预应力混凝土结构设计原理课程设计35米预应力混凝土简支T设计

1、课程设计(论文) 题 目 名 称 35米预应力混凝土简支t设计 课 程 名 称 预应力混凝土结构设计原理 学 生 姓 名 学 号 1241001066 系 、专 业 城市建设系 土木工程 指 导 教 师 2015年11月30日目录1. 邵阳学院课程设计评阅表2. 邵阳学院课程设计任务书3. 构件尺寸拟定4. 预应力筋估算5. 内力计算6. 预应力损失计算7. 正截面承载力计算8. 斜截面承载力计算9. 应力计算10. 挠度验算11. 锚固区验算12. 裂缝验算13. 对设计的评价及心得体会邵阳学院课程设计评阅表学生姓名 朱振伟 学 号 1241001066 系 城市建设系 专业班级12级土木工

2、程专业路桥方向 题目名称 预应力混凝土简支t梁结构设计 课程名称预应力混凝土结构设计原理课程设计一、学生自我总结通过本次课程设计学到了以下专业能力：1、掌握预应力混凝土构件设计的流程。2、掌握预应力混凝土构件设计的内容及设计方法。3、初步具备进行预应力混凝土构件设计和计算的能力。 学生签名： 年 月 日二、指导教师评定评分项目计算准确过程完整，条理清楚作图规范提交成果按时平时成绩综合成绩权 重0.40.20.10.10.2单项成绩指导教师评语： 指导教师（签名）： 年 月 日邵阳学院课程设计任务书年级专业12级土木工程专业路桥方向学生姓名朱振伟学 号1241001066题目名称预应力混凝土简支

3、t梁结构设计设计时间2014-11课程名称预应力混凝土结构设计原理课程设计课程编号101032304设计地点北616、北517一、 课程设计目的通过本次课程设计培养学生以下专业能力：1、掌握预应力混凝土构件设计的流程。2、掌握预应力混凝土构件设计的内容及设计方法。3、初步具备进行预应力混凝土构件设计和计算的能力。二、 已知技术参数和条件本课程设计为一跨预应力混凝土简支t梁设计，已知标准跨径为35m，作用效应组合如下（含二期恒载效应、活荷载效应，不包括t梁自重效应）：作用类别跨中截面1/4跨截面支点截面mmaxvmaxmmaxvmaxvmaxknmknknmknkn标准值效应组合75001156

4、800450845短期效应组合6200625400390634基本组合89001357500520956其余相关设计参数由学生根据相应规范和同类工程自行确定。三、 任务和要求1. 拟定t梁尺寸；2. 配置预应力钢筋；3. 计算有效预应力4. 验算正截面承载力和斜截面承载力；5. 验算混凝土应力、梁的挠度、预应力锚固区强度；6. 验算裂缝宽度（若有）。要求每个学生独立完成，提交成果包括封面、目录、评阅表、任务书、计算书、结构设计图等，提交成果要求严格按学校规定格式、作图整洁，字迹工整，装订成册。四、参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）（1）李国平预应力混凝土结构设计原理 人民交通

5、出版社第二版2013年5月（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtg d62-2004）. 人民交通出版社.2004.四、 进度安排11月10日 构件尺寸拟定；11月11日 预应力筋估算； 11月12日 内力计算；11月1314日 预应力损失计算；11月1516日 正截面承载力计算11月17日 斜截面承载力计算11月18日 应力计算11月19日 挠度验算11月20日 锚固区验算11月21日 裂缝验算（若有）11月2223日 绘结构图，整理计算书。六、教研室审批意见教研室主任（签字）： 2014 年11月3 日七|、主管教学主任意见 主管主任（签字）： 2014年11月 3日八、备注

6、指导教师（签字）： 学生（签字）：1.构件尺寸拟定长35m；宽1.6m；高2.3m；翼板厚150cm；根部厚250cm；肋板厚200cm；马蹄宽550cm；高250cm；过渡高150cm。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很有效,故在许可条件下应适当加宽t梁翼板。本设计主梁翼板宽度为2200mm，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，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊装阶段的小截面（上翼板宽度1600mm）和运营阶段的大截面（上翼坂宽度2200mm）桥面为净921.5人行道=12m米，桥面横向布置采用5片主

7、梁（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1/151/25之间，标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因一增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取用2300mm的主梁高度是比较合适的。（2）主梁截面细部尺寸主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抗压强度的要求。本设计预制t梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到260mm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管道

8、的构造决定，同时从腹板本身的稳定要求出发，腹板的厚度不宜小于其高度的1/15。本设计腹板厚度取200mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定，初拟马蹄宽度为560mm，高度260mm，马蹄与腹板交接处做三角过渡，高度140mm，以减少局部应力。（3）横截面沿跨长的变化本设计采用等高形式，横截面的梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分配合钢束弯起而从四分点附近开始向支点逐渐抬高。梁端部分段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，同时也为布置锚具的需要，在距梁端7800mm范围内将加厚到与腹板同宽。变化点截面（腹板开始加厚处）到支点的距离为 2800mm，其中还设置一段长为500mm的腹板加厚过渡段

9、。（4）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，在跨中位置设置一道中横隔梁当跨度较大时，还应在其它位置设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点和四分点、支点处共设置五道横隔梁，其间距为9.75m。考虑脱模，端横隔梁高度为2300mm，厚度简化计算为160mm；中横隔梁高度为2040mm，厚度为上部180mm，下部140mm，简化计算为160mm。2.预应力筋估算本设计将锚固端截面分成上.下两部分，上部钢束的弯起角定为15；下部钢束的弯起角定为7钢筋竖向距离为45厘米。为简化计算和施工，所有钢束布置的线形均为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一个竖平面内。预应力钢筋采用17（7股）钢绞线

10、，标准强度fpk =1860mpa;预应力钢筋采用17标准型15.2-1860-gb/t 52241995钢绞线抗拉强度标准值：fpk=1860mpa 抗拉强度设计值：fpd=1260mpa弹性模量：ep= 1.95105 mpa相对界限受压区高度：a=0.4，pu=0.2563参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）（1）李国平预应力混凝土结构设计原理 人民交通出版社第二版2013年5月（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtg d62-2004）. 人民交通出版社.2004. 3.内力计算（一） 恒载内力计算1 恒载集度（1） 预制梁自重a.按跨中截面计，主梁的恒载

11、集度：g(1)=0.865825=21.645kn/mb.由于马蹄抬高形成四个横置的三棱拄，折算成恒载集度为：g(2)4(0.73-0.26)0.185.2525/39.96=0.56kn/mc.由于腹板加厚所增加的重量折算成恒载集度为：g (3)2（1.4858-0.8658）（1.98+0.25）25/39.96=1.73 kn/md.中横隔梁体积：0.16（0.81.89-0.50.077-0.50.140.18-0.50.450.7-0.640.35）=0.1727 m3端横隔梁体积： 0.16（0.621.89-0.50.520.008）=0.184m3故：g（4）=（30.1727

12、+20.184）25/39.96=0.554 kn/me.预制梁恒载集度： g1=21.645+0.56+1.73+0.554=24.489 kn/m (2)二期恒载 a.现浇t梁翼板恒载集度： g(5) =0.150.625=2.25 kn/m b.横隔梁现浇部分体积：一片中横隔梁（现浇部分）体积0.160.20.55=0.0176m3一片端横隔梁（现浇部分）体积0.160.21.89=0.06048m3 故： g(6) =（30.0176+20.06048）25/39.96=0.11kn/m c.铺装 10cm混凝土铺装：0.11524=25.2kn/m 8cm沥青铺装：0.0810.52

13、3=19.32kn/m 若将桥面铺装均摊给五片主梁，则 g(7) =（25.2+19.32）/5=8.904kn/m d.若将两侧防撞拦均摊给五片主梁，则 g（8）=22/5=0.8 kn/m e二期恒载集度： g2=2.25+0.11+8.904+0.8=12.06kn/m 2 恒载内力设x为计算截面离左支座的距离，并令=x/l。主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： m=0.5(1-)l2g; q=0.5(1-2)lg;端点 1/4l 1/2l 端点 1/2l1 恒 载 0 2790.79 3963.27 635.175 02 汽车荷载 0 1886.12 2512.91 422.84 192.

14、363 挂车荷载 0 3242.68 4323.57 718.37 279.646 1.2恒载 0 3564.94 4755.92 762.21 07 1.4汽 0 2640.56 3518.08 619.97 269.318 1.1挂 0 3700.94 4860.90 790.21 307.69 组合 0 6205.50 8274.00 1382.18 269.3110 组合 0 7133.89 9511.85 1552.42 307.611 7/9 51% 50% 51% 10012 8/10 53% 52% 47% 10013 提高后的组合 0 6391.67 8522.22 1423

15、.65 269.3114 提高后的组合 0 7276.57 9702.09 1583.47 307.615控制设计的计算内力 7276.57 9702.09 1583.47 307.64.预应力损失计算截面 1，2 3，4 5 总计（mpa）支点 x（m） 0.123 0.387 0.199 (弧度) 0.00201 0.01328 0.00434 l1 0.96 5.43 1.93 14.71变截面 x（m） 2.923 3.187 2.999 (弧度) 0.0476 0.1083 0.06498 l1 22.53 43.74 28.64 161.18l/4截面 x（m） 9.873 10.

16、137 9.949 (弧度) 0.12217 0.2618 0.21286 l1 61.85 108.1 91.89 431.79跨中 x（m） 19.623 19.887 19.699 (弧度) 0.12217 0.2618 0.2618 l1 81.21 112.43 112.07 499.35锚具变形损失的计算见列表进行计算钢束号 1，2 3，4 5 1395 1395 1395 1313.79 1282.57 1282.93 0.002069 0.002827 0.002845 19416.3 16610.6 16557.9 39246 39774 39398锚具变形量损失计算表 钢束

17、号截面 1,2 3,4 5 总计（mpa）支点 x（mm） 123 387 199 (mpa) 0.002069 0.002827 0.002845 l2 79.83 91.73 93.08 436.2变截面 x（mm） 2923 3187 2999 (mpa) 0.002069 0.002827 0.002845 l2 68.25 75.90 77.15 365.45l/4截面 x（mm） 9873 10137 9949 (mpa) 0.002069 0.002827 0.002845 l2 39.49 36.6 37.6 189.28跨中 x（mm） 19623 19887 19699 (

18、mpa) 0.002069 0.002827 0.002845 l2 0.00 0.00 0.00 0.005.正截面承载力计算1按照使用阶段的应力要求估算钢束数首先根据跨中截面正截面的抗裂要求，确定预应力钢筋数量，为满足抗裂要求，所需的有效预应力为： ms为跨中设计控制内力，由表1-7查得ms=9702.09knm，估算钢筋数量时，可近似采用毛截面几何性质。查表1-1：ac=0.8658106mm2,ycs=934.5mm, ycx=1365.5mm,jc=0.59451012mm4,wx=jc/ycx=0.4354109mm3,ep为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离， ep=ycx-ap,

19、假设ap=150mm，ep=1365.5-150=1215.5mm 由此可得拟采用j15.2钢绞线，单根钢绞线的公称面积apl=139mm2,抗拉强度标准值fpk=1860mpa，张拉控制应力取con=0.75fpk=0.751860=1395mpa，预应力损失按张拉控制应力的20%计算。所需预应力钢绞线的根数为：取45根采用5束9j15.2预应力钢筋束，ovm型锚具，供给的预应力截面面积ap =45*139=6255mm26.斜截面承载力计算选取距支点h/2和变截面点处进行斜截面抗剪承载力复核。截面尺寸示意图于图1-11，预应力筋束的位置及弯起角度按表1-10采用。箍筋采用r335钢筋，直径

20、为10mm，双肢箍，间距sv=200mm；距支点相当于1倍梁高范围内，箍筋间距sv=100mm。（1）距支点h/2截面斜截面抗剪承载力计算首先，进行截面抗剪强度上、下限复核： 在本设计中，所有预应力钢筋均弯起，只有纵向构造钢筋沿全梁通过，此处的h0 =2137mm。7.应力计算截面位置 0 0.64 1.28 1.92 2.56 3.20 3.84 4.48 5.12 5.76剪力 14.30 13.01 9.75 5.36 0.54 -4.16 -8.34 -11.74 -14.21 -15.71弯矩 74.66 83.5 90.84 95.69 97.58 96.41 92.39 85.9

21、3 77.61 68.0111q1=0.6*0.8*1.8*25+0.5*0.8*0.5*1.8*25=30.6 m1=-21.6*0.8/2-9*0.8/3=-11.04 -30.462 -30.46222q2=0.5*（1.1+1.4）*0.5*1.8*25+1.4*1.8*0.9*25=84.83 m3=-0.6*1.3*1.8*1.55*25-0.5*0.8*1.3*1.8*25*1.32-56.7*0.45=-111.12 -115.2 189.033q4=1.4*1.8*0.8*25=50.4 m4=304.43*0.8-107.2*8.5-35.1*2.35-23.4*2.12=

22、19.92 138.6 138.644q5=1.4*2.2*1.8*25=138.6 m5=304.43*3-(56.7+50.4+138.6)*1.95-35.1*4.55-23.4*4.32=172.38 0 08.挠度验算wx=j/yx 0.39261 0.39261 0.51324 0.54118 0.48320 0.48320 0.52369 0.54832 0.50289 0.50289 0.43654 0.46849 ws=j/ys 0.61746 0.61746 0.68422 0.78017 0.65549 0.65549 0.68551 0.77503 0.78513 0.

23、78513 0.81500 1.48004j(1012mm12) 0.55201 0.55201 0.57528 0.73492 0.63976 0.63976 0.72733 0.73860 0.70505 0.70505 0.75968 0.81846ep(mm) 1243 1243 836 278 1161 1161 781 267 1239 1239 759 667ys(mm) 1406 1406 1393 1358 1324 1324 1338 1347 1402 1402 1415 1747ys(mm) 894 894 907 942 976 976 962 953 898 898 885 553a(106mm2） 0.8374 0.8374 0.8374 1.4123 0.8971 0.8971 0.8971 1.4720 0.9871 0.9871 0.9871 1.56209.锚固区验算1）跨中截面及锚固端截面的钢束布置 对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前