25M預(yù)應(yīng)力簡支梁課程設(shè)計(jì)

橋梁工程課程設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁橋設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：土木建筑與環(huán)境學(xué)院專業(yè)：土木工程學(xué)生姓名：曾朗學(xué)號(hào)：3320140691220完成日期：年月日西華大學(xué)XiHuaUniversity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.基本參數(shù) 32.方案簡介及上部結(jié)構(gòu)主要尺寸 33.設(shè)計(jì)規(guī)范 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第七章主梁活載內(nèi)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 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)算主梁截面幾何特性231.截面面積及慣性矩計(jì)算232.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)…………………..……………2925m預(yù)應(yīng)力混凝土簡支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跨徑及梁長標(biāo)準(zhǔn)跨徑Lb=25m計(jì)算跨徑L=24.5m主梁全長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)力筋采用后張法施工設(shè)計(jì)規(guī)范《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（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)范》（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)橫隔梁間距內(nèi)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，人行道采用向內(nèi)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)算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面幾何特性列表見表1。表1.跨中截面幾何特性計(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上緣靜距分塊面積的自身慣性矩分塊面積對截面形心的慣性矩（1）（2）=(1)+(2)(4)(5)(6)=(4)+(6)大毛截面翼板432093888011664043.1018025437.0938142077.093三角承托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)：由此表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7.58m）：馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重（長4.3m）：支點(diǎn)段梁的自重（長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,半跨內(nèi)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)澆部分集度：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.恒載內(nèi)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0138.06276.12二期彎矩1069.95802.460剪力087.34174.69Σ彎矩2686.122062.860剪力0225.40450.81五、橋面板內(nèi)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）板結(jié)構(gòu)自重計(jì)算表3混凝土板自重人行道板Σ每米寬板條的恒載內(nèi)力：彎矩:剪力:可變作用人群荷載彎矩:剪力:內(nèi)力組合承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算表基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：。對于剪力，可不考慮板和主梁的彈性固結(jié)作用，認(rèn)為簡支板的支點(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簡支板計(jì)算圖式主梁架設(shè)完畢時(shí)橋面板可以看成長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度為及寬度荷載對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：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)算方法同上，考慮結(jié)構(gòu)的對稱性，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，對該影響線進(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、主梁活載內(nèi)力計(jì)算沖擊系數(shù)簡支梁橋的基頻采用下列公式估算：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?？勺冏饔茫ㄆ嚕?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?？勺冏饔茫ㄆ嚕?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、主梁內(nèi)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)基本組合，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)MmaxVmaxMmaxVmaxVmaxkN.mkNkN.mkNkN（1）一期永久作用1616.1701268.40138.06276.12（2）二期永久作用1069.950802.4687.34174.69（3）總永久作用=（1）+（2）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）262.1910.70199.3523.5247.89（7）標(biāo)準(zhǔn)組合=（3）+（4）+（5）+（6）4973.97170.633781.53509.43822.18（8）短期組合=（3）+0.7×（4）+（6）4039.0596.813080.31389.19672.88（9）極限組合=1.2×（3）＋1.4×[（4）+（5）]+1.12×（6）6352.92235.894825.75661.541047.48九配置主梁預(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)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：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%張拉預(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，內(nèi)徑70mm,外徑77mm的金屬波紋管成孔。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)造如圖所示。N1N2N3420N1N2N3420250270940a)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方式彎曲；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度(mm)曲線段水平投影長度(mm)水平線段長度(mm)11460825000773834331089212108200006073288333443940815000452921625642鋼束長度表9-2鋼束號(hào)123長度（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；—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截面分塊名稱分塊面積分塊面積至上緣距離分塊積對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6998.0—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，簡支梁撓度公式為：截面剛度取為：1汽車荷載引起的跨中撓度式中荷載短期效應(yīng)組合計(jì)算，汽車荷載（不計(jì)沖擊力），荷載橫向分布系數(shù)?！稑蛞?guī)》第6.5.3條規(guī)定，受彎構(gòu)件在使用階段撓度應(yīng)考慮長期效應(yīng)的影響，按以上剛度計(jì)算的撓度值乘以撓度長期增長系數(shù)，長期撓度值在消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長期撓度后，梁式橋最大撓度（跨中），