- 本科课程设计预应力混凝土简支梁设计2011 年1 月9 日目录广东工业大学课程设计任务书----------------------------------------- 2部分混凝土A类简支梁设计-------------------------------------------- 71.主梁全截面几何特性-------------------------------------------------------- 71.1受压翼缘有效宽度的计算----------------------------------------------- 71.2全截面几何特性的计算------------------------------------------------- 72.预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置----------------------------------- 82.1预应力钢筋数量的确定------------------------------------------------- 82.2普通钢筋数量的确定--------------------------------------------------- 92.3预应力钢筋及普通钢筋的布置------------------------------------------ 103.主梁截面几何特性计算----------------------------------------------------- 114.承载能力极限状态计算----------------------------------------------------- 114.1正截面承载力计算---------------------------------------------------- 114.2斜截面承载力计算---------------------------------------------------- 125.钢束预应力损失估算------------------------------------------------------- 135.1预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失------------------------------ 135.2锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失------------------------------------ 145.3预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失-------------------- 155.4.钢筋松弛引起的预应力损失------------------------------------------- 165.5混凝土收缩、徐变引起的损失------------------------------------------ 165.6预应力收缩组合------------------------------------------------------ 176.应力验算----------------------------------------------------------------- 176.1短暂状况的正应力验算------------------------------------------------ 176.2持久状况的正应力验算------------------------------------------------ 186.2.1跨中截面混凝土正应力验算-------------------------------------- 186.2.2持久状况下预应力钢筋的应力验算-------------------------------- 186.3持久状况下的混凝土主应力验算---------------------------------------- 19 7．抗裂性验算--------------------------------------------------------------- 207.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂性验算---------------------------- 208.主梁变形（挠度）计算----------------------------------------------------- 218.1使用阶段的挠度计算-------------------------------------------------- 218.2预加力引起的反拱计算及预拱度的设置---------------------------------- 22 9锚固区局部承压计算-------------------------------------------------------- 229.1局部受压区尺寸要求-------------------------------------------------- 229.2局部抗压承载力计算-------------------------------------------------- 23课程设计任务书一、课程设计的内容根据给定的桥梁基本设计资料（主要结构尺寸、计算内力等）设计预应力混凝土简支T 形主梁。
主要内容包括：1．预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置； 2．截面几何性质计算；3．承载能力极限状态计算（正截面与斜截面承载力计算）； 4．预应力损失估算；5．应力验算（短暂状况和持久状况的应力验算）；6．抗裂验算（正截面与斜截面抗裂验算）或裂缝宽度计算； 7．主梁变形（挠度）计算； 8．锚固局部承压计算与锚固区设计； 9．绘制主梁施工图。
二、课程设计的要求与数据通过预应力混凝土简支T 形梁桥的一片主梁设计，要求掌握设计过程的数值计算方法及有关构造要求规定，并绘制施工图。
要求：设计合理、计算无误、绘图规范。
（一）基本设计资料1．桥面净空：净14+2⨯1.0m2．设计荷载：公路—Ⅰ级荷载，人群荷载3.52kN/m ，结构重要性系数0γ=1.0 3．环境标准:Ⅱ类环境 4．材料性能参数 （1）混凝土强度等级为C50，主要强度指标为：强度标准值 ck f =32.4MPa ，tk f =2.65MPa 强度设计值 cd f =22.4MPa ，td f =1.83MPa弹性模量 c E =3.45⨯410MPa（2）预应力钢筋采用ASTM A416—97a 标准的低松弛钢绞线（1⨯7标准型）， 其强度指标为：抗拉强度标准值 pk f =1860MPa 抗拉强度设计值 pd f =1260MPa弹性模量 p E =1.95⨯510MPa相对界限受压区高度 b ξ=0.4，pu ξ=0.2563 公称直径为15.24mm ，公称面积为140mm2（3）非预应力钢筋1）纵向抗拉非预应力钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为：抗拉强度标准值 sk f =400MPa 抗拉强度设计值 sd f =330MPa弹性模量 s E =2.0⨯510MPa相对界限受压区高度 b ξ=0.53，pu ξ=0.1985 2）箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为： 抗拉强度标准值 sk f =335MPa 抗拉强度设计值 sd f =280MPa弹性模量 s E =2.0⨯510MPa 图1 主梁跨中截面尺寸（尺寸单位：mm ）5．主要结构尺寸主梁标准跨径k L =25m ，梁全长24.96m ，计算跨径f L =24.3m 。
主梁高度h =1400mm ，主梁间距S =1600mm ，其中主梁上翼缘预制部分宽为1580mm ，现浇段宽为20mm ，全桥由9片梁组成。
主梁跨中截面尺寸如图1所示。
主梁支点截面或锚固截面的梁肋宽度为360mm 。
（二）内力计算结果摘录 1．恒载内力（1）预制主梁的自重 1p g =11.45kN/m（2）二期恒载（包括桥面铺装、人行道及栏杆） 2p g =6.51kN/m恒载内力计算结果见表1。
2．活载内力汽车荷载按公路—Ⅰ级荷载计算，冲击系数μ+1=1.193，人群荷载按3.52kN/m 计算。
活载内力以2号梁为准。
活载内力计算结果见表2。
3．内力组合（1）基本组合（用于承载能力极限状态计算）Q2k Q1k G2k G1k d 12.14.1)(2.1M M M M M +++= Q2k Q1k G2k G1k d 12.14.1)(2.1V V V V V +++=（2）短期组合（用于正常使用极限状态计算）Q2k Q1k G2k G1k S 17.0)(M M M M M ++++=μ（3）长期组合（用于正常使用极限状态计算）)1(4.0)(Q2k Q1k G2k G1k l M M M M M ++++=μ各种情况下的组合结果见表3。
注：车辆荷载内力Q1k M 、Q1k V 中已计入冲击系数μ+1=1.193。
（三）施工方法要点后张法施工，采用金属波纹管和夹片锚具，钢绞线采用TD 双作用千斤顶两端同时张拉，当混凝土达到设计强度时进行张拉，张拉顺序与钢束序号相同。
（四）设计要求1．方案一：按全预应力混凝土设计预应力混凝土T 形主梁。
2．方案二：按部分预应力混凝土A 类构件设计预应力混凝土T 形主梁。
3．方案三：按部分预应力混凝土B 类构件（允许裂缝宽度为0.1mm ）设计预应力混凝土T 形主梁。
※学生应按指导教师要求选择其中一个方案进行设计。
三、课程设计应完成的工作1．编制计算说明书；2．绘制施工图（主要包括：主梁支点横断面图、主梁跨中横断面图、主梁钢束布置图、主梁混凝土数量表、主梁钢束数量表）。
四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1]叶见曙.结构设计原理(第二版).:人民交通出版社,2005[2]张树仁等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.:人民交通出版社,2004[3]中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范(JTG D62-2004).:人民交通出版社,2004[4]闫志刚主编.钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计.:机械工业出版社,2009[5]易建国主编.混凝土简支梁(板)桥(第三版).:人民交通出版社,2006[6]胡兆同,陈万春.桥梁通用构造及简支梁桥.:人民交通出版社,2001[7]白宝玉主编.桥梁工程.:高等教育出版社,2005发出任务书日期：2010 年12 月28 日指导教师签名：禹智涛计划完成日期：2011 年01 月09 日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：方案二：部分预应力混泥土A 类简支梁设计1.主梁全截面几何特性1.1受压翼缘有效宽度f b '，的计算按《公路桥规》规定，T 形截面梁受压翼缘有效宽度f b '，取下列三者中的最小值： (1) 简支梁计算跨径的l/3，即l/3=24300/3=8100mm ； (2) 相邻两梁的平均间距，对于中梁为1600mm ；(3) ()f h h b b '++122,式中b=160 mm ,h b = 0 mm ,f h '= (80+180)/2 =130 mm ； 所以，()f h h b b '++122 = 160+0+12×130 =1720 mm 故，受压翼缘的有效宽度取f b '=1600mm1.2全截面几何特性的计算这里的主梁几何特性采用分块数值求和法，其计算式为 全截面面积：∑=IAA全截面重心至梁顶的距离：iiu A yy A=∑式中 i A —— 分块面积—— 分块面积的重心至梁顶边的距离如右图所示，对T 形梁跨中截面进行分块分析，分成5大块进行计算，分别计算它们底面积与性质，计算结果列于下表。