橋梁工程課程設(shè)計---公路預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支t梁設(shè)計

1、<p><b>　　課程名稱：混凝土橋</b></p><p>　　設(shè)計題目：公路預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支T梁設(shè)計</p><p>　　院 系： 土木工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 鐵道工程（橋梁） </p><p>　　年 級： 200

2、9級 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2011年 12 月 8日</p><p>　　課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書</p><p>　　

3、專 業(yè) 鐵道工程 姓 名 學(xué) 號 </p><p>　　開題日期：2011年11月 6日 完成日期：2011年12月13日</p><p>　　題 目 公路預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支T梁設(shè)計 </p><p><b>　　一、設(shè)計的目的</b></p><p

4、>　　目的是使學(xué)生利用所學(xué)橋梁工程課程的理論知識，獨立地完成一個較完整的橋梁設(shè)計與計算過程，從而加深對所學(xué)理論的理解與應(yīng)用。 </p><p><b>　　二、設(shè)計的要求</b></p><p>　　從課程設(shè)計的目的出發(fā)，通過設(shè)計工作的各個環(huán)節(jié)，達到以下教學(xué)要求：</p&

5、gt;<p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生 綜合運用所學(xué)的基本理論知識和專業(yè)知識解決橋梁工程設(shè)計問題的初步技能； </p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生解決工程問題的思想方法和工作方法； </p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生的計算、繪圖及編制文件的能力； </p>&

6、lt;p><b>　　三、指導(dǎo)教師評語 </b></p><p>　　四、成 績 </p><p>　　指導(dǎo)教師 (簽章) </p><p>　　年 月 日</p><p>　　《混凝土橋當(dāng)》課程設(shè)計</p><p&g

7、t;　　公路預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支T梁設(shè)計</p><p><b>　　第一章 設(shè)計資料</b></p><p><b>　　基本資料：</b></p><p>　　計算跨徑： l p = (16m單號、22m雙號)</p><p>　　設(shè)計荷載：公路Ⅱ級荷載；人群荷載：3.5kN/m2。</p

8、><p>　　設(shè)計依據(jù)： 《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004））</p><p>　　設(shè)計方法：承載能力極限狀態(tài)法 </p><p><b>　　結(jié)構(gòu)尺寸：</b></p><p>　　該橋梁設(shè)計按二級公路橋梁凈空進行設(shè)計，行車道寬度為

9、8.5m，人行道寬度為 0.75m；全橋每跨采用5片預(yù)制的鋼筋混凝土T形梁，每片梁行車道板寬2.00m，沿主梁縱向每 4~5m布置1道橫隔梁。如圖所示：橋梁橫斷面布置及主梁一般構(gòu)造。行車道板間的連接視為剛性連接。 </p><p>　　橋面鋪裝層外邊緣處為2cm的瀝青表面處治（重力密度為23kN /m3）和6cm厚的混凝土三角墊層（重力密度為25kN/m3 ），橋面橫坡1.5%。人行道重力取13kN/m，為了簡化

10、計算，將人行道、欄桿和橋面鋪裝的重力（g1）平均分配給每根主梁。</p><p>　　結(jié)構(gòu)中每片中主梁上有10塊橫隔板預(yù)制塊，邊主梁上有5塊橫隔梁預(yù)制塊。將其產(chǎn)生的重力（中主梁g 2，邊主梁 g′2）沿主梁縱向均勻分攤給各主梁，預(yù)制橫隔梁的重力密度為26kN/m3 。</p><p>　　主梁重力以g3計，其重力密度取值為26kN/ m3。 </p><p>　　總

11、自重：中主梁：g =g1+g2+g3 邊主梁：g ‘=g1+g2’+g3</p><p>　　三、設(shè)計內(nèi)容及要求：</p><p><b>　　設(shè)計內(nèi)容： </b></p><p>　　1、計算橋面板內(nèi)力（最大彎矩和剪力）； </p><p>　　2、計算主梁內(nèi)力（跨中彎矩和剪力及支座處最大剪力），進行配筋與強度檢算；

12、</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　1、本課程設(shè)計須按教務(wù)對課程設(shè)計的排版格式要求，形成電子文檔，并打印成文本上交，同時電子文檔也須上交。</p><p>　　2、本課程設(shè)計第 16 周上完課后準時上交，遲交與不交者均無設(shè)計成績且取消本課程的考試資格。</p><p>　　第二章 擬定截

13、面主要尺寸</p><p><b>　　一、截面形式</b></p><p>　　結(jié)合我們所學(xué)到的知識，考慮到梁式結(jié)構(gòu)的受力情況，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的工作情況、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的工作情況，以及鋼絲束的布置以及梁部結(jié)構(gòu)的標準化等要求及考慮受力計算合理，結(jié)構(gòu)形式簡單，施工方便，經(jīng)濟與架設(shè)時起重能力等要要求，本設(shè)計截面形式采用T字形截面?？紤]到架設(shè)的要求，本設(shè)計梁采用裝配式T

14、型簡支梁。</p><p><b>　　梁高</b></p><p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在，標準設(shè)計中高跨比約在 。當(dāng)建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經(jīng)濟的方案，因為增大梁高可以節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，在考慮到實際施工情況下，本設(shè)計取用1500mm的主梁高度。</p&g

15、t;<p><b>　　主梁截面細部尺寸 </b></p><p>　　T 梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。本設(shè)計預(yù)制T 梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到200mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩。</p><p>　　在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的

16、構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，本設(shè)計腹板厚度取200mm。</p><p>　　馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，同時根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTG D62—2004）9.4.9 條對鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為400mm，高度200mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度100mm，以減小局部應(yīng)力。</p><p><b&g

17、t;　　橫隔板的設(shè)置</b></p><p>　　橫隔板厚度采用48mm，橫隔板間距采用4.0米。</p><p>　　第三章 橋面板內(nèi)力計算</p><p><b>　　一、永久作用</b></p><p>　　每延米板上恒載計算如下：</p><p><b>　　瀝青混凝

18、土層： </b></p><p>　　混凝土墊層： </p><p><b>　　T型梁翼板自重：</b></p><p>　　每米寬板的跨中最大設(shè)計彎矩： </p><p><b>　　因為此時</b></p><p>

19、<b>　　可知：</b></p><p>　　支點斷面永久作用彎矩: </p><p>　　跨中斷面永久作用彎矩: </p><p><b>　　二、可變作用</b></p><p><b>　　由《橋規(guī)》可知：</b></p><p>　　公

20、路II級車輛荷載：</p><p><b>　　鋪裝層厚度：</b></p><p><b>　　行車道板厚度：</b></p><p>　　板跨徑方向的矩形荷載壓力面寬度：</p><p>　　1、車輪荷載在板的跨徑中間時：</p><p>　　垂直于板的跨徑方向的荷載分

21、布寬度：</p><p>　　2、車輪荷載在板的支承處時：</p><p>　　垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：</p><p>　　3、車輪荷載在板的支承附近（X=荷載離支撐邊緣的距離）</p><p>　　垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：</p><p><b>　　a的分布圖</b>

22、;</p><p>　　將車輛后輪作用于鉸縫軸線，后軸作用力為，輪壓分布如上圖。由規(guī)范可知，車輪荷載后輪著地長度為，寬度為，則：</p><p><b>　　因為所以</b></p><p>　　作用于每米寬板條上的彎矩為：</p><p>　　作用于每米寬板條上的剪力為：</p><p>　　此

23、時每米寬板條的恒載內(nèi)力：</p><p><b>　　荷載組合：</b></p><p><b>　　（支點斷面彎矩）</b></p><p><b>　?。ㄖc斷面剪力）</b></p><p>　　第四章 主梁內(nèi)力計算</p><p><b&g

24、t;　　一、永久作用</b></p><p><b>　　1．人行道及欄桿：</b></p><p><b>　　2.橋面鋪裝</b></p><p>　　A．混凝土三角墊層自重</p><p>　　B．瀝青表面處自重：</p><p>　　將人行道以及橋面鋪裝重

25、力平均分配給各個主梁</p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　3.橫隔板</b></p><p>　　根據(jù)板的體積還有重力密度我們可以計算得知：</p><p><b>　　端板：</b></p><p><b&g

26、t;　　中板：</b></p><p><b>　　中柱梁板：</b></p><p><b>　　邊柱梁板：</b></p><p><b>　　4.主梁</b></p><p><b>　　自重:</b></p><

27、;p><b>　　中主梁自重：</b></p><p><b>　　邊主梁自重：</b></p><p><b>　　5.永久作用效應(yīng)</b></p><p>　　永久作用效應(yīng)見下表:</p><p><b>　　二、可變作用</b></p

28、><p>　　1、沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)</p><p>　　按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）4.3.2 條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計算結(jié)構(gòu)的基頻。簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算： </p><p><b>　　取</b></p><p>　　式中，l—結(jié)構(gòu)的計算跨徑(m)；

29、E—結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N /)； —結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩( )； c m —結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量(kg /m)；G —結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力(N /m)；g—重力加速度，取9.81m/ 。</p><p>　　據(jù)此，首先計算截面的幾何特性，即 。列表計算如下：</p><p><b>　　計算如下：</b></p><p><b

30、>　　故由此可知：</b></p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　因此可以計算得到：，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）；的規(guī)定，當(dāng)則可得：</p><p>　　注:位計算簡便，忽略了中梁的變化對的影響，取</p><p>　　2.主梁的荷載橫向分布系數(shù)

31、：</p><p>　　A．計算主梁抗扭慣性矩</p><p>　　式中，，相應(yīng)單個矩形截面的寬度和高度；矩形截面抗扭剛度系數(shù)，如下表，梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)。</p><p>　　矩形截面抗扭剛度系數(shù)</p><p>　　對于跨中截面，翼板的換算平均厚度為：</p><p>　　馬蹄部分的平均換算厚度為：&

32、lt;/p><p><b>　　的計算見下圖：</b></p><p><b>　　的計算公式如下：</b></p><p><b>　　B．抗扭修正系數(shù)</b></p><p>　　對于本設(shè)計上主梁的間距相同，并將主梁近似地看為等截面，得：</p><p>

33、;　　式中，，，，，，，，</p><p><b>　　計算得知：</b></p><p>　　C．按修正的剛性橫梁法，計算橫向影響線的豎直坐標：</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　由于橫截面縱軸線對稱，所以只需要分析前三號梁。</p><p>

34、　　計算所得的部分值列表如下：</p><p>　　D.計算荷載的橫向分布系數(shù)</p><p>　　1~3號梁橫向影響線和最不利布載如下表</p><p>　　可變作用（汽車公路——II 級）：</p><p><b>　　1號梁：</b></p><p><b>　　2號梁：<

35、/b></p><p><b>　　3號梁：</b></p><p><b>　　可變作用（人群）：</b></p><p>　　1號梁：；2號梁：；3號梁： </p><p><b>　　跨中橫向分布系數(shù)</b></p><p>　?。?）支點截

36、面的荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線進行布載，1~3號梁可變作用的橫向分布系數(shù)計算如下：</p><p>　　1號梁： </p><p><b>　　2號梁：</b></p><p>　　3號梁： </p><p><b&g

37、t;　　可變作用（人群）：</b></p><p>　　1號梁：；2號梁：；3號梁： </p><p>　?。?）橫向分布系數(shù)匯總</p><p><b>　　3.車道荷載的取值</b></p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004），4.3.1規(guī)定，結(jié)合本橋?qū)嶋H尺寸可知：<

38、;/p><p>　　公路—II 級均布荷載標準值</p><p>　　計算彎矩時，公路—II集中荷載標準值</p><p>　　計算剪力時，公路—II集中荷載標準值</p><p>　　4.計算可變作用效應(yīng)</p><p>　　在可變作用效應(yīng)中，本設(shè)計對于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：</p><p&g

39、t;　　支點處的橫向分布系數(shù)，從支點到第一根橫梁，橫向分布系數(shù)</p><p><b>　　直線過渡到</b></p><p><b>　　1號梁</b></p><p>　　a．跨中截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　跨中截面作用效應(yīng)計算圖</p><p>　　可

40、變作用標準效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用沖擊效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用效應(yīng)（人群）</p><p>　　b．支點截面最大剪力</p><p>　　以下是支點截面剪力計算圖</p><p>　　可變作用標準效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用沖擊效應(yīng)（汽車）<

41、;/p><p>　　可變作用效應(yīng)（人群）</p><p><b>　　（2）2號梁</b></p><p>　　a．跨中截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　可變作用標準效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用沖擊效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用效應(yīng)（人群）

42、</p><p>　　以下是跨中截面作用效應(yīng)計算圖：</p><p>　　b．支點截面最大剪力</p><p>　　以下是支點截面剪力計算圖</p><p>　　可變作用標準效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用沖擊效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用效應(yīng)（人群）</p>

43、<p><b>　?。?）3號梁</b></p><p>　　以下是跨中截面作用效應(yīng)計算圖：</p><p>　　a．跨中截面的最大彎矩和最大剪力</p><p>　　可變作用標準效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用沖擊效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用效應(yīng)（人群）<

44、;/p><p>　　b．支點截面最大剪力</p><p>　　以下是支點截面剪力計算圖</p><p>　　可變作用標準效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用沖擊效應(yīng)（汽車）</p><p>　　可變作用效應(yīng)（人群）</p><p>　　三、主梁作用效應(yīng)組合</p><p&g

45、t;　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）4.1.6之規(guī)定，對荷載進行組合，計算見下表：</p><p>　　主梁作用效應(yīng)組合計算表</p><p><b>　　第五章 結(jié)構(gòu)配筋</b></p><p>　　一、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算以及取值</p><p>　　1、按正常使用極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)</

46、p><p>　　對于簡支梁帶馬蹄的T形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時，則得到鋼束數(shù)的估算公式：</p><p><b>　　式中： </b></p><p>　　—持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標準組合，按荷載組合表中值取用；</p><p>　　—與荷載有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，對于公路—級，取0.565；</p&

47、gt;<p>　　—一股5×7φ4鋼絞線截面積，一束鋼絞線的截面積是。</p><p>　　在前面已計算處成橋后截面cm，cm，初cm，則鋼束偏心距：cm。</p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　2、按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù)</p><p>　　根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計

48、算圖式，受壓區(qū)混凝土達到極限強度，應(yīng)力圖呈矩形，同時預(yù)應(yīng)力鋼束也達到設(shè)計強度，則鋼束數(shù)的估算公式為：</p><p>　　式中： —承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩，按荷載組合表中值取用；</p><p>　　—經(jīng)驗系數(shù)，一般采用0.75~0.77，本設(shè)計取0.75；</p><p>　　—預(yù)應(yīng)力鋼絞線（本設(shè)計采用5×7φ4鋼絞線束，鋼絞線的公稱抗拉強

49、度</p><p>　?。襶g＝1600MPa，Eg=1.9×105MPa。根據(jù)試驗，其抗拉極限強度Ｒyj＝0.96Ｒyg）的設(shè)計強度。</p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　3、根據(jù)上述兩種極限狀態(tài)，取鋼束數(shù)</p><p>　　二、邊主梁鋼束布置及其位置計算</p>

50、<p>　　1、鋼束布置的有關(guān)規(guī)定</p><p>　　《橋規(guī)》規(guī)定：梁體管邊直徑，凈距；管徑，凈距或管徑。保護層：結(jié)構(gòu)底面；結(jié)構(gòu)側(cè)面、頂面管徑 時；管徑時。</p><p>　　《橋規(guī)》的相關(guān)規(guī)定：在后張法結(jié)構(gòu)中，用管道形成器形成的管道直徑或鐵皮套管內(nèi)徑，應(yīng)比鋼絲束直徑至少大10mm。所以本設(shè)計管道直徑的選定為40mm，管道間凈距取40 mm，底面和側(cè)面保護層厚度取60 mm

51、。</p><p>　　2、跨中截面鋼束的布置和支點截面的錨固</p><p>　　在進行跨中截面布置時，本設(shè)計盡量向下布置，避免鋼束成為空間曲線；在綜合考慮彎起的要求，腹板范圍的等，本設(shè)計邊梁跨中的鋼束布置如下圖</p><p>　　由此得出鋼束群重心至梁底的距離：</p><p>　　2、支點剛熟的錨固（如下圖）</p>&

52、lt;p>　　由此得出鋼束群重心至梁底的距離：</p><p>　　為驗核上述布置的鋼束群重心位置，需計算錨固端截面幾何特性，如下表：</p><p>　　1號邊梁鋼束錨固截面幾何特性計算表</p><p><b>　　cm</b></p><p><b>　　cm</b></p>

53、<p><b>　　檢驗截面效率指標 </b></p><p><b>　　上核心距：</b></p><p><b>　　下核心距：</b></p><p>　　說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。</p><p><b>　　且符合橋梁規(guī)范要求<