预应力箱梁(T梁)截面承载力计算(04规范)

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。

一、设计资料1、桥面跨径及桥宽标准跨径：总体方案选择的结果，采用装配式预应力混凝土T 型简支梁，跨度25m ；主梁长：伸缩缝采用40mm ，预制梁长24.96m ； 计算跨径：取相邻支座中心间距24.5m ；桥面净空：由于该桥所在线路的宽度较大，确定采用分离式桥面；左半幅路面布置：0.5m （护栏）+12m （行车道）+0.8m （护栏+检修道）=13.3m 。

2、主要技术指标设计荷载：公路Ⅰ级；结构重要性系数为γ0 = 1.1； 桥面坡度：行车道单向横坡2%。

3、材料性能参数 （1）混凝土强度等级为C40，主要强度指标为：强度标准值 ck f =26.8a MP ,tkf=2.4a MP强度设计值 cd f =18.4 a MP ，td f =1.65a MP 弹性模量 c E =3.25×410a MP（2）预应力钢筋采用1×7标准型-15.2-1860-Ⅱ-GB/T5224-1995钢绞线。

其强度指为：抗拉强度标准值 pk f =1860a MP 抗拉强度设计值pdf =1260aMP 弹性模量pE =1.95×510aMP相对界限受压区高度b ξ=0.4，pu ξ=0.2563（3）普通钢筋①纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为抗拉强度标准值sk f =400a MP 抗拉强度设计值sdf =330aMP相对界限受压区高度bξ=0.53puξ=0.1985②箍筋及构造钢筋采用HRB335，其强度指标为 抗拉强度标准值sk f =335a MP 抗拉强度设计值sdf =280aMP弹性模量sE =2.0×510aMP4、设计依据 1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—04），简称《桥规》； 2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D60—04），简称《公预规》； 3）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）；二、构造布置1、梁间距：采用装配式施工。

（预应力简支T型梁桥）第一章绪论梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，路桥梁常用的梁式桥形式有简支梁、悬臂梁、连续梁等，梁式桥跨径大小是技术水平的重要指标，一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。

80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。

T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到50m跨径，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。

预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。

其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚，混凝土标号40～60号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。

预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。

其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。

大于50m跨径以选择箱形截面为宜。

目前的预应力混凝土简支“准连续“。

随着交通建设事业的发展，大量的预应力混凝土简支T梁被广泛应用，其中的标准化设计起到了重要作用。

我国交通行业预应力混凝土简支T梁标准化设计经历过了一个从无到有的发展过程。

20世纪60年代，主要套用过去苏联的标准图。

20世纪70年代由交通部组织交通部第二公路勘察设计院编制了装配式后张法预应力混凝土简支梁标准图JT/GQB-025-75。

20世纪80年代出版了新的标准图－装配式钢筋混凝土简支梁JT/GQB-024-83。

进人20世纪90年代，交通部先后出版了预应力空心板、预应力混凝土I型组合梁标准图。

但预应力混凝土简支T梁标准化工作相对滞后，这期间的预应力混凝土简支梁在桥梁建设中仍占有相当的比例，北京市每年有近80%为这种结构形式，而一些新技术、新工艺、新材料的迅速发展和应用，原有的标准图已不适用。

架桥机过孔抗倾覆受力验算一、梁板架设说明我标段30m预应力箱梁共有120片，单片箱梁重量不足90t，25m预应力T梁共有120片，单片T梁重量不足70t，采用HBHG40/120型架桥机架设T梁，纵向铺设轨道，采用运梁车运梁，由于架桥机要过孔移跨，为确保安全，对架桥机进行受力验算。

二、验算依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）《桥梁施工工程师手册》《路桥施工计算手册》三、计算过程1、架桥机过孔抗倾覆验算按照30米跨度单列受力计算(按照30m箱梁计算该架桥机过孔)30米架桥机移跨受力图如下：前支其中：P后上=0.98t/2=0.49tP后提=9.0t/2+78t/4=24tP前提=9.0t/2=4.5tP主梁1=90t/30*11.8*0.38=13.45tP主梁2=90t/30*12.6*0.38=14.36tP前支=4.8t/2+0.45t/2+1.0t/2=3.2t（含前支‘前框架、前支横移轨道）则：W稳=P后上*23.49+P后提*21.8+P前提*18.3+P主梁1*11.8=775.8 t·mW倾=P主梁2*16.2+P前支*32=335.t·mK G= W稳/W倾=775.8/335=2.3＞1.3由此得出架桥机过孔安全可靠。

2、架桥机小车提梁钢丝绳安全性验算架梁小车采用12倍率，每股钢丝绳额定荷载21.5t。

钢丝绳实际受力：90t/2/12=3.75t21.5t/3.75=5.73＞1.3上述计算说明该架桥机的过孔和提梁钢丝绳满足架桥要求。

用新规范计算预应力混凝土连续梁预应力混凝土连续梁是一种常用的结构形式，它可以有效地分担荷载，并具有较好的变形性能和挠度控制能力。

本文将以新规范为依据，介绍预应力混凝土连续梁的计算方法。

一、材料强度的计算首先，根据新规范的要求，需要计算混凝土的强度。

混凝土的强度主要包括抗压强度和抗拉强度。

按照规范中的公式，可以得到混凝土的抗压强度和抗拉强度的数值。

对于预应力混凝土连续梁中的预应力钢筋，需要计算其抗拉强度。

根据规范，预应力钢筋的抗拉强度可以根据材料的特性进行计算。

二、截面性能的计算预应力混凝土连续梁的截面性能是指梁的承载能力和变形性能。

承载能力包括极限弯矩和抗剪承载力，变形性能主要包括挠度和裂缝的控制。

1.极限弯矩的计算极限弯矩是指在梁截面的一侧产生最大应力时，梁截面的承载能力。

根据新规范，可以采用一系列公式和计算方法来计算极限弯矩。

2.抗剪承载力的计算抗剪承载力是指连续梁在承受剪力荷载时的承载能力。

根据规范中的要求，可以采用不同的计算方法来计算抗剪承载力。

3.挠度和裂缝的控制挠度和裂缝的控制是预应力混凝土连续梁设计中的重要问题。

通常，可以采用一系列方法来控制梁的挠度和裂缝，如增加截面高度、增加预应力等。

三、校核计算和验算在进行预应力混凝土连续梁的计算时，需要进行校核和验算，以保证梁的安全性和可靠性。

校核计算主要是检查计算结果的合理性和一致性，验算是指将计算结果与规范中要求的标准进行比较，以确定梁是否满足规范的要求。

总结起来，预应力混凝土连续梁的计算要考虑材料强度、截面性能、挠度和裂缝的控制等因素，需要根据新规范进行计算和校核验算。

通过合理的计算和设计，可以确保梁具有较好的承载能力和变形性能，从而满足工程的要求。

第一部分上部结构计算1 上部结构设计1.1设计资料与构造布置设计资料标准跨径：总体方案选择结果，采用装配试预应力T形简支梁，跨径70米。

主梁长：伸缩缝采用6厘米，预制梁长34.96米。

计算跨径：取相邻支座中心间距34.20米。

桥面净空（7+2×1.5）每侧栏杆与人行道重量为6Kn/m。

荷载等级：公路-Ⅱ级，人群荷载2.25 Kn/m２，水泥混凝土：主梁采用Ｃ40混凝土。

栏杆与桥面铺装用Ｃ40混凝土钢筋：预应力纲绞线采用r z R＝MPA1860锚具：采用与预应力纲绞线配套的OVM锚具1.1.1 构造布置：桥面铺装采用厚度为9cm的沥青混凝土，坡度由盖梁找平。

9沥青铺装层19现浇桥面板主梁横断面简图跨中断面支点断面1.2、行车道板计算1.2.1恒载与其活载力计算：每延米板上的恒载沥青混凝土面层 g1：0.09×21×1.0=1.89KN/mg2：(0.15+0.23)/2×25×1.0=4.75 KN/m∑gi=6.64KN/m每米宽板条的恒载力确定板的计算跨径L恒载弯距Mog=18gl2=18×6.64×2.002=3.32KN.M L+b>L+t=170.5cm 取L=170.5cm恒载剪力Qog=12gl=12×6.64×2.00=6.64KN活载力计算a1=a2+2H=0.20+2×0.28=0.76mb1=b2+2H=0.60+2×0.28=1.16 m对于单独一个荷载：a=a1+3l=0.76+1.705/3=1.03〈2/3L=1.14 m⇒a=1.14m∵d>1.4m a<d ∴不发生重叠。

C=b1/2-(1.30-0.85)=-0.13m⇒y2=0.53/0.85Χ=0.265⇒ M op=140/(2⨯1.14⨯0.72) ⨯072/2 ⨯y2⨯2=140/(2⨯1.14⨯0.72) ⨯072/2 ⨯0.265⨯2=16.27KN.m对剪力： a=a 1+3l=0.88m<2L/3=1.13m ⇒a=1.13m ⇒a<d=1.4m 故不重叠。

根据名义拉应力法计算有粘结预应力梁承载能力
k ct pc M W σσ=
- []ct p c d h ct k k k k k λσσ=⋅⋅⋅⋅⋅
2P pn P pc n n n n n N e N M y y A I I σ=
±± 由以上公式，当不考虑次弯矩的影响，则推导出()k ct pc M W σσ=+。

[]ct σ——设预应力混凝土构件最大裂缝宽度w max 所对应的名义拉应力，
及名义拉应力限值。

ct σ——根据预应力梁的具体条件，修正后的某一裂缝宽度的名义拉应力允许值。

,,,,p c d h k k k k k λ——分别为非预应力筋配筋率、混凝土强度等级、非预应力筋直径、预应力度及截面高度对名义拉应力允许值的修正系数。

有粘结预应力混凝土大梁名义拉应力限值
钢筋直径影响系数。

第1章 设计资料及构造布置一、 设计资料 1.桥跨及桥宽 计算跨径：ml p 27=桥面净空：净一0.5m(栏杆>+1m(左侧路肩宽度>+7.5m(行车道宽度>+2.5m(右侧路肩宽度>+0.5m(栏杆>； 2.设计荷载：公路一Ⅰ级。

3.材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30。

预应力钢筋应采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》<JTGD62-2004）的s φ11.1钢绞线，每束7根。

全梁配4束，抗拉强度标准值1860pk f Mpa =，抗拉强度设计值1260pd f MPa =。

公称面积274.2mm 。

弹性模量51.9510p E MPa =⨯；锚具采用夹板式群锚。

普通钢筋直径大于和等于12mm 的采用HRB400钢筋，直径小于12mm 的均采用HRB335钢筋。

按后张法施工工艺制作桥梁，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线采用TD 双作用千斤顶两端同时张拉，主梁安装就位后现浇60mm 宽的湿接缝。

最后施工100mm 厚的沥青桥面铺装层。

4.设计依据(1>.交通部颁《公路项目技术指标》<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）. 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。

本课程设计中翼板宽度为2080mm ，因为宽度较大，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 0.5m(栏杆>+1m(左侧路肩宽度>+7.5m(行车道宽度>+2.5m(右侧路肩宽度>+0.5m(栏杆>=12m 的桥宽选用6片主梁，如图1-1-1 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。

第五章预应力混凝土构件截面承载力计算预应力混凝土是指在混凝土浇注前，通过施加预应力使混凝土产生压
应力的一种结构材料。

与传统混凝土相比，预应力混凝土具有更好的抗弯、抗剪、抗压等力学性能，并且能够有效地减小应力集中，提高结构的承载
力和使用寿命。

预应力混凝土构件的截面承载力计算是对于构件在受力状态下的截面
尺寸、预应力筋的布置、混凝土强度等参数进行分析计算，以确定构件在
给定荷载作用下的承载力。

预应力混凝土构件截面承载力计算的基本步骤如下：
1.确定构件的受力状态和边界条件，包括构件的几何形状、受力方向、受力点的位置以及支座情况等。

2.计算预应力筋的应力和变形，可以采用静力法或结构力学的基本原
理进行计算。

3.计算混凝土的受力情况，包括混凝土的应力和变形。

根据材料的本
构关系和受力分析的原理，可以确定混凝土的应力分布和变形分布。

4.根据受力分析的结果，利用承载力理论进行计算。

常用的承载力理
论有弯曲承载力理论、剪切承载力理论和压缩承载力理论等。

5.根据计算结果，验证构件的承载力是否满足设计要求，如果不满足
要求，则需要调整构件的尺寸或预应力筋的布置方案。

6.对于特殊情况下的构件，如受弯加剪、薄壁构件等，需要针对不同
的受力情况进行详细的承载力计算。

总之，预应力混凝土构件截面承载力计算是一个综合性的计算工作，需要考虑多个参数和因素，包括预应力筋的应力、混凝土的强度、构件的几何形状等。

通过科学的计算分析，可以确保构件在受力状态下能够满足设计要求，具有良好的承载性能和使用寿命。