米预应力混凝土简支T形梁桥设计.doc

1、摘要 错误 !未定义书签。 Abstract . 错误 !未定义书签。 第一章 预应力混凝土简支 T形梁桥设计 . 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 第二章 截面设计 . 3 2.1 主梁间距与主梁片数 . 3 2 2 主梁跨中截面尺寸拟订 . 4 2.2.1 主梁高度 . 4 2.2.2 主梁截面细部尺寸 . 4 2.2.3 计算截面几何特征 . 4 2.2.4 检验截面效率指标 （希望 在 0.5 以上） . 5 第 三 章 主梁作用效应计算 . 7 3.1 永久作用效应计算 .

2、7 3.1.1 永久作用集度 . 7 3.1.2 永久作用效应 . 8 3.2 可变作用效应计算 . 9 3.2.1 冲击系数和车道折减系数 . 9 3.2.2 计算主梁的荷载横向分布系数 . 9 3.2.3 车道荷载取值 . 12 3.2.4 可变作用效应 . 13 3.3 主梁作用效应组合 . 15 第 四 章 预应力钢束数量估算及其布置 . 16 4.1 跨中截面钢束的估算和确定 . 16 4.2 预应力钢束的布置 . 17 第 五 章 计算主梁截面几何特性 . 21 5.1 截面面积及惯矩计算 . 21 5.2 截面静距计算 . 22 5.3 截面几何特性汇总 . 23 第 六 章 主

3、梁界面承载力与应力计算 . 24 6.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算 . 24 6.1.1 正截面承载力验算 . 24 6.1.2 斜截面承载力验算 . 26 6.2 持久状况正常使用极限状态抗裂性验算 . 31 6.2.1 正截面抗裂性验算 . 31 6.2.2 斜截面抗裂性验算 . 32 第 七 章 主梁变形验算 . 35 7.1 计算由荷载引起的跨中扰度验算 . 35 第八章 横隔梁计算 . 36 8.1 作用在跨中横隔梁上的可变作用 . 36 8.2 截面配筋计算 . 37 第 九 章 行车道板的计算 . 38 9.1 悬臂板（边梁）荷载 效应计算 . 39 9.1.1 永久作

4、用 . 39 9.1.2 可变作用 . 40 9.1.3 承载能力极限状态作用基本组合 . 40 9.2 连续板荷载效应计算 . 40 9.2.1 永久作用 . 41 9.2.2 可变作用 . 43 9.2.3 承载能力极限状态作用基本组合 . 45 9.3 行车道板截面设计、配筋与承载力验算 . 45 结论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 48 第一章 预应力混凝土简支 T 形梁桥设计 1.1 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： 39.00m 桥面净空：净 23.5+2 0.5m（防撞栏） =24.5m 桥梁全长： 5 40m=20

5、0m 设计时速： 80km/h 桥面净宽：半幅桥宽 12m，配合 25m 的整体式路基。 主梁 片数：两幅，每幅各 5片梁。桥面铺装 11cm。 1.2 设计荷载 汽车：公路 级，人群： 3.5KN/ 2m , 结构重要系数： 0 1.1 设计时速： 80km/h 1.3 材料规格 混凝土：预制梁及其现浇接缝、封锚、墩顶现浇连续梁段、桥面现浇层均采用 C50 混凝土，基桩采用 C25，其余构件采用 C30。 预应力钢绞线：采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土 桥涵设计规范（ JTG D62-2004）中 d=15.2mm 的钢绞线，公称直径为 140mm，标准强度 fpk=1860MPa，弹性模量

6、 Ep=1.95 105MPa。 普通钢筋采用 HRB335 级钢筋 1.4 设计依据 公路工程技术标准（ JTG B0102003） 公路桥涵设计通用规范（ JTG D60-2004） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（ JTG D62-2004） 1.5 基本计算数据 表 1-1 基本数据计算表 注：考虑混凝土强度达到 90%时开始张拉预应力钢束。 ckf 和 tkf 分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度，则 ckf =29.6MPa， tkf =2.51MPa。 第二章 截面设计 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

7、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2400mm,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 ( 1700ib mm )和运营阶段的大截面 ( 2400ib mm ).半幅净 -10+2m 的桥宽采用五片主梁 ,如图 2-1所示。 （ a） (b) （ c） （ d） 图 2-1 预应力混凝土 T 形梁结构尺寸图（尺寸单位： cm） a）横断面 b）内梁立面 c）外梁立面 d） I-I 剖面图 2 2 主梁跨中截面尺寸拟订 2.2.1 主梁高度

8、 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/151/25，标准设计中高跨比约在 1/181/19。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 2200mm 的主梁高度是比较合适的。 2.2.2 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内主拉应力较小，腹板厚度一般由布

9、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 200mm。 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 460mm，高度 250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度 130mm，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 2-2a） （ a）跨中截面尺寸图 （尺寸单位： cm） （ b） T 形梁端部截

10、面尺寸图（尺寸单位： cm）图 2-2 2.2.3 计算截面几何特征 将主梁跨中截面划分成两个规则图形 的小单元，截面几何特性列表计算见表 2-1 跨中截面几何特性计算表 2-1 大毛截面 小毛截面 注：大毛截面形心至上缘距离： is iSy A 738203/9219=80.07 小毛截面形心至上缘距离： is iSy A 730328/8169=89.40 2.2.4 检验截面效率指标 （希望 在 0.5 以上） 上核心距 62724133 4 8 . 69 2 1 9 2 2 0 8 0 . 0 7siIkAy 下核心距 84.97x sIk cmAy 截面效率指标： 0.54sxkkh

11、 0.5 根据设计经验，预应力混凝土 T 形梁在设计时，检验截面效率指标取 =0.450.55，且较大者亦较经济。上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。 第 三 章 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。 3.1 永久作用效应计算 3.1.1 永久作用集度 （ 1）预制梁自重 1） 跨中截面段主梁的自重 (五分点截面至跨中截面，长 11.748m) ( 1 ) 0 . 8 1 6 9 2 5 1 1 . 7 4 8 2 3 9 . 9 2G K N 2）马蹄

12、抬高与腹板变宽段梁的自重（长 2.4m） ( 2 ) ( 1 . 2 2 5 3 8 0 . 8 1 6 9 ) 2 . 4 2 5 / 2 6 1 . 2 7G K N 支点段梁的自重（长 5.436m） ( 3) 1 . 2 2 5 3 8 2 5 5 . 4 3 6 1 6 6 . 5 3G K N 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积： 30. 16 1. 9 0. 75 0. 5 0. 1 / 2 0. 13 0. 13 / 2 0. 22 26 m 端横隔梁体积 30 . 2 5 2 . 0 5 0 . 6 2 0 . 5 0 . 3 7 0 . 0 7 4 / 2 0 . 3 1 6 m

13、 故半跨内横梁重力为 ( 4 ) 2 0 . 2 2 2 6 1 0 . 3 1 6 2 5 1 9 . 0 3G K N 预制梁永久作用集度 ( 2 3 9 . 9 2 6 1 . 2 7 1 6 6 . 5 3 1 9 . 0 3 ) / 1 9 . 9 9 2 4 . 3 5 /K N m （ 2）二期永久作用 1）现浇 T梁翼板集度 ( 5 ) 0 . 1 5 0 . 7 2 5 2 . 6 2 5 /g K N m 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁体积 30 .1 6 0 .3 5 1 .9 0 .1 0 6 4 m 一片端横隔梁体积 30 .2 5 0 .3 5 2 .0 5 0

14、.1 7 9 4 m 故： ( 6 ) 4 0 . 1 0 6 4 2 0 . 1 7 9 4 2 5 / 3 9 . 9 8 0 . 4 9 0 5 /g K N m 桥面铺装 6cm 混凝土 铺装： 0 .0 6 1 1 .5 2 5 1 7 .2 5 /K N m 5cm 沥青铺装 0 .0 5 1 1 .5 2 3 1 3 .2 2 5 /K N m 若将半幅桥面铺装均摊给五片主梁，则 (7) (1 7 . 2 5 1 3 . 2 2 5 ) / 5 6 . 0 9 5 /g K N m 防栏杆：单侧防撞栏线荷载为 7.5kN/m 将两侧防护栏均分给五片主梁，则： (8) 7 .5 2 / 5 3 /g K N m 边梁二期永久作用集度 2 2 . 6 2 5 0 . 4 9 0 5 6 . 0 9 5 3 1 2 . 2 1 /g K N m 3.1.2 永久作用效应 如图 3-1 所示，设 x 为计算截面离左支座的距离，并令 /xl 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： 21 12M l g 1 122Q l g 永久作用效应计算见表 3-1 图 3-1 永久作用效应计算图 1 号梁永久作用效应 表 3-1