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1、橋梁工程課程設計25m預應力混凝土簡支T梁橋設計學 院系： 建設工程學部 專 業(yè)： 土木工程英語強化 學 生 姓 名： 李興宇 學 號： 202159039 完 成 日 期： 2021年3月3日 大連理工大學 Dalian University of Technology土木工程專業(yè)?橋梁工程?課程設計.第一章 設計依據(jù)31.根本參數(shù)32.方案簡介及上部結構主要尺寸33.設計標準4第二章 橋梁尺寸擬定4第三章 截面特性計算5第四章 主梁恒載內力計算71.永久集度72.永久作用效應.8第五章 橋面板內力計算81.懸臂板荷載效應計算82.連續(xù)板荷載效應計算9第六章 主梁橫向分布系數(shù)11第七章 主梁

2、活載內力計算151.沖擊系數(shù)152.車道荷載取值153.活載作用計算15第八章 荷載內力組合19第九章 配置主梁預應力筋19一預應力筋配置20 1.預應力筋估算.20 2.預應力筋布置.21 3.預應力鋼筋半跨布置.21二計算主梁截面幾何特性.23 1.截面面積及慣性矩計算.23 2.截面幾何特性匯總.24第十章 主梁撓度及預拱度計算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 支座設計261.選定支座的平面尺寸272.確定支座的厚度273.驗算制作的偏轉28 4.驗算支座的抗滑性.28參考文獻.2925m預應力混凝土簡支T梁橋設計一、設計資料1 橋面寬度 總寬12m，

3、其中車行道寬度9.0，兩側人行道寬度各1.5m2 荷載 汽車荷載：公路I級 人群荷載：3.5kN/m2 人行道荷載：每側重4.1kN/m3 跨徑及梁長 標準跨徑 Lb=25m 計算跨徑 L =24.5m 主梁全長 L=24.96m4 材料（1） 鋼筋與鋼材預應力筋：采用j15.24mm鋼絞線 標準強度 Ryb=1860MPa 設計強度 Ry =1480MPa普通鋼筋：HPB335級和HRB400鋼筋鋼板：Q345或Q235鋼錨具：錨具為夾片群錨（2） 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5 施工工藝 主梁采用預制安裝施

4、工，預應力筋采用后張法施工6 設計標準 ?公路橋涵設計通用標準?JTG D60-2004 ?公路鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計標準?JTG D62-2004二、橋梁尺寸擬定1 主梁高度：h=1.75m2 梁間距：采用5片主梁，間距2.4m。預制時中梁寬1.8m，留0.6m后澆縫以減輕吊裝重量，并能加強橫向整體性，中間橋面板按連續(xù)板設計。3 橫隔梁：采用六片橫隔梁，間距為4.6m+3×5.0m+4.6m。4 梁肋：跨中厚度為18cm，在梁端一個橫隔梁間距內逐漸加厚，由18cm加厚至42cm。5 橋面橫坡：車行道采用雙向向外2%橫坡，人行道采用向內1%橫坡。圖2-1 T梁中部和端部立面

5、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、截面特性計算1.計算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個規(guī)那么圖形的小單元，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12(3) =(1)+(2)(4)(5)(6)(7) =(4)+(6)大毛截面翼板432093888011664043.1018025437.0938142077.093三角承托40021.3338533.22222.22230.768378680.

6、455380902.6775腹板243085.52077653690562.5-33.3982710565.8786401128.378下三角144149214561152-96.8981352061.7321353213.732馬蹄92416415153637268-111.89811569655.6211606923.628218428170.227884245.5小毛截面翼板32409291608748049.6227978277.6328065757.632三角承托40021.3338533.22222.22237.289556214.4053558436.6273腹板243085.5

7、2077653690562.5-26.8771755380.8675445943.367下三角144149214561152-90.3771176195.1291177347.129馬蹄92416415153637268-105.37710260405.5210297673.527138418450.225545158.28注：大毛截面形心至上緣距離：小毛截面形心至上緣距離：2. 檢驗截面效率指標上核心距：下核心距：截面效率指標：由此說明以上初擬的主梁跨中截面是合理的。四、主梁恒載內力計算此計算書計算中主梁作用效應。1.永久作用集度 一期恒載：預制梁重力密度取 （1） 跨中截面段主梁自重五分點

8、截面至跨中截面，長7.58m：（2） 馬蹄抬高與腹板變寬段梁的自重長4.3m：（3） 支點段梁的自重長0.6m：（4） 邊主梁半跨的橫隔梁自重： 預制T梁上一片橫隔梁的面積為，厚度為16cm,半跨內一共有（5） 預制梁一期恒載：二期恒載 1現(xiàn)澆T梁翼板集度： 2橫隔梁現(xiàn)澆局部集度： 3鋪裝： 混凝土鋪裝： 8cm瀝青混凝土鋪裝： 平分給每根主梁： 4人行道及護欄平分給每根主梁： 5二期荷載：2. 永久作用效應詳細計算見表2表2. 恒載內力作用效應跨中=0.5四分點=0.25支點=0.0一期彎矩1616.171268.400剪力0138.06276.12二期彎矩1069.95802.460剪力0

9、87.34174.69彎矩2686.122062.860剪力0225.40450.81五、 橋面板內力計算行車道板可按懸臂板邊梁和兩端固結的連續(xù)板中梁兩中情況來計算。1. 懸臂板荷載效應計算1永久作用橋面板可看成91cm的單向懸臂板，計算圖式見圖5-1。圖5-1 懸臂板計算圖式尺寸單位：mm 板結構自重計算 表3混凝土板自重人行道板每米寬板條的恒載內力：彎矩:剪力:（2） 可變作用人群荷載彎矩:剪力:（3） 內力組合 承載能力極限狀態(tài)內力組合計算表根本組合彎矩剪力2. 連續(xù)板荷載效應計算此T梁,即主梁抗扭能力較大，取跨中彎矩：；支點彎矩：。對于剪力，可不考慮板和主梁的彈性固結作用，認為簡支板的

10、支點剪力即為連續(xù)板的支點剪力。計算圖式如下圖5-2 簡支板計算圖式（1） 主梁架設完畢時橋面板可以看成長81cm的懸臂單向板（2） 二期荷載計算彎矩:；即計算剪力： （3） 總永久作用效應支點斷面永久作用彎矩：支點斷面永久作用剪力：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：那么取 車輪在板的支撐處時：計算支點剪力時，車輪應盡量靠近梁肋邊緣布置。支點斷面可變作用彎矩：支點斷面可變作用剪力：跨中斷面可變作用彎矩：內力組合承載能力極限狀態(tài)內力組合計算表支點斷面永久作用彎矩跨中斷面永久作用彎矩支點斷面永久作用剪力六、主梁荷載橫向分布系數(shù)計算由于本橋各T梁之間采

11、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“杠桿原理法計算、在跨中按“剛性橫梁法計算。設單位荷載P=1作用在號梁軸上()，那么任意號主梁所分擔的荷載的一般公式為：式中 主梁的片數(shù)； 號梁距橋橫斷面中心線的距離； 號梁距橋橫斷面中心線的距離，所求出的影響線即為號梁的橫向分布影響線； ，對于已經確定的橋梁橫斷面，它是一常數(shù)。式中 號主梁的荷載橫向分布影響線在號梁處的豎標值。以計算1號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值計算方法同上，考慮結構的對稱性，計算結果見下表4表4 各梁的橫向分布影響線的豎標值梁號P=1的位置(主梁梁軸)1510.6000-0.200020.

12、40000.000030.20000.2000 計算出本橋1、2、3號梁的荷載橫向分布系數(shù)在各主梁軸下的豎坐標值后，對該影響線進行最不利的加載即可求出T梁的荷載橫向分布系數(shù)，計算的加載詳見圖6-1，計算的加載圖詳見圖6-2，計算結果如表5所示。圖6-1 計算的加載圖 (尺寸單位：mm)圖6-2 計算的加載圖 (尺寸單位：mm)表5 T梁的荷載橫向分布系數(shù)主梁編號 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、主梁活載內力計算1. 沖擊系數(shù)簡支梁橋的基頻采用以下公式估算：其中： 根據(jù)本橋基

13、頻，可算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：2. 車道荷載取值根據(jù)?橋規(guī)?4.3.1條，公路級的均布荷載和集中荷載標準值為：kN/m 計算彎矩時：kN 計算剪力時：kN3. 活載作用效應的計算 在活載作用效應計算中，支點處橫向分布系數(shù)取，從支點至第一根橫梁段，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 跨中截面作用效應計算圖式 計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，圖5-3示出跨中截面作用效應計算圖式，計算公式為：式中：S所求截面汽車標準荷載彎矩或剪力； 車道均布荷載標準值； 車道集中荷載標準值； 影響線上同號區(qū)段的面積； 影響線最大坐標值?？勺?/p>

14、作用汽車標準效應：可變作用(汽車)沖擊效應：可變作用(人群)效應：（2） 求四分點截面的最大彎矩和最大剪力圖5-4為四分點截面作用效應的計算圖示?？勺冏饔闷嚇藴市?可變作用汽車沖擊效應：可變作用人群效應：圖7-2 四分點截面作用效應計算圖示3求支點截面的最大剪力圖5-5為支點截面作用效應的計算圖示可變作用汽車標準效應:可變作用汽車沖擊效應：可變作用人群效應：圖7-3 支點截面作用效應計算圖示八、主梁內力組合 據(jù)?橋規(guī)?4.1.64.1.8規(guī)定，根據(jù)可能同時出現(xiàn)的作用效應選擇了三種最不利的效應組合：短期效應組合、標準效應組合和承載能力極限狀態(tài)根本組合，見表6。表6 主梁作用效應組合序號荷載類

15、別跨中截面四分點截面支點MmaxVmaxMmaxVmaxVmaxkN.mkNkN.mkNkN1一期永久作用1616.1701268.40138.06276.122二期永久作用1069.950802.4687.34174.693總永久作用2686.1202062.86225.40450.814可變作用汽車公路-級1558.20123.021168.71200.39248.835可變作用汽車沖擊467.4636.91350.6160.1274.656可變作用人群262.1910.70199.3523.5247.897標準組合4973.97170.633781.53509.43822.188短期組合

16、4039.0596.813080.31389.19672.889極限組合6352.92235.894825.75661.541047.489、 配置主梁預應力筋一預應力筋配置1. 預應力鋼筋截面估算 全應力混凝土梁按作用短期效應組合進行正截面抗裂性控制設計。以下就跨中截面在作用短期效應組合情況下計算主梁預應力筋，計算公式如下所示：式中的為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應組合計算的彎矩值；由表6可得設預應力筋截面重心距截面下緣為：形心至下緣距離為：預應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：那么有效預加力為：現(xiàn)取，預應力損失總和近似假定為20%張拉

17、預應力來估算，那么所需預應力鋼筋截面積為：采用3束7鋼絞線，單根鋼絞線公稱面積。預應力鋼筋的面積為：滿足要求。采用夾片群錨，內徑70mm,外徑77mm的金屬波紋管成孔。2. 預應力鋼筋布置 根據(jù)?公預規(guī)?規(guī)定，管道至梁底和梁側靜距不應小于3cm及管道直徑的，水平凈距不應小于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)定跨中截面的細部構造如下圖。 N1N2N3420250270940 a) b) c) 端部及跨中預應力鋼筋布置圖尺寸單位：mma) 預制梁端部：b鋼束在端部的錨固位置 c)跨中截面鋼束位置3. 預應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，N

18、2,N3彎起角均取值；各預應力束的彎曲半徑為：；。各鋼束彎曲控制要素表 9-1鋼束號升高值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123長度mm248402474024780各截面鋼束位置及其傾角表9-3截面距跨中距離mm鋼束編號預應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

19、斜直線1237N3曲線1516支點截面12250N1傾斜直線289N2傾斜直線544N3傾斜直線826二、計算主梁截面幾何特性 以跨中截面為例進行計算。1 截面面積及慣性矩計算(1) 凈截面幾何特性計算在預加應力階段，只需計算小截面的幾何特性。計算公式如下： 截面積 截面慣矩 計算結果見表。(2) 換算截面幾何特性計算在使用荷載階段需要計算大截面(結構整體化以后的截面)的集合特性，計算公式如下：截面積 截面慣矩 計算結構列于表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；

20、 計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6998.0349069.8-1756279.91b1=240cm換算面積毛截面821858.62481739.1675.227884245.5

21、16.612268929.728鋼束換算面積136.7163.022282.1-87.761052933.55131206108.78總和8354.7504021.263321863.279計算數(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算，下面將結果一并列于表4-3中。主梁截面特性值總表 9-5名 稱截 面符號單位跨中四分點支點混凝土凈截面凈面積6998.0 6998.0 9890.0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118.5 117.7108.1 混凝土換算截面換算面積8354.

22、78354.711246.7換算慣矩29537984.228577436.133981542.7換軸到截面上緣距離67.2 66.462.6換軸到截面下緣距離107.8 108.6112.410、 主梁撓度及預拱度計算主梁計算跨徑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，采用保守計算，取梁L/4處截面換算慣性矩作為梁的平均值進行計算。本橋為全預應力混凝土構件，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 式中荷載短期效應組合計算，汽車荷載不計沖擊力，荷載橫向分布系數(shù)。 ?橋規(guī)?第6.5.3條規(guī)定，受彎構件在使用階段撓度應考慮長期效應的影響，按以上剛度計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構自重產生的長期撓度后，梁式橋最大撓度跨中，不允許超過計算跨徑的。 撓度增長系數(shù)： 混凝土強度標準值C40-C80時，C50內插得。