文 /李木松

Midas和橋梁博士先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件計(jì)算方法研究

文 /李木松

結(jié)合理論和商業(yè)軟件優(yōu)勢(shì)，介紹了midas/civil和橋梁博士計(jì)算先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的新方法，提供了新方法的計(jì)算原理和EXCEL軟件的編寫程序計(jì)算公式并舉例說(shuō)明了新方法的具體應(yīng)用。

先張法；預(yù)應(yīng)力；混凝土；midas；橋梁博士；構(gòu)件；計(jì)算

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算工作的效率越來(lái)越高，尤其當(dāng)前比較流行的用于橋梁計(jì)算的2種有限元軟件midas/civil和橋梁博士，然而這2款被廣泛應(yīng)用的軟件對(duì)于先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的計(jì)算卻有缺陷。midas/civil不能計(jì)算：錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失σl2；預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫差σl3；混凝土的彈性壓縮σl4。橋梁博士不能計(jì)算：預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫差σl3。

本文結(jié)合理論和軟件優(yōu)勢(shì)，利用EXCEL軟件彌補(bǔ)midas/civil和橋梁博士計(jì)算先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的缺陷，提高對(duì)于先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算效率。

1 計(jì)算原理

利用midas/civil和橋梁博士計(jì)算先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件關(guān)鍵在于考慮預(yù)應(yīng)力損失：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間的摩擦損失σl1；錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮損失σl2；預(yù)應(yīng)力鋼筋與臺(tái)座之間的溫差損失σl3；混凝土的彈性壓縮損失σl4；預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛損失σl5；混凝土的收縮和徐變損失σl6。

而上述損失中關(guān)鍵是如何考慮 σl2、σl3、σl4、σl5。σl2、σl3可直接根據(jù)規(guī)范公式手算得到，σl4、σl5與控制應(yīng)力有關(guān)；σl6可由軟件自動(dòng)計(jì)算。

按JTGD 62—2004《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》相應(yīng)公式計(jì)算出手算的4項(xiàng)應(yīng)力損失和，即S手1=σl2+σl3+σl4+σl5，從而得扣除了 4項(xiàng)應(yīng)力損失后的應(yīng)力σ手算=σcon－S手1，其中σcon為設(shè)計(jì)人員確定的控制應(yīng)力；利用軟件midas/civil和橋梁博士軟件計(jì)算時(shí)，在軟件輸入的控制應(yīng)力σ電con中綜合考慮軟件不能計(jì)算的各項(xiàng)損失，保證軟件計(jì)算時(shí)σ手算=σ電con－軟件本身能計(jì)算的各項(xiàng)損失（σl6除外），即計(jì)算σl6之前保證此等式成立，也就是說(shuō)利用midas/civil或橋梁博士計(jì)算時(shí)，在midas/civil或橋梁博士中輸入的控制應(yīng)力已經(jīng)是扣除掉了其不能計(jì)算的損失并綜合考慮了與控制應(yīng)力有關(guān)損失。

2 計(jì)算步驟

1）確定好計(jì)算參數(shù)。

2）應(yīng)用表1所示進(jìn)行計(jì)算。

表1 EXCEL計(jì)算表格

續(xù)表1

3）將表1得出的計(jì)算數(shù)據(jù)輸入軟件相應(yīng)的位置。

3 計(jì)算舉例

利用橋梁博士軟件計(jì)算20 m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁。

預(yù)應(yīng)力鋼筋布置見圖1。預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算的相關(guān)參數(shù)：張拉臺(tái)座長(zhǎng)度按50 m計(jì)，一端張拉，錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值取用6 mm，預(yù)應(yīng)力鋼筋與張拉臺(tái)座間的加熱養(yǎng)護(hù)溫差取20℃，年平均相對(duì)濕度55%。

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置

具體計(jì)算見表2。

表2 計(jì)算結(jié)果

續(xù)表2

根據(jù)表2計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用橋梁博士計(jì)算時(shí)，綜合考慮橋梁博士不能計(jì)算的各項(xiàng)損失的張拉控制應(yīng)力σ電con=1 324.07 MPa；應(yīng)用midas/civil計(jì)算時(shí)，綜合考慮midas/civil不能計(jì)算的各項(xiàng)損失的張拉控制應(yīng)力σ電con=1 224.88MPa。有了控制應(yīng)力就能完成橋梁剩下的設(shè)計(jì)計(jì)算工作，從而提高了計(jì)算精度和效率。

4 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合理論和軟件優(yōu)勢(shì)，利用EXCEL軟件能夠有效彌補(bǔ)midas/civil和橋梁博士計(jì)算先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的缺陷，提高對(duì)于先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的計(jì)算效率，為設(shè)計(jì)人員就先張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的計(jì)算提供參考。

U442

C

1008-3197（2013）06-47-03

10.3969/j.issn.1008-3197.2013.06.019

2013-03-20

李木松/男，1983年出生，工程師，上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院天津分院，從事橋梁設(shè)計(jì)工作。