混凝土桥课程设计计算书第一章混凝土桥课程设计任务书1.设计题目：客运专线40m预应力混凝土双线简支箱梁设计2.设计资料（1）桥面布置如图1所示，桥面宽度：；（2）设计荷载：ZK活载；（3）桥面二恒：190KN/m（4）主梁跨径：主梁全长40m（5）结构尺寸图，根据预应力混凝土简支箱梁桥的构造要求设计，可参照图 1图1桥面布置图3.设计依据（1）《铁路桥涵设计基本规范》（）；（2）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》）；（3）《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设函（2005）157号）;（4）《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》（铁建设函（2003）205号）;（5）《高速铁路设计规范（试行）》（TB 10621-2009）；4.设计内容（1 ）进行上部结构的构造布置并初步拟定各部分尺寸。
（2）主梁的设计：<1> 主梁内力计算<2> 主梁预应力钢筋配置及验算<3> 行车道板内力计算及设计<4> 绘制主梁设计图（包括主梁构造图和配筋图）5. 设计成果要求：设计计算书：设计计算说明书用Word文档或手写。
整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范的要求。
封面、任务书和计算说明书用A4 纸张打印，按封面、任务书、计算说明书的顺序一起装订成册，交指导老师评阅。
图纸：要求图面整洁美观，比例适当，图中字体采用仿宋体，严格按制图标准作图。
图幅为A3 图第二章主梁纵向计算一、设计依据及设计资料1、设计依据：（1）《铁路桥涵设计基本规范》（）；（2）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（）；（3）《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设函（2004）157号）。
2、设计条件：（1）线路情况：有砟桥面，双线，线间距；。
（2）环境类别及作用等级：环境作用等级为L1 级；（3）施工方法：支架现浇施工。
3. 结构形式：（1）截面类型为单箱单室等高度简支箱梁，直线梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加强；（2）桥跨布置：梁长为40m计算跨度为；（3）桥面宽度：挡砟墙内侧净宽，挡砟墙宽；人行道宽，人行道采用悬臂板方式；上顶板宽为。
4、设计荷载：（1 ）恒载：①结构构件自重：按《铁路桥涵设计基本规范》（）第条采用；②附属设施（二期恒载）：二期恒载包括桥上轨道线路设备自重、道砟、防水层、人行道栏杆、挡砟墙、电缆槽及盖板、电气化立柱等附属设施重量。
桥面二期恒载取190+815/1000=m。
（2）活载：①列车竖向活载纵向计算采用ZK 活载；②列车竖向活载横向计算采用ZK 特种活载；③横向摇摆力：取100kN集中荷载作用在最不利位置，以水平方向垂直线路中线作用于钢规顶面。
④人行道竖向静荷载：按5kN/m。
（3）附加力：①风力：风力按《铁路桥涵设计基本规范》（）第条采用；②结构温度变化影响力：按《铁路桥涵设计基本规范》（）办理，整体升降温25C，纵向温度荷载按顶板升温5C考虑。
横向计算按升温、降温两种情况考虑温度变化的影响力，其计算模式如下：图1-1 温度变化计算模式图③列车制动力：桥上列车制动力和牵引力按单线竖向静活载的10%+算。
（4）特殊荷载：①脱轨荷载：不计动力系数，亦不考虑离心力，只考虑一线脱轨荷载，其他线路上不作用列车活载；②地震力：按《铁路工程抗震设计规范》办理，地震基本烈度为七度。
5、材料：(1) 预应力钢筋：采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线公称直径为，公称面积为140mm 2，规格为12-7©5 和15-7© 5;标准强度fpk=1860 MPa ； 1000h 后应力松弛率不大于 %(2) 普通钢筋：当钢筋直径大于等于10mm 寸，采用HRB335钢筋；当钢筋直径小于10mn l 寸，采用Q235 钢筋。
(3) 混凝土：现浇箱型梁采用 C50混凝土，轴心抗压标准值为，轴心抗拉标准值为。
6、 锚固及张拉体系：后张法施加预应力。
采用OVM 锚，进行两端张拉。
预应力管道采用塑料波纹管成孔， 对规格为12-7©5 的钢绞线，采用内径为90mm 外径为106mm 勺波纹管；对规格为15-7©5的钢绞线，采用内径为100mm 外径为116mm 的波纹管。
管道摩擦系数=，管道偏差系数k=，锚具变形和钢束回缩量为6mm7、 混凝土及钢筋的各项数据：(1) 预应力钢绞线：抗拉计算强度为 f p 0.9 f pk 1674MPa ，弹性模量为E p 1.95 105MPa 。
在主力作用下，破坏强度安全系数 K=，则钢绞线的抗拉强度设计值应为 彳呦 上 837MPa 。
pK(2) 普通钢筋：对Q235钢筋，弹性模量为E s 2.1 105MPa ;在主力作用下，其容许应力为5[s ] 130MPa 。
对HRB335钢筋，弹性模量为E s 2.0 10 MPa ;在主力作用下，其容许应力为[s ] 180MPa 。
(3) 混凝土：对C50混凝土，弹性模量为E c 3.55 1 04MPa ;其弯曲受压及偏心受压时的容许应力[b ] 16.8MPa ，有箍筋及斜筋时的主拉应力容许值为[tp 1] 2.79MPa ，纯剪应力容许值为[c ] 1.55MPa ，26kN / m 3计，钢筋混凝土结构重度按 25kN / m 3计二、结构尺寸拟定1、 梁高:由于设计受到中一活载强度、工后徐变等多方面制约，梁高经过反复比选，最后确定为等高度梁。
2、 上翼缘(1) 翼缘宽度：上翼缘悬臂宽度为3100mm 两腹板间宽度为5286mm (2) 翼缘厚度：按构造要求，顶板厚度不得小于200mm 。
故对人行道，受力较小，顶板厚度取为 240mm 对行车道板, 受力较大，在跨中顶板厚度取为 340mm 在支点处则增大至750mm3、 腹板为保证腹板能够承受相应的剪力，构造上要求腹板厚度不得小于 150m m 。
同时，为了能够在腹板中布置预应力钢束，取跨中腹板厚度为 550mm 支座处腹板厚度则增大至1060mm受弯构件的翼缘应在与腹板相交处设置梗肋。
上、下翼缘梗肋之间的腹板高度，当无预应力竖筋时， 不应大于腹板厚度的15倍。
故取上、下梗肋之间的腹板高度为 1910mm 。
4、 下翼缘按构造要求，底板厚度不得小于200mm,且在箱梁的端部必须设置横隔板。
故在跨中，底板厚度取为 300mm 在支点处由于抗剪、抗弯的要求则增大至850mmAc 为局部承压面积)。
预应力混凝土结构重度按局部承压应力容许值为[C1](A 为计算底面积,对于桥面的布置，可见下图：图2-1桥面布置图三、荷载内力计算1、恒载（1）梁体自重g1：用CAD软件对跨中截面和支座截面进行面域计算可得：窄段截面（跨中截面）面积：A窄94130.91cm2；宽段截面（支座截面）面积：A宽153418.09cm2所以，9俸A 窄94130.91 10-4 26 244.7404kN/mg1^ A宽153393.19 10 4 26 398.8222kN/m取主梁的一半为研究对象，设宽段长度为7m窄段长度为13m窄段截面在距支座中心线处开始发生变化，至距支座中心线处变化成宽段截面。
由于主梁伸出支座段（伸出长度为）对于减小跨中截面弯矩有利，且其对支座截面产生的负弯矩（约为• m也不是很大，所以，在计算主梁纵向受力时，忽略这部分恒载的作用。
则:_ 2 2g I窄g1jS l宽244.7404 13 398.8222 6.25 294.767kN/mL 38.5398.8222- 294.767 “不均匀值：100%=%294.767按照《铁路桥涵设计基本规范》（）第条第四点的规定，当全跨度上的竖向恒载不均匀时，但实际的不均匀值与平均值相差不大于平均值的10%寸，可按均匀计算。
由于此处的不均匀值已经超过10%故不能采用均匀值计算。
此时，应采用对影响线分段加载的方法进行计算。
根据其竖向恒载的变化，可分三段加载，其加载情况如下图：图恒载分段加载示意图（单位：mmg1 g1窄244.74kN / m，其加载长度为26m（2）附属设施（二期恒载）g 2g 2 190.815kN/m（3）恒载内力计算公式：由于一恒分三段加载，故恒载计算值也应分三段累加，其值计算如下:g g i g 2 244.740 190.815 435.555kN / mg gg 398.822190.815589.637/m g g i g 2 398.822l90.815589.637J/m此时，恒载内力计算公式应为：N g ' 1 g 2 g '' 3 式中，1、2、3分别为各恒载加载段对应的影响线面积2、活载（ZK 活载）（1） 活载采用值：活载采用ZK 活载，其换算均布荷载可在《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设函（2004） 157号）“附 录D ZK 标准活载的换算均布荷载值”中查得。
（2） 列车活载冲击系数：对于本桥,0.851 1.10038.5 0.2计算时为了偏于安全，都取。
（3）活载内力计算公式：活载内力采用换算均布活载在影响线上加载计算求得，此外，根据《京沪高速铁路设计暂行规定》 （铁建设函（2004） 157号）第条第1点的规定，对于单线和双线的桥梁结构，各线均应计入ZK 活载作用。
故，内力计算公式为：N 2K式中，为列车活载动力系数，计算剪力和弯矩时使用不同的值； K 为ZK 活载换算均布荷载值；Q 为加载范围内同号影响线面积3、弯矩及剪力计算（1）对支座截面，g lg lg 宽398.83kN / m ,其加载长度均为。
计算剪力时,0.913 ；计算弯矩时,0.851， L 为梁的加载长度（m0.996.38.5 0.20.913 1.0790.9961.49其剪力、弯矩影响线如下图:①恒载作用时， 对剪力影响线,(16.25 5.7427m38.5(32^ 吗26 13.0000m 38.5 38.5对弯矩影响线, 故，M 0.000 g②ZK 活载作用时, 对剪力影响线，对弯矩影响线,20m故，M0.0002 2K 0.000 0kN对距支座，，的变截面，以及寸和2处进行类似计算，计算结果列于下表 表3-1 最大剪力表（单位：kN ）说明：上表已计入ZK 活载动力系数。
表3-2 最大弯矩表（单位：kN - m图支座截面影响线图故,空 6.2538.50.5073mQ0.000 g1589.637 5.7427 435.555 13.0000 589.637 0.5073 9347.38kN20m30kN11 38.5 219.25m由 L 38.5m,0，查表得:87.1287.12 84.93(38.5 36.0) 85.7513kN/m40.0 36.0故，Q 0.00012 K 1.10085.7513 19.25 3631.57 kN说明：上表已计入ZK活载动力系数。