毕业设计（论文）-预应力混凝土T形梁设计.doc

学校代码 10126 学号 分 类 号 密级 本科毕业论文（设计）装配式预应力混凝土简支t形梁设计学院、系 专业名称 年 级 学生姓名 指导教师 2014年 5 月 6 日内蒙古大学本科毕业论文（设计） 预应力混凝土t形梁设计 摘要：本设计做的是跨x河2跨30m预应力混凝土t形简支梁桥，主要分两大部分：上部结构、下部结构。首先是水文计算，之后进行了钢筋和混凝土的挑选，算了恒载和活载，进行了几种效应组合。根据这些荷载估算预应力钢筋的钢筋束和钢筋根数。因为后面需要又计算了截面的一些特性参数，根据实际情况用后张法的方法张拉钢筋，然后又计算了预应力损失，刨掉预应力损失后再次计算承载力和截面特性和一些局部的承载力，横隔梁、行车道板、以及支座等上部的设计完成之后需要验算一些挠度刚度等数据是否符合标准。下部设计时采用的钻孔灌注桩，设计时根据上部结构的自重尺寸布置盖梁桥墩，根据规范及实际的需要选用混凝土及钢筋。关键词：内蒙古大学本科毕业论文（设计） the prestressed concrete t beam design author: tutor: abstract: keywords: 目录1 绪论11.1桥梁的作用及分类11.2 我国桥梁建设发展目标12 水文设计计算22.1 水文设计资料22.2洪水流量计算22.3桥孔长度计算32.4 桥面的设计高程42.4.2 桥面最低高程计算42.4.3 桥墩桥台冲刷计算42.4.4 冲刷线高程73 方案比选84 上部结构计算94.1 设计资料94.2 设计参数94.3 截面几何特性94.4 横截面尺寸114.5 主梁作用效应计算114.5.1恒载内力计算114.5.2活载内力计算144.5.3车道荷载取值方法234.5.4可变作用效应的计算234.6预应力筋数量估算和布置284.6.1钢筋面积估算284.6.2 预应力钢筋的布置294.7预应力筋的损失估算394.7.1钢束的应力损失394.8 应力验算454.8.1持久状况承载力极限状态的计算454.8.2抗裂性验算474.8.3持久状况下的应力验算564.8.4短暂状况下的应力验算584.9验算主梁局部承受的压力674.9.1局部截面的尺寸验算67 4.10主梁的变形验算684.10.1算跨中的反拱度68 4.11行车道板的计算69 4.12支座计算.714.12.1平面尺寸选定714.12.2支座厚度的确定714.12.3验算对抗滑动的能力725 下部结构745.1盖梁设计计算745.1.1上部恒载745.2 桥墩和墩柱的计算875.2.1 荷载的计算875.3钻孔灌注桩的计算925.3.1 荷载计算925.3.2 桩长的计算93致 谢95参考文献：96第 97 页内蒙古大学本科毕业论文（设计） 1 绪论2 水文设计计算2.1 水文设计资料2.2洪水流量计算 表2.1 河床的标高6+056.456+057.756+124.956+126.056+197.45478.95477.05476.95477.45478.95(1) 水文断面图 图2.1 水文断面(2) 列表计算水力三要素 表2.2 水力三要素表(m)平均值（m）深(m)间距(m) 面积（m）()湿周(m)合计.6+056.45=478.9500.951.301.232.30+057.75477.051.901.9567.2131.0467.20+124.95476.952.001.751.101.921.21+126.05477.451.500.7571.4053.5571.42+197.45478.950合计141.00187.74(3) 流量和流速计算该河床只有河槽，没有河滩，且属于宽浅河流，所以河槽面积，湿周长。 水力半径=1.32 m 粗糙系数n=0.025对于宽浅河流，流速=3.52m/s 流量可以知道，= 2.66m/s，偏安全考虑，所以设计流量用，设计流速是=3.52m/s。2.3桥孔长度计算桥孔的净长:其中，该桥位处在开阔，顺直而且微弯河段上，所以取=0.84 =0.90，天然河槽宽度=197.45-56.45=141.0m，=1原式=118.44m通过了上面的详细计算118.44m。所以我选桥长是525m。2.4 桥面的设计高程2.4.1 雍水高度 平均水深为=1.08m（1）冲刷前桥下平均流速=3.64m/s（2）冲刷后桥下平均流速=3.59m/s （3)天然状态下桥孔部分的平均流速 =3.52m/s修正系数： 定床雍水系数：=14.18(4) 桥前最大雍水高度 =0.17m(5) 桥下最大雍水高度=0.50.17=0.09m(6) 波浪高度 因为b河是宽浅河，所以不用计算波浪高度。2.4.2 桥面最低高程计算桥下净空为0.5m，桥梁上部结构高度为1.8m，对于不通航的河段来说，按照设计要求计算，桥面最低高程：=478.95+0.17+0.09+0.5+1.8=481.95m2.4.3 桥墩桥台冲刷计算（1） 一般冲刷计算非黏性土河床，桥下一般冲刷后的最大水深，根据简化公式：其中， ，=2m ，=141m，一般宽浅河流=1.5/25=0.06，查表得原式=3.09m。按照修正公式，汛期含沙量为18，查表得，141-41.5=135m，=1.08m，平均粒径则原式=6.33m偏安全考虑，所以桥下一般冲刷后最大水深为6.33。(2) 局部冲刷计算按非黏性土65-2修正公式计算先由简化式计算，河床泥沙的起动流速=0.44m/s一般冲刷后墩前的行进流速： =5.50m/s由于，所以用进行计算。其中，=0.43 查表得 ， =0.50 墩前泥沙起冲速度=0.19m/s于是，=2.51m 由简化式计算 一般冲刷后墩前的行进流速 ：由于，所以，这里使用公式计算。其中，则按非黏性土65-1修正公式计算先由简化式计算河床泥沙的起动流速由于，所以用进行计算。河床颗粒影响系数墩前泥沙起冲速度所以=3.22m 由简化式计算 由于所以=2.79m/s2.4.4 冲刷线高程桥墩台最低冲刷线高程：-6.33-3.22=478.95-6.33-3.22=469.40m3 方案比选4 上部结构计算4.1 设计资料 标准跨径： 计算跨径： 设计荷载：4.2 设计参数(1) 混凝土：重力密度，弹性模量(2) 沥青混凝土：重力密度(3) 预应力钢筋：弹性模量，松弛率，松弛系数(4) 铺装:混凝土100mm,沥青80mm4.3 截面几何特性 图4.1 截面几何图表4.1 净截面的计算（b=1700mm） 名称距离上边缘yi(mm)面积ai(mm2)各面积对上边缘的距si(mm3)自身惯性矩()di=ys-yi()对形心()翼板三角承托腹板下三角-745.04马蹄-978.37 ys=si/ai =1700-621.63=1078.37mm 表4.2 毛截面的计算（b=2350mm） 名称距离上边缘yi(mm)面积ai(mm2)各面积对上边缘的距si(mm3)自身惯性矩()di=ys-yi()对形心()翼板80802.13 445.37三角承托190345.37腹板750-214.63下三角1366.7-831.30马蹄1600-1064.6 =535.37 =1700-535.37=1164.63mm 截面效率指标，其中上核心距=322.88mm下核心距=298.97mm，所以截面尺寸拟定符合要求。4.4 横截面尺寸 图4.1 横断面图（单位：mm）端部上、下横梁的厚分别是200mm和180mm。4.5 主梁作用效应计算4.5.1恒载内力计算（1）一期恒载跨中段（7.5 m）集度=18.668kn/m重力=18.668=140.01kn（3.5m） 集度=22.893kn/m重力=80.125kn/m支点段（1.5m） 集度=27.118kn/m重力=40.667kn边梁的横隔梁体积计算有两部分,中横隔梁：v1=0.209端横隔梁：v2= =0.175半跨内重力：=18.35kn总体的集度中梁： =22.315kn/m边梁：=21.590kn/m二期恒载铺装 0.0816.2526=33.8kn/m 0.115.2524=36.6kn/m 每一片梁集度=（33.8+36.6）/5=14.08kn/m中梁翼板集度 =0.160.325226=2.704kn/m 边梁： =0.3251626=1.352kn/m现浇部分体积：一片中横隔梁：v3=0.191.340.325=0.0827 一片中端隔梁：v4=0.191.540.325=0.0951中部横梁5片，端部横梁2片，它们的集度是： =20.0951+50.082726/24.0=0.630kn/m =20.630=1.260kn/m栏杆：防撞栏g=4.99kn/m 均给5片梁=4.992/5=1.996kn/m 中梁集度：=14.082.704+0.63+1.996=19.41kn/m 边梁集度：=14.082.704+1.260+1.352+1.996=18.688kn/m中主梁集度：=22.315+19.41=41.725kn/m边主梁集度：=21.590+18.668=40.278kn/m恒载内力 弯矩 剪力 式子中主梁影响线如下图： 图4.2 主梁影响线图表4.3 恒力计算表 位置 mqmq跨中=0.5g11673.2501729.440g21448.3401504.300.3121.5903233.740l/4=0.25g11254.94134.401297.08138.91g21086.26116.331128.22120.832341.20250.732425.30259.74变截面=0.1807g1990.88171.651024.16177.42g2857.69148.58890.83154.321848.57320.231914.99331.74支点=0g10286.800277.82g20 232.670241.650501.470519.474.5.2活载内力计算(1)冲击系数的计算基频，其中=24.0m，555mm 抗弯惯性矩g/g=0.7181000269.81=1903.0基频=5.7hz当1.5hz14hz时，=0.292=1.292(2) 横向分布系数计算该t形等效成为下图。 图 4.3 等效截面尺寸图由于这个t形梁设置了有中间横隔梁，而且，所以选用“g-m”法计算其系数。主梁抗弯惯性=0.2803， =0.2803/2.85=0.119横隔梁边主梁：两个中心之间有：=14.1m, =2.905/14.1=0.206查表2-5-4，得有效作用宽度=0.7802.905=2.266m重心的位置=272mm 抗扭惯矩的平均厚h=185mm主梁梁肋，横梁梁肋，其中=190/1560=0.1218，查表内插后得c=0.307，所以求和=0.470，其中b为桥梁的半宽，b=16250/2=8125mm，=0.1200影响线坐标大小计算首先由=0.47查附录，得到和的值，列下表：表4.4 k0与k1 计算表 0-00.601.820.901.281.781.280.901.820.608.381.511.441.471.481.280.960.680.2808.352.412.201.751.48-0.22-0.23-1.07.954.803.220.341.500.530-0.48-1.0-1.57.7600.820.901.001.101.231.101.000.900.828.051.181.201.231.241.150.960.850.750.708.321.181.371.251.181.01.200.750.600.528.071.601.521.381.151.960.750.550.560.507.922.221.631.401.160.820.630.560.500.578.10内插法计算号梁 号梁 号梁 号梁梁位关系图如图所示 图4.4 梁位关系图横向分布系数计算横向分布系数列下表 表4.5 横向分布系数表0-14.102.992.241.500.16-0.35-0.49-0.74-1.241.891.571.391.150.890.690.550.530.532.211.420.850.35-0.73-1.04-1.041.27-1.770.270.170.100.04-0.09-0.12-0.120.150.214.373.162.341.540.07-0.47-0.61-0.58-1.450.6240.4510.3340.2200.010-0.067-0.087-0.083-0.2070-22.732.381.871.480.930.520.100.29-0.671.311.421.291.170.991.061.610.590.511.420.960.58-0.310.060.541.510.301.180.170.120.07-0.040.010.040.180.040.142.902.501.941.440.940.580.280.33-0.530.4140.3570.2770.2060.1340.0830.0400.047-0.0760-31.801.681.561.481.190.850.540.13-0.171.181.251.081.221.101.040.820.700.64-0.62-0.43-0.48-0.26-0.090.190.280.570.81-0.07-0.05-0.06-0.03-0.010.020.030.060.101.731.631.501.451.180.870.570.190.070.2470.2330.2140.2070.1690.12400810.0270.0100-40.601.820.901.281.781.280.901.820.600.820.901.001.101.231.101.000.900.820.020.080.10-0.18-0.55-0.180.100.080.020.00240.00960.012-0.0220.066-0.0220.0120.00960.00240.60241.82960.9121.2581.8461.2580.9121.82960.60240.0860.2610.1300.1800.2640.1800.1300.2610.086 图 4.5 横向分布系数图对于1号梁，车辆荷载0.536+0.4040.3320.236+0.1120.020-0.068-0.088-0.084-0.144=0.608三车道=0.780.608=0.474四车道=0.670.608=0.407五车道=0.600.608=0.365对于2号梁，车辆荷载(0.384+0.327+0.276+0.222+0.177+0.120+0.078+0.120+0.078+0.042+0.045-0.012=0.830三车道=0.780.830=0.647四车道=0.670.830=0.556五车道0.600.830=0.498对于3号梁，车辆荷载0.240+0.226+0.214+0.211+0.192+0.154+0.122+0.082+0.048+0.019=0.754三车道=0.780.754=0.588四车道=0.670.754=0.505五车道=0.600.754=0.452对于4号梁，车辆荷载(0.173+0.209+0.131+0.178+0.180+0.231+0.1780.1800.1780.1310.2090.173)=0.897三车道0.780.897=0.700四车道0.670.897=0.601五车道=0.600.897=0.538支点截面的计算： 图 4.6 支点截面布载图对于1号梁1.032+0.267）=0.6502号梁0.7210.700)=0.7103号梁0.979+0.432)=0.7064号梁0.979+0.432)=0.706汇总表 表4.6 横向分布系数汇总表mm0.6500.7100.7060.7064.5.3车道荷载取值方法，集中荷载4.5.4可变作用效应的计算跨中处的m和q，计算要考虑到下面的这四部分。计算图式1： 图4.7 效应图弯矩:剪力: 计算剪力时 计算弯矩时0.60810.56.22524.00.0424.510.50.750.608259.66.255=1478.79knm0.60810.50.5120.0424.510.50.0620.608311.520.5=122.51kn计算图式2： 图4.8 四分点处作用效应图0.60810.54.66924.00.0424.510.50.751.125+0.375/20.608259.64.669=1109.52knm0.60810.50.7518.6750.0424.510.50.0620.608311.520.75=187.46kn计算图式3： 图4.9 效应图0.60810.50.96024.00.510.96010.50.0390.510.50.03253.50.9160.50.04210.54.50.059259.60.6080.818=206.21kn/m0.60810.50.7523.50.03253.510.50.7800.510.50.0424.50.0500.6081.2259.60.585=167.58kn计算图式4： 图4.10 效应图可变作用效应0.60810.51240.0424.510.50.939+0.058311.520.8150.608=234.83kn表4.7 主梁汇总表 梁位1234mqmqmqmq活载跨中1478.79122.512012.46156.581830.34142.012172.74168.57l/41109.52187.461508.36255.131375.81232.711623.45418.88变截面206.21167.58280.45227.90252.40205.11454.32242.03支点0234.830322.060289.850342.034.5.5作用效应组合表4.8 组合汇总表截面弯矩（kn/m）剪力（kn）基本组合m（kn/m）/q（kn）短期组合m（kn/m）/q（kn）长期组合m（kn/m）/q（kn）mg1mg2mqvg1vg2vqr0sud=r0（1.2sgik+1.4sqik）sgik+0.7sqiksgik+0.4sqik1跨中1673.251448.341478.7900122.515816.21171.514156.7485.763713.1149.00l/41254.941086.261109.52134.40116.33187.464362.77563.323117.86381.952785.01325.71变990.88857.69206.21171.65148.58167.582506.98618.891992.92437.541931.05387.26支点000268.80232.67234.830930.530665.850414.162跨中1729.441504.302012.4600156.586697.93219.214642.46109.764038.7262.63l/41297.081128.221508.36138.91120.83255.135022.06668.873481.15438.333028.64361.79变1024.16890.83280.45177.42154.32227.902690.62717.152111.31471.272027.17422.90支点000277.82241.65322.0601074.250744.910648.293跨中1729.441504.301830.3400142.016697.93219.214642.46109.764038.7262.63l/41297.081128.221375.81138.91120.83232.715022.06668.873481.15438.333028.64361.79变1024.16890.83252.40177.42154.32205.112690.62717.152111.31471.272027.17422.90支点000277.82241.65289.8501074.250744.910648.294跨中1729.441504.302172.7400168.576697.93219.214642.46109.764038.7262.63l/41297.081128.221623.45138.91120.83418.885022.06668.873481.15438.333028.64361.79变1024.16890.83454.32177.42154.32242.032690.62717.152111.31471.272027.17422.90支点000277.82241.65342.0301074.250744.910648.294.6预应力钢筋布置及估算4.6.1钢筋面积估算跨中处， 其中，1673.25+1448.34+0.71478.79=4156.74ap=120mm，1164.63-120=1044.63mm 。其中面积=854000。全截面的弹性抗拒。有效预加力的合力np,a算出来的是理论上用的预应力筋的总面积，实际情况中，我们用了3束钢绞线 。它的总面积： =37139=2919。布置图是下面这样的：4.6.2 预应力钢筋的布置跨中截面处只进行一下初步的布置。锚固截面处钢筋束到梁的底面有800mm的距离。为了校核布置的合理性，需计算锚固端的截面的几何特性，列表如下：表4.9 钢束锚固端截面特性计算表名称cmcmcmcmcmcmcm翼板28328226563993655.38660510.888700446.88三角承托4591987212065.547.31026916.111028981.61腹板81608569360019652000-18.72853470.422505470.41145172497719694001.532234898.89其中 =170-63.3=106.7cm=26.38cm=44.47cm校核=80-106.7-44.47=17.77cm钢束群重心所在位置符合要求。其他位置计算钢束弯起计算包含两个要素的计算，n1弯起角取=6，n2弯起角取=5.7 ，n3弯起角取=5.6，n1，n2，n3钢筋束的弯起半径均为20m