_预应力砼桥梁预应力筋数量估算方法的对比分析

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1、公路与汽运第６期１７８Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ２０１２年１１月预应力砼桥梁预应力筋数量估算方法的对比分析＊王思涛，张玉平，冯志杰，钟薇（长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙４１０００４）摘要：介绍了目前预应力砼桥梁预应力筋数量估算常用的３种方法，即基于应力要求估算方法、按承载能力极限状态强度要求估算方法和按抗裂性要求估算方法；以３种不同桥型和不同跨径的实桥为工程背景，计算出每种方法的预应力数量，对３种方法的优缺点进行了对比分析。关键词：桥梁；预应力；配筋量；估算方法；对比分析中图分类号：Ｕ４４１文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－２６６８（２０１２）０

2、６－０１７８－０４预应力砼广泛应用于桥梁，合理地配置预应力法，文献［４］～［７］指出了按抗裂性要求进行预应力筋，是预应力砼桥梁结构设计的关键问题之一。在筋数量估算的方法，文献［８］～［１０］推导了按承载能进行桥梁预应力筋的配置时，首先是根据内力包络力极限状态强度要求进行预应力筋估算的公式，３图进行预应力筋数量的估算，再根据估算结果，结合种方法在工程中均有应用。该文对预应力砼桥梁结工程经验进行具体的预应力筋设计，而后对结构进构设计中预应力筋的３种预估方法进行对比分析。行强度、应力和抗裂等各项验算。如果有验算通不１预应力筋数量的３种估算方法过的项目，则首先要考虑调整预应力筋的布置。若预估方法

3、合理，则能大大加快设计进程。文献［１］～１．１按应力要求的估算方法［３］提出了按应力要求进行预应力筋数量估算的方全预应力砼结构在预加力和使用荷载作用下，櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙计算模型，对大跨度悬索桥结构进行成桥阶段特征２００３．值、结构刚度对动力特性影响及动力荷载时程分析，［２］雷俊卿，郑明珠，徐恭义．悬索桥设计［Ｍ］．北京：人民结论如下：１）南溪长江大桥前１０阶振型以全桥竖交通出版社，２００１．［３］徐良，江见鲸，过静珺．广州虎门悬索桥的模态分析向振动、扭转为主，基频为０．１４９９０９Ｈｚ，对应的周［Ｊ］．土木

4、工程学报，２００２，３５（１）．期为６．６７０７２５ｓ，加劲梁竖向刚度相对较小，体现［４］李惠宾，秦权，钱良忠．青马悬索桥的时域模态识别了悬索桥的柔性特征。２）索塔刚度的改变对悬索［Ｊ］．土木工程学报，２００１，３４（１０）．桥竖向振动频率的影响不太明显，加劲梁刚度的改［５］张宏斌，孔宪京，张哲．自锚式悬索桥动力特性分析变对悬索桥结构自振特性的影响较大；吊索刚度的［Ｊ］．公路交通科技，２００４（７）．改变对前５阶自振频率的影响均较小；采用增大主［６］曹雪芹．桥梁结构动力分析［Ｍ］．北京：中国铁道出版缆截面的方法来增大悬索桥自振频率是不可取的。社，１９８７．３）桥梁跨中的最大动挠度并不是随

5、着车辆速度的［７］刘志翁，刘世忠，武维宏．钢桁式加劲梁悬索桥动力特增大而线性增加，至少存在一个理论上由车速控制性分析［Ｊ］．兰州交通大学学报，２０１０，２９（４）．的车桥结构共振点；质量不同的车辆在桥上行驶过［８］王立峰，孙勇，王子强．自锚式与地锚式悬索桥动力特程中，质量越大，桥梁振幅越大，加劲梁振幅增加随性对比分析［Ｊ］．中外公路，２０１０，３０（４）．着车辆质量的增大而呈线性增加。［９］孙胜江，刘书伟．特大跨悬索桥动力特性及参数分析［Ｊ］．公路，２００７（１１）．参考文献：［１］周孟波．悬索桥手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，收稿日期：２０１２－０４－０９＊基金项目：国家自然科学基金

6、项目（５１０７８０４１）；长沙理工大学桥梁与隧道工程省重点学科基金项目（１０ＣＡ０９）；桥梁工程湖南省普通高校重点实验室基金资助项目（０９ＫＡ０３）公路与汽运总第１５３期Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ１７９应力状态应满足的基本条件是截面上、下缘均不产区、受压区都有预应力筋）影响时，其计算结果偏大，生拉应力，且上、下缘的砼压应力不超过其限值。在而作为对力筋数量的估算，这种误差是允许的。大量设计与计算分析中，就主梁强度而言，在使用阶按破坏阶段估算预应力筋数量的基本公式为：段主要是进行抗裂性验算，压应力一般不控制设计，∑Ｘ＝０，ｆｐｄＡｐ＝ｆｃｄｂｘ（９）故可只

7、考虑上、下缘均不产生拉应力这个限制条件，ｘＭ＝０，γ０Ｍｄ＝ｆｃｄｂｘ（ｈ０－）（１０）则可得到：∑２Ｍｍｉｎ由式（１０）解得：σｐｓ＋≥０（１）Ｗｕ２γ０Ｍｄ２（１１）Ｍｍａｘｘ＝ｈ０－ｈ０－槡ｆｃｄｂσｐｘ－≥０（２）Ｗｎ将ｘ值带入式（９）可得：式中：σｐｓ、σｐｘ分别为由预加力在截面上、下缘所产２γ０Ｍｄ生的应力；Ｗ、Ｗ分别为截面上、下缘的抗弯模量２）（１２）ｕｎｆｐｄＡｐ＝ｆｃｄｂ（ｈ０－ｈ０－槡ｆｃｄｂ（可按毛截面考虑）；