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：3112000000002015年00月00日I目录一、设计资料及构造布置.................................................11.设计资料…………………………………………………………………………….…...11.1桥梁跨径及桥宽.................................................11.2设计荷载.......................................................11.3材料规格.......................................................11.4设计依据.......................................................11.5基本计算数据...................................................12.横截面布置...........................................................22.1主梁间距与主梁片数..............................................22.2主梁跨中截面主要尺寸拟订.......................................43.横隔梁沿跨长的变化……………………………………………………………………64.横隔梁的设置……………………………………………………………………………6二、主梁作用效应计算...................................................62.1永久作用效应计算................................................62.2可变作用效应计算................................................92.3主梁作用效应组合...............................................19三、横隔梁计算........................................................193.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用...............................193.2跨中横隔梁的作用效应影响线.....................................20四、行车道板的计算....................................................244.1悬臂板荷载效应计算.............................................254.2连续板荷载效应计算.............................................26五、支座计算..........................................................315.1选定支座的平面尺寸.............................................315.2确定支座的厚度.................................................315.3验算支座的偏转………………………………………………………………....325.4验算支座的抗滑稳定性……………………………………………………….....32参考文献..............................................................33-1-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1.1桥梁跨径及桥宽标准跨径：36m（墩中心距离）主梁全长：35.96m计算跨径：35.00m桥面净空：净—14+2×1.75m=17.5m1.2设计荷载汽车：公路—级，人群：23.0/KNm,每侧人行栏、防撞栏重力的作用力分别为1.52/,4.99/KNmKNm。1.3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》（JTGD62-2004）的15.2s钢绞线，每束6根，全梁配7束，标准强度1860pkfMPa。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。1.4设计依据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）1.5基本计算数据表1-1基本数据计算表名称项目符号单位数据混凝土立方强度fcu,kMPa50弹性模量EcMPa3.45×410-2-轴心抗压标准强度fckMPa32.40轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65轴心抗压设计强度fcdMPa22.40轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83短暂状态容许压应力0.7f'ckMPa20.72容许拉应力0.7f'tkMPa1.757持久状`态标准荷载组合:容许压应力0.5fckMPa16.20容许主压应力0.6fckMPa19.44短期效应组合:容许拉应力σst-0.85σpcMPa0容许主拉应力0.6ftkMPa1.59φs15.2钢绞线标准强度fpkMPa1860弹性模量EpMPa1.95×105抗拉设计强度fpdMPa1260最大控制应力σcon0.75fpkMPa1395持久状态应力:标准状态组合0.65fpkMPa1209材料重度钢筋混凝土γ1KN/ｍ325.0沥青混凝土γ2KN/ｍ323.0钢绞线γ3KN/ｍ378.5钢束与混凝土的弹性模量比αEp无纲量5.65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=29.6MPa，tkf=2.51MPa。2.横截面布置2.1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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(1600ibmm)和运营阶段的大截面(2500ibmm).半幅净1421.75mm的桥宽采用七片主梁,如图所示1-1。-3--4-2．2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》9.4.9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分块名称分块面积iA（2cm）分块面积形心至上缘距离iy（cm）分块面积对上缘的静矩iiiSAy（3cm）分块面积自身惯矩iI（4cm）isidyy（cm）分块面积对截面形心的惯矩2xiiIAd（4cm）xiIII（4cm）（1）（2）（3）=（4）（5）（6）=（7）=（4）+-5-（1）*（2）（1）*2(5)（6）大毛截面翼板37507.52812570312.575.792154046521610778三角承托50018.3391662777.7865.9621097062112484腹板21001002100003430000-16.71586371.63488637下三角262.5150393753281.25-66.7111681841171465马蹄1375167.5230312.571614.58-84.21975057198221867987.5516979I38205550小毛截面翼板24007.5180004500088.061861095318655953三角承托50018.3339166.52777.77877.2329820052984783腹板21001002100003430000-3.44248513454851下三角262.5150393753281.25-53.44749656752937马蹄1375167.5230312.571614.58-70.946919665205169906637.5516979I46365514注：大毛截面形心至上缘距离：isiSyA806854/9687.5=83.29cm小毛截面形心至上缘距离：isiSyA796729/8337.5=96.56cm（4）检验截面效率指标（希望在0.5以上）上核心距3820555049.467987.518083.29siIkAy下核心距57.43xsIkcmAy截面效率指标：-6-0.590.5sxkkh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5.83m。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。2.1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)0.663752513215.72GKN2）马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长5m）(2)(1.4436250.83375)525/2142.34GKN支点段梁的自重（长5.436m