25m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)

-z.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〕：建立工程學(xué)部-z.土木工程專業(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.案簡(jiǎn)介及上部構(gòu)造主要尺寸33.設(shè)計(jì)規(guī)4第二章橋梁尺寸擬定4第三章截面特性計(jì)算5第四章主梁恒載力計(jì)算71.永久集度72.永久作用效應(yīng).........................................................................................................................8第五章橋面板力計(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第七章主梁活載力計(jì)算151.沖擊系數(shù)152.車道荷載取值153.活載作用計(jì)算15第八章荷載力組合19第九章配置主梁預(yù)應(yīng)力筋19〔一〕預(yù)應(yīng)力筋配置201.預(yù)應(yīng)力筋估算..............................................................................................................202.預(yù)應(yīng)力筋布置..............................................................................................................213.預(yù)應(yīng)力鋼筋半跨布置..................................................................................................21〔二〕計(jì)算主梁截面幾特性.............................................................................................231.截面面積及慣性矩計(jì)算..............................................................................................232.截面幾特性匯總......................................................................................................24第十章主梁撓度及預(yù)拱度計(jì)算251.汽車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)284.驗(yàn)算支座的抗滑性.............................................................................................................28參考文獻(xiàn)…………………..……………29-z.25m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料橋面寬度總寬12m，其中車行道寬度9.0，兩側(cè)人行道寬度各1.5m荷載汽車荷載：公路－I級(jí)人群荷載：3.5kN/m2人行道荷載：每側(cè)重4.1kN/m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’=24.96m材料鋼筋與鋼材預(yù)應(yīng)力筋：采用φj15.24mm鋼絞線標(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瀝青混凝土施工工藝主梁采用預(yù)制安裝施工，預(yù)應(yīng)力筋采用后法施工設(shè)計(jì)規(guī)?公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)?〔JTGD60-2004〕?公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)?〔JTGD62-2004〕二、橋梁尺寸擬定主梁高度：h=1.75m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)。橫隔梁：采用六片橫隔梁，間距為4.6m+3×5.0m+4.6m。梁肋：跨中厚度為18cm，在梁端一個(gè)橫隔梁間距逐漸加厚，由18cm加厚至42cm。橋面橫坡：車行道采用雙向向外2%橫坡，人行道采用向1%橫坡。圖2-1T梁中部和端部立面圖及截面尺寸(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)算截面幾特征將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾特性列表見表1。表1.跨中截面幾特性計(jì)算表分塊名稱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〔1〕〔2〕=(1)+(2)(4)(5)(6)=(4)+(6)大毛截面翼板432093888011664043.1018025437.8142077.三角承托40021.3338533.22222.22230.768378680.455380902.6775腹板243085.52077653690562.5-33.3982710565.8786401128.378下三角144149214561152-96.8981352061.7321353213.732馬蹄92416415153637268-111.89811569655.6211606923.62Σ8218428170.227884245.5小毛截面翼板32409291608748049.6227978277.6328065757.632三角承托40021.3338533.22222.22237.289556214.4053558436.6273腹板243085.52077653690562.5-26.8771755380.8675445943.367下三角144149214561152-90.3771176195.1291177347.129馬蹄92416415153637268-105.37710260405.5210297673.52Σ7138418450.225545158.28注：大毛截面形心至上緣距離：小毛截面形心至上緣距離：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)：由此說明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。四、主梁恒載力計(jì)算此計(jì)算書計(jì)算中主梁作用效應(yīng)。1.永久作用集度一期恒載：預(yù)制梁重力密度取跨中截面段主梁自重〔五分點(diǎn)截面至跨中截面，長(zhǎng)7.58m〕：馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重〔長(zhǎng)4.3m〕：支點(diǎn)段梁的自重〔長(zhǎng)0.6m〕：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,半跨一共有預(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：永久作用效應(yīng)詳細(xì)計(jì)算見表2表2.恒載力作用效應(yīng)跨中α=0.5四分點(diǎn)α=0.25支點(diǎn)α=0.0一期彎矩1616.171268.400剪力0.06276.12二期彎矩1069.95802.460剪力087.34174.69Σ彎矩2686.122062.860剪力0225.40450.81五、橋面板力計(jì)算行車道板可按懸臂板〔邊梁〕和兩端固結(jié)的連續(xù)板〔中梁〕兩中情況來計(jì)算。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)算圖式見圖5-1。圖5-1懸臂板計(jì)算圖式〔尺寸單位：mm〕板構(gòu)造自重計(jì)算表3混凝土板自重人行道板Σ每米寬板條的恒載力：彎矩:剪力:可變作用人群荷載彎矩:剪力:力組合承載能力極限狀態(tài)力組合計(jì)算表根本組合彎矩剪力連續(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的懸臂單向板二期荷載計(jì)算彎矩:；即計(jì)算剪力：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：則取車輪在板的支撐處時(shí)：計(jì)算支點(diǎn)剪力時(shí)，車輪應(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：力組合承載能力極限狀態(tài)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()，則任意號(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的距離；—號(hào)梁距橋橫斷面中心線的距離，所求出的影響線即為號(hào)梁的橫向分布影響線；，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為例。其他梁的橫向分布影響線的豎標(biāo)值計(jì)算法同上，考慮構(gòu)造的對(duì)稱性，計(jì)算結(jié)果見下表4表4各梁的橫向分布影響線的豎標(biāo)值梁號(hào)P=1的位置(主梁梁軸)1510.6000-0.200020.40000.000030.20000.2000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)該影響線進(jìn)展最不利的加載即可求出T梁的荷載橫向分布系數(shù)，計(jì)算的加載詳見圖6-1，計(jì)算的加載圖詳見圖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5T梁的荷載橫向分布系數(shù)主梁編號(hào)梁端跨中汽車人群汽車人群10.3351.1180.6580.63820.8130.0000.4620.37230.8540.0000.4000.200七、主梁活載力計(jì)算沖擊系數(shù)簡(jiǎn)支梁橋的基頻采用以下公式估算：其中：根據(jù)本橋基頻，可算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：車道荷載取值根據(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)：kN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—所求截面汽車標(biāo)準(zhǔn)荷載彎矩或剪力；—車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；—車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；—影響線上同號(hào)區(qū)段的面積；—影響線最大坐標(biāo)值?？勺冏饔谩财嚒硺?biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用(汽車)沖擊效應(yīng)：可變作用(人群)效應(yīng)：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。可變作用〔汽車〕標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng):可變作用〔汽車〕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〕標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng):可變作用〔汽車〕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、主梁力組合據(jù)?橋規(guī)?4.1.6~4.1.8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，見表6。表6主梁作用效應(yīng)組合序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面支點(diǎn)Mma*Vma*Mma*Vma*Vma*kN.mkNkN.mkNkN〔1〕一期永久作用1616.1701268.40.06276.12〔2〕二期永久作用1069.950802.4687.34174.69〔3〕總永久作用2686.1202062.86225.40450.81〔4〕可變作用〔汽車〕公路-級(jí)1558.20123.021168.71200.39248.83〔5〕可變作用〔汽車〕沖擊467.4636.91350.6160.1274.65〔6〕可變作用〔人群〕262.1910.70.3523.5247.89〔7〕標(biāo)準(zhǔn)組合4973.97.633781.53509.43822.18〔8〕短期組合4039.0596.813080.31389.19672.88〔9〕極限組合6352.92235.894825.75661.541047.48配置主梁預(yù)應(yīng)力筋〔一〕預(yù)應(yīng)力筋配置預(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)展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：則有效預(yù)加力為：現(xiàn)取，預(yù)應(yīng)力損失總和近似假定為20%拉預(yù)應(yīng)力來估算，則所需預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積為：采用3束7鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積。預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為：滿足要求。采用夾片群錨，徑70mm,外徑77mm的金屬波紋管成。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。N1N2N3N1N2N3420250270940a)b)c)端部及跨中預(yù)應(yīng)力鋼筋布置圖〔尺寸單位：mm〕預(yù)制梁端部：b〕鋼束在端部的錨固位置c)跨中截面鋼束位置預(yù)應(yīng)力鋼筋半跨布置形式此橋采用直線段中間接圓弧曲線段的式彎曲；N1，N2,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)斜直線段水平投影長(zhǎng)度(mm)曲線段水平投影長(zhǎng)度(mm)水平線段長(zhǎng)度(mm)11460825000773834331089212108200006073288333443940815000452921625642鋼束長(zhǎng)度表9-2鋼束號(hào)123長(zhǎng)度〔mm〕248402474024780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1630N2水平直線N3水平直線L/4截面6240N1傾斜直線963N2傾斜直線1237N3曲線1516支點(diǎn)截面12250N1傾斜直線289N2傾斜直線544N3傾斜直線826〔二〕、計(jì)算主梁截面幾特性以跨中截面為例進(jìn)展計(jì)算。1截面面積及慣性矩計(jì)算(1)凈截面幾特性計(jì)算在預(yù)加應(yīng)力階段，只需計(jì)算小截面的幾特性。計(jì)算公式如下：截面積截面慣矩計(jì)算結(jié)果見表。(2)換算截面幾特性計(jì)算在使用荷載階段需要計(jì)算大截面(構(gòu)造整體化以后的截面)的集合特性，計(jì)算公式如下：截面積截面慣矩計(jì)算構(gòu)造列于表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；—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，。跨中翼緣全寬截面面積和慣性矩計(jì)算表9-4截面分塊名稱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=cm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6998.0—349069.8——-1756279.91b1=240cm換算面積毛截面821858.62481739.1675.227884245.516.612268929.728鋼束換算面積136.7163.022282.1-87.761052933.55131206108.78總和8354.7—504021.26——3321863.279計(jì)算數(shù)據(jù)3根2截面幾特性匯總其他截面特性值均按上述法計(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6998.06998.09890.0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118.5117.7108.1混凝土換算截面換算面積8354.78354.711246.7換算慣矩29537984.228577436.133981542.7換軸到截面上緣距離67.266.462.6換軸到截面下緣距離107.8108.6112.4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，主梁在各控制界面的換算慣性矩各不一樣，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)展計(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汽車荷載引