝土的作用可以用一组等效荷载（预加力对混凝土的作用可以用一组等效荷载（Equivalent Loads）代替。此等效荷载由）代替。此等效荷载由2部分组成，部分组成，1）锚固处端部锚具对混凝土构件作用的压力和集中弯）锚固处端部锚具对混凝土构件作用的压力和集中弯矩；矩；2）由于预应力筋曲率
9、引起的垂直于预应力中心线的横）由于预应力筋曲率引起的垂直于预应力中心线的横向分布力，或预应力筋转折引起的集中力。向分布力，或预应力筋转折引起的集中力。 由预应力由预应力Ny引起的弯矩为：引起的弯矩为： 将将M对对x求二次导数，即可得到等效荷载求二次导数，即可得到等效荷载 School of Civil Engineering Southeast University1310.4.3 预应力效应分析预应力效应分析10.4.3.2 预应力等效荷载和荷载平衡设计思想预应力等效荷载和荷载平衡设计思想 简支梁的等效荷载：简支梁的等效荷载： 1）直线筋的等效荷载）直线筋的等效荷载 2）曲线筋的等效荷载）曲
10、线筋的等效荷载 3）折线筋的等效荷载）折线筋的等效荷载荷载平衡设计思想：荷载平衡设计思想：等效荷载平衡外荷载的设计思想。等效荷载平衡外荷载的设计思想。1963年林同炎教授提出，该法大大简化了预应力结构的设计计算。年林同炎教授提出，该法大大简化了预应力结构的设计计算。 School of Civil Engineering Southeast University141）在梁端部）在梁端部n轴向力轴向力n竖向力竖向力n力矩力矩10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析 School of Civil Engineering Southeast University1510.4.3.3 超静定梁上
11、张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定次内力计算超静定次内力计算1 1、产生原因、产生原因结构因各种原因产生变形，在多余约束结构因各种原因产生变形，在多余约束处将产生约束力，从而引起结构附加内力处将产生约束力，从而引起结构附加内力( (或称次内力或称次内力) )2 2、连续梁产生次内力的外界原因、连续梁产生次内力的外界原因n预应力预应力n墩台基础沉降墩台基础沉降n温度变形温度变形n徐变与收缩徐变与收缩10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析 School of Civil Engineering Southeast University16预应力初弯矩：预应力初弯矩： 预应
12、力次弯矩：预应力次弯矩：总预矩总预矩（等效荷载作用）（等效荷载作用）：10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析 School of Civil Engineering Southeast University1710.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应10.4.3 预应力效应分析预应力效应分析（1）预应力压力线）预应力压力线（2）预应力布置的线性变换原理）预应力布置的线性变换原理（3）关于吻合索）关于吻合索 School of Civil Engineering Southea
13、st University18（1）压力线：）压力线：v简支梁压力线与预应力筋位简支梁压力线与预应力筋位置重合置重合v连续梁压力线与预应力筋位连续梁压力线与预应力筋位置相差置相差10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应 School of Civil Engineering Southeast University19（2）预应力布置的线性）预应力布置的线性变换原理：变换原理：v只要保持束筋在超静定梁中只要保持束筋在超静定梁中的两端位置不变，保持束的两端位置不变，保持束筋在跨内的形状不变，而筋在跨内的形状不变，而只改变束筋在中间支点上只改变束筋在中间支点上
14、的偏心距，则梁内的混凝的偏心距，则梁内的混凝土压力线不变，总预矩不土压力线不变，总预矩不变变10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应 School of Civil Engineering Southeast University20（2）预应力布置的线性）预应力布置的线性变换原理：变换原理：v改改变变e e在在支支点点B B所所增增加加( (或或减减少少) )的的初初预预矩矩值值，与与预预加加力力次次力力矩矩的的变变化化值值相相等等，而而且且两两者者图图形形都都是是线线性性分分布布，因此正好抵消因此正好抵消10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应
15、超静定梁上张拉预应力引起的效应 School of Civil Engineering Southeast University21（3）关于吻合索）关于吻合索v调调整整预预应应力力束束筋筋在在中中间间支支点点的的位位置置，使使预预应应力力筋筋重重心心线线线线性性转转换换至至压压力力线线位位置置上上，预预加加力力的的总总预预矩矩不不变变，而而次次力矩为零。力矩为零。次力矩为零时的配束称吻合索，并不必要追求吻合束。次力矩为零时的配束称吻合索，并不必要追求吻合束。10.4.3.3 超静定梁上张拉预应力引起的效应超静定梁上张拉预应力引起的效应 School of Civil Engineering
16、Southeast University22v（1）等效荷载法）等效荷载法v（2）电算中用初应变、降温来模拟预应力作用）电算中用初应变、降温来模拟预应力作用10.4.3.4预应力作用效应的一般分析方法预应力作用效应的一般分析方法 School of Civil Engineering Southeast University2310.4.4.1 徐变的基本概念徐变的基本概念v混凝土徐变的基本概念混凝土徐变的基本概念n收缩收缩与荷载无关与荷载无关n徐变徐变与荷载有关与荷载有关v徐变影响因素，徐变系数的定义徐变影响因素，徐变系数的定义n收收缩缩、徐徐变变与与材材料料、配配合合比比、温温度度、湿湿度
17、度、截截面面形形式式、护护条件、混凝土龄期有关条件、混凝土龄期有关v当当混混凝凝土土棱棱柱柱体体在在持持续续应应力力不不大大与与0.5Ra时时，徐徐变变变变形形与与初初始始弹性变形成线性比例关系弹性变形成线性比例关系n徐变系数徐变系数徐变与弹性应变之比徐变与弹性应变之比10.4.4徐变效应分析徐变效应分析 School of Civil Engineering Southeast University24混凝土变形过程混凝土变形过程n收缩收缩n弹性变形弹性变形n回复弹性变形回复弹性变形n滞后弹性变形滞后弹性变形n屈服应变屈服应变 School of Civil Engineering Sout
18、heast University25v2.2规范规范10.4.4.2徐变的数学模型（了解）徐变的数学模型（了解） School of Civil Engineering Southeast University26 School of Civil Engineering Southeast University2710.4.4.3简支变连续桥梁的徐变次内力简支变连续桥梁的徐变次内力按老化理论按老化理论解微分方程得：解微分方程得：徐变稳定力徐变稳定力 School of Civil Engineering Southeast University2810.4.4.4 考虑徐变影响的一般分析方法考
19、虑徐变影响的一般分析方法v按龄期调整有效模量法（按龄期调整有效模量法（AAEM） School of Civil Engineering Southeast University2910.5 温度作用分析温度作用分析10.5.1温度影响与温度模式温度影响与温度模式 v季节温度均匀升降温季节温度均匀升降温 常年温差：构件的伸长、缩短；常年温差：构件的伸长、缩短；连续梁连续梁设伸缩缝设伸缩缝拱桥、刚构桥拱桥、刚构桥结构次内力结构次内力v日照温差温度梯度：日照温差温度梯度： 构件弯曲构件弯曲结构次内力；结构次内力；线性温度场线性温度场次内力次内力非线性温度场非线性温度场次内力、自应力次内力、自应力v
20、骤然降温温度梯度骤然降温温度梯度v规范：日照温度梯度规范：日照温度梯度 School of Civil Engineering Southeast University30 School of Civil Engineering Southeast University31v温度总应力自应力次应力温度总应力自应力次应力10.5.2 温度应力的计算温度应力的计算 School of Civil Engineering Southeast University32自应力计算自应力计算温差应变温差应变 T(y)= T(y) 平截面假定平截面假定 a(y)= 0+ y温温 差差 自自 应应 变变 (y
21、)= T(y)- a(y)= T(y)-( 0+ y)温温差差自自应应力力 s0(y)=E (y)=E T(y)-( 0+ y) School of Civil Engineering Southeast University3310.6 空间效应空间效应v剪滞剪滞v扭转（自由和扭转）扭转（自由和扭转）v畸变畸变v温度应力温度应力v徐变徐变 School of Civil Engineering Southeast University34 School of Civil Engineering Southeast University35 School of Civil Engineerin
22、g Southeast University36 School of Civil Engineering Southeast University37纵向弯曲刚性扭转畸变横向弯曲 School of Civil Engineering Southeast University3810.7 悬臂施工连续梁桥的设计施工特点悬臂施工连续梁桥的设计施工特点v应力状态应力状态 施工特点等施工特点等 School of Civil Engineering Southeast University39 School of Civil Engineering Southeast University40 Sc
23、hool of Civil Engineering Southeast University41v20072007年年5 5月月2121日，苏通大桥的四项世界纪录之一日，苏通大桥的四项世界纪录之一最长的一根斜拉索在最长的一根斜拉索在江阴制作完成，这不仅标志着首次使用国产钢丝制作的苏通大桥江阴制作完成，这不仅标志着首次使用国产钢丝制作的苏通大桥272272根斜根斜拉索全部完工，同时也表明我国桥梁拉索的制作工艺达到了国际领先水拉索全部完工，同时也表明我国桥梁拉索的制作工艺达到了国际领先水平。平。 v苏通大桥主桥的斜拉索总计有苏通大桥主桥的斜拉索总计有70007000吨重，其中最长的一根长达吨重，其中最长的一根长达577577米、重米、重达达5959吨。吨。
