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预应力混凝土简支T形梁桥设计

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: 32015年00月00日目录一、设计资料及构造布置 (1)1.设计资料 (1)桥梁跨径及桥宽 (1)设计荷载 (1)材料规格 (1)设计依据 (1)基本计算数据 (1)2.横截面布置 (2)主梁间距与主梁片数 (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)永久作用效应计算 (6)可变作用效应计算 (9)主梁作用效应组合 (19)三、横隔梁计算 (19)确定作用在跨中横隔梁上的可变作用 (19)跨中横隔梁的作用效应影响线 (20)四、行车道板的计算 (24)悬臂板荷载效应计算 (25)连续板荷载效应计算 (26)五、支座计算 (31)选定支座的平面尺寸 (31)确定支座的厚度 (31)验算支座的偏转 (32)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 桥梁跨径及桥宽标准跨径:36m (墩中心距离) 主梁全长: 计算跨径:桥面净空:净—14+2×=设计荷载汽车:公路—∏级,人群:23.0/KN m ,每侧人行栏、防撞栏重力的作用力分别为1.52/,4.99/KN m KN m 。

材料规格混凝土:主梁用50C ,栏杆及桥面铺装用30C 。

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范》(JTG D62-2004)的15.2s φ钢绞线,每束6根,全梁配7束,标准强度1860pk f MPa =。

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。

设计依据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003) 《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)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 '=,tkf '=。

2.横截面布置 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ρ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(1600i b mm =)和运营阶段的大截面(2500i b mm =).半幅净142 1.75m m -+⨯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内主拉应力较小,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》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注:大毛截面形心至上缘距离:i s iS y A ==∑∑806854/=小毛截面形心至上缘距离:i s iS y A==∑∑796729/=(4)检验截面效率指标ρ(希望ρ在以上) 上核心距()3820555049.467987.518083.29s iI k A y===*⨯-∑∑ 下核心距57.43x sIk cm A y==*∑∑截面效率指标:0.590.5s xk k hρ+==> 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 范围内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。

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。

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)(1)0.663752513215.72G KN=⨯⨯=2)马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重(长5m)(2)(1.4436250.83375)525/2142.34G KN≈+⨯⨯=支点段梁的自重(长)(3)1.44362525 1.9871.46G KN=⨯⨯=边主梁的横隔梁中横隔梁体积:()()30.17 1.90.70.50.10.50.50.150.1750.2196m⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=端横隔梁体积()30.25 2.150.5250.50.0650.3250.2795()m⨯⨯-⨯⨯=故半跨内横梁重力为()(4) 2.150.219610.27952520.71G KN =⨯+⨯⨯= 预制梁永久作用集度1(270.97142.3471.4620.71)/19.9825.30/g KN m =+++= (2)二期永久作用1)现浇T 梁翼板集度(5)0.150.925 3.38/g KN m =⨯⨯=边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁体积30.170.45 1.90.14535m ⨯⨯= 一片端横隔梁体积30.250.45 2.150.241875m ⨯⨯= 故:()(6)50.1453520.24187525/39.960.76/g KN m =⨯+⨯⨯= 桥面铺装 8cm 混凝土铺装:0.08142528/KN m ⨯⨯=5cm 沥青铺装0.05142316.10/KN m ⨯⨯= 若将半幅桥面铺装均摊给五片主梁,则(7)(17.2513.225)/5 6.095/g KN m=+=将两侧防护栏均分给七片主梁,则:(7)(2816.1)/7 6.3/g KN m =+= 栏杆一侧人行栏:1.52/KN m 一侧防撞栏:4.99/KN m 边梁二期永久作用集度2 3.380.76 6.3 1.8612.3/g KN m =+++=2.永久作用效应如图1-3所示,设x 为计算截面离左支座的距离,并令/x l α= 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为:2112M l gααα=(-) 1122Q l gεαα=(-)永久作用效应计算见表1号梁永久作用效应表1-3可变作用效应计算1.冲击系数和车道折减系数按《桥规》条规定,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此首先要计算结构的基频。

简支梁桥的基频可采用下列公式估算:3.26f Hz===其中:30.798752510/2035.55/9.81cm G g Kg m⨯⨯===根据本桥的基频,可计算出汽车荷载的冲击系数为:0.1767ln0.01570.186fμ=-=按《桥规》条,当车道大于两车道时,需进行车道折减,三车道折减22%,四车道折减33%,但折减后不得小于用两行车队布载的计算结构。

本算例按四车道设计,因此在计算可变作用效应时需进行车道折减。

2计算主梁的荷载横向分布系数1)跨中的荷载横向分布系数cm如前所述,本例桥跨内设五道横隔梁,具可靠的横向联系,且承重结构的长宽比为:35/2217.5l B==≥所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数cm①计算主梁抗扭惯矩对于T梁截面,抗扭惯矩可近似按下式计算:31mT i i iiI c bt==∑式中:ibit——相应为单个矩形截面的宽度和高度i c ——矩形截面抗扭刚度系数m ——梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面,翼缘板的换算平均厚度: 1180150.51010017.8180t cm ⨯+⨯⨯==马蹄部分换算成平均厚度2253831.52t cm +==图1-4示出了的计算图示,T I 的计算见表1-4T I 计算表 表1-4②计算抗扭修正系数β221112i T ii ii Gl I E a I β=+∑∑ 式中:410.4;35;70.010017910.070125;7.5;Ti iG E l m I m a m ===⨯==∑2 5.0;a m =345672.5;0; 2.5; 5.0;7.5;0.38205550i a m a a m a m a m I ===-=-=-=计算得:1β=。

③按偏心压力法计算横向影响线竖坐标值25211i ij i i a na η==+∑式中:92222317,2(7.55 2.5)175i i n a m ===⨯++=∑计算所得的ij η值列于表1-5:ij η值 表1-5④计算何在横向分布系数1号梁的横向影响线和最不利布载如图1-5. 可变作用(汽车公路—∏级):四车道:1(0.41030.33620.28270.20870.15520.081120.02770.464)0.670.4876cq m =++++++-⨯= 三车道:1(0.41030.33620.28270.20870.15520.0811)0.780.57492cq m =+++++⨯=两车道:1(0.41030.33620.28270.2087)0.61902cq m =+++=故取可变作用(汽车)的横向分布系数为:0.6190cqm=。

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