30米预应力混凝土T型简支梁桥课程设计
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目录1 计算依据与基础资料 (1)1.1 标准及规范 (1)1.1。
1 标准 (1)1。
1.2 规范 (1)1.1.3 参考资料 (1)1。
2 主要材料 (1)1.3 设计要点 (1)2 横断面布置 (2)2.1 横断面布置图 (2)2。
2 预制T梁截面尺寸 (2)2。
3 T梁翼缘有效宽度计算 (3)3 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算 (4)3.1 汽车荷载横向分布系数计算 (4)3。
1.1 车道折减系数 (4)3.1。
2 跨中横向分布系数 (4)3。
2 汽车荷载冲击系数 值计算 (6)3。
2。
1汽车荷载纵向整体冲击系数 (6)3。
2.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数 (6)4 作用效应组合 (6)4.1 作用的标准值 (7)4。
1.1 永久作用标准值 (7)4。
1.2 汽车荷载效应标准值 (8)4.2 作用效应组合 (10)4。
2。
1 基本组合(用于结构承载能力极限状态设计) (10)4.2.2 作用短期效应组合(用于正常使用极限状态设计) (12)4.2.3 作用长期效应组合(用于正常使用极限状态设计) (13)4.3 截面预应力钢束估算及几何特性计算 (15)4.3。
1 全预应力混凝土受弯构件受拉区钢筋面积估算 (15)4.3。
2 截面几何特性计算 (20)5 持久状态承载能力极限状态计算 (21)5.1 正截面抗弯承载能力 (22)5。
2 斜截面抗剪承载力验算 (22)5。
2。
1 验算受弯构件抗剪截面尺寸是否需进行抗剪强度计算 (22)5。
2。
2 箍筋设置 (25)5。
2。
3 斜截面抗剪承载力验算 (27)6 持久状况正常使用极限状态计算 (27)6。
1 预应力钢束应力损失计算 (28)6。
1.1 张拉控制应力 (28)6。
1。
2 各项预应力损失 (28)6。
2 温度梯度截面上的应力计算 (33)6.3 抗裂验算 (35)6.3.1 正截面抗裂验算 (35)6。
3.2 斜截面抗裂验算 (37)6。
课程名称:《桥梁工程概论》设计题目:预应力钢筋混凝土简支T形梁桥设计院系:专业:学号:姓名:元芳指导教师:联系方式:西南交通大学峨眉校区2012年6 月 2 日课程设计任务书专业0 姓名学号开题日期:2012-5-15完成日期:2012-6-3题目:预应力纲纪混凝土简支T形梁桥设计一、设计的目的通过本次预应力纲纪混凝土简支T形梁桥设计,掌握并巩固课堂所学知识二、设计的内容及要求设计内容:1、计算桥面板内力(最大弯矩和剪力);2、计算主梁内力(跨中弯矩和剪力及支座处最大剪力),进行强度检算;要求:1、本课程设计须按教务对课程设计的排版格式要求,形成电子文档,并打印成文本上交,同时电子文档也须上交。
2、本课程设计期末考试时必须交三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章)年月日目录第一章设计资料 (4)1.1 设计资料 (4)第二章主要尺寸拟定 (4)2.1 尺寸拟定 (4)第三章行车道板的计算 (9)3.1 桥面板恒载计算 (9)3.2 铰接板的内力计算 (10)第四章主梁内力计算 (8)4.1 求横向分布系数 (8)4.2 主梁内力计算 (11)第五章荷载效应组合.............................................................. 错误!未定义书签。
5.1 承载力极限状态设作用效应组合................................ 错误!未定义书签。
5.2 正常使用极限状态设作用效应组合............................ 错误!未定义书签。
第六章截面验算 (23)6.1 持久状况承载能力极限状态计算 (23)6.2 持久状况正常使用极限状态计算 (23)6.3 挠度验算 (24)第七章设计小结 (23)325/kN m 12.14/kN m 324/kN m 323/kN m 26.1p L m=23.5/kN m 43.4510c E MPa=⨯一、设计资料1、计算跨径:2、设计荷载:公路Ⅱ级荷载;人群荷载人行道重力:预制横隔梁的重力密度为 3、主要宽度尺寸:行车道宽度为 8.5m ,人行道宽度为 0.75m ,每片梁行车道板宽2.00m4、行车道板间连接形式:刚性连接3、铺装层及其各项指标:桥面铺装层外边缘处为2cm 的沥青表面处治(重力密度 )和6cm 厚的混凝土三角垫层(重力密度 ),桥面横坡 1.5%4、其他数据:弹性模量5、设计依据: 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》(JTG D62—2004)8、设计方法:承载能力极限状态法二、主要尺寸拟定① 主梁高度公路普通钢筋混凝土梁高跨比的经济范围约为1/11~1/16;预应力混凝土梁的高跨比为1/15~1/25,随跨度增大而取较小值,本课程设计采用1350mm 的主梁高度② 梁肋厚度常用的梁肋厚度为15cm - 18cm ,视梁内主筋的直径和钢筋骨架的片数而定。
桥梁工程课程设计计算说明书题目:预应力混凝土T形简支梁桥设计说明书姓名: * * *班级:道桥**-*班学号:2015年00月00日目录一、设计资料及构造布置11.设计资料 (1)1.1 桥梁跨径及桥宽11.2 设计荷载11.3 材料规格11.4 设计依据11.5 根本计算数据12.横截面布置22.1主梁间距与主梁片数22.2 主梁跨中截面主要尺寸拟订43.横隔梁沿跨长的变化 (6)4.横隔梁的设置 (6)二、主梁作用效应计算62.1永久作用效应计算62.2可变作用效应计算92.3主梁作用效应组合19三、横隔梁计算193.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用193.2跨中横隔梁的作用效应影响线20四、行车道板的计算244.1悬臂板荷载效应计算254.2连续板荷载效应计算26五、支座计算315.1选定支座的平面尺寸315.2确定支座的厚度315.3验算支座的偏转 (32)5.4验算支座的抗滑稳定性 (32)参考文献33预应力混凝土T 形简支梁桥设计说明书一、设计资料及构造布置 1.设计资料 1.1 桥梁跨径及桥宽标准跨径:36m 〔墩中心距离〕 主梁全长:35.96m 计算跨径:35.00m桥面净空:净—14+2×1.75m=17.5m1.2 设计荷载汽车:公路—∏级,人群:23.0/KN m ,每侧人行栏、防撞栏重力的作用力分别为1.52/,4.99/KN m KN m 。
1.3 材料规格混凝土:主梁用50C ,栏杆及桥面铺装用30C 。
预应力钢筋采用"公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规"〔JTG D62-2004〕的15.2s φ钢绞线,每束6根,全梁配7束,标准强度1860pk f MPa =。
普通钢筋直径大于和等于12mm 采用HRB335级钢筋;直径小于12mm 的均用R235钢筋。
1.4 设计依据"公路工程技术标准"〔JTG B01-2003〕 "公路桥涵设计通用规"〔JTG D60-2004〕"公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规"〔JTG D62-2004〕1.5 根本计算数据表1-1 根本数据计算表注:考虑混凝土强度到达90%时开场拉预应力钢束。
30m预应力混凝土简支箱型梁桥设计1.1上部结构计算设计资料及构造布置1.1.1 设计资料1.桥梁跨径及桥宽标准跨径:30m;主梁全长:29.96m;计算跨径:28.66m;桥面净宽:净—9+2×1.5m。
2.设计荷载车道荷载:公路—I级;人群荷载:3kN/㎡;每侧人行道栏杆的作用力:1.52kN/㎡;每侧人行道重:3.75kN/㎡。
3.桥梁处河道防洪标准为20年一遇设计,50年一遇校核,桥下通过流量1000/s时,落差不超过0.1m。
4.桥下净空取50年一遇洪水位以上0.3m。
5.材料及工艺混凝土:主梁采用C50混凝土;钢绞线:预应力钢束采用Φ15.2钢绞线,每束6根,全梁配5束;钢筋:直径大于等于12mm的采用HRB335钢筋,直径小于12mm的采用R235钢筋。
采用后张法施工工艺制作主梁。
预制时,预留孔道采用内径70mm、外径77mm的预埋金属波纹管成型,钢绞线采用T双作用千斤顶两端同时张拉,锚具采用夹片式群锚。
主梁安装就位后现浇600mm宽的湿接缝,最后施工混凝土桥面铺装层。
6.基本计算数据基本计算数据见表5-1〖注〗本例考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。
f'ck和f'tk分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗拉标准强度,则:f'ck = 29.6MPa,f'tk = 2.51MPa。
1.1.2 方案拟定及桥型选择1.桥型选取的基本原则(1) 在符合线路基本走向的同时,力求接线顺畅、路线短捷、桥梁较短、尽量降低工程造价(2)在满足使用功能的前提下,力求桥型结构安全、适用、经济、美观。
同时要根据桥位区的地形、地貌、气象、水文、地质、地震等条件,结合当地施工条件,选用技术先进可靠、施工工艺成熟、便于后期养护的桥型方案。
(3)尽量降低主桥梁体高度,缩短桥长。
2.桥型方案比选根据桥位的通航要求,结合桥位处的地形地貌、地质等条件,我们对简支梁桥、悬臂梁桥、T型刚构桥三种方案进行比选(1)简支梁桥方案采用预应力混凝土箱形截面形式,此结构为静定结构,结构内力不受地基变形及温度变化等的影响,因此对基础的适应性好。
预应力简支梁桥课程设计目录1 计算依据与基础资料 (3)1.1 主梁跨径及全长 (3)1.2 桥面净空:21m (3)1.3 设计荷载:公路Ⅱ级 (3)1.4 计算方法:极限状态法 (3)1.5 设计依据 (3)1.6 材料和工艺 (3)1.7 设计要点 (4)2 结构尺寸及截面特征 (4)2.1 横截面布置 (4)构造图如图所示 (5)2.3 T梁翼缘有效宽度计算 (7)3 主梁内力计算 (7)3.1 永久作用及其作用效应 (7)3.2 可变作用及其作用效应计算 (12)3.3 作用效应组合 (19)4 主梁截面几何特性 (22)5 主梁配筋及布置 (22)5.1 跨中截面钢束的估算和确定 (22)5.2 跨中截面预应力钢束的布置 (23)5.3 非预应力钢筋的估算及布置 (25)6 预应力损失计算 (25)6.1 预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失 (25)6.2 由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 (26)6.3 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 (28)6.4 应力松弛引起的预应力损失 (28)6.5 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 (28)6.6 预应力损失汇总 (31)7 主梁承载能力及应力验算 (31)7.1 持久状况承载能力极限状态承载力验算 (31)7.2 正常使用极限状态抗裂性验算 (36)8 主梁端部局部承压验算 (37)8.1 局部承压区截面尺寸验算 (37)8.2 局部抗压承载验算 (38)9 主梁变形验算 (39)9.1 预压力引起的跨中反拱度 (39)9.2 由荷载引起的跨中挠度 (40)9.3 结构刚度验算 (41)9.4 预拱度设置 (41)10 行车道板计算 (41)10.1 悬臂板的荷载效应 (41)10.2 连续板荷载效应计算 (43)10.3 截面设计、配筋和承载力验算 (47)30m 预应力简支梁桥课程设计1 计算依据与基础资料 1.1 主梁跨径及全长标准跨径:30.00m (墩中心距离) 主梁全长:29.96m 计算跨径:29.00m 1.2 桥面净空:21m桥面宽度:由于桥面宽度较大,确定将桥面分为两幅,半幅桥宽10m 。
第一部分 水文资料计算1.1原始资料设计流量:377 m 3/s 设计流速:3.02 m/s 河床比降:5‰汛期洪水含沙量:11㎏/ m 3桥位处于山区地区,汛期多为六、七级风,风速为15 m/s ,风压为。
无流冰现象,亦无流木和较大漂浮物。
无航道要求,无抗震要求。
该河为季节性河流,洪水时波浪推进长度为200m ,此段水深与桥位处基本相同,该地区标准冻深为1.2m ,雨季在6、7、8月份。
1.2水文设计及计算1.2.1计算资料1.水力半径:R=x ω=138.8982.53=1.68m 2.平均水深:H =B ω=138.8982.21=1.69m判断河流为次稳定河段,利用公式校核 V=m 2132R J =28.75×231.68×120.005=2.85 m/s <3.02 m/sc Q = c A ·c V =138.89×2.85=395.84 m 3/s ﹥377 m 3/s则:该河水文设计计算采用原始设计流速,流量采用c Q =395.84 m 3/s过水面积计算表 表1-11.3拟定桥长由于G 河桥位处于峡谷山区地形及直流汇入主流口,按地形布孔不压缩河槽,可不做桥孔最小净长计算,初步拟定j L =90m 。
1.4壅水高度()220M Z V V η∆=- Z ∆=0.15×(223.02 2.85-)=0.15m最大壅水高度`Z Z ∆=∆0.450.7220.7220.00182.30.130.70.130.7/Dw w w L w gK D V gh th th V gh th V h g V ⎧⎫⎛⎫⎪⎪ ⎪⎡⎤⎪⎪⎛⎫⎪⎪⎝⎭⎢⎥⨯⎨⎬ ⎪⎡⎤⎢⎥⎛⎫⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎢⎥ ⎪⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎪⎪⎣⎦⎩⎭= 其中wV =15 m /s D 200m =, D K =0.71 ,h =1.69m 则有:L h =0.209m`220.150.2090.28933L h z h ∆=∆+=+⨯=∑m 初步拟定桥梁上部结构高度为1.9m 。
目录1、主梁设计计算 (2)1.1、集度计算 (2)1.2、恒载内力计算 (3)1.3、惯性矩计算 (4)1.4、冲击系数计算 (5)1.5、计算各主梁横向分布系数 (5)1.6、计算活载内力 (8)2、正截面设计 (10)2.1、T形梁正截面设计: (10)2.2、斜截面设计 (12)3、桥面板设计 (16)3.1桥面板计算书: (16)3.2桥面板截面设计 (18)4、参考文献 (19)5、《桥梁工程》课程设计任务书 (20)5.1、课程设计的目的和要求 (20)5.2、设计内容 (20)5.3、设计题目:装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算 (21)T 型简支梁桥计算书1、主梁设计计算标准跨径:16m 计算跨径:15.5 高跨比:1/11梁高:1/11×15.5+0.5=1.45m1.1、集度计算计算第一期恒载:混凝土C25,C30(容重为25 KN/㎡ ) (1)、计算①、②、③号主梁面积:0.6050 m ²计算①、②、③号梁集度:g 1=g 2=g 3=0.6050×25KN/m=15.1KN/m (2)、计算①、②、③号梁的横隔梁折算荷载:①号梁为边主梁,②、③号梁为中主梁:横隔梁a=1.8m ,b=0.15m ,h=1m 的寸且5根横隔梁的体积都为:3124155.0)216.015.0()220.00.2()214.008.000.1(m =+⨯-⨯+-计算①号梁m kN g /00.15.15/255124155.1''''1=⨯⨯=;计算②号梁和③号梁为m kN g g g /00.200.122'''1'''3'''2=⨯=⨯==计算第二期恒载:(1)计算桥面铺装层荷载:分为2cm 厚沥青混凝土重为m kN g /828.05/2302.09沥青=⨯⨯=和C25混凝土垫层厚分布如下图所示:①号梁:mk kN /625.2255.1)08.006.0(5.0=⨯⨯+⨯; ②号梁:m kN /75.4252)11.008.0(5.0=⨯⨯+⨯; ③号梁:m kN /9375.5252)1275.011.0(5.0=⨯⨯+⨯;计算第三期恒载:栏杆和人行道 计算①号主梁:6×2/5=2.4 计算②号主梁:6×2/5=2.4 计算③号主梁:6×2/5=2.4 全部荷载汇总如下:可得简直梁桥的基频:CCm EI l f 22π=1.2、恒载内力计算根据公式M x =gx 2(l −x )Q x =g2(l −2x ),算得恒载内力。
桥梁毕业设计预应力混凝土简支梁预应力混凝土简支梁是一种常见的桥梁结构,它通过预先施加高强度的钢缆或钢杆的预应力,能够有效地提高梁的承载能力、延长使用寿命。
本篇文章将针对桥梁毕业设计中预应力混凝土简支梁的相关内容展开详细的论述。
首先,预应力混凝土简支梁的设计要充分考虑弯曲变形、轴向拉力和剪切力的影响。
在预应力的施加过程中,可以利用悬臂法进行预应力的调整,以满足不同截面的受力需求。
同时,还需要根据梁的实际跨度、荷载和设计要求等因素进行综合考虑,确定梁的截面尺寸和预应力的大小。
在预应力混凝土简支梁的设计过程中,需要进行荷载分析和结构计算。
首先,进行静力分析,确定荷载的大小和作用位置,分析梁的受力情况。
然后,进行结构计算,包括弯矩计算、剪力计算、轴向拉力计算等。
根据计算结果,可以确定混凝土和预应力钢材的用量,并且评估结构的安全性。
对于预应力混凝土简支梁的施工过程也需要进行详细的论述。
首先,需要确定预应力杆的布置方案,确保预应力杆的布置符合设计要求。
然后,进行预应力的张拉和锚固,确保预应力杆能够正确地施加预应力到混凝土梁中。
同时,还需要对混凝土进行浇筑、养护等工艺操作,保证梁的质量和性能。
此外,还需要对预应力混凝土简支梁的结构性能进行评估和分析。
通过进行不同工况下的静力和动力分析,可以评估梁的结构性能,包括强度、刚度、变形等。
如果需要进一步提高梁的性能,可以通过优化设计和调整预应力的施加方式等。
最后,在完成设计和施工之后,还需要对预应力混凝土简支梁的使用寿命进行评估。
通过进行养护管理、监测和维修等工作,可以及时发现梁的损伤和变形,并采取相应的修复和加固措施,延长梁的使用寿命。
总之,预应力混凝土简支梁是一种重要的桥梁结构,其设计和施工需要综合考虑静力学、材料力学和结构力学等方面的内容。
通过科学合理的设计和施工,可以保证梁的安全性、经济性和持久性,为人们的出行提供便利和舒适。
4车道⾼速公路30⽶预应⼒混凝⼟简⽀T梁桥上部结构设计本科⽣毕业设计论⽂4车道⾼速公路30⽶预应⼒混凝⼟简⽀T梁桥上部结构设计本科⽣毕业设计论⽂1⽂献综述1.1预应⼒混凝⼟简⽀T梁桥国外研究进展18世纪中叶⼯业⾰命后,钢、⽔泥、钢筋混凝⼟及预应⼒混凝⼟等⼈⼯材料的发展和应⽤,推动了近代桥梁科学技术的⾰命。
⼈⼯材料在桥梁⼯程上的应⽤是近代桥梁的标志。
19世纪中期,钢材的出现,开始了⼟⽊⼯程的第⼀次飞跃。
随后⼜产⽣了⾼强钢材,于是钢结构得到蓬勃发展。
结构跨度从砖、⽯、⽊结构的⼏⽶、⼏⼗⽶跃到百⽶、⼏百⽶⾄千⽶以上,开创了在⼤江、海峡上修建桥梁的奇迹[1]。
1867年钢筋混凝⼟诞⽣,实现了⼟⽊⼯程的第⼆次飞跃。
有了钢筋混凝⼟才有可能建造跨越能⼒很⼤的桥梁,并使形式多样化。
1905年,⽐利时出现了单跨55m的钢筋混凝⼟桥;1930年,法国的弗莱西奈建造了跨度178m的钢筋混凝⼟拱桥。
1928年⾼强钢丝⽤于预应⼒混凝⼟,使在混凝⼟中建⽴永存的预压应⼒成为可能,奠定了现代预应⼒混凝⼟的实⽤基础,⼤⼤提⾼了混凝⼟结构的抗裂性能、刚度和承载能⼒,使其⽤途更为⼴泛,使⼟⽊⼯程发⽣了⼜⼀次飞跃[2,3]。
20世纪中叶,第⼆次世界⼤战以后,全球的持续稳定和科学技术与经济的⾼速发展,使桥梁科学技术获得了⽐历史上任何时期都快的发展。
主要表现为:⾼强轻质材料的发展和应⽤;跨度的不断增⼤,形式的多样化与结构的整体化;设计与计算的计算机化(如CAD技术的发展);制造的⼯业化、⾃动化与程序化,施⼯⼯艺的提⾼。
由于设计⽅法与计算理论、材料科学、制造⼯艺、安装⽅法、基础施⼯技术等⽅⾯的不断改进,当今桥梁⼯程规模之巨⼤、技术之复杂已今⾮昔⽐。
已建桥梁跨度接近2000m(明⽯海峡悬索桥跨度为1990m),⽔下深度超100m的基础⼯程,⾼出地⾯接近200m的桥墩。
桥梁⼯程还将向更⾼的记录攀登[4]。
预应⼒混凝⼟桥梁⼀跃上桥梁建设的历史舞台,就显⽰出它强⼤的竞争能⼒。
目录第1章设计资料及构造布置 (2)(一)设计资料 (2)(二)横截面布置 (3)(三)横截面沿跨长的变化 (6)(四)横隔梁的设置 (6)第2章主梁作用效应计算 (6)(一)永久计算集度 (6)(二)可变作用效应计算 (7)(三)主梁作用效应组合 (11)第3章预应力钢束估算及其布置 (14)(一)跨中截面钢束的估算 (14)(二)预应力钢筋的布置 (15)(三)钢束的计算 (17)第4章主梁截面几何特性计算 (19)第5章钢束预应力损失估算 (21)σ计算 (21)(一)钢束张拉控制应力con(二)钢束应力损失计算 (21)σ计算 (21)1钢束与管边壁间摩擦引起的应力损失1lσ计算 (23)2锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失2lσ计算 (23)3混凝土弹性压缩引起的损失4lσ计算 (25)4钢筋松弛引起的预应力损失5lσ计算 (27)5总预应力损失6l第6章主梁截面承载力和应力验算 (30)(一)持久状况承载能力极限状态承载力验算 (30)(二)持久状态构件的应力验算 (33)(三)短暂状况构件的应力验算 (39)第7章设计小结 (40)第8章参考书目 (41)第1章 设计资料及构造布置一、 设计资料 1.标准跨径及桥宽标准跨径:30m (墩中心距离) 主梁全长:29.96m 计算跨径:29.16m桥面净空:净-10附2⨯0.5人行道2.设计荷载:公路—Ⅱ级,车速80Km/h ,人群荷载32/kN m ,每侧栏杆、人行道重量的作用力分别为1.52/kN m 和3.6/kN m 。
3.材料及工艺混凝土:主梁用C50号,人行道、栏杆及桥面铺装用C30;预应力钢束:采用符合冶金部YB225-64标准的s φ5mm 碳素钢丝,每束有24丝组成; 普通钢筋:直径大于和等于12mm 的用16Mn 钢或其它Ⅱ级热扎螺纹钢筋;直径小于12 mm 的均用Ⅰ级热扎光圆钢筋;钢板及角钢:制作锚头下的支承垫板、支座垫板等均用普通s A 碳素钢,主梁间的连接用16Mn 低合金结构钢钢板。
主梁施工工艺:按后张法工艺制作主梁,采用45号优质碳素结构钢的锥形锚具和直径50mm 抽拔橡胶板。
4.设计依据(1).交通部颁《公路工程技术指标》(JTG B01-2003); (2).交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004); (3).交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004).*注:'0.925.2b ba a R R MPa == '0.9 2.34b bl l R R MPa ==二、横截面布置1.主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效,故在许可条件下适当加宽T梁翼板。
本设计中翼板宽度为220cm,由于宽度较大,为保证桥梁的整体受力性能,桥面板采用现浇混凝土刚性接头。
净一10=⨯2+的桥宽选用5片主梁,如图1-1所示:mmm115.0图1-1 结构尺寸图(尺寸单位:mm)2.主梁跨中截面主要尺寸拟定(1)主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15-1/25之间,标准设计中高跨比约在1/18-1/19之间。
本课程设计采用200cm的主梁高度。
(2)主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求,还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的要求,这里取预制T梁的翼板厚度为12cm,翼板根部加厚到22cm,以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小,腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定。
同时从腹板本身的稳定性条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15,因此取腹板厚度为20cm。
马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的,设计实践表明,马蹄的总面积占总面积的10%-20%为宜。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对钢束净距及预留管道的构造要求,初步拟定马蹄宽度为40cm,高度为28cm,马蹄与腹板交接处作三角过渡,高度10cm,以减小局部预应力。
按照以上拟定的外形尺寸,就可以绘出预应力梁的跨中截面图(见图1-2)图1-2 跨中截面尺寸图(尺寸单位:mm )(3) 计算截面几何特性将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元,截面几何特性列表计算,见表1-2:名称分块面积)(A 2cm i(1)分块面积形心至上缘距离i y()cm(2)分块面积上缘静钜)(3cm y A S i i i =(3)=(1)×(2)分块面积的自身惯性矩Ii (4)距离)(cm y y d i n i -=(5)分块面积对截面形心惯性矩x I(6)=(1)×(5)x i I I I +=(7)=(4)+(6)翼缘 2616 6 15696 31392 80.5 16952334 16983726 三角承托 990 15.3 15180 5500 71.2 5018745.65024245.6 腹板 3104 92 294400 68266666.7-5.5 96800 6923466.7 下三角 100 168.7 16866.7 555.6 -82.2 675684 6923466.7 马蹄1120 216208320 73173.3-99.51108828011161453.3 ∑8026550462.740785442.3注:大毛截面形心至上缘距离:cm ASy ii n 6.6880267.550462===∑∑(4) 检验截面效率指标ρ(希望ρ在0.5以上) 上核心距:cm yA Ik sis 77.44)5.86200(80263.40785442=-⨯==∑∑下核心距:cm yA I k six75.58==∑∑截面效率指标: 5.0518.0>=∑+=∑hK KK x sx表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。
三、 横截面沿跨长的变化如图1-1所示,本设计主梁采用等高形式。
横截面的T 梁翼板厚度沿跨长不变,马蹄部分为配合钢筋束弯起而从四分点开始向支点逐渐抬高。
为布置锚具的需要,在距离梁端一倍梁高范围内(200cm )将腹板加厚到与马蹄同宽。
四、 横隔梁的设置为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩,在跨中设置一道横隔梁。
本设计在桥跨中点和四分点设置5道横隔梁,其间距为7.29m ,横隔梁高度为182cm ,厚度为上部16cm ,下部14cm 。
详见图1-1所示。
第2章 主梁作用效应计算根据上述梁跨结构纵横截面的布置,并通过可变荷载作用下的梁桥荷载横向分布计算,可分别求出各主梁控制截面(一般取跨中,四分点,变化点截面和支点截面)的永久作用和最大可变作用效应,然后再进行主梁作用效应组合。
一、 永久荷载效应计算 1. 恒载集度(1) 预制梁自重a . 按跨中截面计,主梁的恒载: G(1)=0.8026x25.0=20.065kN/mb . 由于过渡段所引起的横载集度:G(2)=2x[(1.1026-0.8026)x2+(0.8822-0.8026)x5.72/2]x25/29.96=1.760kN/mc . 内横隔梁体积:[2.18x2-0.8026-0.18x2.18+0.4x0.18]x0.15=0.4856m 3端横隔梁体积:[2.18x2-1.1026-0.18x2.18+0.4x0.18]x0.15=0.4406m 3G(3)=(0.4856x3+0.4406x2)x25/29.96=1.9509kN/m d . 第一期恒载边主梁的恒载集度:m kN i g g i /7757.239509.17598.1065.20)(331=++==∑=(2) 第二期恒载一侧栏杆:1.52kN/m 一侧人行道:3.60kN/m; 桥面铺装(见图2-1):0.1x10x23+0.08x7x24=36.44kN/m将两侧栏杆、人行道和桥面铺装层恒载均摊给五片梁,则:m kN g /336.9]44.36)60.352.1(2[512=++⨯=2. 恒载内力计算 恒载内力计算见表2-1二、可变作用效应计算1、冲击系数和车道折减系数按《桥规》4.3.2条规定,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此要先计算结构的基频。
简支梁的基频可采用下列公式计算:Hz m EI l f c c 843.4362.20454079.01045.329214.321022=⨯⨯⨯==π式中:)/(362.204581.910258026.03m kg g G m c =⨯⨯== 根据桥梁规范,本桥的基频满足:HZ f ZH 145.1<<,可计算出汽车荷载的冲击系数为:263.00157.0ln 17671.0=-=f μ。
2、计算主梁的荷载横向分布系数 (1)跨中的荷载横向分布系数c m如前所述,本设计桥跨内设五道横隔板,具有可靠的横向联系,且桥的宽跨比2651.22.2516.29≥=⨯=B l 所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数c m 。
1)计算主梁抗扭惯性矩T I对于T 形梁,抗扭惯性矩可近似等于各个矩形截面的抗扭惯性矩之和∑==mi i i i T t b c I 13式中:i i t b ,——相应位单个矩形截面的宽度和厚度;i c ——矩形截面抗扭刚度系数,根据b t 比值计算;m ——梁截面划分成单个进行截面的块数。
对于跨中截面,翼缘板的换算平均厚度:cm t 17222121=+=; 马蹄部分的换算平均厚度:cm t 33238282=+=如图2-2所示为T I 的计算图示,T I 的计算见表2-2图2-1T I 计算图示表2-2 IT 计算表分块名称 )(cm b i )(cm t i i i b t / i C)10(433m t b c I i i i Ti -⨯=翼缘板① 220 17 0.0773 0.3333 3.603 腹板② 170 20 0.1176 0.3088 4.1929 马蹄③ 40 33 0.8250 0.1670 2.4006 ∑10.1972)计算抗扭修正系数β对于本设计主梁的间距相同,并将主梁计算看成等截面,则有:91.0)1016.29(4079.0010197.0425.0042.111)(1122=⨯⨯+=+=E E B l EI GI T ξβ3)按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值:∑=+=5121i i i ij a e a nβη 梁数n=5,梁间距为2.2m ,则:22222225215124.48)2.2()4.4(02.24.4....m a a ai i =-+-+++=++=∑=计算所得i j η列于下表2-3表2-3 梁 号()e m1i η4i η5i η1 4.4 0.564 0.018 -0.1642 2.2 0.382 0.109 0.0183 00.20.20.2a . 计算荷载横向分布系数 (1)计算c m1、2、3号主梁的横向影响线和最不利布载图式如图2-2所示。