波形剛腹板簡支梁橋課程設計

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鋼-混凝土組合結構橋梁波形鋼腹板PC組合簡支梁設計

學院：土木工程學院

班級：橋梁1201

2023年1月10日

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波形剛腹板梁課程設計

設計摘要

本次課設選擇了邁達斯作為有限元軟件進行輔助計算，并利用其計算結果進行驗算。波形鋼腹板PC箱型梁采用體內(nèi)預應力鋼筋布置的形式，未設置橫隔梁。在計算中，采用先假設一個符合基本要求的箱梁截面，用邁達斯計算出結果，根據(jù)該結果進行驗算。假使不符合要求，則進行對截面適當調整，直到滿足受力要求為止。

設計內(nèi)容

一、技術參數(shù)

1.荷載及馬路等級：馬路-II級，兩車道，二級馬路；2.設計車速：80km/h。2.結構形式：簡支梁；

3.計算跨徑：L=40.0m；橋寬：B=12.0m

4.防撞護欄采用新澤西護欄（寬度50cm，高100cm，具體重量請根據(jù)自己

擬定的圖紙計算）；

5.橋面鋪裝采用：1cm厚的瀝青改性防水層，9cm厚的瀝青混凝土；6.材料：

混凝土：主梁頂、底板采用C50混凝土；

鋼材：波形鋼腹板采用Q345C（屈服應力：345MPa；設計荷載作用下允許剪應力為120MPa）；

預應力鋼束：（抗拉強度標準值為fpk?1860MPa，?15.2高強度低松弛鋼絞線

抗拉強度設計值ftk?1260MPa，正常允許拉應力ftk?1209MPa。）7.施工方法：滿堂支架施工。

二、設計及計算內(nèi)容

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1.根據(jù)所給技術參數(shù)擬定波形鋼腹板PC預應力混凝土簡支梁橋相關參數(shù)（主梁、波形鋼腹板以及頂、底板預應力鋼束、體外束等）；

2.計算結構在自重（一期恒載+二期恒載）作用下支座反力和截面內(nèi)力（彎矩、剪力）；

3.計算結構在馬路-II級荷載作用下的內(nèi)力包絡圖（彎矩、剪力）；4.對正常使用極限狀態(tài)下跨中截面混凝土頂、底板外緣應力進行驗算；5.對正常使用極限狀態(tài)下支點截面波形鋼腹板的剪應力進行驗算。

截面尺寸和材料

一、材料

箱梁采用C50混泥土和Q345C鋼材組成的組合材料構成。如圖1根據(jù)所給的資料選擇鋼絞線采用7束?15.2高強度低松弛鋼絞線，面積為0.00098㎡，預埋導管直徑0.13米。如圖2

圖1；箱梁材料圖2：鋼束

二、截面尺寸

1、截面選擇波形鋼腹板PC箱型梁，波形板選擇1600型，厚度為25mm。

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2、根據(jù)兼職梁橋的高跨比：1/15.8~1/19.2，選擇主梁梁高為2.45m（1/16）。截面具體尺寸如圖：

圖3：箱寸表

梁尺

3、新澤西護欄尺寸如下圖所示

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邁達斯建模

1、橋梁模型

跨度為40m的簡支梁模型，橫截面形式在前面已經(jīng)闡述為單箱型梁截面形式，如下圖所示：

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2、預應力布置

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鋼束布置3根，在底板布置3根，具體如

鋼束布置圖

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靜力荷載

靜力荷載分為一期恒載、二期恒載、預應力荷載

二期載:張拉力：

荷

預應

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車道荷載

車道荷載布置

車輛荷載根據(jù)中國馬路交通工程技術標確鑿定

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車道荷載

移動荷載分析控制數(shù)據(jù)

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工作界面：

工作項目欄

達斯運行結果

1、

算結果

自重用下的彎矩圖：

計

剪力圖：

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從上面兩個圖來看:

最大彎矩在跨中且最大為24610.9KN.m;支座反力為2641.1KN。

馬路二級荷載作用下包絡圖剪力包絡圖：

彎矩包絡圖：

從上面的計算結果來看最大剪力為778.7KN，最大彎矩為6930.0KN*m

應力驗算

1、正常使用狀態(tài)下跨中截面的應力

板頂應力；最大應力為-5782KPa

板底應力；最大應力為9235KPa

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2、預應力的應力圖：

板頂應力：由圖最大應力為180KPa

板底應力：由圖最大應力為-2495KPa

根據(jù)《馬路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》第7.1.5條，使用階段預應力混凝土受彎構件正截面混凝土最大壓應力應符合下式規(guī)定：

?kc??pt?0.5fck

其中：

?kc為荷載標準組合下截面邊緣混凝土的壓應力；?pt為由預加力產(chǎn)生的混凝土拉應力；

fck?32.4MPa。

根據(jù)公式?kc??pt?0.5fck板頂、板底應力是否符合要求板頂應力驗算：

?kc?-5782KPa?-5.78MPa?pt?-180KPa??0.18MPa?kc??pt?5.96MPa?0.5?32.4?16.2MPa；

故符合要求.

板底應力驗算

?kc?9235KPa?9.24MPa?pt?-2495KPa??2.5MPa?kc??pt?11.74MPa?0.5?32.4?16.2MPa；

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故符合要求.

3、正常使用極限狀態(tài)下支點截面波形鋼腹板的剪應力進行驗算正常使用下的剪力：

設計荷載作用下波形鋼腹板的剪應力應根據(jù)下式驗算：

?d?[?]

其中：

?d——設計荷載下（標準荷載）波形鋼腹板的剪應力，?d??Q??T，?Q為由豎向剪力引起的剪應力，?T為由扭矩引起的剪應力，此處簡化暫令

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