预应力混凝土简支T字形梁桥建设毕业论文Word下载.docx
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5.1.1按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数 28
5.1.2按承载能力极限状态估算钢束数 29
5.2预应力钢束的布置 29
5.2.1跨中截面的钢束布置 29
5.2.2.钢束起弯角和线形的确定 31
5.2.3钢束计算 32
6.计算主梁截面几何特性 35
6.1截面面积及惯矩计算 35
6.2截面静矩计算 39
6.3截面几何特性汇总 42
7.钢束预应力损失计算 43
7.1预应力钢束与管道之间的摩擦引起的预应力损失 45
7.2由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 46
7.3混凝土弹性压缩引起的预应力损失 50
7.4由钢束应力松弛引起的预应力损失 50
7.5混凝土收缩与徐变引起的预应力损失 51
7.6预加力计算及钢束预应力损失汇总 53
8.主梁截面承载力与应力验算 55
8.1持久状况承载能力极限状态承载力计算 55
8.1.1正截面承载力验算 55
8.1.2验算最小配筋率 57
8.2持久状况正常使用极限状态抗裂验算 58
8.2.1正截面抗裂验算 59
8.2.2斜截面抗裂验算 59
8.3持久状况构件的应力验算 65
8.3.1正截面混凝土压应力验算 65
8.3.2预应力筋拉应力验算 66
8.3.3截面混凝土主压应力验算 67
8.4短暂状况构建的应力验算 71
8.4.1预加应力阶段的应力验算 71
8.4.2吊装应力验算 73
9.主梁端部的局部承压验算 75
9.1局部承压区的截面尺寸验算 75
9.2局部抗压承载力验算 76
10.主梁变形验算 80
10.1计算由预应力引起的跨中反拱度 80
10.2计算由荷载引起的跨中挠度 82
5
10.3结构刚度验算 82
10.4预拱度的设置 83
11.横隔梁计算 83
11.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 83
11.2跨中横隔梁的作用效应影响线 84
11.2.1绘制弯矩影响线 84
11.2.2绘制剪力影响线 86
11.3截面作用效应计算 88
11.4截面配筋计算 88
12.行车道板计算 89
12.1悬臂板荷载效应计算 89
12.1.1永久作用 89
12.2连续板荷载效应计算 91
12.2.1永久作用 92
12.2.2永久作用效应 93
12.2.3可变作用 93
12.3截面配筋与承载力验算 96
结论 98
致谢 99
参考文献 100
翻译 101
1.前 言
1.1预应力混凝土T型简支梁的特点及研究意义
简支梁桥由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥,属于静定结构。
是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。
其构造简单,架设方便,结构内力不受地基变形,温度改变的影响。
预应力混凝土简支梁桥构造简单,易于建造,形式多种多样,适应性强,不受基础条件的限制,可标准化生产,因此目前我国公路桥梁中最常用的梁式桥以预应力混凝土结构形式的桥梁日益显出广阔的应用前景。
预应力混凝土T型简支梁桥具有以下优点:
(1)节省钢材,降低桥梁的材料费用;
(2)由于采用预施应力工艺,能使混凝土结构的工地接头安全可靠,因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法,现在也能用于
这种混凝土桥,从而使其造价明显降低;
(3)同钢桥相比,其养护费用较省,行车噪声小;
(4)同钢筋混凝土桥相比,其自重和建筑高度较小,其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进。
同时,预应力混
凝土T型简支梁桥也有以下的缺点:
自重要比钢桥大,施工工艺有时比钢桥复杂,工期较长。
但这些缺点属次。
2.设计资料及构造布置
2.1桥梁跨径及桥宽
标准跨径:
40m(墩中心距离)主梁全长:
39.96m;
计算跨径:
39.0m;
桥面净空:
净—12m+2×
1m
2.2设计荷载
公路-Ⅰ级,每侧栏杆、人行道重量的作用力分别为1.5kN/m和
4.0kN/m。
2.3材料及工艺
混凝土:
主梁采用50号;
预应力筋:
采用s15.24高强钢绞线,fpk==1860MPa,Ep=1.95´
105MPa,计算面积为140mm2,破断力为260.7kN;
非预应力筋:
普通钢筋,采用HRB335级钢筋或HRB400级钢筋;
6
桥面铺装:
采用8cm防水混凝土加5cm沥青混凝土两层,其容重分别为:
防水混凝土23kN/m3,沥青混凝土21kN/m3。
基本风压:
0.4kN/m2
3.1主梁截面布置
主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效,故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。
本设计主梁翼板宽度2000mm,行车道宽度为12m,人行道宽度为1.0m,全桥每跨采用7根预制的钢筋混凝土T型梁,每根梁行车道板宽2.0m,如图1所示。
7
图1.结构尺寸图(尺寸单位:
mm)
T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求,还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。
本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm,翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小,腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定,同时从腹板本身的稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15,本设计腹板厚度取200mm。
马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要决定,设计实践表明,马蹄面积占截面总面积的10%-20%为合适。
本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束,将钢束按四层布置,一层最多排三束,同时还根据《公预规》9.4.9。
条对钢束净距及预留管道的构造要求,初拟马蹄宽度为500mm,高度300mm,马蹄与腹板交接处做三角过度,高度150mm,以减小局部应力。
按照以上拟定的外形预制梁的尺寸,跨中截面图如图2所示截面几何特性列表于计算见表1。
图2跨中截面尺寸图(尺寸单位:
17
分块面
分块 积形心
面积 至上缘
Ai 距离
分块
名称
yi(c 3 Ii(cm4) 4
(cm) (cm) (cm)
m)
(1 (3)=
(1) (6)=
(1) (7)=(4)
(2) (4) (5)
) ×
(2) ×
(5) +(6)
大毛截面
翼板 3000
7.5
22500
56250
69.24
14382532
14438782
三角
400
18.333
7320
2222
58.41
1364691
1366931
承托
腹板 3100
92.5
286750
6206456
-15.76
769970
6976428
下三
225
165
37125
2812.5
-88.26
1752711
1755523
角
马蹄 1500
185
277500
112500
-108.26
17580341
17692841
å
8225
631195
42230487
小毛截面
翼板 2400
18000
45000
75.28
13600988
13645988
64.45
1661521
1613143
腹板
3100
5081041
286750 -9.72 292883 51103300
(cm2)
分块面积对上缘净矩
si=Aiyi
分块面积的自身惯矩
di=
ys-
yi
分块面积对界面形心的惯矩
2
Ix=Aidi
I=Ii+Ix
(cm4)
-82.22
15210281
1523842
-102.22
15612120
15724620
7625
626695
37611493
表1跨中截面几何特性计算表
大毛截面形心至上缘距离:
ys=
å
si
Ai
=631195
8225
=76.74cm
(3.1)
小毛截面形心至上缘距离:
si
=626695=82.78cm7625
(3.2)
检验截面效率指标r(希望r在0.5以上)检验截面效率指标r
I
上核心距:
ks=
Ayx
=41.65㎝
下核心距:
kx=
Ays
=66.91㎝
截面效率指标:
r=ks+kx=0.54>
0.5 (3.3)
h
表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。
3.2主横截面沿跨长的变化
本设计主梁采用等高形式,横截面的T粱翼板厚度沿跨长不变。
梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力,也为布置锚具的需要,在距梁端1800mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。
马蹄部分为配合钢束弯起
而从六分点附近(第一道横隔梁处)开始向支点逐渐抬高,在马蹄抬高的同时腹板宽度易开始变化。
3.3.横隔梁的设置
在荷载作用的主梁弯矩横向分布,当该处有横隔梁时比较均匀,否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。
为减小对主梁设计其主要控制作用的跨中弯矩,在跨中设置一道横隔梁;
当跨度较大时,应设置较多的横隔梁。
本设计在桥跨中点和三分点、六分点、支
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