预应力混凝土简支梁桥设计书

预应力混凝土简支梁桥设计书1.设计基本资料主要技术指标（1）结构形式：25m+25m简支梁桥标准跨径25m的预应力混凝土简支梁桥（桥台台背前缘线之间的距离）；主梁全长为（主梁预制长度）；计算跨径为(支座中心之间的距离）；（2）桥面净空：净0.75m2m9（3）荷载等级：汽车荷载按公路二级，人群荷载为2/3mkN，每侧人行栏的重力作用为mkN/52.1。（4）桥面铺装：5cm厚的沥青混凝土面层和平均8cm厚的水泥混凝土铺装层材料属性（1）梁体混凝土：C50混凝土，重度为3/25mkN，抗压强度标准值为MPafck4.32，抗压强度设计值MPafcd4.22，抗拉强度标准值为MPaftk65.2，抗拉强度设计值为MPaftd83.1（2）沥青混凝土面层重度为3/23mkN，水泥混凝土铺装层为3/24mkN（3）预应力钢筋采用低松弛钢绞线（71标准型），抗拉强度标准值为MPafpk1860，抗拉强度设计值MPafpd1260，公称直径为，公称面积为1402mm，弹性模量MPaE5p1095.1，锚具采用夹片式群锚。（4）普通钢筋：335HRB级钢筋，抗拉强度标准值为MPafsk335，抗拉强度设计值MPafsd280。直径mmd12者，一律采用235R级钢筋，抗拉强度标注值MPafsk235，抗拉强度设计值MPafsd195。环境等级桥址位于河南省丹江口市公路某标段，类环境条件，年平均相对湿度为75%。安全等级安全等级为1级，结构重要性系数为。2.上部结构布置主梁布置经济分析表明，对于跨径较大的预应力混凝土简支梁桥，当吊装重量不受限制时，适当增加主梁间距，增大翼缘宽度，可以提高截面效率指标（通常希望在以上），比较经济合理。然而，为了防止桥面和翼缘开裂，取值也不宜过大。一般可采用，故采用主梁间距为，五片主梁。图结构尺寸图主梁截面尺寸拟订(1)主梁高度参考刘玲嘉主编的《桥梁工程》课本知道预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/8～1/16，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，本设计中取用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，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用180mm，翼板根部加厚到300mm，其过渡以线性变化，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。本设计腹板厚度取200mm。力。图主梁横截面布置图（3）计算截面几何特征将主梁跨中截面划分为5个规则图形的小单元，截面几何特性如下表：表截面几何特性表分块名称分块面积)(2cmAi分块面积对上缘距离)(cmyi分块面积对上缘静距)(3cmyASiii分块面积的自身惯距)(4cmIT分块面积对截面形心的惯距)(42cmdAIiix（1）（2）（4）（5）(7)=(4)+(6)大毛截面翼板342093078092340三角承托96022211207680腹板3200802560001952288下三角20030660-981920800马蹄800170136000∑8580474560小毛截面翼板288092592077760三角承托96022211207680腹板3200802560001492992下三角200306601801202马蹄8001701360009963648∑8040469700（4）检验截面效率指标上核心距：下核心距：截面效率指标：表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。横截面沿跨长的变化预应力混凝土简支梁梁肋下部通常加宽做成马蹄形，为了配合预应力筋的起弯，在梁段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逐渐加高，腹板也应加厚至与马蹄同宽，加宽的范围最好达到一倍梁高左右，从而形成了沿纵向腹板厚度和马蹄高度都变化的变截面T型梁。标准设计中，一般采用自第一道内横隔梁向梁端逐渐变化的形式，靠近支点部分是开始加宽，加宽范围为。横隔梁的布置对于T型简支梁桥端横隔梁必须设置，它不但有利于制造、运输和安装阶段构件的稳定性，而且能显着增强全桥的整体性。对于有中横隔梁的梁桥，荷载横向分布比较均匀，且可以减少翼板接缝处的纵向开裂现象。故当T型梁的跨径较大时，宜根据跨度、荷载、行车道板构造等情况，在跨径内增设适当数量的中横隔梁。本设计在梁段支点、五分点处各设置一道横隔梁，其间距为。横隔梁尺寸的拟定跨中横隔梁的高度应保证具有足够的抗弯刚度，通常可取主梁高度的4/3左右。从运输和安装阶段的稳定性考虑，端横隔梁应做成与主梁同高。本设计采用端横隔梁高度1800mm,厚度为上部260mm，下部240mm，平均厚度250mm;中横隔梁高度为1420mm，厚度为上部180mm，下部160mm，平均厚度170mm。3.行车道板计算行车道板计算简介整体式肋梁桥或横向采用了可靠的湿接头连接的装配式肋梁桥，其桥面板实质上是一个支撑在一系列弹性支撑上的多跨连续单向板。从构造上看，桥面板与主梁是整体连接在一起的。因此，当桥面板上有荷载作用时会使主梁也发生相应的变形，并使相邻梁肋产生扭转变形，而这种变形又影响到板的内力。单向板的计算每米板宽跨中恒载弯矩计算式为：2og81glM式中：L-简支板计算跨径，计算弯矩时取梁肋板间的净距加板厚，即tllo，但不大于两肋中心之间的距离；g-1m宽的板条每延米的恒载重量简支板计算跨径在跨中取为：m03.208.005.0215.08.0l沥青混凝土面层：mkNg/15.105.01231；水泥混凝土铺装层为：mkNg/92.108.01242；T型梁翼板：mkNg/623.018.01253；合计：mkNgggg/07.9321；每延米板条上恒载内力计算：跨中恒载弯矩：mkNM/672.403.207.981gl8122og；支点恒载剪力：kNlQ206.903.207.921g210og；汽车荷载后轮的着地长度ma2.02，宽度为mb6.02，平行于板的跨径方向荷载分布宽度为：垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：即ma75.24.103.23254.2303.24.113.022.0取a=跨中车辆荷载弯矩：由基本组合:支点弯矩：mkNM84.1563.227.0-0.7Ms0由于4116.05.124.0ht跨中弯矩mkNMMP32.1163.225.05.00悬臂板计算每延米板上的恒载：沥青混凝土面层为：mkNg/15.123105.01水泥混凝土铺装层为：mkNg/92.108.01242；T型梁翼板：mkNg/623.018.01253；人行道栏杆为：mkNg/52.14合计总恒载集度为：mkNggggg/59.104321每米宽板条的恒载弯矩为：mkNglMSg78.495.059.102121220车辆荷载的后轮作用于悬臂板上，后轴作用力为140kN,由桥梁工程可知，车辆荷载后轮着地长度为，宽度为，则有：每米宽板条的活载弯矩，汽车荷载在悬臂板上的冲击系数采用，则作用于每米宽板条上的弯矩为：对于人群荷载而言，当桥梁计算跨径小于或等于50m时，人群荷载标准值为m^2；当桥梁计算跨径等于或大于150m时，人群荷载标准值为m^2,则作用于每米宽板条上的弯矩为：按承载能力极限状态进行内力组合计算，基本组合为：mkNMMMMrQg168.253.14.158.124.178.42.14.14.12.1ud短期组合为：mkNMMMMRqgSD85.120.1)3.01/(7.00.1长期组合为：mkNMMMMRqgld17.94.0)1/(4.00.1配筋计算与验算（1）支点负弯矩配筋由以上计算的，单向板负弯矩配筋由弯矩mkN84.15-确定，跨中和支点处采用相同的抗弯钢筋，故采用最不利荷载效应来配筋。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，当钢筋选用335HRB时，相对界限受压区刚度56.0b（混凝土等级在C50及以下时）；C50混凝土强度设计值MPafcd4.22，MPaftd83.1。普通钢筋采用335HRB，抗拉强度设计值MPafy280，弹性模量a1025MPES。首先按单筋矩形截面梁的计算公式进行配筋，设mmas35，则截面有效高度mmh205352400。求截面受压区高度x和受拉钢筋面积：由力矩平衡条件)2/(00xhbxfMcd，结构的安全等级为二级，则0.10，将个已知值带入上式中，有：整理后可得到：01084.15459200011200-62xx解得mmx4061（大于梁高，舍去）由此可求得钢筋的截面积为：所以选用14335HRB间距200的钢筋，单宽面积为2769mm。取混凝土保护层厚度mmdmmc1435且满足规范要求，故mmas1.432/2.1635，取mmas45所以有效高度取为mmahhso19545-240。实际配筋率为：%2.0,45.0max%40.01951000769min0ytSffbhA=%29.0配筋设计以后，进行截面复核。由公式得：mmhmmbfAfxobcdssd10919556.06.910004.22769280，不会发生超筋情况。截面抗弯承载能力满足要求。配筋截面如下图：图3-1单向板配筋截面图（2）跨中正弯矩配筋由以上计算得，单向板正弯矩配筋由弯矩mkN32.11确定由于跨中正弯矩与支点负弯矩只相差正负号，故可采用支点处的配筋即可，故选用14335HRB间距100mm的钢筋，单宽面积为2769mm。说明：板一般不用进行抗剪计算，故不进行剪力计算。由以上计算得，悬臂板负弯矩由弯矩mkN17.25-确定，取悬臂根部截面进行配筋计算，悬臂根部截面高为300mm，当钢筋选用335HRB时，相对界限受压区高度56.0b（混凝土等级在C50及以下时）；C50混凝土强度设计值MPafcd4.22，MPaftd83.1，普通钢筋采用335HRB，抗拉强度设计值MPafy280，弹性模量MPaEs5102。首先按单筋矩形截面梁计算公式进行配筋，设钢筋截面中心至受拉边缘距离mmas35，则截面有效高度mmh265353000。（1）求截面受压区高度x和受拉钢筋面积：由力矩平衡条件得)2/(00xhbxfMcd，结构安全等级为一级，则1.10，将各已知值带入上式中，得：整理后可得：mmx5251（大于梁高，舍去）根据以下公式求钢筋面积：故选用14335HRB间距200的钢筋，单宽面积为2769mm。（2）截面复核取混凝土保护层厚度mmdmmc1435且满足规范要求，故：mmas1.432/2.1635。所以有效高度mmahhs257433000。实际配筋率为：%2.0,45.0max%29.02571000769min0ytSffbhA=%故为少筋梁，取min，进行截面复核。截面抗弯承载力满足要求。4.主梁内力计算恒载内力计算主梁恒载内力包括主梁自重（前期横载）引起的内力1gS和后期（二期）恒载（如桥面铺装、人行道、栏杆、湿接缝等）引起的内力2gS。计算结构重力引起的内力1gS时，应首先按结构构件的设计尺寸与材料的重度确定出结构的自重集度。当主梁为等截面时，其自重集度沿跨长为均布荷载；如主梁为变截面，