裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T形梁課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、. 橋梁工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) （裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T形梁） 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 10級(jí)道路與橋梁工程一班 指導(dǎo)老師： 2013年7月;目 錄一 設(shè)計(jì)資料1.1技術(shù)指標(biāo) 11.2設(shè)計(jì)荷載 11.3 材料及施工工藝 11.4 材料性能參數(shù) 11.5設(shè)計(jì)依據(jù) 11.6計(jì)算方法 1 二 橫截面布置2.1 主梁間距與主梁片數(shù)22.2 主梁跨中截面主要尺寸擬訂22.3 主梁截面細(xì)部尺寸22.4 計(jì)算截面幾何特征32.5檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)32.6橫截面沿跨長(zhǎng)方向的變化42.7橫隔梁的設(shè)置4三 主梁作用效應(yīng)計(jì)算3.1 永久作用效應(yīng)計(jì)算 43.2 活載內(nèi)力計(jì)算 63.3 主梁作用效應(yīng)組合15 一、設(shè)

2、計(jì)資料 1橋梁跨徑及橋?qū)?標(biāo)準(zhǔn)跨徑： 39m（墩中心距離） 主梁全長(zhǎng)： 38.96m（主梁預(yù)制長(zhǎng)度） 計(jì)算跨徑： 37.8 m（相鄰支座中心的水平距離） 橋面凈寬：（0.5+1+14+1+0.5）m=17m (防撞欄+人行道+四車(chē)道+人行道+防撞欄) 橋面橫坡：2.0 % 2設(shè)計(jì)荷載 公路-II級(jí)，人群荷載3.0kN/m2。 3材料及施工工藝 混凝土：采用C40混凝土。 預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1×7（7股）鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)pk =1860 Mpa; 普通鋼筋采用HRB335級(jí)和R235級(jí)鋼筋； 鋼板：錨頭下支撐墊板.支座墊板等均采用普通A3碳素鋼。 按后張法施工工藝制作主梁，采用70mm的

3、波紋管和OVM錨具。 4材料性能參數(shù)： （1）混凝土 強(qiáng)度等級(jí)為C40，主要強(qiáng)度指標(biāo)： 強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fck=26.8 MPa，ftk=2.4 MPa 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fcd=18.4 MPa，ftd=1.65 MPa 彈性模量 ：Ec=3.25×104 MPa （2）預(yù)應(yīng)力鋼筋采用1×7標(biāo)準(zhǔn)型15.2-1860-GB/T 52241995鋼絞線 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fpk=1860 MPa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fpd=1260 MPa 彈性模量：Ep= 1.95×105 MPa 相對(duì)界限受壓區(qū)高度：a=0.4，pu=0.2563 （3）普通鋼筋 a.縱向抗拉及構(gòu)造普通鋼筋采用

4、HRB335，其強(qiáng)度指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度指標(biāo)：fsk=335 MPa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fsd=280 MPa 彈性模量：Es =2.0×105 MPa b.采用的R235鋼筋，其強(qiáng)度指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度指標(biāo)：fsk=235MPa 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fsd=195 MPa 彈性模量：Es =2.1×105 MPa 5設(shè)計(jì)依據(jù) （1）交通部頒公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 JTG D602004 簡(jiǎn)稱(chēng)“規(guī)范”； （2）交通部頒公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D622004 簡(jiǎn)稱(chēng)“公預(yù)規(guī)”； （3）交通部頒公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 JTJ 02485。 6計(jì)算方法：極限狀態(tài)法二、橫截

5、面布置1主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì)，同時(shí)加寬翼板對(duì)提高主梁截面 效率指標(biāo)很有效，故在許可條件下應(yīng)適當(dāng)加寬T梁翼板。本設(shè)計(jì)中翼板寬度中主梁為2400mm，邊主梁為2500mm。橋面板采用鋼板絞接，橋面凈寬:14+2×1.5m,因此應(yīng)選用7片T梁。 2. 主梁跨中截面主要尺寸擬定 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比大約在1/181/19。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束的用量，同時(shí)梁高增加一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本設(shè)計(jì)取用2250m

6、m的主梁高度是比較合適的。3主梁截面細(xì)部尺寸 T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車(chē)輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板受壓的強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)中預(yù)制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm 以抵抗翼緣根部較大的彎矩。 在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于梁高的1/15。本設(shè)計(jì)中取腹板厚度為200mm。 馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的10%20%為合適。初擬馬蹄寬度為500mm，高度200mm，馬蹄與腹板交接處作三角形過(guò)渡，高度150mm

7、，以減小局部應(yīng)力。 按照以上擬訂的外形尺寸，就可繪制出預(yù)制梁的跨中截面圖.4. 計(jì)算截面幾何特征截面幾何特征慣性矩（m4）面積(m2）中性軸距下端高度(m)支點(diǎn)大毛截面0.7441.441.35支點(diǎn)小毛截面0.6791.351.30跨中大毛截面0.5760.9221.47跨中小毛截面0.5270.8331.405 計(jì)算截面效率指標(biāo)（要求在.以上）；大毛截面上核心距（運(yùn)營(yíng)階段） 大毛截面下核心距（運(yùn)營(yíng)階段） 截面效率指標(biāo) 表明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。6 橫截面沿跨長(zhǎng)的變化；如圖所示，本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力

8、，也為布置錨具的需要，在梁端部1980mm范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。馬蹄部分為配合鋼束彎起而從六分點(diǎn)附近（距離跨中12680mm）處開(kāi)始向支點(diǎn)逐漸抬高，在馬蹄抬高的 同時(shí)腹板寬度亦開(kāi)始變化。7 橫隔梁的設(shè)置。在荷載作用處的主梁彎矩橫向分布，當(dāng)該處有橫隔梁時(shí)比較均勻，否則直接在荷載作用下的主梁彎矩很大。為減小對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，當(dāng)跨度較大時(shí)應(yīng)設(shè)置較多的橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中點(diǎn)和三分點(diǎn)，六分點(diǎn)，支點(diǎn)處，設(shè)置七道橫隔梁，其間距為6.3m。端橫隔梁的高度與主梁同高，厚度為上部260mm，下部240mm，中橫隔梁高度2050mm，厚度為上部180mm，下部160mm。2、 主梁內(nèi)力計(jì)

9、算1 恒載內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)上述橋跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過(guò)可變作用下的橋梁荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得各主梁控制截面（跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)截面、支點(diǎn)截面）的永久作用和最大可變作用效應(yīng)，然后再進(jìn)行主梁作用效應(yīng)組合。（1）一期恒載集度 預(yù)制梁自重 跨中截面段主梁的自重（長(zhǎng)12.6m） 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長(zhǎng)4.9m） 支點(diǎn)段梁的自重（長(zhǎng)1.98m） 邊主梁的橫隔梁 中橫隔梁體積： 端橫隔梁體積： 故半跨內(nèi)的橫隔梁重力為： 預(yù)制梁永久作用集度 邊梁： （2）一期恒載集度 1.現(xiàn)澆T梁翼板集度 2.現(xiàn)澆部分橫隔梁的作用集度 3.鋪裝層計(jì)算8cm混凝土鋪裝層：5cm瀝青鋪裝層： 若將橋面鋪裝

10、傳給七片主梁，則 4.欄桿 一側(cè)人行欄：1.52kn/m 一側(cè)防撞欄：4.99KN/m 若將兩側(cè)人行欄、防撞欄均攤給七片主梁 5.邊梁的二期荷載集度為： （3）永久作用效應(yīng)設(shè)x為計(jì)算截面離左支座距離，令，主梁彎矩和剪力的計(jì)算公式分別為： 表 梁永久作用效應(yīng)荷載集度 作用效應(yīng)跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)截面支點(diǎn)0.50.250.2170一期彎矩KN.M4202.785353152.0890132856.3978460剪力KN0237.4455268.788306474.891二期彎矩KN.M1488.440791116.3305931011.6098520剪力KN084.092795.1929364168.

11、1854總和彎矩KN.M5691.226144268.4196053868.0076990剪力KN0321.5382363.9812424643.07642 活載內(nèi)力計(jì)算（1）沖擊系數(shù)和車(chē)道折減系數(shù)； 1. 簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)基頻: 按«橋規(guī)»規(guī)定結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下式計(jì)算： 其中：根據(jù)本橋的基頻可計(jì)算出汽車(chē)荷載的沖擊系數(shù)為： 按«橋規(guī)»規(guī)定兩車(chē)道的車(chē)道折減系數(shù)為1，本設(shè)計(jì)為四車(chē)道，在計(jì)算可變作用效應(yīng)時(shí)需進(jìn)行車(chē)道折減，四車(chē)道折減33%，三車(chē)道折減22%,但折減后不得小于用兩行車(chē)道布載的計(jì)算結(jié)果。（2）計(jì)算

12、主梁的荷載橫向分布系數(shù)（跨中截面按修正剛性橫梁法；支點(diǎn)截面剪力按杠桿法）；(1)跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc 本橋橋跨內(nèi)設(shè)六道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)跨比為：所以可按偏心壓力法法來(lái)繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù)mc計(jì)算主梁抗扭慣矩IT對(duì)于T梁形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算：式中：bi,ti相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度； ci矩形截面抗扭慣矩系數(shù)； m梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。對(duì)于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：馬蹄部分的換算平均厚度：IT的計(jì)算見(jiàn)下表。 IT計(jì)算表 分塊名稱(chēng)Bi(cm)Ti(cm)Ti/Bi(cm)CiCi*Bi*Ti3(*10-3 M4)翼緣板2

13、4017.270.0719583330.3334.116541404腹板175.23200.1141357070.3093651714.336804706馬蹄5032.50.650.1988445043.41297949合計(jì)11.8663256計(jì)算抗扭修正系數(shù)該主梁的間距相同,并將主梁近似看成等截面,則得： 按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向分布系數(shù)： 式中：ij值7.24.82.40-2.4-4.8-7.2梁號(hào)i1i2i3i4i5i6i710.4503678570.3478642860.2453607140.1428571430.040353571-0.06215-0.16465357120.347

14、8642860.2795285710.2111928570.1428571430.0745214290.006185714-0.0621530.2453607140.2111928570.1770250.1428571430.1086892860.0745214290.04035357140.1428571430.1428571430.1428571430.1428571430.1428571430.14285714300403535710.0745214290.1086892860.1428571430.1770250.2111928570.2453607146-0

15、.062150.0061857140.0745214290.1428571430.2111928570.2795285710.3478642867-0.164653571-0.062150.0403535710.1428571430.2453607140.3478642860.450367857 計(jì)算荷載橫向分布系數(shù) 1號(hào)梁的橫向影響線和最不利布載圖示如下圖可變作用 （汽車(chē)公路級(jí)）四車(chē)道：三車(chē)道：兩車(chē)道：故取可變作用（汽車(chē)）的橫向分布系數(shù)為：可變作用（人群）：(2) 支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)m0 按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載，各梁可變作用的橫向分布系數(shù)可計(jì)算如下： 可變作用（

16、汽車(chē)）：可變作用（人群）：（3）橫向分布系數(shù)匯總1號(hào)梁可變作用橫向分布系數(shù)可變作用類(lèi)別mcmo公路級(jí)0.65950.3542人群0.42971.1253.2.3 車(chē)道荷載的取值根據(jù)橋規(guī)，公路級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk為：qk=10.5(kN/m)計(jì)算彎矩時(shí)：計(jì)算剪力時(shí)：3.2.4 計(jì)算可變作用效應(yīng)在可變作用效應(yīng)計(jì)算中，對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取m0，從支點(diǎn)到第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從m0直線過(guò)渡到mc，其余梁段均取mc。 (1)求跨中截面的最大彎矩和最大剪力計(jì)算跨總截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，根據(jù)跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式，計(jì)算

17、公式：式中：S所求截面汽車(chē)（人群）標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力； 車(chē)道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 車(chē)道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 影響線上同號(hào)區(qū)段的面積 影響線上最大坐標(biāo)值?？勺冏饔茫ㄆ?chē)）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用（汽車(chē)）沖擊效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)：(2)求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力可變作用（汽車(chē)）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用（汽車(chē)）沖擊效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)：(3)求變化點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力 可變作用（汽車(chē)）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： 可變作用（汽車(chē)）沖擊效應(yīng)： 可變作用（人群）效應(yīng)：(4)求支點(diǎn)截面的最大剪力 可變作用（汽車(chē)）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用（汽車(chē)）沖擊效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)：3.3 主梁作用效應(yīng)組合根據(jù)上訴方法計(jì)算中梁及邊

18、梁的各控制截面的活載內(nèi)力，并根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了四種最不利效應(yīng)組合:短期效應(yīng)組合、長(zhǎng)期效應(yīng)組合，標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見(jiàn)下表。荷載類(lèi)別跨中截面四分點(diǎn)截面變化點(diǎn)截面支點(diǎn)MmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmaxMmaxVmax（KN*m）(KN)（KN*m）(KN)（KN*m）(KN)（KN*m）(KN)1.00 第一期永久作用4454.77 0.00 3341.07 235.70 2388.82 321.03 0.00 471.40 2.00 第二期永久作用1952.97 0.00 1463.18 103.22 1046.15 140.59 0.00 206.44 3.00 總永久作用（1）+（2）6407.73 0.00 4804.25 338.92 3434.97 461.61 0.00 677.85 4.00 可變作用（汽車(chē)）公路-級(jí)2296.51 116.07 1763.39 189.93 1288.21 221.51 0.00 243.58 5.00 可變作用（汽車(chē)）沖擊437.04 22.09 335.57 36.14 245.15 42.15 0.00 38.87 6.00 可變作用（人群）279.10 7.37 214