预应力混凝土简支T形梁桥设计.doc
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桥梁工程课程设计计算说明书
题目:
预应力混凝土T形简支梁桥设计说明书
姓名:
***
班级:
道桥**-*班
学号:
311200000000
2015年00月00日
.
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目录
一、设计资料及构造布置 1
1.设计资料…………………………………………………………………………….…...1
1.1桥梁跨径及桥宽 1
1.2设计荷载 1
1.3材料规格 1
1.4设计依据 1
1.5基本计算数据 1
2.横截面布置 2
2.1主梁间距与主梁片数 2
2.2主梁跨中截面主要尺寸拟订 4
3.横隔梁沿跨长的变化……………………………………………………………………6
4.横隔梁的设置……………………………………………………………………………6
二、主梁作用效应计算 6
2.1永久作用效应计算 6
2.2可变作用效应计算 9
2.3主梁作用效应组合 19
三、横隔梁计算 19
3.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 19
3.2跨中横隔梁的作用效应影响线 20
四、行车道板的计算 24
4.1悬臂板荷载效应计算 25
4.2连续板荷载效应计算 26
五、支座计算 31
5.1选定支座的平面尺寸 31
5.2确定支座的厚度 31
5.3验算支座的偏转………………………………………………………………....32
5.4验算支座的抗滑稳定性……………………………………………………….....32
参考文献 33
.
预应力混凝土T形简支梁桥设计说明书
一、设计资料及构造布置
1.设计资料
1.1桥梁跨径及桥宽
标准跨径:
36m(墩中心距离)
主梁全长:
35.96m
计算跨径:
35.00m
桥面净空:
净—14+2×1.75m=17.5m
1.2设计荷载
汽车:
公路—级,人群:
每侧人行栏、防撞栏重力的作用力分别为。
1.3材料规格
混凝土:
主梁用,栏杆及桥面铺装用。
预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTGD62-2004)的钢绞线,每束6根,全梁配7束,标准强度。
普通钢筋直径大于和等于12mm采用HRB335级钢筋;直径小于12mm的均用R235钢筋。
1.4设计依据
《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
《公路桥涵设计通用规》(JTGD60-2004)
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规》(JTGD62-2004)
1.5基本计算数据
表1-1基本数据计算表
名称
项目
符号
单位
数据
混凝土
立方强度
fcu,k
MPa
50
弹性模量
Ec
MPa
3.45×
轴心抗压标准强度
fck
MPa
32.40
轴心抗拉标准强度
ftk
MPa
2.65
轴心抗压设计强度
fcd
MPa
22.40
轴心抗拉设计强度
ftd
MPa
1.83
短暂状态
容许压应力
0.7f'ck
MPa
20.72
容许拉应力
0.7f'tk
MPa
1.757
持久状`态
标准荷载组合:
容许压应力
0.5fck
MPa
16.20
容许主压应力
0.6fck
MPa
19.44
短期效应组合:
容许拉应力
σst-0.85σpc
MPa
0
容许主拉应力
0.6ftk
MPa
1.59
φs15.2钢绞线
标准强度
fpk
MPa
1860
弹性模量
Ep
MPa
1.95×105
抗拉设计强度
fpd
MPa
1260
最大控制应力σcon
0.75fpk
MPa
1395
持久状态应力:
标准状态组合
0.65fpk
MPa
1209
材料重度
钢筋混凝土
γ1
KN/m3
25.0
沥青混凝土
γ2
KN/m3
23.0
钢绞线
γ3
KN/m3
78.5
钢束与混凝土的弹性模量比
αEp
无纲量
5.65
注:
考虑混凝土强度达到90%时开始拉预应力钢束。
和分别表示钢束拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度,则=29.6MPa,=2.51MPa。
2.横截面布置
2.1主梁间距与主梁片数
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.本桥主梁翼板宽度为2500mm,由于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头,因此主梁的工作截面有两种:
预施应力,运输,吊装阶段的小截面()和运营阶段的大截面().半幅净的桥宽采用七片主梁,如图所示1-1。
2.2主梁跨中截面尺寸拟订
(1)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1/15~1/25,标准设计中高跨比约在1/18~1/19。
当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案,因为增大梁高可以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,综上所述,本桥梁取用1800mm的主梁高度是比较合适的。
(2)主梁截面细部尺寸
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,要应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。
本算例预制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。
本算例腹板厚度取150mm。
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,马蹄面积占截面面积的10%~20%为合适。
本算例考虑到主梁需要配置较多的钢束,将钢束按三层布置,一层最多三束,同时还根据《公预规》9.4.9条对钢束净矩及预留管道的要求,初拟马蹄宽度为550mm,高度250mm,马蹄与腹板交接处作三角过渡,高度150mm,以减少局部应力。
按照以上拟订的外形尺寸,就可以绘出预制梁的跨中截面图(见图1-2)
(3)计算截面几何特征
将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元,截面几何特性列表计算见表1-2
跨中截面几何特性计算表1-2
分块名称
分块面积
()
分块面积形心至上缘距离
()
分块面积对上缘的静矩
()
分块面积自身惯矩
()
()
分块面积对截面形心的惯矩
()
()
(1)
(2)
(3)=
(1)*
(2)
(4)
(5)
(6)=
(1)*
(7)=(4)+(6)
大毛截面
翼板
3750
7.5
28125
70312.5
75.79
21540465
21610778
三角承托
500
18.33
9166
2777.78
65.96
2109706
2112484
腹板
2100
100
210000
3430000
-16.71
586371.6
3488637
下三角
262.5
150
39375
3281.25
-66.71
1168184
1171465
马蹄
1375
167.5
230312.5
71614.58
-84.21
9750571
9822186
7987.5
516979
38205550
小毛截面
翼板
2400
7.5
18000
45000
88.06
18610953
18655953
三角承托
500
18.333
9166.5
2777.778
77.23
2982005
2984783
腹板
2100
100
210000
3430000
-3.44
24851
3454851
下三角
262.5
150
39375
3281.25
-53.44
749656
752937
马蹄
1375
167.5
230312.5
71614.58
-70.94
6919665
20516990
6637.5
516979
46365514
注:
大毛截面形心至上缘距离:
806854/9687.5=83.29cm
小毛截面形心至上缘距离:
796729/8337.5=96.56cm
(4)检验截面效率指标(希望在0.5以上)
上核心距
下核心距
截面效率指标:
上述计算表明,初拟的主梁跨中截面是合理的。
3.横截面沿跨长的变化
如图1-1,本设计主梁采用等高形式,横截面的T梁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1980mm围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亦开始变化。
4.横隔梁的设置
模型试验结果表明,在荷载作用处的主梁弯矩横向分布,当面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。
为减小对主梁设计起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、支点处设置七道横隔梁,其间距为5.83m。
横隔梁的高度与主梁同高,厚度为上部260mm,下部240mm;中横隔梁高度为2050mm,厚度为上部180mm,下部160mm。
如图1-1。
二、主梁作用效应计算
根据上述梁跨结构纵,横截面的布置,并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算,可分别求得主梁控制截面的永久作用和最大可变作用效应,然后在进行主梁作用效应组合。
2.1永久作用效应计算
1.永久作用集度
(1)预制梁自重
1)跨中截面段主梁的自重(六分点截面至跨中截面,长13m)
2)马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重(长5m)
支点段梁的自重(长5.436m)
边主梁的横隔梁
中横隔梁体积:
端横隔梁体积
故半跨横梁重力为
预制梁永久作用集度
(2)二期永久作用
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- 预应力 混凝土 形梁桥 设计
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