铁路桥梁毕业设计

石家庄铁道学院毕业设计11绪论1.1课题研究意义桥梁是铁路或公路跨越河流，山谷及其它障碍物的建筑物。桥梁的建成使道路保持畅通，为我国国民经济建设发挥了巨大的作用。钢筋混凝土桥具有可塑性强，省钢，耐久性好，维修费用少，噪音少，美观等特点。而简支梁在我国桥梁建设中也应用的非常广泛，因为其具有不受地基条件限制，适用于跨度不大（一般跨径60m）。制作，施工方便等优点，所以本铁路预应力混凝土简支梁桥的设计意义很大，同时也可作为我们桥梁专业学生大学毕业前的一次综合考察。本设计顺序依次为主梁尺寸的拟定及验算，桥台的设计验算，桥墩的设计验算，最后是桩基的设计验算，整篇设计符合桥梁设计的规范，设计过程中，通过查阅一些桥梁设计的资料，使设计更加合理。预应力混凝土简支梁桥，由于构造简单，预制和安装方便，采用高强钢材，具有很好的抗裂性和耐久性，梁体自重轻，跨越能力大，有利于运输和架设，在现代桥梁中起到越来越重要的作用。目前我国已建成最大跨径为60m的简支梁桥，而且简支梁应用的很广泛。石家庄铁道学院毕业设计22主梁设计设计依据及设计资料：(1)设计题目：铁路预应力混凝土简支梁桥设计(2)计算跨度：2242m16m(3)线路情况：单线，平坡，梁位于直线上，Ⅰ级铁路(4)设计活载：某专用线上铁水罐车专用荷载(5)设计依据：《铁路桥规》(6)材料：24φ5mm钢绞线,断面面积2g4.717cm,公称抗拉直径gy1500MPaR＝；考虑到钢丝在钢绞强度有所降低，故抗拉极限iy0915001350MPaR.(7)混凝土强度等级：450(8)抗压极限强度a31.5MPaR(9)抗拉极限强度l2.8MPaR(10)受压弹性模量4h3.410MPaE(11)钢绞线与混凝土的弹性模量比gh5.89EnE2.1结构尺寸的选定截面形式采用工字形，梁体结构及截面尺寸按《桥规》采用标准梁，跨度m24pL，梁全长m6.24L高度：轨底到梁底260cm轨底到墩台顶300cm梁高210cm每孔梁分成两片，架设后利用两片梁之间的横隔板连接成孔。每片梁自重G=1567.6783.8kN2783.6632.66kN/m24Gql2.2各截面内力计算结果石家庄铁道学院毕业设计3表2-1截面内力计算表截面位置自重弯矩其他恒载弯矩活载弯矩最大弯矩最大剪力gkNmMdkNmMhkNmMkNmkNL/22351.51731.61837.65920.73743L/82204.51623.41731.25555.1507.6L/41763.61298.71375.64433.6757.35L/81028.7757.6795.22579.41063支点000002.3确定力筋数量并计算截面特性2.3.1力筋估算（跨中截面）上翼缘板厚度'ih可取其平均厚度'i1217172621.014.5262106627.560.515222217.619223hcm令其中'gg0，即只有yA起作用。对压应力作用点取矩可得pyykMMARZ利用上式可估算所需力筋的数量其公式为：yykMARZ式中为Z梁内力偶臂，参照钢筋混凝土梁的经验数据，对T形截面梁取'i02hZh17.6197188.2cm2Z，代入有关数据，522yy2.059206.9104661mm46.61cm1350188.210kMARZ选用10根24φ5的钢绞线，面积为22y3.140.52441047.1cmA46.612cm石家庄铁道学院毕业设计42.3.2截面几何特性计算（跨中截面）表2-2截面几何特性计算截面分类截面面积tA2cm面重心至梁顶水平线距离ycm截面重心的惯性矩I4(cm)面重心至梁底水平线距离ycm毛截面净截面换算截面94859195960480.87782.26108.556100.536103.57129.2132.0127.4钢绞线重心到下缘距：2851754756130.45mm11a2.4正截面抗弯强度计算设跨中性轴位于上翼缘内（'ixh）由'aiyyRbxAR得2yyi'ai47.1135010105.13mm11.6cm31.51920ARxhRb，与假设相符，故破坏弯矩为：'4pai0105.1331.51920105.1321001301.219210kNm22xMRbxh4p1.2192102.062.05920.69MkM（可）00.40.421013.04578.78cmhx（可）2.5预应力损失计算2.5.1钢丝回缩和分块拼装构件的接缝压缩损失s3钢判锥型锚头每端钢丝回缩及锚头损失变形对跨中的影响为4mm,即20.40.8cmL已知钢丝束平均长度：石家庄铁道学院毕业设计5244802244342244682243082243462243502439.02cm11T5s30.82.01065.6MPa2439.022.5.2锚头变形5g2.010MPaE，4h3.410MPaE钢筋混凝土的弹性模量比：5g4h2.0105.8823.410EE锚固口摩擦损失为：'k0.7613501026MPa'k0.070.07102671.81MPa''kkk0.07954.18MPa2.5.3摩阻损失s4查表得55.0，0015.0k从张拉端至计算截面的管道长度，一般可取半径的平均值，即：24.612.3m2x从张拉端至计算截面的长度上钢筋弯起角之和一般可采取各钢丝束的平均和，即：5.2365.3445.1055.3925.1054.0091069605222240.0045.0045.0072004080110.1843radq0.550.18430.001513.30.1213qkx查表，内插值得，0122011301130121301201142001...(..)..∴s4k0.1142954.18121.07MPa2.5.4分批张拉混凝土压缩引起的应力损失s6石家庄铁道学院毕业设计6考虑4L截面处的有关数据4L处净截面积为9286cm2,截面重心到梁底的距离为128.7cm,对重心轴的惯性矩I=53.34610,ej=128.7-21.4=107.32js6hyyij111cosα22eNNnnANNAIyks3s4s62jks3s4yyij11-cosα2eNnANAI∴ks3s4y2jyjj111cosα2eNnANAI代入有关数据得2y=51.7847cmAy26954.1865.6109747.47MPa1011107.315.8951.78740.98320928653.3410故s60.0427747.4731.92MPa2.5.5钢筋应力松弛引起的应力损失s2∵jy1350MPaR传力锚固时，jyy747.47MPa0.5675MPaR，故必须考虑s2又∵jyy0.65877.5MPaR∴按《桥规》s2y0.050.05747.4737.37MPa2.5.6混凝土收缩和徐变引起的预应力损失s1石家庄铁道学院毕业设计7s1gh0.8(0.8)En截面面积为29485cmA，截面与大气接触的周边长度887.6cm理论长度221.4cmA按28天龄期查表得615910MPaE，49.15g2.010MPaE，y747.47MPa跨中截面的k为1yyycosα51.7847747.47103870.8kNNA2yyjghjjjj33226210103870.8103870.810(13113.045)102351.5210(13113.045)1092861052.881052.8810NNeMeAII4.17+9.12-5.248.05MPaL/4截面处的h为：yN=yAycos=310983.047.74747.51783811.56kN2yyjghjjjj33226210103811.56103811.5610(107.3)102351.5210107.3107.67kN92861052.881052.8810NNeMeAII平均的h=8.057.677.86MPa2s1=0.84.69)86.7486.189.58.0100.2106.158(56kN2.6弹性工作阶段的正应力计算2.6.1预应力阶段石家庄铁道学院毕业设计8传力锚固时，预应力钢筋应力yks3s4s6954.18(65.610931.92)747.66MPa在运营阶段，预应力钢筋有效应力y1ks1s2s3s4s692.311096.6537.374.6918.954640.99MPa传力锚固时混凝土正应力钢筋预加应力的合力3y7474.751.7847387.0810NyN至净截面重心轴的距离0e21079.013.045117.955cm净截面的回转半径r62252.88105694.6cm9286IrA混凝土的正应力53y10111h26117.955796235.12510796387.08101192865694.652.8810NeyMyArI29.40kg/cm(压)3520212h26387.0810117.955131235.152101311192865694.652.8810yNeyMyArI296.54kg/cm容许应力'2haah10.700.70315220.5kg/cmR2.6.2运营阶段混凝土正应力2M----人行道，到渣槽及线路设备等（48.1kN/m）产生的弯矩3M----换算均部荷载产生的弯矩钢筋预加应力的合力3yy1y6409.951.7849331.9410aNA石家庄铁道学院毕业设计933331.94100.765433.8310a5y230110111h26356.91083.2610.76535.53737.79957.3510aNMMyeyMYArII266.12kg/cm（压）ha1ha2=0.52315157.5kg/cmy230220212h201aNMMyeyMYArII526356.910126.80.765173.4958.254.44kg/cm57.35102.7抗裂性检算为了简化计算，将跨中截面简化成工字形截面截面几何特性(见图2-1)图2-1工字型截面石家庄铁道学院毕业设计102.7.1换算截面特性计算020.61922323210782321.31995.8951.7847A29589cm2.7.2换算截面对顶部水平线的面积矩1.1921019929623.2121011722210483026.203481S32