《t梁結(jié)構(gòu)設(shè)計》

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)t梁結(jié)構(gòu)設(shè)計doc版 t梁結(jié)構(gòu)設(shè)計doc版 3.2 結(jié)構(gòu)尺寸 3.2.1 橫斷面的布置 依據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范主梁間距為2.0米，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，由橋面凈寬確定為9片梁。 3.2.2 主梁尺寸擬定 (1) 主梁高度 預應力混凝土簡支梁的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25之間，當建筑高度不受限制時，增大梁高是比較經(jīng)濟的方案，可以節(jié)省預應力鋼束用量。 對于跨徑25米的簡支梁取用150厘米梁高是比較合理的。 選用150厘米梁高時，計算跨徑為24.12米

2、，高跨比為1.50/24.12=1/16。 1/16位于1/151/25之間，符合要求。 (2) T梁翼板厚度 T梁翼板厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板受壓的強度要求。 本設(shè)計預制T梁翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼緣根部較大彎矩。 (3) 主梁腹板的厚度 在預應力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應力較小，腹板的厚度主要由預應力鋼束的孔道設(shè)置方式?jīng)Q定，同時從腹腔板的穩(wěn)定出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，故取用腹板厚度為14厘米。 在跨中區(qū)段，鋼束主要布置在梁的下緣，以形成較大的內(nèi)力偶臂，故在梁腹板下設(shè)置馬蹄，以利數(shù)量較多的鋼束布置。

3、 設(shè)計實踐表明，馬蹄面積與截面總面積以10%20%為宜。 設(shè)置馬蹄寬30厘米，高18厘米，則馬蹄與截面積之比為10.4%，位于10%20%之間，符合要求。 (4) 橫截面沿跨長度變化 橫截面沿跨長度變化主要考慮預應力鋼束在梁內(nèi)布置的要求，以及錨具布置的要求，故為配合鋼束的彎起而從六分點開始向支點逐漸抬高，同時腹板的寬度逐漸加厚，在距梁端一倍梁高范圍內(nèi)（150厘米）將腹板加厚與馬蹄同寬。 (5) 橫隔梁的設(shè)置 為增加各主梁的橫向聯(lián)系，使各主梁在載荷作用下的受力均勻，本設(shè)計共設(shè)置7道橫隔梁。 考慮施工方便和鋼束布置，端橫隔梁與梁同高，中橫隔梁高132mm，厚度為16cm。 圖3-1結(jié)構(gòu)尺寸圖（mm

4、） 圖3-2 T梁各截面圖示 (6) 主梁幾何特性計算見下表 表3-2 跨中截面幾何特性計算表（小毛截面） 分塊名稱 分塊面積形心距上緣距離 分塊面積 分塊面積對上緣凈矩 分塊面積自重慣性矩 分塊面積對截面形心慣性矩 翼板 7.5 2250 16875 42187.5 37.95 .63 .13 三角承托 18.333 680 12466.44 3777.78 27.12 .19 .97 腹板 73.5 1638 .5 27.05 .70 .2 下三角 128 96 12288 768 82.55 .24 .24 馬蹄 141 540 76140 14580 95.55 .35 .35 520

5、4 .44 .90 表3-2 跨中截面幾何特性計算表（大毛截面） 分塊名稱 分塊面積形心距上緣距離 分塊面積 分塊面積對上緣凈矩 分塊面積自重慣性矩 分塊面積對截面形心慣性矩 翼板 7.5 3000 22500 56250 33.17 三角承托 18.333 680 12466.44 3777.78 22.34 .3 腹板 73.5 1638 .5 31.83 下三角 128 96 12288 768 87.33 .8 .8 馬蹄 141 540 76140 14580 100.33 5954 .44 注：（cm） （cm） 上核心距： 下核心距： 截面效率指標： 表明以上初擬的主梁跨中截面尺

6、寸是合理的。 3.3主梁內(nèi)力計算 3.3.1 永久作用效應計算 3.3.1.1永久作用集度 (1) 預制梁自重（第一期永久作用） 1)跨中截面段主梁自重（六分點截面至跨中截面，長8.04米） G(1)=0.5204258.04=104.60（KN） 2)馬蹄抬高與腹板變寬段梁自重（長2.94米） G(2)= (0.690.5204)2.94252=19.47(KN) 3) 支點段梁的自重 G(3)=0.69251.5=25.88(KN) 4) 邊主梁的橫隔梁 內(nèi)橫隔梁體積： 0.16（1.321.5-0.5204+0.054）=0.2422 m3 端橫隔梁體積： 0.16（1.351.5-0.

7、69）=0.2136 m3 故半跨內(nèi)橫梁重力為： G(4)=(2.50.242210.2136)25=20.48（KN） 5)預制梁永久作用集度 g1=（104.60+19.47+25.88+20.48）/12.48=13.66（KN/m） (2) 二期永久作用 1) 現(xiàn)澆T梁翼板集度=0.15 0.625=2.25（KN/m） 2) 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁 一片中橫隔梁（現(xiàn)澆）體積 0.160.251.32=0.0528 m3 一片端橫隔梁（現(xiàn)澆）體積 0.16 0.51.35=0.108 m3 =(50.0528+20.108) 25/24.96=0.4808（KN/m） 3) 橋面鋪裝 8c

8、m厚混凝土鋪裝: 0.08(21.5+15)24=34.56(KN/m） 5cm厚瀝青鋪裝: 0.051823=20.7(KN/m） 將橋面鋪裝均攤給9片主梁 =（34.56+20.7）/9=6.14（KN/m） 4) 欄桿 一側(cè)人行欄：1.52 KN/m 若將兩側(cè)人行欄均攤給9片主梁，則： =1.522/9=0.34（KN/m） 5) 邊梁二期永久作用集度： =2.25+0.4808+6.14+0.34=9.2108（KN/m） 3.3.1.2 永久作用效應 圖3-3 恒載內(nèi)力計算圖 如圖3-3所示：設(shè) x為計算截面離左支座的距離，令a=x/l，則 永久作用效應計算見表3-3所示： 表3-3

9、永久作用效應（1）計算表 計算數(shù)據(jù) L=24.12 L2=581.77m2 項目 跨中 1/4跨 變化點 1/4跨 變化點 支點 a 0.5 0.25 0.106 0.25 0.106 0 1/2a（1a） 0.125 0.0938 0.0474 1/2（12a） 0. 25 0.394 0.5 第一期恒載 13.66 993.38 745.43 376.69 82.37 129.81 164.74 第二期恒載 9.2108 669.83 502.64 254.00 55.54 87.53 110.08 3.3.2 可變作用效應計算 3.3.2.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 按公路橋涵設(shè)計規(guī)范第

10、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)，因此首先計算結(jié)構(gòu)的基頻。 簡支梁橋的基頻可采用下列公式估算： 其中： 根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載得沖擊系數(shù)為： 按公路工程技術(shù)標準規(guī)定,本橋為四車道，計算可變作用效應計算時需要進行車道折減， 3.3.2.2 主梁的荷載橫向分布系數(shù) (1) 跨中荷載橫向系數(shù) 橋跨內(nèi)設(shè)置7道橫隔梁具有可靠橫向聯(lián)系，故可按修正剛性橫梁法繪制橫向影響線,并計算橫向分布系數(shù)mc。 1) 計算主梁抗扭慣矩 對于T形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計算： 式中：和-相應為單個矩形截面的寬度和厚度； -矩形截面抗扭剛度系數(shù)； m-梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù) 對于跨中截面

11、，翼緣板的換算平均厚度： 馬蹄部分的換算平均厚度： 表3-4 計算表 分塊名稱 （cm） （cm） 翼緣板 150 20 0.13 0.306 3.403 腹板 106.5 14 0.13 0.306 0.8942 馬蹄 30 24 0.80 0.171 0.7091 4.2013 2) 計算抗扭修正系數(shù) 設(shè)計主梁的間距相同，并將主梁近似看成等截面，則有： 式中：G=0.4E;l=24.12m;=90.=0.， 計算得=0.9777 3) 按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值： 式中，n=9, 計算所得值列于表3-5 表3-5 計算表 梁號 1 8 0.3718 0.0459 -0.019

12、3 -0.0844 -0.1496 2 6 0.3067 0.0622 0.0133 -0.0355 -0.0844 3 4 0.2415 0.0785 0.0459 0.0133 -0.0193 4 2 0.1763 0.0948 0.0785 0.0622 0.0459 5 0 0.1111 0.1111 0.1111 0.1111 0.1111 4)計算荷載橫向分布系數(shù) 1號梁得橫向影響線和最不利布載圖式如圖所示： 圖3-4 跨中橫向分布系數(shù)計算圖式 可變作用（汽車公路-級）： 四車道： 三車道： 兩車道： 故取可變作用（汽車）的橫向分布系數(shù)為：=0.5188 可變作用（人群） (2)

13、支點的荷載橫向分布系數(shù) 按桿杠法繪制橫向影響線并進行布載，1號梁荷載的橫向分布系數(shù)計算如下： 圖3-5 支點橫向分布系數(shù)計算圖式 因為汽車荷載布置不到1號梁上，所以 = =1.125 荷載橫向分布的匯總見表3-6。 表3-6 荷載橫向分布系數(shù)匯總表 荷載類別 公路級 0.5188 0.5 人群 0.3799 1.125 3.3.2.3 車道荷載的取值 根據(jù)橋規(guī)4.3.1條，公路I級的均布荷載標準值和集中荷載標準值為： =10.5 KN/m 計算彎矩時： 計算剪力時： 3.3.2.4 計算可變作用效應 對于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮： 計算主梁活載跨中彎矩時，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)mc；

14、考慮到跨中和四分點剪力影響線的較大坐標位于橋跨中部，故按不變化的mc計算；計算支點附近應考慮支承條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點到1/4L之間，橫向分布系數(shù)用mc與mo直線插入，其余均取mc值。 (1) 計算跨中截面最大彎矩，計算式為： 圖3-6 跨中截面內(nèi)力計算圖式（單位：M） 由計算圖式得 Mq=1.2580.67（0.518810.572.72+256.480.51886.03）=1010.17 Qq=1.2580.67（0.518810.53.015+307.780.51880.5）=81.14KN q=1.53.0=4.5KNm Mr=1.530.379972

15、.72=124.32 Qr=1.530.37993.015=5.15KN (2) 計算1/4L截面最大彎矩和最大剪力，由計算圖式得 圖3-7 四分點截面內(nèi)力計算圖式（單位：M） Mq=1.2580.67（0.518810.554.51+256.480.51884.52）=757.21 Qq=1.2580.67(0.518810.56.78+307.780.51880.75)=132.07KN q=1.53.0=4.5KNm Mr=4.50.379954.51=93.19 Qr=4.50.37996.78=11.59KN (3)計算變化點截面最大彎矩和最大剪力，由計算圖式得 圖3-8 變化點截面

16、內(nèi)力計算圖式（單位：M） Mq=1.2580.67(0.363710.528.58+256.480.36372.37)=278.33 q=3.01.5=4.5KNm Qq=1.2580.67（0.363710.59.6+307.780.36370.89）=115.81KN Mr=4.50.809928.58=104.16KN.M Qr=4.50.80999.6=34.99KN (4)計算支點截面最大剪力，由計算圖式得 圖3-9 支點剪力計算圖式（單位：M） Qq=1.2580.6710.50.518812.06+2.01(0.25-0.5188) 0.9444+1.2580.670.25307

17、.781.0=115.71KN q=1.53.0=4.5KNm Qr=0.37994.512.06+2.01(1.125-0.3799)4.50.9444=26.98KN 3.3.2.4主梁內(nèi)力組合 根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范第2.1.1條規(guī)定，根據(jù)可能出現(xiàn)的作用荷載。 根據(jù)公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范第4.1.2條規(guī)定進行了提高，內(nèi)力組合見表3-7。 表3-7 主梁內(nèi)力組合表 荷載類別 跨中截面 四分點截面 變化點截面 支點截面 Mmax(KN.m) Q(KN) Mmax(KN.m) Q(KN) Mmax(KN.m) Q(KN) Qomax(KN) 第一期恒載 993.38 01

18、745.43 82.37 376.69 129.8 164.74 第二期恒載 669.83 0 502.64 55.54 254.00 87.53 110.08 總恒載 1163.21 0 1248.07 137.91 630.69 217.34 274.82 人群 124.32 5.15 93.19 11.59 104.16 34.99 26.98 公路級 1010.17 815.14 757.21 132.07 278.33 115.81 115.71 （6）汽人 1134.49 86.29 850.40 143.66 382.49 150.80 142.69 （7）恒汽人 2797.70

19、 86.29 2098.47 281.57 1013.18 368.14 417.51 （8）S=1.2恒1.4（汽人） 3584.14 120.81 2688.24 366.62 1292.31 471.93 529.55 4 預應力混凝土T梁設(shè)計 4.1 預應力鋼束的估算及布置 4.1.1 估算鋼束面積 (1) 按強度要求估算 由第一章的計算可知，以跨中計算彎矩Mj=3584.14KN.m作為控制計算。 設(shè)計經(jīng)驗系數(shù)，本設(shè)計取=0.75； 取鋼筋每束為， 其抗拉設(shè)計強度 鋼束數(shù)為：束 (2) 鋼束的選定 暫選定鋼束數(shù)n=4。 4.1.2 鋼束布置 4.1.2.1 跨中截面及錨固端截面鋼束的

20、布置 圖4-1 錨固截面及跨中截面鋼束布置圖 （1）對于跨中截面，在保證布置預留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些。 本設(shè)計采用內(nèi)徑70mm，外徑77mm的預埋鐵皮波紋管，根據(jù)公預規(guī)，管道至梁底和梁側(cè)凈距不應小于3cm及管道直徑的1/2。 水平凈距不應小于4cm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。 由布置可得鋼束群重心至梁底距離為： （2）為使施工簡便，全部鋼束均錨于梁端（見圖4-1），這樣布置符合均勻分散原則，不僅能滿足張拉要求，而且3，4束在梁端均較跨中抬高甚多，可獲得較大的預剪力。 對于錨固端截面，鋼束群布置通?？紤]以下兩個方面：一是預應力鋼束合力重心盡可能靠近截面

21、形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨頭布置得可能性，以滿足張拉的要求，要符合“均勻”、“分散”的原則。 鋼束群重心至梁底距離為： 為校核上述布置得鋼束群重心位置，需計算錨固端截面幾何特性。 計算見表3-8. 表3-8 錨固端截面幾何特性計算表 分塊名稱 分塊面積形心距上緣距離 分塊面積 分塊面積對上緣凈矩 分塊面積自重慣性矩 分塊面積對截面形心慣性矩 翼板 7.5 3000 22500 56250 40.56 .80 .80 三角承托 18.333 600 10999.80 3333.33 29.73 .74 .07 腹板 82.5 4050 .50 34.44 .10 .60 7650 .80

22、.50 其中 故計算得： 說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。 4.1.2.3 其他截面鋼束位置及傾角計算 (1) 鋼束彎起形狀及彎起角 采用圓弧曲線彎起，彎起角，1，2，號束采用90；3，4號束采用120 (2) 鋼束彎起點及其半徑計算 對4束，其彎起布置如圖4-2所示， 由得， 圖4-2 鋼束彎起點及半徑計算圖式 求彎起點k的位置： 各鋼束彎起點及半徑見表4-1。 表4-1 各鋼束彎起點及半徑計算表 鋼束號 升高值c(cm) （度） 支點至錨固點的距離d(cm) 起點至跨中線水平距離xk(cm) 4 88.45 12 0.9781 4047.61 0.2079 841.50 15.43 3

23、79.93 3 58.45 12 0.9781 2674.76 0.2079 556.08 21.81 671.73 12 21.15 10 0.9877 1719.51 0.1564 268.93 20.25 957.32 (3) 各截面鋼束重心及傾角計算 仍以4號為例，由圖4-2求得計算點i離梁底距離 式中：鋼束彎起重心至梁底的距離，=16.55cm 計算截面鋼束位置的升高值； 鋼束曲線半徑，=4047.61cm 計算截面鋼束的彎起角； 計算截面至彎起點k之間的水平距離。 對于4號束的支點截面（圖 4-2）： 各截面鋼束位置（）及其傾角()計算值見表4-2。 表4-2 各截面鋼束位置（）及

24、其傾角（）計算表 計算截面 鋼束編號 跨中截面=0 12 Li為負值鋼束尚未彎起 0 0 1 0 8.85 同左 3 16.55 4 16.55 平均傾角 0 0 1 鋼束截面重心 12.7 L/4截面 =603 cm 12 Li為負值鋼束尚未彎起 0 0 1 0 8.85 8.85 4 223.07 4047.61 3.16 0.0551 0.9984 6.15 16.55 22.7 平均傾角 3.16 0.0551 0.9984 鋼束截面重心 14.24 變化點截面=951 12 Li為負值鋼束尚未彎 起 0 0 1 0 8.85 8.85 3 279.27 2674.76 5.99 14

25、.60 16.55 31.15 4 571.07 4047.61 8.11 40.48 16.55 57.03 平均傾角 7.05 0.1227 0.9924 鋼束截面重心 26.47 續(xù)表4-2 計算截面 鋼束編號 支點截面=1206 cm 12 248.68 1719.51 8.32 18.10 8.85 26.95 3 534.27 2674.76 11.52 53.88 16.55 70.43 4 826.07 4047.61 11.78 85.24 16.55 97.94 平均傾角 9.985 0.1736 0.9848 鋼束截面重心 55.57 4.2 主梁截面幾何特性計算 4.2

26、.1 凈截面幾何特性計算 后張法預應力混凝土梁， 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(jié)果見表4-3。 4.2.2 換算截面幾何特性計算 4.2.2.1整體截面幾何特性計算 在使用荷載階段需要計算大截面（結(jié)構(gòu)整體化以后的截面）的幾何特性，計算公式如下： 截面積： 截面慣矩： 計算結(jié)果見表4-3 以上式中：A,I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緣距離； 分面積重心到主梁上緣距離； n 計算面積內(nèi)所含的管道（鋼束）數(shù)； 鋼束與混凝土的彈性模量比值，為5.65。 表4-3 跨中翼

27、緣全寬截面面積和慣矩計算表 截面類型 分塊名稱 分塊面積Ai(cm2) 重心至梁頂距離yi(cm) 對梁頂邊的面積矩Si= Ai yi(cm3) 全截面重心到上緣距離 自身慣性矩Ii(cm4) (ys-yi) (cm) Ix= Ai(ys-yi)2 截面慣性矩I=Ii+Ix (cm4) 凈截面 =150mm 毛截面 5204 45.45 .44 42.04 .9 -3.41 60512.63 預留管道面積 -186.17 137.3 25561.14 略 -95.26 -.63 混凝土凈截面 5017.83 .30 .9 - .9 換算截面 =200mm 鋼截面換算面積 156.24 137.

28、3 21451.75 43.14 略 2.47 .34 毛面積 5954 40.67 .44 -94.16 36324.76 換算截面面積 6110.24 .19 .10 .105 表4-4 各設(shè)計控制截面的凈截面、換算截面幾何特性表 計算截面 (cm3) (cm) (cm) (cm) (cm4) 跨中截面 第一階段 5017.83 42-04 107.96 95.26 .90 .60 99985.06 第二階段 6110.24 43.14 106.86 94.16 .10 .70 .90 .70 L/4截面 第一階段 5017.83 42.10 107.90 93.66 .13 .30 .6

29、0 .10 第二階段 6110.24 43.10 106.90 92.66 .97 .90 .40 .70 變化點截面 第一階段 5905.83 47.76 102.24 75.77 .2 .7 .8 第二階段 6998.24 47.15 102.85 76.38 .80 .10 支點截面 第一階段 6713.83 51.33 98.67 42.14 .40 .60 第二階段 7806.24 48.96 101.04 44.51 .20 .60 .50 4.2.2.2 有效分布寬度內(nèi)截面幾何特性計算 根據(jù)公預規(guī)4.2.2條，預應力混凝土梁在計算預應力引起的混凝土應力時，預加力作為軸向力產(chǎn)生的應

30、力按實際翼緣全寬計算，由預加力偏心引起的彎矩產(chǎn)生的應力按翼緣有效寬度計算。 有效分布寬度的計算 根據(jù)公預規(guī)4.2.2條，對于T形截面受壓區(qū)翼緣計算寬度，應取用下列三者的最小值： 故=200cm 由于截面寬度不折減，截面的抗彎慣矩也不折減，取全寬截面值。 4.3 鋼束預應力損失估算 4.3.1 鋼束張拉控制應力 按公路橋規(guī)規(guī)定采用=0.751860=1395MP 4.3.2 鋼束應力損失 (1) 鋼束與管道壁間摩擦引起的應力損失(s1) 對于跨中截面：x=L/2d，=o； 、K分別為摩擦系數(shù)與管道局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，采用預埋波紋管時，可查表得，=0.25，k=0.0015。 跨中截面各鋼束

31、摩擦應力損失值s1見下表； 表4-6 跨中摩擦應力損失s1計算表 鋼束編號 =o X （m） k x =1e(kx) （MP） （MP） 度 弧度 12 9 0.1571 0.0393 12.263 0.0184 0.0560 1395 78.17 3 12 0.2094 0.0524 12.278 0.0184 0.0683 1395 95.32 4 12 0.2094 0.0524 12.214 0.0183 0.0682 1395 95.20 平均值 86.81 同理，可算得其他控制截面處的s1值。 各截面摩擦應力損失值s1的平均值的計算結(jié)果列與下表。 表4-7 各控制截面s1的平均值 截面 跨中 L/4截面 變化點 支點 s1平均值（MP） 86.81 70.27 47.32 3.54 (2) 錨具變形、鋼絲回縮引起的應力損失（s2） 按公路橋規(guī)規(guī)定，對曲線預應力筋，在計算錨具變形，鋼束回縮引起的預應力損失時，應考慮錨固后反向摩