埃塞WM铁路项目五号桥设计外文翻译资料

 2022-04-28 10:04

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翻译

翻译内容为54-70页,章节8.32.3-8.39,以下为翻译内容:

对于无侧移框架中的受压构件,在以下条件下长细效应可忽略不计:对于侧向受力的柱,

当:

(8.75)

其中较小的两端矩通过弹性框架分析常规测定柱, 如果列是弯曲的单曲率取正符号,如果柱弯曲成双曲度取负号。

通过矩常规弹性框架分析,柱上两个末端矩较大的绝对值作为确定值。

对于不是侧向支撑的柱,当

(8.76)

8.32.3柱的设计荷载

分析考虑轴向载荷和可变转动惯量对构件的刚度和固定端弯矩的影响,变形对力矩和力的影响,以及要求加载时间对所有柱影响当

(8.77)

对于长细比介于22和100之间的柱,因此必须考虑长细比对承载能力的影响,也可以进行弹性分析,以评估横向变形和其他因素的影响以及其它影响产生的次应力,或者用一种基于瞬间放大的近似的方法。在近似的方法中,在近似方法中,无侧移框架中的受压构件是为考虑轴向载荷而设计的,而弯矩的增大则是考虑构件曲率的影响,定义为:

(8.78)

这里 是无侧移框架的瞬间放大因素,由以下公式确定:

(8.79) =等效弯矩与实际弯矩的相关系数

柱临界荷载

(8.80) (8.81)

或者:

(8.82)

对于无横向荷载支撑的构件

(8.83)

对于有横向荷载支撑的构件:。

临界载荷由以下公式给出:

(8.84)

其中EI是柱的抗弯刚度。

抗弯刚度EI可以由以下公式近似地计算出来:

(8.85)

其中

关于混凝土总截面形心轴的惯性矩,轻载加固,

钢筋弹性模量,

钢筋转动惯量,

最大设计恒载与总负载力矩之比(总是呈正值).

由于柱子有不同的性质,如刚度、长细比和delta;,在不同的方向上,有必要检查柱子在两个主方向上的强度。

对于细长度有侧移框架受压构件设计,放大摆力矩可以用二阶弹性分析或采用规范ACI318中近似方法计算。

8.33 ACI 318-02统一设计规定

在1995年出版的ACI318附录B中介绍了统一设计规定,混凝土结构建筑规范要求(美国混凝土学会),被纳入2002版正文。这种设计方法的一个版本最初是由ACI结构杂志的Robert Mast在一篇论文中介绍的。(Robert Mast,统一设计规定的钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件,“ACI结构学报,89卷,第二期,3月–1992年4月,pp.185–199)

在描述统一设计规定之前,对多年来强度设计方法的运用的简单回顾,对钢筋混凝土构件的设计可能会有帮助。根据这种方法,在任何截面上的构件的设计强度必须大于或等于计算出的所需强度,根据规范第9章中指定的荷载组合(参见8.17.4):

设计强度要求强度

其中

设计强度=强度折减系数()名义强度

要求强度=负荷因素服务负载的影响

强度折减系数()导致构件强度不足的可能,由于材料强度和构件尺寸变化 ,设计公式的不精确性、延展性(超出弹性反应阶段的变形范围、能够承受全重力荷载的范围)、可能的质量控制、以及构件在结构中的重要性。

一个构件或截面的名义强度是假设的给出的在规范第10章,设计方程的确定在规范各章节。

统一设计规定修改为混合配筋和预应力受弯构件和轴向负荷强度设计方法。影响因素包括强度折减系数、加固极限和弯矩重分布。

例如强度设计方法,构件都是按统一设计规定使用的因素负荷和强度折减系数。重要的是认识到这些规定并没有改变名义强度的计算;部分名义强度与以前计算的相同。部分设计强度的修改是通过强度折减系数,根据统一设计规范,系数的确定是依据应变条件在距离极端受压面最远地方的增强。在此之前,因素psi;仅取决于剖面上的荷载(轴向载荷、弯曲或两者)的类型。统一设计规定为设计混合配筋和预应力混凝土受弯构件和轴向负荷提供一个合理的方法,消除了许多的以前设计要求的不一致性。这种方法产生的结果类似于强度设计方法。统一设计规定适用于:

压弯构件

非预应力构件,预应力构件,结合混合配筋和预应力钢筋构件

不同深度加筋段

任意形状的剖面

复合(预制和现浇)混凝土部分

这些规定,因为它们出现在2002 ACI规范中,如下所述。

下列定义与统一设计规范相关,它们可以在规范第二章找到。

净拉应变,:

名义强度的拉伸应变,不包括有效预应力、徐变、收缩和温度引起的应变。净拉应变是由外轴荷载和/或构件截面应力弯矩引起的,同时在最极端的压缩组织混凝土应变达到其假定的限制0.003。总的来说,净拉伸应变可以用于衡量过度裂化或过度偏转。

高强度钢

离极端压缩纤维最远的钢筋(预应力或非预应力)。

图8.21描绘了极端的位置用于两段不同的拉伸钢顶部纤维的加固布置的部分是极端压缩光纤。

图8.21极限拉伸钢的位置和标称强度下的净拉伸应变。

从极限压缩纤维到极限拉伸钢质心的距离在图中用dt表示。 由外部载荷引起的极限拉伸钢中的净拉伸应变可以由具有多层钢筋的部分的应变相容性分析确定。对于有一层钢筋的部分,可以很容易地从中确定类似三角形的应变图。

压缩控制极限应变:平衡条件下的净拉伸应变。

ACI第10.3.2节给出的平衡应变条件的定义是与以前版本的规范没有任何区别:在横截面上存在平衡应变条件,当拉伸钢筋达到与其指定屈服强度相应的应变时,就像极限压缩纤维中的混凝土应变达到其假设极限的0.003。对于60等级钢筋和所有预应力钢筋,ACI第10.3.3节允许压缩控制的应变极限等于0.002。 对于60等级钢筋,这个极限实际上等于fy /Es=60,000 / 29,000,000=0.00207,其中fy和Es分别是非预应力钢筋的指定屈服强度和弹性模量。 对于其他等级的非预应力钢,这个极限值是从比率fy / Es计算出来的。

压缩控制部分:

横截面中极限拉伸钢在标称强度下的净拉伸应变小于或等于压缩控制应变极限。

当极限拉伸钢的净拉伸应变很小时,就会出现期望的脆性破坏状态。 在这种情况下,很少有即将发生故障的警告。 压缩构件(如柱)的横截面受到显著的轴向压缩,通常受压缩控制。

张力控制部分:

标称强度下极限拉伸钢中的净拉伸应变大于或等于0.005的横截面。0.005的净拉伸应变极限适用于非预应力钢筋和预应力钢筋,并为大多数设计提供延展性。当极限拉伸钢的净拉伸应变大于或等于0.005,该部分预计具有足够的延展性,因此应该提供足够的可见裂纹和挠曲形式的失效警告。如果不是大量加强的话,梁等受弯构件的横截面通常是张力控制的。

在压缩控制和张力控制部分的极限之间,某些部分在极限拉伸钢中具有净拉伸应变。 这方面的一个例子是受到小轴向载荷和大弯矩的部分。 这些构件位于下面将要介绍的过渡区域。

在确定强度降低因素和设计强度时,所有这些定义都被使用。

8.33.1强度降低因素,phi;- 有限设计

在以前版本的规范中,设计中使用适当的phi;因子取决于构件受到的加载类型。 例如,对于承受无轴向负荷挠曲的构件,phi;等于0.90。

根据统一设计规定,强度折减系数是极限拉伸钢中的净拉伸应变1t的函数,ACI第9.3.2节包含张力控制型部件,受压控制型部件以及极限拉伸型钢的净拉伸应变在张力控制型和压缩型控制型钢的极限之间的部分。在ACI图R9.3.2中描述了phi;相对于的变化,如图8.22所示。

图8.22phi;与净张应变的变化

对于受压控制的截面,对于符合ACI第10.9.3节的螺旋钢筋的构件,f等于0.70,对于其他构件,则等于0.65。对于受张力控制的部分,phi;等于0.90。 对于落在这两个界限之间的部分,允许将压缩控制部分的适用值线性增加到0.90。

以下等式可用于确定过渡区域中的phi;:

对于螺旋钢筋部分:

(8.86)

对于其他部分:

(8.87)

ACI图R9.3.2还包含方程式,用于将确定为比值c / dt的函数,其中c是在标称强度下从极限压缩纤维到中性轴的距离。

一旦计算出,图8.22即可用于确定适当的因素。

8.33.2名义弯曲强度 - 统一设计

如前所述,在统一设计规定中,承受弯曲和/或轴向载荷的构件的名义强度计算没有改变。 基于规范第10.2节给出的假设设计,通过满足力和力矩平衡来确定任何横截面的任意数量和配置的公称强度,包括应变的兼容性。以下等式可以用来确定压缩控制部分和张力控制部分的名义弯曲强度。

压缩控制部分。 对于具有一层60级钢筋或预应力钢筋的矩形截面,当其处于压缩控制应变极限= 0.002时,名义弯曲强度是通过对图. 8.23所示应力图上任意点的求和矩求得的。

) (8.88)

应变 应力

图8.23压缩控制极限下的应变和应力。

由于对于其他等级的非预应力钢筋,压缩控制应变极限不等于0.002,因此可以很容易地推导出类似的公式来确定这些等级钢在压缩应变极限下的公称抗弯强度。

张力控制部分。 当一个60级或预应力钢筋处于张力控制应变极限 0.005时,其矩形截面的公称弯曲强度以类似方式确定(见图8.24):

) (8.89)

应力 应变

图8.24张力控制极限下的应变和应力。

通过将钢筋中的张力等同于混凝土中的压缩力,钢材在张力控制极限处的面积为: (8.90)

或者

= (8.91)

在张力控制的应变极限处定义强化指数为并将其代入的上述等式中:

(8.92)

或者

(8.93)

其中是张力控制应变极限下的标称强度系数。 值可以很容易地确定任何混凝土强度和加固。 例如,对于4000 psi混凝土和60级钢筋的部分:

(8.94)

(8.95)

(8.96)

张力控制部分的名义强度受钢筋强度的控制,这比混凝土的变化要小。

一般情况。 以下等式可以是用于确定名义弯曲强度只有拉力强化的矩形截面:

(8.97)

其中:

(8.98)

(8.99)

标称强度系数的阻力是:

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