预应力混凝土简支梁T形梁桥设计计算毕业设计说明书.docx

预应力混凝土简支梁T形梁桥设计计算毕业设计说明书目录一、计算资料及构造布置4（一）设计资料4（二）横截面布置5（三）横截面沿跨长的变化7（四）横隔梁的设置7二、主梁作用效应计算7（一）永久计算集度7（二）可变作用效应计算10（三）主梁作用效应组合15三、预应力钢束估算及其布置23（一）跨中截面钢束的估算23（二）预应力钢筋的布置24四、中梁截面几何特性计算27五、持久状况截面承载能力极限状态计算29（一）正截面承载力计算29（二）斜截面承载力计算29六、钢束预应力损失估算31（一）控制应力b皿计算31（二）钢束应力损失计算311预应力损失分计算312预应力损失C2计算323预应力损失巧4计算334预应力损失CT/5计算345预应力损失。/6计算34七、应力验算35（一）短暂状况的正应力验算35（二）持久状况的正应力计算36（三）持久状况下的混凝土主应力验算37八、抗裂性验算40（一）短期效应组合作用正截面抗裂验算40（二）短期效应组合作用斜截面抗裂验算40九、主梁变形（挠度）计算42十、锚固局部承压计算42十一、设计小结45第1章设计资料及构造布置一、 设计资料1 .桥跨及桥宽标准跨径：总体方案选择装配式预应力混凝土T形简支梁，lh=30.00m计算跨径：按照梁式桥计算跨径的取法，取相邻支座中心间距为29.5m主梁长：设置4cm的伸缩缝，取梁长29.96m桥面净空：净7zn+2×2=1m2 .设计荷载：公路一Il级，车道均布荷载标准值7.875KNm,集中荷载标准值I=I96.5KN人群荷载：3.0kNm2f人行道重力取12W/z。3 .材料及工艺混凝土：主梁用C40,栏杆及桥面铺装用C25。预应力钢筋应采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)的钢绞线，抗拉强度标准值介=1860MP%抗拉强度设计值=1260MR弹性模量EP=I.95IO5MPa;锚具采用夹板式群锚。普通钢筋直径大于和等于12加的采用HRB335钢筋，直径小于12九的均采用HRB235钢筋。按后张法施工工艺制作桥梁，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，主梁安装就位后现浇60mm宽的湿接缝。最后施工60mm厚的沥青桥面铺装层。4 .设计依据(1) .公路工程技术指标(JTGB01-2003)；(2) .公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)；(3) .结构设计原理(人民交通出版社)；(4) .公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004).二、 横截面布置(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，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标力很有效，故在许可条件下适当加宽T梁翼板。本课程设计中翼板宽度为2200mm,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。净一7.06+2><2.()6=11.06的桥宽选用4片主梁。(2)主梁高：对于常用的简支梁，其高跨比的取值范围在之间，本题选用即梁高1.75机(3)横隔板布设：为了增强主梁之间的横向连接刚度，除设置端横隔梁外，还设置6片中横隔梁，间距4.2m,共计8片。横隔梁厚度为16cm,高取140cm。(4)梁肋：根据抗剪刚度需要，肋宽由构造和施工要求决定，但不得小于140mm,本设计选用160mmo在梁端在一个横隔板间距内腹板中按直线加厚至马蹄宽400mmo(5)桥面铺装：采用厚度为6cm的沥青混凝土,C25的混凝土三角垫层672cm.(6)横断面图：(单位：cm)图1结构尺寸图(尺寸单位：ran)(7)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，马蹄的总面积占总面积的10%-20%为宜。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范对钢束净距及预留管道的构造要求，初步拟定马蹄宽度为400mm,高度为200mm,马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度120mm,以减小局部预应力。三、主梁截面几何特性计算1.截面几何特性预制时翼缘板宽为1.6m,使用时为2.2m,分别计算这二者的截面特性，可以采用分块面积法、节线法。本设计采用分块面积法。中主梁跨中毛截面的几何特性在预制阶段如图(a)及表1-1,在使用阶段如图1-2及表1-3.同理可知根据%及支座截面的几何特性，汇总与表1-3.160164Q 久L 40(b)边主梁(a)中主梁预制梁跨中横截面成桥阶段跨中横截面（中主梁）皿.物g%I-4.QJ支座截面对截面进行分块处理，采用分块面积法，进行如下计算：如图(a),A1=160x15=2400CW2A2=16x(175-15-20)=2240an2A3=38x6=228cn2A4=20x40=800cm2A5=12x12=144cw2S1=2400x7.5=18000cnr,S2=2240x(15+(175-15-20)÷2)=190400cmiS3=228x(15+1×6)=3786cm3106=800x(175-10)=132000cm3S5=144x(175-20-1×12)=21744cm3/=×160×153=45000c/=3658666.7cm4/=456cw4112234=26666.7cm45=1153cw4同理可知，在成桥阶段跨中横截面几何特性与上述相比只有A尸3300cm251=24750cm3/=61875有相应的变化。中主梁预制阶段的几何特性如下表：（表IT）分块Aj(cnr)yi(cm)Si(cm3)ys(cm)Ii(Cfn4)124007.5180004500022240851904003658666.732281738764564800116513200026666.75144151217441152总和5812633731941.4毛截面惯性矩采用移轴公式I=/二Z/,.+4（另-K）二22129482.2cm4中主梁使用阶段的几何特性如下表：（表1-2）分块Ai(cm2)yi(cm)Si(cnr,)ys(cm)Ii(Cnii)133007.5247506187522240851904003658666.732281738764564800116513200026666.75144151217441152总和67126324544835.71各截面的几何特性汇总与下表：（表1-3）截面Ai(cm2)Si(Cm3)”(cm)晨(io(1cm4)跨中中主梁预制58123660206322.13边主梁预制62603693405923.4使用阶段671237277055.524.54支点中主梁预制895662865270.227.51边主梁预制941063047067.029.2使用阶段985663540264.530.742.界面效率指标P（希望P在0.5以上）?L=22130000=33.99加Z Ax 5812x(175-63)下核心距:_ 22130000 "5812x63=60.5cm以跨中为例：上核心距KS=界面效率指标夕=KZ=O.54>0.5h从经济形考虑，通常希望在0.450.5以上，由上述计算可知此截面较为合理。第2章主梁作用效应计算根据上述梁跨结构纵横截面的布置，并通过可变荷载作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求出各主梁控制截面（一般取跨中，四分点，变化点截面和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。一、永久荷载效应计算（1）1.根据拟定的尺寸，主梁在预制时翼缘板宽为得=160Cnl中主梁：由几何特性可知，A=5812cr = 25 KN/m故g；=25x0.5812=14.53KN/相边主梁：由几何特性可知，A=6260cw2r=25KN/mgi=25X0.626=15.65X：7V/w2.为了配合预应力筋的弯起，在梁端能布置锚具和安放张拉千斤顶，在靠近支点附近马蹄部分应该逐渐加高，腹板也应该加厚至与马蹄同宽。故而在梁端一个横隔板内腹板中按直线加厚至马蹄宽40cm,按照设计规定，加宽的范围最好达到一倍梁高，这里取450cm,则：图（2-1）V=12×134× 450=723600 cm3V.=-×-×122×450×12=10980(W13211=-×-×(134+122)×450×12=230400cnV=×12×450×12=32400cw3故4v=4x(V-V-V2-V3)=3510OO×4=1.4()4×106cnf所以g?=25X1.404X1（6X1029.96=L172KN/m3 .横隔梁（2个端横隔梁6个中横隔梁）横隔梁厚度为16cm,高度取140Cm图（2-2）二分之一横隔梁示意图对于边主梁：0=25×8×1.4×(2.2-0.16)÷2×0.16÷29.5=1.55CVw对于中主梁：go=2xl.55=3.1OKNm4 .桥面铺装g3=0.06×7.00×23+X(0.06+0.12)×7.(X)×24+4=296KNIm5 .栏杆和人行道按照相应的规范可知，每侧栏杆及人行道作用力为12KN/机，则g4=2×2÷4=6KNm6 .桥面板接头中主梁：=0.6×15×25=2.25KN/m边主梁：gs=gx225=1.125KN/m通过上述计算可知，作用于边主梁的全部恒载为g=15.65+1.17+1.55+2.96+6.00+1.125=28.455KNIm作用于中主梁的全部恒载为g=14.53+1.17+3.10+2.96+6.00+2.25=30.01KNlm(2)第一期恒载边主梁©=15.65+1.172+1.55=18.372KN/m中主梁&=14.53+1.172+3.10=18.802KNlm第二期恒载边主梁（中主梁）=1.25KNm第三期恒载边主梁（中主梁）3=6.00+2.96=8.96KN/m距离支座为X位置处的弯矩和剪力为：Vx=ql-qx =q（l-x）Mv=qlx-qx2=qx(l-x)故三期荷载内力值如下表27项目MV2U4L/4支点第一期恒载g(KN%边主梁1998.51498.9203.2271.0中主梁2045.31534.0