30米预应力装配式简支T梁桥的上部结构文档格式.docx

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40

弹性模量

3.25104

轴心抗压标准强度

26．8

抗拉标准强度

2．4

轴心抗压设计强度

18.4

抗拉设计强度

1.65

钢绞线

抗拉强度标准值

1860

1．95105

抗拉强度设计值

1260

纵向抗拉

普通钢筋

400

2.0105

330

箍筋

335

280

1.4上部结构说明书

1.4.1技术标准和技术规范

《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ021-89

《公路工程技术标准》JTJ01-88

1.4.2技术标准

标准跨径：

30m

计算跨径：

29.16m

主梁全长：

29.96m

支点距端顶：

0.40m

梁高：

2.00m

设计荷载：

公路Ⅱ级，人群荷载3.0KN/m2

桥面净空：

净-9+21.5

1.4.3设计要求

A为减轻主梁的安装重量，增强桥梁的整体性，在预制T梁上设40cm的湿接缝

B设计构件尺寸按规范图

C对内梁各截面进行验算

上部结构设计

4．1横截面布置

4.1.1主梁间距与主梁片数如图4-1

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ρ很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。

因该桥采用30m预应力混凝土简支T形梁桥,主梁间距均为220㎝,（T梁的上翼缘宽度为180㎝,保留40㎝的湿接缝）,考虑人行道适当挑出,故净-9+2×

1.5m人行道的桥宽采用五片主梁（如图4-1所示）。

图4-1

4.1.2主梁跨中截面主要尺寸拟定

A主梁高度

预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/14--1/25之间,高跨比约在1/18—1/19之间。

当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。

随跨径增大而取较小值,随梁数减少而取较大值。

本设计取用主梁高度为200㎝。

B主梁截面细部尺寸

T梁翼板的厚度取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求,还应考虑是否满足主梁受

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20㎝,翼板根部加厚到26㎝,以抵抗翼缘根部较大的弯矩。

在预应力混凝土梁中腹板内因主拉应力甚小,腹板厚度一般由布置制孔管的构造决定,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。

因此T梁腹板厚度均取20㎝。

马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的,设计实践表明,马蹄面积占截面总面积的10%--20%为合适。

初拟马蹄宽度54㎝,高度29㎝。

马蹄与腹板交接处做成45度斜坡的折线钝角，以减小局部应力。

按照以上拟定的外形尺寸,就可绘出预制梁跨中截面图（如图4-2所示）

图4-2

4.1.3横截面沿跨长的变化

本设计主梁采用等高度形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分和腹板为配合钢束弯起而从第一道内横隔梁开始向支点逐渐抬高。

尺寸如图4-3所示。

4.1.4计算截面几何特性见表4-1，图示4-4

图4-3

图4-4

跨中截面几何特性计算表4-1

分

块

名

称

（）

内梁

翼板

3600

10

36000

12000

66.42

15881819

15893819

三角承托

276

22

6072

552

54.42

817384

818344

腹板

3020

95.5

288410

5738252

-19.08

1099420

6837672

下三角

289

165.3

47772

4640

-88.88

2283000

2287640

马蹄

1566

185.5

290493

109751

-109.08

18632967

18742718

8751

外梁

①

65.43

15411906

15423906

②

438

9636

876

53.43

1250387

1251263

③

-20.07

1216471

6954723

④

-89.87

2334142

2338782

⑤

-110.07

18972724

19082475

8913

672311

注：

内梁截面形心至上缘距离

外梁截面形心至上缘距离

4.1.5检验截面效率指标（希望在0.45-0.55之间）

内梁上核心距

下核心距

截面效率指标=

外梁上核心距

下核心距

表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。

4.1.6横隔梁的设置

在荷载作用处的主梁弯矩横向分布,当该处有内横隔梁时它比较均匀,否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。

为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁；

当跨度较大时，四分点处也宜设置内横隔梁。

本设计在两支座中心线间每隔4.86m设置一道横隔梁。

横隔梁采用开洞形式，尺寸见图4-2。

4.2主梁内力计算

根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（取跨中、四分点、变化点和支点截面）的恒载和最大活载内力，然后再进行主梁内力组合。

4.2.1恒载内力计算

1．恒载集度

（1）预制梁自重

内梁：

a.跨中截面计算，主梁的恒载集度

KN/m

b.由于马蹄抬高所增加重量折算成恒载集度

c.由于腹板加厚所增加的重量折算成恒载集度

主梁端截面=1.3494m2

d.横隔板

隔梁体积KN/m

端横隔梁体积KN/m

KN/m

所以，预制梁恒载集度（内梁）

=21.8+0.214+2.14+1.97=26.06KN/m

外梁：

=KN/m

=0.214KN/m

=2.240KN/m

=0.0398KN/m

所以，预制梁恒载集度（外梁）

=22.71+0.214+2.24+0.0398=25.2KN/m

（2）二期恒载

现浇T梁翼板恒载集度

=0.20×

0.4×

25=2.0KN/m

0.2×

25=1.0KN/m

另外，一侧栏杆和人行道1.86KN/m

桥面铺装层：

4cm沥青混凝土：

9.7cmC40混凝土：

KN/m

若两侧栏杆，人行道和桥面铺装均平摊给5片主梁，则：

所以：

二期恒载集度

=2.0+6.311=8.311KN/m

=1.0+6.311=7.311KN/m

2.恒载内力

如图（4-5）所示,设x为计算截面离左支座的距离，并令a=x/l,则：

主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：

Md=α（1-α）12g/2

Qd=（1-2α）lg/2

恒载内力见表4-2

恒载内力计算图图4-5

恒载内力计算表表4-2

计算数据

内力

l=29.16ml2=850.306m2

项目

g

Md=α（1-α）12g/2（KNm）

Qd=（1-2α）lg/2（KN）

跨中

四分点

变化点

h/2处

支点

a

0.5

0.25

0.167

0.034

g1（KN/m）

26.06

2769.8

2078.5

1528.9

354.5

189.9

253.1

352.9

379.9

g2（KN/m）

8.311

885.5

664.5

488.8

113.3

60.7

80.9

112.8

121.5

外梁

25.2

2678.5

2009.9

1478.5

342.8

183.7

244.7

342.4

367.4

99.

779.2

584.7

429.9

99.7

53.4

71.1

99.6

106.9

4.2.2活载内力计算（修正刚性梁法）

1.冲击系数和车道折减系数

冲击系数：

结构基频（4-1）

l---结构计算跨径（m）

E---结构材料的弹性模量（N/m2）

Ic---结构跨中截面的截面惯矩（m4）

mc---结构跨中处的单位长度质量（kg/m）

G---结构跨中处每延米结构重力（N/m）

g---重力加速度（m/s2）

Hz

因为

所以

车道折减系数：

双车道不考虑汽车荷载折减，即车道折减系数ξ=1.0

2.计算主梁的荷载横向分布系数

（1）.跨中的荷载横向分布系数mc

本桥跨内设有七道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为：

L/B=29.16/（5×

2.20）=2.65>

2

所以可按修正刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mc

a.计算主梁的抗扭惯矩IT

对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：

=（4-2）

式中：

bi和ti——相应为单个矩形截面的宽度和厚度；

Ci——矩形截面抗扭刚度系数；

M——梁截面划分成单个矩形截面的个数。

对跨中截面，IT计算图示如图（4-6），IT计算见表（4-3）

IT计算图示图4-6

b.计算抗扭修正系数

主梁的间距相同，同时将主梁近似看成等截面，则：

β=（4-3）

IT计算表表4-3

分块名称

内梁

翼缘板①

220

21.4

0.119

0.308

5.418

腹板②

141.1

20

0.142

0.303

4.18

马蹄③

54

37.5

0.694

0.190

5.896

15.49361