后张法部分预应力混凝土简支梁设计(3)

第三章 预应力钢筋、普通钢筋的估算与布置

估计部分预应力混凝土梁中所需要的预应力钢筋和非预应力钢筋的用量时，首先要考虑满足强度要求和使用性能的要求，在此基础上要力争做到经济、合理、施工方便。因此，此项工作也往往是经过多次反复才能取得满意的结果。目前，简单易行的方法主要有：根据混凝土的容许名义拉应力估算预加力、采用荷载平衡法估算有效预加力和先估计PPR值法。本设计选择根据混凝土的容许名义拉应力估算预加力，然后根据梁的极限强度要求推算预应力钢筋和非预应力钢筋的用量。

3.1、预应力钢筋和普通钢筋的估算

1、混凝土毛截面特性计算

估算配筋需考虑现浇铰缝和现浇桥面层参与共同受力，跨中截面如图3-1所示：

图3-1 考虑现浇铰缝和现浇桥面后跨中截面（单位：cm）

利用MIDAS中截面特性计算器求得跨中截面截面特性如表3-1所示：

表3-1 跨中截面截面特性计算结果

截面特性 数值 面积Ah（cm） 8747.20

2截面重心到截面最下缘距离ey(cm) 79.93 截面主惯性矩Ih(cm4) 24601721.55

2、预应力钢筋估算

将部分预应力混凝土梁按匀质未开裂混凝土截面计算，由设计荷载作用引起的最大受拉纤维应力?h与相应位置混凝土纤维所受的有效预应力?pe叠加后，得到的最大受拉纤维所受的总的拉应力（名义拉应力）?h须小于容许名义拉应力[?h]，即：

?h??w??pe?[?h]由设计荷载作用引起的最大受拉纤维应力：

MMey4321.?83?100.79?963=??10? ?w=WIh0.2460172114.MP041 a根据《PPC建议》查得本设计中混凝土容许名义拉应力取为??h??5.6?0.7?3.92MPa；

由?pe?NpeAh?NpeeeyIh??w???h?，式中e为预应力钢筋重心至截面重心的距离，

该处取为0.7m，可求得有效预加力为：Npe?2.96?103kN

根据经验取有效预应力为?h?1100MPa，可求得所需预应力钢筋面积为：

62.9?6102??2691mm Ap? ?h1100Npe3、普通钢筋估算

首先需计算受压区高度x，根据表2-6可知跨中截面承载能力极限状态荷载基本组合弯矩值Md?5525.4kN?m，由于需满足M?Md，假定预应力钢筋与普通钢筋重心距截面上缘的距离为h0?0.9h?0.9?1.48?1.332m，且受压区全在顶板内，则：

M?bxfcd(h0?x/2)

求得x?0.137m?0.19m，满足假设。

由平衡条件，bxfcd?Apfpd?Asfsd，求得普通钢筋面积：

As?bxfcd?Apfpdfsd?1.425?0.137?22.4?0.002691?1260?0.003508m2?3508mm2

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3.2、预应力钢筋和普通钢筋的选用与布置

1、预应力钢筋和普通钢筋的选用

根据预应力钢筋和普通钢筋估算结果，预应力钢筋选用公称直径为 的高强度低松弛钢绞线，单根预应力筋（ ）的截面积为：Ay?140mm2，取 ，普通钢筋选用HRB335钢筋，取12-AP?2800mm2；2、预应力钢筋和普通钢筋的布置

根据JTG D62-2004第9.1条和第9.4条的规定，对于后张法部分预应力混凝土构件，预应力钢筋的净间距及预应力钢筋的预留孔道应符合下列要求：

（1）、 采用预埋铁皮套管，其水平净距不应小于4cm，竖直方向在水平段可两套叠置，叠置套管的水平净距也不应小于4cm。

（2）、 管道至构件顶面或侧面边缘的净距不应小于4.5cm，至构件底边缘净距不小于5cm。

（3）、 曲线预应力钢绞线弯曲半径不小于4m，弯起角不大于30度。

对于部分预应力混凝土梁宜把非预应力钢筋布置在受拉区的外缘，这样除可以充分发挥非预应力钢筋的强度外，对改善结构的开裂状态也极有好处。

考虑到承载能力极限状态荷载效应基本组合计算结果(表2-6)的变化趋势,结合上述布置规定以及主梁横断面尺寸,本设计采用 预应力钢束,预埋金属波纹管，采用的锚具为YMB15-4,对应的波纹管内径为55mm，预应力钢筋弯曲角度10°，预应力钢筋和普通钢筋具体布置如图3-2至3-6图所示,其中P1-P5为预应力钢束,采用 ,S1-S12为普通钢筋,采用

钢筋。

， As?3770mm2。

图3-2 主梁预应力钢筋及普通钢筋布置半立面图（单位：cm）

图3-3 主梁支点截面钢筋布置横断面图（单位：cm）

图3-4 主梁变刚度截面1钢筋布置横断面图（单位：cm）

图3-5 主梁变刚度截面2钢筋布置横断面图（单位：cm）

图3-6 主梁1/4跨及跨中截面钢筋布置横断面图（单位：cm）

3、各截面截面特性计算

根据预应力钢束的布置计算各截面截面特性，需计算预制梁的截面特性以及考虑现浇铰缝与桥面层参与受力后的截面特性。同时，由于为后张拉预应力混凝土，因此需要考虑普通钢筋对截面特性的影响，即计算截面特性时需将普通钢筋换算成混凝土。预制梁截面特性计算结果见表3-2。

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