混凝土课程设计计算书.doc

1、目 录第一章 设计依据及计算资料 2 第二章 截面尺寸拟定 4第三章 内力计算 6第四章 预应力钢绞线的配筋计算 10第五章 正截面抗弯强度计算 13第六章 各计算截面参数计算 20第七章 确定力筋的控制应力，计算预应力损失 27第八章 预加应力阶段和运营阶段混凝土和力筋应力的检算 35第九章 正截面抗裂性计算 42第十章 斜截面抗裂性检算 45第十一章 斜截面抗剪强度计算 56参考文献 58心得体会 592第一章 设计依据及计算资料一、项目：单线铁路先张法预应力混凝土简支梁1、计算跨度：12.6m。依据铁路桥涵设计基本规范 TB1002.120053.2.7中对铁路桥梁跨度的规定，计算跨度在

2、 416m 时，梁长=计算跨度+0.5m，所以梁全长为 12.6+0.5=13.1m。2、线路情况：直线、直梁。3、设计活载：中华人民共和国铁路标准活载，即“中活载” ，标准活载的计算图式见图一：图 1 “中活载”图式（距离以 m 计）设计中采用“中活载”加载时，标准活载计算图式可任意截取， “中活载”换算均布静活载规定见铁路桥涵设计基本规范 TB1002.12005附录 C。二、设计依据：1、 铁路桥涵设计基本规范 TB1002.120052、 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范 TB1002.32005三、材料及有关参数指标：1、75mm 钢绞线（1）公称直径：d = 15.2m

3、m（2）面积：A = 139mm 2（3）抗拉强度标准值： 。考虑到钢丝在钢绞线中受扭，强度21860/pkfNm有所降低，故抗拉极限强度 。2.91785.6/Nm（4）抗拉强度设计值： 。0pf3（5）弹性模量： 。521.90/pENm2、C40 混凝土：（1）极限抗压强度： 27/cf（2）极限抗拉强度： .tN（3）弹性模量： 42310/cEm以上数据均查铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB1002.32005得到。3、传力锚固时混凝土的有关指标：（1）抗压强度： 20.8.271.6/ccffNm（2）抗拉强度： tt（3）弹性模量： 442.30.2/ccE4、各项

4、主要技术指标：（1）强度安全系数：K2.0（2）抗裂安全系数：K f = 1.2（3）预加应力时，力筋控制应力： 20.75.1860395/conpkf Nm（4）传力锚固时，力筋最大应力：（5）运营荷载作用下力筋最大应力： 2.6./ppkf（6）传力锚固时混凝土最大压应力： 072165.cc Nm（7）传力锚固时混凝土最大拉应力： 2./ttf（8）运营阶段混凝土最大压应力： 53.cc（9）运营阶段受拉区混凝土不容许出现拉应力。4第二章 截面尺寸拟定一、主梁横截面：1、依据题目要求，主梁横截面采用分片工形截面，道碴槽板的尺寸及下翼缘的尺寸已经给定，如图 2 所示：图 2 分片工形截面

5、示意图2、拟定梁高：钢筋混凝土简支梁的梁高一般约为跨度的 1/61/9，所以梁高 h 取值范围为 1.4m2.1m。再参考老师所给数据， =12m 时， h 取 1.55m， =16m 时，hl l取 1.9m。综合考虑上述因素，最终拟定梁高 h=1.6m=1600mm。梁高确定后，依据分片工形截面的道碴槽板及下翼缘尺寸。确定下翼缘下梗肋坡度为 12；桥面板顶宽 1920mm，最小厚度 120mm，梗肋坡度采用13，最终确定主梁跨中及支座横截面如图 3 图、4 所示：5图 3 梁支座处横截面示意图（单位 ） 图 4 梁跨中处横截面示意图（单位）二、主梁纵截面：主梁纵截面形式为等高度变厚度，最终

6、纵截面形式如图 5 所示。跨中范围：腹板厚 200mm；两端范围：腹板厚 460mm，端部长度为 L/6=2100mm；过渡段：腹板厚度按直线变化，过渡段长 500mm。图 5 纵截面示意图（单位：mm）6第三章 内力计算一、恒载计算：1、自重：混凝土容重 = 25kN/m3（铁路桥涵设计基本规范 TB1002.120054.2.1 中规定）梁跨中横截面面积为： 1 2111206(205)68(504)27(8024)7(3)479Sm梁端部横截面面积为： 2 21114602(05)0(896)40(250)681(59)Sm所以，梁横截面平均面积为： 212701086475S由梁自重产

7、生的等效均布荷载为： 618475102./pSkNm2、其他附属设备（道碴、线路、人行道）产生的等效均布荷载：每片按 26.6kN/m 计，及 。26./kNm7综上，恒载产生的等效均布荷载 。12.648./pkNm三、活载计算：1、由铁路桥涵设计基本规范 TB1002.12005附录 C 可查得不同加载长度下各特征截面对应的活荷载的换算均布活载，不同的加载长度可线性内插得到活荷载的换算均布活载。依据题目要求，为计算梁的剪力 Q、弯矩 M，绘出内力包络图，特取跨中、3/8L、L/4、L/8、支座及变截面处（距支座 2.6m 处）为特征截面，按铁路桥涵设计基本规范 TB1002.12005附

8、录 C 中数据线性内插得到各特征截面的活荷载换算均布荷载，如表 1 所示：表 1 不同加载长度下各特征截面活载的换算均布荷载（单位：kN/m）加载长度 端部 L/8 处 L/4 处 3L/8 处 L/2 处 2.6m 处单位：m K0 K0.125 K0.25 K0.375 K0.5 K2.66 187.5 178.6 166.7 161.1 166.76.3 162.627 179.6 161.8 153.1 150.9 153.17.875 148.808 172.2 157.1 151.3 148.5 151.39 165.5 151.5 147.5 144.5 146.79.45 14

9、5.74510 159.8 146.2 143.6 140.0 141.3 144.5111.025 141.7412 150.4 137.5 136.0 133.9 131.212.6 148.27 135.49 134.02 132.01 129.3414 143.3 130.8 129.4 127.6 125.02、活载冲击系数：依据铁路桥涵设计基本规范 TB1002.120054.3.5 中规定：列车竖向活载包括列车竖向动力作用，该列车竖向活载等于列车竖向静活载乘以动力系数 1+ ，其动力系数应按下列公式计算（对于本题，应与第 3 条对应）：钢筋混凝土、混凝土、石砌的桥跨结构及涵洞、刚

10、架桥，其顶上填土厚度h1m（从轨底算起）时，不计列车竖向动力作用。当 h1m 时，861()30L式中 ，L 以 m 计。对于本题，可近似取 。4(1)2h 2所以， 。66()12()1.830303、各计算截面弯矩、剪力影响线：图 6 弯矩影响线 图 7 剪力影响线4、内力计算：表 2 内力计算表项目 计算截 面 加载长 度 m换算均布荷载KkN/m活载强度 1qkN/m影响线面积 或 m2qMQppqMQL/2 12.6 129.34 82.78 19.845 1642.77 968.44 2611.213L/8 12.6 132.01 84.49 18.605 1571.94 907.

11、92 2479.86L/4 12.6 134.02 85.77 14.884 1276.58 726.33 2002.91弯矩 L/8 12.6 135.49 86.71 8.682 752.64 423.58 1176.22L/2 6.3 162.62 104.08 1.575163.93 76.86 240.79剪力 3L/8 7.875 148.8 95.23 +2.46-0.89 234.27 120.05 354.329L/4 9.45 145.745 93.28 +3.54-0.39 330.21 172.75 502.962.6m 10 144.51 92.49 +3.97-0.

12、27 367.19 193.74 560.93L/8 11.025 141.74 90.71 +4.82-0.10 437.22 235.22 672.440 12.6 148.27 94.89 +6.3 597.81 307.44 905.255、绘制弯矩、剪力包络图：依据已求出的各计算截面的最大弯矩、剪力值，绘制弯矩包络图、剪力包络图，如图 8、图 9 所示：图 8 弯矩包络图图 9 剪力包络图10第四章 预应力钢绞线的配筋计算一、跨中截面等效截面换算：为计算简便，将跨中实际横截面简化为标准工字形截面，上翼缘厚度为： 120515024180246877018m9fh 下翼缘厚度为： 120240608fh最终简化后的等效截面如图 10 所示：图 10 跨中等效截面示意图（单位：mm）