桥梁设计计算书
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机场学院《桥梁工程》课程设计计算书专业:土木工程姓名:***学号:*********指导教师:***一、设计资料1、主梁跨径及全长标准跨径计算跨径 L=25.4m主梁全长 L1=25.96m2、桥面净宽净——7+2*1.0m人行道3、设计荷载公路二级荷载;人群荷载3.0kN/4、材料钢筋:凡直径大于或等于12毫米者用HRB335级钢筋:直径小于12毫米者一律R235级钢筋。
混凝土:主梁用40号,人行道、栏行、桥面均25号。
5、栏杆和人行道人行道包括栏杆荷载集度 6kN/m 。
横剖面T梁断面纵剖面二、主梁的计算(一)、主梁的荷载横向分布系数和内力计算1、主梁跨中截面的截面惯矩根据材料力学里面的知识可知,要计算,首先得计算出截面的重心位置,根据下图求解过程如下:I X计算平均板厚:h1=(13+17)/2=15㎝a x=56.4㎝I X=0.243m42、计算结构的自重集度(表2-2-1)结构自重集度计算表3、结构自重内力计算(表2-3-1)边主梁自重产生的内力表2-3-1注:括号()内值为中主梁内力4、汽车、人群荷载内力计算(1)、支点处荷载横向分布系数(杠杆原理法)按《桥规》4.3.1条和4.3.5条规定:汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m,人群荷载取 3.0kN/㎡。
在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置各粱支点处相应于公路—Ⅱ级汽车荷载和人群荷载的横向分布系数计算(表2-4-1)1>、求荷载横向分布影响线坐标本桥梁各根主梁的横截面均相等,梁数n=4,梁间距为2.20m ,则: ∑i=14a i 2=a 12+ a 22+ a 32+ a 42=24.2m 2,( a 1= -a 4=3.3, a 2= -a 3=1.1)1(4)号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为:η11 = 1n +a12/∑i=14a i2 =14+ 3.3224.2= 0.7η14 =η41= 1n −a12/∑i=14a i2 =14- 3.3224.2= -0.22(3)号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为:η12 =η21= 1n +a1×a2 /∑i=14a i2 =14+3.3×1.124.2= 0.4η24 =η42= 1n −a1×a2 /∑i=14a i2 =14-3.3×1.124.2= 0.12>画出各主梁的横向分布影响线,并按最不利位置布置荷载,如3>计算荷载横向分布系数表2-4-2):表2-4-2 梁号汽车荷载人群荷载1(4)=0.659+0.414+0.2362=0.655=0.7952(3)=0.377+0.241+0.1422=0.380=0.453(3)、荷载横向分布系数汇总(表2-4-3)荷载横向分布系数表2-4-3 梁号荷载位置公路—Ⅱ级人群荷载备注1(4)跨中0.655 0.795 偏心压力法支点0.455 1.318 杠杆原理法2(3)跨中0.380 0.453 偏心压力法支点0.796 0 杠杆原理法(4)、均布荷载和内力影响线面积计算(表2-4-5)均布荷载和内力影响线面积计算表(公路—Ι级均布荷载q k =10.5KN/m ;集中荷载,L≦5m时,Pk=180KN,L≧50m 时,Pk=360KN,中间值,线性内插)表2-4-5荷载截类型面位置公路—Ⅱ级均布荷载(kN/m)人群荷载(kN/m)影响线面积(或m)影响线图线10.5×0.75=7.8753×0.75=2.25Ω=L28= 80.645L1L47.875 2.25Ω=12×L×3L16=68.48L3L167.875 2.25Ω=12×12×L2=3.1751/2L1/27.8752.25Ω=l2×1×L=12.7L1(5)、公路—Ⅱ级集中荷载P k 计算计算弯矩效应时: P k =0.75×[180+(360-180)×(25.4-5)/45]=0.75×261.6=196.2 kN计算剪力效应时:P k =1.2×196.2=235.44 kN (6)、计算冲击系μT 形截面面积A=0.68㎡ I c =0.243 m 4 G=A ×25=17.0 kN/m m c =G/g=17.0/9.81=1.733 kNS 3/m 2C40混凝土E 取3.25× 1010N/m 2=3.25× 107 KN/m 2,计算跨径l=25.4m 则:2102236.627510 2.80108.932215.50.99410c c EI f hz l m ππ-⨯⨯⨯===⨯⨯=5.19 μ=0.1767lnf-0.0157=0.1767×ln5.19-0.0157=0.275(1+μ=1.275)(7)、根据上面计算的结果记如下表,由桥规规定的计算式可算得各梁的弯矩M 1/2、M 1/4和剪力Q 1/2(计算结果如表2-4-6a 、b ,其中取ε=1)。
XX学院桥梁工程课程设计课程设计名称桥梁工程系(部)土木工程系专业土木工程姓名班级学号XX学院课程设计鉴定表目录一、工程地质及水文地质等自然情况二、纵断面设计1.纵断面设计图2.分孔布置3.纵坡以及桥梁下部结构布置4.桥道高程的确定5.计算跨径的确定三、横断面设计1.主梁尺寸拟定2.横隔梁尺寸拟定3.横断面设置四、结构自重内力计算五、主梁荷载横向分布系数的计算1.支点横向分布系数的计算(杠杆原理法)2.跨中横向分布系数的计算(偏心压力法)六、冲击系数的确定1.冲击系数的计算七、活载内力计算八、内力组合九、弯矩和剪力包络图桥梁工程课程设计计算书一、工程地质及水文地质等自然情况设计荷载:公路—Ⅰ级,设计时速60km/h,人群3.0kN/㎡,栏杆及人行道的重量按4.5 kN/㎡计;地质水文情况:河床地面线为(从左到右):0/0,-1/5,-1.8/12,-2.5/17,-3.6/22,-4.5/28,-5.3/35,-4.8/45,-3.8/55,-2.25/70, -1/78,0 /85,(分子为高程,分母为离第一点的距离,单位为米);地质假定为花岗岩。
桥梁分孔方案:a、13m+13m+13m+13m+13m+13m 简支梁b、13m+13m+13m+13m+13m+13m+13m 简支梁材料容重:水泥砼22 3/mkN,沥青砼21 3kN。
kN,钢筋砼24 3/m/m二、纵断面设计1、桥梁纵断面设计图如下图所示纵断面设计图(单位尺寸:m)2、桥梁分孔布置根据河道的实际情况(总宽85m、河道横断面的高程变化等),结合总造价和施工工艺,且桥梁无通航要求,姑且将桥梁分孔为13m+13m+13m+13m+13m+13m简支梁。
桥梁总跨径为L=6×13m=78m。
3、纵坡以及桥梁下部结构布置对于中、小梁桥,为了利于桥面排水和降低引道路堤高度,往往设置中间向两端倾斜的双向纵坡。
桥上纵坡不宜大于4%;桥头引道纵坡不宜大于5%, 综合考虑路线竖曲线要求R>1400m。
毕业设计(论文)目录1. 桥型方案比选 ........................................................ 3…1.1桥梁总体规划原则............................................... 3..1.2方案比选....................................................... 3...1.2.1桥梁形式的比选 (3)1.2.2桥梁截面形式的比选 (5)1.2.3桥墩方案的比选 (5)2. 设计资料及构造布置................................................. 7...2.1桥面净空........................................................ 7...2.2技术标准........................................................ 7...2.3桥面铺装........................................................ 7...2.4地质条件....................................................... 7...3. 上部结构尺寸拟定及内力计算......................................... 8.3.1 概述............................................................ 8...3.1.1主跨径的拟定 (8)3.1.2主梁尺寸拟定(跨中截面) (8)3.2桥梁设计荷载................................................... .8...3.2.1主梁内力计算 (9)3.2.2活载作用下内力求解 (11)3.2.3荷载组合 (23)4. 预应力筋的设计与布置 (26)4.1纵向预应力筋的设计与布置 (26)4.1.1纵向预应力钢筋设计计算 (26)4.1.2纵向预应力钢筋弯起设计 (28)4.2主梁截面几何性质计算 (30)5. 主梁截面几何特性计算表: (32)6. 预应力损失计算..................................................... 35.6.1预应力筋与孔道壁之间摩擦引起的应力损失a (35)6.2锚具变形、钢筋回缩和接缝引起的应力损失c 2 (35)6.3钢筋与台座之间温差引起的预应力损失 = (36)6.4混凝土弹性压缩引起的应力损失亠4 (36)6.5预应力筋松弛引起的应力损失山 (37)6.6混凝土收缩和徐变引起的应力损失-L 6 (37)7. 主梁应力、挠度验算 (40)7.1预加应力阶段的正截面应力验算 (40)7.1.1短暂状态的正应力验算 (40)7.1.2持久状态的正应力验算 (41)7.1.3使用阶段的主应力的验算 (41)7.1.4非预应力筋计算 (43)7.1.5斜截面抗剪性验算 (43)135m+45m+35m整体式预应力混凝土连续箱梁桥施工图设计7.2抗裂性验算...................................................... 44..7.2.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算 (44)722作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算457.3挠度验算 (46)8. 锚固区局部承压计算 (48)8.1局部受压区尺寸要求 (48)8.2局部抗压承载力计算 (48)9. 下部结构设计计算 (50)9.1桥墩设计计算 (50)9.1.1竖向荷载计算509.1.2水平荷载计算519.1.3配筋计算529.2桩基础及承台的设计 (53)9.2.1承台的设计539.2.2桩的设计539.2.3桩的内力及位移计算552毕业设计(论文)1•桥型方案比选1.1桥梁总体规划原则桥梁的形式可考虑拱桥、梁桥、梁拱组合桥和斜拉桥。
年河桥梁计算书(含水文、荷载、桩长、挡墙的计算)**本计算书中包括桥涵水文的计算、恒荷载计算、活荷载计算桩长、以及挡墙的计算。
荷载标准:公路Ⅱ级乘0.8的系数桥面宽度:净4.5+2×0.5m跨度:13孔×13m1、工程存在问题年河桥位于长江下游1000m处,建于1982年,为钢筋砼双排架式桥墩,预制拼装型板梁桥面,17孔,每跨8.85m。
总长150.45m,宽5.3m。
该桥运行20多年,根据***省水利建设工程质量监测站检验测试报告检测结果如下:(1)桥墩A.桥墩基础桥墩基础为抛石砼,设计强度等级为150#,钻芯法检测砼现有强度代表值为16.4MPa。
B.排架立柱及联系梁立柱设计强度等级为200#,超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.0~18.3MPa。
联系梁设计强度等级为200#,超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为14.7MPa。
立柱外观质量总体较差,局部区域麻面较重。
立柱砼碳化深度最大值为31mm,最小值为5mm,平均值为14mm。
立柱钢筋保护层实测厚度为20mm,钢筋目前未锈,但碳化深度平均值已接近钢筋保护层厚度。
通过普查,全桥64根立柱中有12根35处箍筋锈胀外露,有6处联系梁主筋外露。
C.盖梁盖梁设计强度等级为200#,超声回弹综合法检测砼现有强度代表值为17.4~21.5MPa。
盖梁外观质量一般,梁体砼总体感觉较疏松。
盖梁砼碳化深度最大值为24mm,最小值为9mm,平均值为18mm。
,盖梁主筋侧保护层实测厚度为9~13mm,底保护层实测厚度29~42mm,砼碳化深度已超过钢筋侧保护层厚度,盖梁主筋已开始锈蚀。
通过普查,全桥32根盖梁中共有14根15处主筋锈蚀膨胀,表层砼脱落,主筋外露,长度15~70cm;有28处箍筋锈胀外露。
(2)T型梁T型梁设计强度等级为200#,每跨中间两根T型外观较好,两边T型梁外观较差。
T型梁砼碳化深度最大值为20mm,最小值为7mm,平均值为14mm。
桥梁工程课程设计计算书一.行车道板计算1.计算如图1所示的T 梁翼板,荷载为公路Ⅰ级,桥面铺装为5cm 的沥青混凝土和10cm 的C40水泥混凝土垫层图12.恒载弯矩计算桥面铺装m kN 55.324110.023105.0g 1=⨯⨯+⨯⨯= 板厚平均值m216.072.16.02.0)2.025.0(56.0t =⨯++⨯=翼板自重m KN 40.5250.1216.0g 3=⨯⨯=m /kN 95.840.555.3g g g 21=+=+=m90.1b l m 936.1216.072.1t l l 00=+>=+=+=所以取m 90.1l = 恒载弯矩 m/kN 039.490.195.881gl81M 22g =⨯⨯==3.活载弯矩计算对于车辆荷载,设计荷载为公路Ⅰ级,所以车轮的着地长度为m 20.0a 2=,宽度m 60.0b 2=,则有m 50.015.0220.0H 2a a 21=⨯+=+= m 90.015.0260.0H 2b b 21=⨯+=+=车轮在板的跨中m267.190.132l 32m 133.1390.150.0l 31a a 1=⨯=<=+=+=所以取m 4.1d m 267.1a =<=车轮在板的支撑处m633.090.131l 31m 716.0216.050.0t a a 1'=⨯=>=+=+=所以取m 716.0a '=m 276.02716.0267.12a a e '=-=-=m 10.0)290.13.1(290.0)2l 3.1(2b c 1=--=--=e c <所以m 916.010.02716.0c 2a a 'c =⨯+=+= 跨中位置车轮的荷载集度m/kN 387.6190.0267.12140ab 2P P 1=⨯⨯==支点处车轮的荷载集度m/kN 628.10890.0716.02140b a 2P P 1''=⨯⨯==c 处车轮的荷载集度m/kN 910.8490.0916.02140b a 2P P 1c ''=⨯⨯==如图2所示363.0475.095.0725.0y y 21=⨯==025.0475.095.005.0y 3=⨯= 017.0475.095.03/10.0y 4=⨯=故[]44332211y A y A y A y A 1M +++μ+=)(汽[025.010.0910.84363.045.0387.61363.045.0387.613.1⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=()]mkN 374.26017.010.0910.84-628.10821⋅=⨯⨯+图2对于人群荷载产生的弯矩,如图3mN 1.354k 1.90810.9532M ⋅=⨯⨯⨯⨯=人图3弯矩组合:人汽M 1.40.8M 4.1M 2.1Mg j⨯⨯++=m N 43.287k 1.3541.40.826.3741.44.0391.2⋅=⨯⨯+⨯+⨯ 4.翼板配筋及强度复核C40混凝土,pa M 18.4f cd =,pa M 1.65f td =HRB335级钢筋,pa M 280f sd =,0.56b =ξ, 1.00=γ (1)求混凝土相对受压区高度x 悬臂根部高度h =,净保护层厚度3cm ,取B12钢筋,则有效高度213mm13.5/2-30-250d/2-a -h h 0===由)2x-(h bx f M 0cd d 0≤γ得 )2x-(213x 10004.1810287.430.16⨯=⨯⨯解得 mm 11921356.0h mm 11x 0b =⨯=ξ<= (2)求钢筋面积s A2sdcd s mm 7232801110004.18f bx f A =⨯⨯==(3)配筋取B12钢筋,按间距14cm 配置,每米板宽配筋为2S mm 792A =,最小配筋率:()()27.0280/65.145f /f 45sd td ==,即配筋率不应小于0.27%,且不应小于0.2%,故取%27.0min =ρ 实际配筋率%)27.0(%37.02131000792bhA min 0S =ρ>=⨯==ρ分布筋按构造配置,取A8钢筋,间距为20cm (4)强度复核bxf A f cd s sd =, 得mm 1210004.18792280bf A f x cd s sd =⨯⨯==)212-(21312100018.4)2x -(h bx f M0cd u⨯⨯⨯==mkM 287.43M m kN 706.45⋅=>⋅=, 满足要求二.主梁计算(一)跨中截面荷载横向分布系数计算此桥在跨度内设有横隔梁,具有强大的横向连接刚性,且承重结构长宽比为:71.190.165.19B L =⨯=故可用偏心压力法来绘制荷载横向影响线并计算横向分布系数c m ,图4本桥各根主梁的横截面均相等,梁数6n =,梁间距为1.90m ,则26252423222161i 2i a a a a a a a +++++=∑= 2222222m175.63(-4.75)(-2.85)(-0.95)95.085.275.4=+++++=①号梁横向影响线的竖标值为:190.0175.6375.461a an 1524.0175.6375.461a a n 1261i 2i2116261i 2i2111-=-=∑-=η=+=∑+=η==由11η,16η绘制①号梁横向影响线,如图4(a )所示,进而由11η,16η计算横向影响线的零点位置。
30米桥梁设计计算书一、设计概述本设计为一座跨越30米的桥梁,桥型为梁式桥,采用混凝土T型梁,墩台采用钢筋混凝土结构。
桥面铺装材料采用沥青混凝土。
二、荷载计算1. 桥面荷载根据规范,桥面荷载应为10kN/m^2。
因此,本桥梁的桥面荷载设计值为30m × 10kN/m^2 = 300kN。
2. 桥墩荷载根据规范,当桥梁长度L<60m时,台墩反力可以通过简化方法计算:R = (G1 + Q1/2)± (G2 ± Q2/2)。
其中G为重力荷载,Q为活载荷载。
按照规范要求,各荷载按保险系数取设计值,重力荷载设计值按4kN/m^3取,活载荷载设计值按规范要求取。
经过计算,得到桥墩荷载设计值为4200kN。
三、梁设计1. 梁截面大小计算采用混凝土T型梁,梁截面大小的计算要满足以下两个条件:- 梁截面中和轴处混凝土受压区不超限。
- 梁截面中和轴处混凝土与钢筋之间的黏结不发生破坏。
经计算,梁截面高度h=1.2m,下翼缘宽度b1=0.6m,上翼缘宽度b2=0.3m。
2. 梁配筋计算根据规范,T型梁的配筋计算可以通过拟合法进行。
经计算,配筋率ρ=1.37%。
四、墩台设计1. 墩台尺寸计算对于单排墩梁式桥,按照规范要求,墩台高度应在1.2-2m之间,墩台底宽应不小于 2.5m。
经计算,本桥梁的墩台高度取 1.8m,墩台底宽取3.0m。
2. 墩台钢筋配筋计算墩台结构采用钢筋混凝土结构,按照规范要求进行配筋计算。
经计算,墩台钢筋配筋采用Ф25横筋,纵向间距200mm。
五、桥面铺装本设计方案采用沥青混凝土铺装材料作为桥面铺装材料。
按照规范要求,铺装厚度应为50mm。
经计算,本桥梁的沥青混凝土铺装面积为90m^2,铺装材料总量为4.5m^3。
六、结论经过以上计算,本设计方案中桥梁、墩台和桥面铺装的各项设计参数计算完成,满足设计要求。
0318144班桥梁工程毕业设计计算书设计资料:1、桥型:两跨装配式简支钢筋砼T型梁桥,纵横端面布置,如下图所示:2、设计荷载:设计汽车荷载汽车-—20级,挂车——100,人群3KN/m23、桥面净宽:净—7+2×0.75+2×0。
254、跨径:标准跨径20m,计算跨径19.5m5、每侧栏杆及人行道构件重5KN/m6、砼线膨胀系数ą=1×10—57、计算温差=Δt=35o C8、砼弹性量E h=3×101Mpa(C30砼)二、基本尺寸拟订1、主梁由5片T梁组成桥宽(5×1。
6m)每片梁采用相同的截面尺寸,断面尺寸如上图所示.各主梁、横隔梁相互间采用钢板焊接接头‘2、横隔梁建议采用5片,断面尺寸自定3、桥墩高度,尺寸自行设计4、采用u型桥台,台身高5米,其他尺寸自行设计三、建筑材料1、主梁、墩帽、台帽为C30砼,重力密度γ1=25KN/m32、墩身、台身及基础用7.5级砂浆25#块石,其抗压强度Rα′为 3.7Mpa,重力密度γ2=24KN/m3,桥台填土容量γ3=18KN/m33、桥面铺装平均容重γo=23 KN/m3四、地质及水文资料1、此桥位于旱早地,故无河流水文资料,也不受水文力作用,基本风压值1Kpa2、地质状况为中等密实中砂地基,容许承载力[σ]=450kPa;填土摩擦角Ø=35o,基础顶面覆土0。
5m,容量与台后填土相同一、桥面板的计算:(一)计算图式采用T形梁翼板所构成铰接悬臂板(如右图所示)1.恒载及其内力(按纵向1m宽的板条计算)(1)每延米板上恒载g的计算见下表:(2)每米宽板条的恒载内力为:M min,g=-=-×5.38×0.712kN·m=-1.356kN·mQ ag=gl0=5.38×0.70kN=3。
82kN1.汽-20级产生的内力将加重车后轮作用于铰缝轴线上(如上图所示),后轴作用力为P=120kN,轮压分布宽度如下图所示。
2)预应力钢筋布置(1)跨中截面预应力钢筋的布置后张法预应力混凝土受弯构件的预应力管道布置应符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》中的有关构造要求。
参考已有的设计图纸并按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》中的构造要求,对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置如图N1N2N3端部及跨中预应力钢筋布置图(尺寸单位:mm)N1N2N3(2)锚固面钢束布置为使施工方便,全部3 束预应力钢筋均锚于梁端。
这样布置符合均匀分散的原则,不仅能满足张拉的要求,而且N1、N2 在梁端均弯起较高,可以提供较大的预剪力。
(3)其它截面钢束位置及倾角计算①钢束弯起形状、弯起角θ及其弯曲半径采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲;为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板,N1、N2 和N3 弯起角均取θ=7°;各钢束的弯曲半径为: 1N R =40000mm ;2N R =25000mm ;3N R =15000mm 。
②钢束各控制点位置的确定 N3号束,其弯起布置如图由0cot θ⋅=c L d 确定导线点距锚固点的水平距离 mm c L d 32577cot 400cot 00=⋅=⋅=θ 由2tan2θ⋅=R L b 确定弯起点至导线点的水平距离mm R L b 91727tan 150002tan 02=⨯=⋅=θ所以弯起点至锚固点的水平距离为mm L L L b d w 417491732572=+=+=则弯起点至跨中截面的水平距离为mm L x w k 73424174286112302862/24460=-+=-+=根据圆弧切线的性质,图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离相等,所以弯止点至导线点的水平距离为 mm L L b b 9107cos 917cos 0021=⨯=⋅=θ 故弯止点至跨中截面的水平距离为mm L L x b b k 91699109177342)(21=++=++同理可计算N1、N2的控制点位置,将各钢束的控制参数汇总于下表中 表-24① 各截面钢束位置及其倾角计算计算N3号钢束上任一点i 离梁底距离i i c a a +=及该点处钢束的倾角i θ,式中a 为钢束起弯前重心至梁底的距离,mm a 100=;i c 为i 点所在计算截面处钢束位置的升高值。
计算时首先判断出i 点所在处的区段,然后计算i c 及i θ当0)(≤-k i x x 时,i 点位于直线段还未弯起,0=i c ,故0;100===i i mm a a θ。
当)()(021b b k i L L x x +≤-<时,i 点位于圆弧弯起段,按下式计算i c 及i θRx x x x R R c k i i k i i )(sin)(122-=---=-θ当)()(21b b k i L L x x +>-时, i 点位于靠近锚固端的直线段,此时007==θθi ,按下式计算i c 及i θ02tan )(θb k i i L x x c --=各截面钢束位置i a 及倾角i θ计算值见下表 表-25④钢束平弯段的位置及平弯角N1、N2、N3 三束预应力钢绞线在跨中截面布置在同一水平面上,而在锚固端三束钢绞线则都在肋板中心线上,为实现钢束的这种布筋方式,N2、N3 在主梁肋板中必须从两侧平弯到肋板中心线上,为了便于施工中布置预应力管道,N2、N3 在梁中的平弯采用相同的形式,其平弯位置如图下图。
平弯段有两段曲线弧,每段曲线弧的弯曲角为o 38.41808000612=⨯=πθ。
3)非预应力钢筋截面积估算及布置首先按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》中公式(5.2.2-1)和公式(5.2.3-2)在不考虑预应力钢筋作用的情况下估算截面的受压区高度x ,然后按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》中公式(5.2.2-2)、公式(5.2.3-1)、公式(5.2.3-3)结合已知的预应力钢筋用量估算普通钢筋的用量(1)按构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋数量在确定预应力钢筋数量后,非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求来确定。
设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力点到截面底边的距离为a =80mm ,则有mm a h h 17208018000=-=-=先假定为第一类T 形截面,由公式)2/(0'0x h x b f M f cd d -≤γ计算受压区高度x :)2/720.1(080.2104.2248.52713x x -⨯⨯= 求得 m h m x f 14.0067.0'=<=则根据正截面承载力计算需要的非预应力钢筋截面积为 2'1441330210012606720804.22mm f A f x b f A tdppd f cd s =⨯-⨯⨯=-=采用4根直径为22mm 的HRB400 钢筋,提供的钢筋截面面积为21520mm A s =。
在梁底布置成一排如图其间距为100mm ,钢筋重心到底边的距离为s α=45mm 。
非预应力钢筋布置图(尺寸单位:mm)(六)、 主梁截面几何特性计算后张法预应力混凝土梁主梁截面几何特性应根据不同的受力阶段分别计算。
本示例中的T 形梁从施工到运营经历了如下三个阶段。
(1)主梁预制并张拉预应力钢筋主梁混凝土达到设计强度的90%后,进行预应力的张拉,此时管道尚未压浆,所以其截面特性为计入非预应力钢筋影响(将非预应力钢筋换算为混凝土)的净截面,该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响,T 梁翼板宽度为2080mm。
(2)灌浆封锚,主梁吊装就位并现浇20mm湿接缝。
预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚后,预应力钢筋能够参与截面受力。
主梁吊装就位后现浇20mm 湿接缝,但湿接缝还没有参与截面受力,所以此时的截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面,T 梁翼板宽度仍为2080mm。
(3)桥面、栏杆及人行道施工和运营阶段桥面湿接缝结硬后,主梁即为全截面参与工作,此时截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算截面,T 梁翼板有效宽度为2100mm 截面几何特性的计算可以列表进行,以第一阶段跨中截面为例列下表,同理,可求得其它受力阶段控制截面几何特性如表所示表-26第一阶段跨中截面几何性质计算表注:797.51045.3/100.2/45=⨯⨯==C S ES E E α;S E 查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》表3.2.4,C E 查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》表3.1.4。
表-27第二阶段跨中截面几何性质计算表注:797.51045.3/100.2/45=⨯⨯==C S ES E E α;S E 查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》表3.2.4,C E 查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》表3.1.4。
表-28第三阶段跨中截面几何性质计算表注:797.51045.3/100.2/45=⨯⨯==C S ES E E α;S E 查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》表3.2.4,C E 查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)》表3.1.4。
表-29 各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表(七)、持久状况截面承载能力极限状态计算1)正截面承载力计算一般取弯矩最大的跨中截面进行正截面承载力计算。
(1)求受压区高度x先按第一类T 形截面梁,湿接缝参与受力,略去构造钢筋影响,由式计算混凝土受压区高度x mm h mm b f a A f A f x f fcd ss sd p pd 18091.6621004.22152033021001260'/=<=⨯⨯+⨯=+=受压区全部位于翼缘板内,说明确实是第一类T 形截面梁。
(2)正截面承载力计算跨中截面的预应力钢筋和非预应力钢筋的布置见图和图,预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边距离为mm A f A f a A f a A f a ssd p pd ss sd p p pd 24.9115203302100126045152033010021001260=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=++=所以mm a h h 8.170824.9118000=-=-=梁跨中截面弯矩组合设计值m KN M d •=48.5271。
截面抗弯承载力由式mKN M m KN mmN x h x b f M d f cd u •=⨯=>•=•⨯=-⨯⨯⨯=-=48.527148.52710.106.52731092.5276)2/91.668.1708(91.6621004.22)2/(060'γ跨中截面正截面承载力满足要求。
2)斜截面承载力计算(1)斜截面抗剪承载力计算预应力混泥土简支梁应对按规定需要验算的各个截面进行斜截面抗剪承载能力计算,以下以4/l 处斜截面为例进行斜截面抗剪承载能力计算首先,根据公式进行斜截面抗剪强度上、下限复核,即 0.300231051.01050.0bh f V bh f k cu d td --⨯≤≤⨯γα式中的d V 为验算截面处剪力组合设计值,这里d V =978.15kN ;k cu f .为混泥土强度等级,这里k cu f .=50Mpa; b=200mm(腹板厚度);0h 为相应于剪力组合设计值处的截面有效高度,即自纵向受拉钢筋合力点(包括预应力钢筋和非预应力钢筋)至混泥土受压边缘的距离,这里纵向受拉钢筋合力点距截面下缘的距离计算公式为 ssd p pd ss sd p p pd A f A f a A f a A f a ++=p α为预应力筋合力点距截面下缘的距离mm p 3.23253100514954485=⨯⨯+⨯+⨯=α因此可知:mm A f A f a A f a A f a ssd P pd ss sd p p pd 5.2021520330210012604515203303.23221001260=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=++=则mm h 15985.20218000=-=;2α为预应力提高系数,2α=1.25; 代入上式得:kN V d 8.7590.10⨯=γ0231050.0bh f td α-⨯=d V kN 035.365159820083.125.11050.0γ≤=⨯⨯⨯⨯⨯-0.31051.0bh f k cu -⨯==⨯⨯⨯⨯-1598200501051.031152.6kN d V 0γ≥ 计算表明,截面尺寸满足要求,但需配置抗剪钢筋。