m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)ddd

1、橋梁工程課程設(shè)計(jì)25m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)學(xué) 院系： 建設(shè)工程學(xué)部 專(zhuān) 業(yè)： 土木工程英語(yǔ)強(qiáng)化 學(xué) 生 姓 名： 李興宇 學(xué) 號(hào)： 202159039 完 成 日 期： 2021年3月3日 大連理工大學(xué) Dalian University of Technology土木工程專(zhuān)業(yè)?橋梁工程?課程設(shè)計(jì).第一章 設(shè)計(jì)依據(jù)31.根本參數(shù)32.方案簡(jiǎn)介及上部結(jié)構(gòu)主要尺寸33.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)4第二章 橋梁尺寸擬定4第三章 截面特性計(jì)算5第四章 主梁恒載內(nèi)力計(jì)算71.永久集度72.永久作用效應(yīng).8第五章 橋面板內(nèi)力計(jì)算81.懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算82.連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算9第六章 主梁橫向分布系數(shù)11第七章 主梁

2、活載內(nèi)力計(jì)算151.沖擊系數(shù)152.車(chē)道荷載取值153.活載作用計(jì)算15第八章 荷載內(nèi)力組合19第九章 配置主梁預(yù)應(yīng)力筋19一預(yù)應(yīng)力筋配置20 1.預(yù)應(yīng)力筋估算.20 2.預(yù)應(yīng)力筋布置.21 3.預(yù)應(yīng)力鋼筋半跨布置.21二計(jì)算主梁截面幾何特性.23 1.截面面積及慣性矩計(jì)算.23 2.截面幾何特性匯總.24第十章 主梁撓度及預(yù)拱度計(jì)算251.汽車(chē)和在引起的跨中撓度252.恒載引起的跨中撓度25第十一章 支座設(shè)計(jì)261.選定支座的平面尺寸272.確定支座的厚度273.驗(yàn)算制作的偏轉(zhuǎn)28 4.驗(yàn)算支座的抗滑性.28參考文獻(xiàn).2925m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料1 橋面寬度 總寬12m，

3、其中車(chē)行道寬度9.0，兩側(cè)人行道寬度各1.5m2 荷載 汽車(chē)荷載：公路I級(jí) 人群荷載：3.5kN/m2 人行道荷載：每側(cè)重4.1kN/m3 跨徑及梁長(zhǎng) 標(biāo)準(zhǔn)跨徑 Lb=25m 計(jì)算跨徑 L =24.5m 主梁全長(zhǎng) L=24.96m4 材料（1） 鋼筋與鋼材預(yù)應(yīng)力筋：采用j15.24mm鋼絞線(xiàn) 標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 Ryb=1860MPa 設(shè)計(jì)強(qiáng)度 Ry =1480MPa普通鋼筋：HPB335級(jí)和HRB400鋼筋鋼板：Q345或Q235鋼錨具：錨具為夾片群錨（2） 混凝土主梁：C50人行道及欄桿：C30橋面鋪裝：總厚度18cm，其中下層10cm為C40，上層為8cm瀝青混凝土5 施工工藝 主梁采用預(yù)制安裝施

4、工，預(yù)應(yīng)力筋采用后張法施工6 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) ?公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)?JTG D60-2004 ?公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?JTG D62-2004二、橋梁尺寸擬定1 主梁高度：h=1.75m2 梁間距：采用5片主梁，間距2.4m。預(yù)制時(shí)中梁寬1.8m，留0.6m后澆縫以減輕吊裝重量，并能加強(qiáng)橫向整體性，中間橋面板按連續(xù)板設(shè)計(jì)。3 橫隔梁：采用六片橫隔梁，間距為4.6m+3×5.0m+4.6m。4 梁肋：跨中厚度為18cm，在梁端一個(gè)橫隔梁間距內(nèi)逐漸加厚，由18cm加厚至42cm。5 橋面橫坡：車(chē)行道采用雙向向外2%橫坡，人行道采用向內(nèi)1%橫坡。圖2-1 T梁中部和端部立面

5、圖及截面尺寸(尺寸單位：cm)圖2-2 單幅橋橫截面尺寸(尺寸單位：cm)圖2-3 半縱剖面圖(尺寸單位：cm)三、截面特性計(jì)算1.計(jì)算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)那么圖形的小單元，截面幾何特性列表見(jiàn)表1。表1. 跨中截面幾何特性計(jì)算表 分塊名稱(chēng)分塊面積分塊面積形心至上緣距離分塊面積對(duì)上緣靜距分塊面積的自身慣性矩分塊面積對(duì)截面形心的慣性矩12(3) =(1)+(2)(4)(5)(6)(7) =(4)+(6)大毛截面翼板432093888011664043.1018025437.0938142077.093三角承托40021.3338533.22222.22230.768378680.

6、455380902.6775腹板243085.52077653690562.5-33.3982710565.8786401128.378下三角144149214561152-96.8981352061.7321353213.732馬蹄92416415153637268-111.89811569655.6211606923.628218428170.227884245.5小毛截面翼板32409291608748049.6227978277.6328065757.632三角承托40021.3338533.22222.22237.289556214.4053558436.6273腹板243085.5

7、2077653690562.5-26.8771755380.8675445943.367下三角144149214561152-90.3771176195.1291177347.129馬蹄92416415153637268-105.37710260405.5210297673.527138418450.225545158.28注：大毛截面形心至上緣距離：小毛截面形心至上緣距離：2. 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)上核心距：下核心距：截面效率指標(biāo)：由此說(shuō)明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。四、主梁恒載內(nèi)力計(jì)算此計(jì)算書(shū)計(jì)算中主梁作用效應(yīng)。1.永久作用集度 一期恒載：預(yù)制梁重力密度取 （1） 跨中截面段主梁自重五分點(diǎn)

8、截面至跨中截面，長(zhǎng)7.58m：（2） 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重長(zhǎng)4.3m：（3） 支點(diǎn)段梁的自重長(zhǎng)0.6m：（4） 邊主梁半跨的橫隔梁自重： 預(yù)制T梁上一片橫隔梁的面積為，厚度為16cm,半跨內(nèi)一共有（5） 預(yù)制梁一期恒載：二期恒載 1現(xiàn)澆T梁翼板集度： 2橫隔梁現(xiàn)澆局部集度： 3鋪裝： 混凝土鋪裝： 8cm瀝青混凝土鋪裝： 平分給每根主梁： 4人行道及護(hù)欄平分給每根主梁： 5二期荷載：2. 永久作用效應(yīng)詳細(xì)計(jì)算見(jiàn)表2表2. 恒載內(nèi)力作用效應(yīng)跨中=0.5四分點(diǎn)=0.25支點(diǎn)=0.0一期彎矩1616.171268.400剪力0138.06276.12二期彎矩1069.95802.460剪力0

9、87.34174.69彎矩2686.122062.860剪力0225.40450.81五、 橋面板內(nèi)力計(jì)算行車(chē)道板可按懸臂板邊梁和兩端固結(jié)的連續(xù)板中梁兩中情況來(lái)計(jì)算。1. 懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算1永久作用橋面板可看成91cm的單向懸臂板，計(jì)算圖式見(jiàn)圖5-1。圖5-1 懸臂板計(jì)算圖式尺寸單位：mm 板結(jié)構(gòu)自重計(jì)算 表3混凝土板自重人行道板每米寬板條的恒載內(nèi)力：彎矩:剪力:（2） 可變作用人群荷載彎矩:剪力:（3） 內(nèi)力組合 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算表根本組合彎矩剪力2. 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算此T梁,即主梁抗扭能力較大，取跨中彎矩：；支點(diǎn)彎矩：。對(duì)于剪力，可不考慮板和主梁的彈性固結(jié)作用，認(rèn)為簡(jiǎn)支板的

10、支點(diǎn)剪力即為連續(xù)板的支點(diǎn)剪力。計(jì)算圖式如下圖5-2 簡(jiǎn)支板計(jì)算圖式（1） 主梁架設(shè)完畢時(shí)橋面板可以看成長(zhǎng)81cm的懸臂單向板（2） 二期荷載計(jì)算彎矩:；即計(jì)算剪力： （3） 總永久作用效應(yīng)支點(diǎn)斷面永久作用彎矩：支點(diǎn)斷面永久作用剪力：跨中斷面永久作用彎矩：可變作用后輪著地長(zhǎng)度為及寬度 荷載對(duì)于懸臂根部的有效分布寬度：那么取 車(chē)輪在板的支撐處時(shí)：計(jì)算支點(diǎn)剪力時(shí)，車(chē)輪應(yīng)盡量靠近梁肋邊緣布置。支點(diǎn)斷面可變作用彎矩：支點(diǎn)斷面可變作用剪力：跨中斷面可變作用彎矩：內(nèi)力組合承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算表支點(diǎn)斷面永久作用彎矩跨中斷面永久作用彎矩支點(diǎn)斷面永久作用剪力六、主梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算由于本橋各T梁之間采

11、用混凝土濕接縫剛性連接，故其荷載橫向分布系數(shù)在兩端可按“杠桿原理法計(jì)算、在跨中按“剛性橫梁法計(jì)算。設(shè)單位荷載P=1作用在號(hào)梁軸上()，那么任意號(hào)主梁所分擔(dān)的荷載的一般公式為：式中 主梁的片數(shù)； 號(hào)梁距橋橫斷面中心線(xiàn)的距離； 號(hào)梁距橋橫斷面中心線(xiàn)的距離，所求出的影響線(xiàn)即為號(hào)梁的橫向分布影響線(xiàn)； ，對(duì)于已經(jīng)確定的橋梁橫斷面，它是一常數(shù)。式中 號(hào)主梁的荷載橫向分布影響線(xiàn)在號(hào)梁處的豎標(biāo)值。以計(jì)算1號(hào)梁的荷載橫向分布影響線(xiàn)為例。其他梁的橫向分布影響線(xiàn)的豎標(biāo)值計(jì)算方法同上，考慮結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表4表4 各梁的橫向分布影響線(xiàn)的豎標(biāo)值梁號(hào)P=1的位置(主梁梁軸)1510.6000-0.200020.

12、40000.000030.20000.2000 計(jì)算出本橋1、2、3號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)在各主梁軸下的豎坐標(biāo)值后，對(duì)該影響線(xiàn)進(jìn)行最不利的加載即可求出T梁的荷載橫向分布系數(shù)，計(jì)算的加載詳見(jiàn)圖6-1，計(jì)算的加載圖詳見(jiàn)圖6-2，計(jì)算結(jié)果如表5所示。圖6-1 計(jì)算的加載圖 (尺寸單位：mm)圖6-2 計(jì)算的加載圖 (尺寸單位：mm)表5 T梁的荷載橫向分布系數(shù)主梁編號(hào) 梁端跨中汽車(chē)人群汽車(chē)人群10.3351.1180.6580.63820.8130.0000.4620.37230.8540.0000.4000.200七、主梁活載內(nèi)力計(jì)算1. 沖擊系數(shù)簡(jiǎn)支梁橋的基頻采用以下公式估算：其中： 根據(jù)本橋基

13、頻，可算出汽車(chē)荷載的沖擊系數(shù)為：2. 車(chē)道荷載取值根據(jù)?橋規(guī)?4.3.1條，公路級(jí)的均布荷載和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：kN/m 計(jì)算彎矩時(shí)：kN 計(jì)算剪力時(shí)：kN3. 活載作用效應(yīng)的計(jì)算 在活載作用效應(yīng)計(jì)算中，支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取，從支點(diǎn)至第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從過(guò)渡到，其余梁段均取。(1) 求跨中截面的最大彎矩和最大剪力圖7-1 跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式 計(jì)算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求活載作用效應(yīng)，圖5-3示出跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式，計(jì)算公式為：式中：S所求截面汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)荷載彎矩或剪力； 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(xiàn)上同號(hào)區(qū)段的面積； 影響線(xiàn)最大坐標(biāo)值?？勺?/p>

14、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)：（2） 求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力圖5-4為四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)的計(jì)算圖示?？勺冏饔闷?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)：圖7-2 四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示3求支點(diǎn)截面的最大剪力圖5-5為支點(diǎn)截面作用效應(yīng)的計(jì)算圖示可變作用汽車(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)：圖7-3 支點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖示八、主梁內(nèi)力組合 據(jù)?橋規(guī)?4.1.64.1.8規(guī)定，根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利的效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)根本組合，見(jiàn)表6。表6 主梁作用效應(yīng)組合序號(hào)荷載類(lèi)

15、別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)MmaxVmaxMmaxVmaxVmaxkN.mkNkN.mkNkN1一期永久作用1616.1701268.40138.06276.122二期永久作用1069.950802.4687.34174.693總永久作用2686.1202062.86225.40450.814可變作用汽車(chē)公路-級(jí)1558.20123.021168.71200.39248.835可變作用汽車(chē)沖擊467.4636.91350.6160.1274.656可變作用人群262.1910.70199.3523.5247.897標(biāo)準(zhǔn)組合4973.97170.633781.53509.43822.188短期組合

16、4039.0596.813080.31389.19672.889極限組合6352.92235.894825.75661.541047.489、 配置主梁預(yù)應(yīng)力筋一預(yù)應(yīng)力筋配置1. 預(yù)應(yīng)力鋼筋截面估算 全應(yīng)力混凝土梁按作用短期效應(yīng)組合進(jìn)行正截面抗裂性控制設(shè)計(jì)。以下就跨中截面在作用短期效應(yīng)組合情況下計(jì)算主梁預(yù)應(yīng)力筋，計(jì)算公式如下所示：式中的為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值；由表6可得設(shè)預(yù)應(yīng)力筋截面重心距截面下緣為：形心至下緣距離為：預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用但至截面重心軸的距離為：T梁跨中毛截面面積為：慣性矩為：截面彈性抵抗矩為：那么有效預(yù)加力為：現(xiàn)取，預(yù)應(yīng)力損失總和近似假定為20%張拉

17、預(yù)應(yīng)力來(lái)估算，那么所需預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為：采用3束7鋼絞線(xiàn)，單根鋼絞線(xiàn)公稱(chēng)面積。預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為：滿(mǎn)足要求。采用夾片群錨，內(nèi)徑70mm,外徑77mm的金屬波紋管成孔。2. 預(yù)應(yīng)力鋼筋布置 根據(jù)?公預(yù)規(guī)?規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)靜距不應(yīng)小于3cm及管道直徑的，水平凈距不應(yīng)小于4cm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可以層疊。根據(jù)以上規(guī)定跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如下圖。 N1N2N3420250270940 a) b) c) 端部及跨中預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖尺寸單位：mma) 預(yù)制梁端部：b鋼束在端部的錨固位置 c)跨中截面鋼束位置3. 預(yù)應(yīng)力鋼筋半跨布置形式 此橋采用直線(xiàn)段中間接圓弧曲線(xiàn)段的方式彎曲；N1，N

18、2,N3彎起角均取值；各預(yù)應(yīng)力束的彎曲半徑為：；。各鋼束彎曲控制要素表 9-1鋼束號(hào)升高值mm彎起角(。)彎起半徑R(mm)斜直線(xiàn)段水平投影長(zhǎng)度(mm)曲線(xiàn)段水平投影長(zhǎng)度(mm)水平線(xiàn)段長(zhǎng)度(mm)11460825000773834331089212108200006073288333443940815000452921625642鋼束長(zhǎng)度表 9-2鋼束號(hào)123長(zhǎng)度mm248402474024780各截面鋼束位置及其傾角表9-3截面距跨中距離mm鋼束編號(hào)預(yù)應(yīng)力筋形式鋼束形心距梁頂距離mm彎起角度圖示跨中截面0N1水平直線(xiàn)1630N2水平直線(xiàn)N3水平直線(xiàn)L/4截面6240N1傾斜直線(xiàn)963N2傾

19、斜直線(xiàn)1237N3曲線(xiàn)1516支點(diǎn)截面12250N1傾斜直線(xiàn)289N2傾斜直線(xiàn)544N3傾斜直線(xiàn)826二、計(jì)算主梁截面幾何特性 以跨中截面為例進(jìn)行計(jì)算。1 截面面積及慣性矩計(jì)算(1) 凈截面幾何特性計(jì)算在預(yù)加應(yīng)力階段，只需計(jì)算小截面的幾何特性。計(jì)算公式如下： 截面積 截面慣矩 計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表。(2) 換算截面幾何特性計(jì)算在使用荷載階段需要計(jì)算大截面(結(jié)構(gòu)整體化以后的截面)的集合特性，計(jì)算公式如下：截面積 截面慣矩 計(jì)算結(jié)構(gòu)列于表4-2。以上式中： ，分別為混凝土毛截面面積和慣矩； ，分別為一根管道截面積和鋼束截面積； ，分別為凈截面和換算截面重心到主梁上翼緣的距離； 分面積重心到主梁上緣的距離；

20、 計(jì)算面積被所含的管道(鋼束)數(shù)； 鋼束與混凝土的彈性模量比值，?？缰幸砭壢珜捊孛婷娣e和慣性矩計(jì)算表 9-4截面分塊名稱(chēng)分塊面積分塊面積至上緣距離分塊積對(duì)上緣靜矩全截面重心至上緣距離分塊面積的自身慣距分塊面積對(duì)截面形心的慣性矩b1=180cm凈面積毛截面713852.10371889.849.825545158.3-2.2235135.63695扣管道面積-140.0163.0-22820-113.12-1791415.54725580293.54總和6998.0349069.8-1756279.91b1=240cm換算面積毛截面821858.62481739.1675.227884245.5

21、16.612268929.728鋼束換算面積136.7163.022282.1-87.761052933.55131206108.78總和8354.7504021.263321863.279計(jì)算數(shù)據(jù) 3根 2 截面幾何特性匯總 其他截面特性值均按上述方法計(jì)算，下面將結(jié)果一并列于表4-3中。主梁截面特性值總表 9-5名 稱(chēng)截 面符號(hào)單位跨中四分點(diǎn)支點(diǎn)混凝土凈截面凈面積6998.0 6998.0 9890.0凈慣矩23989317.224936615.330678548.0凈軸到截面上緣距離56.557.366.9凈軸到截面下緣距離118.5 117.7108.1 混凝土換算截面換算面積8354.

22、78354.711246.7換算慣矩29537984.228577436.133981542.7換軸到截面上緣距離67.2 66.462.6換軸到截面下緣距離107.8 108.6112.410、 主梁撓度及預(yù)拱度計(jì)算主梁計(jì)算跨徑L=24.5m，C50混凝土彈性模量，由表可見(jiàn)，主梁在各控制界面的換算慣性矩各不相同，采用保守計(jì)算，取梁L/4處截面換算慣性矩作為梁的平均值進(jìn)行計(jì)算。本橋?yàn)槿A(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，簡(jiǎn)支梁撓度公式為：截面剛度取為： 1 汽車(chē)荷載引起的跨中撓度 式中荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算，汽車(chē)荷載不計(jì)沖擊力，荷載橫向分布系數(shù)。 ?橋規(guī)?第6.5.3條規(guī)定，受彎構(gòu)件在使用階段撓度應(yīng)考慮長(zhǎng)期效應(yīng)的影響，按以上剛度計(jì)算的撓度值乘以撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)，長(zhǎng)期撓度值在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度后，梁式橋最大撓度跨中，不允許超過(guò)計(jì)算跨徑的。 撓度增長(zhǎng)系數(shù)： 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值C40-C80時(shí)，C50內(nèi)插得。