预应力钢筋混凝土桥梁课程设计说明书.doc

河南理工大学钢筋混凝土结构课程设计说明书 专业名称： 土木工程 年级班级： 学生姓名： 学 号： 指导老师： 跨 度： 20.6m 恒荷载值： 26.6kN/m 活荷载值： 22.3kN/m土木工程学院二零一五年目 录预应力钢筋混凝土桥梁课程设计任务书1预应力钢筋混凝土桥梁设计说明书21 截面尺寸确定22 内力计算33 纵筋计算及纵筋布置44 箍筋计算85 预应力损失计算96 抗裂验算117 变形验算128 施工阶段抗裂验算149 局部承压验算158 桥梁的配筋图（包括梁纵截面和剖面详图）16预应力钢筋混凝土桥梁课程设计任务书一、设计题目有粘结预应力简支桥梁设计二、设计内容1、截面尺寸确定2、内力计算3、纵筋计算4、箍筋计算5、预应力筋计算6、抗裂验算7、变形验算8、桥梁的配筋图（包括梁纵截面和剖面详图）道桥1：跨度为20.*m，均布恒载为26.*KN/m，均布活荷载标准值为22.* kN/m，混凝土：C40，预应力钢筋：低松弛钢绞线，混凝土强度80%时放张预应力筋，加片式锚具，预埋金属波纹管成孔，按三级抗裂要求设计该梁，并验算各阶段的承载力、抗裂能力和变形；注：跨度、恒荷载小数点后的*均根据学号倒数第二位选（0选2，1选4，2选第6，3选8），活荷载小数点后的*均根据学号最后一位选，0选0，1选1，2选第2，3选3，4选4，5选5，6选6，7选第7，8选8，9选9），如遇到两位同学设计资料全部一样，请修改其中某一项使两人不完全相同。附：采用C40混凝土（，），预应力钢筋采用低松弛钢绞线（，），普通钢筋采用钢筋（，）预应力钢筋混凝土桥梁设计说明书1. 截面尺寸确定按照预应力混凝土构件的一般构造要求，对于一般的预应力混凝土受弯构件,截面高度一般可取跨度的（1/301/15），翼缘宽度一般可取截面高度的（1/31/2）；在工字型截面中可减小至截面高度的1/5，翼缘宽度一般可取截面高度的（1/101/6），腹板厚度一般可取截面高度的（1/151/8)。按照以上条件，全梁采用T形截面，在跨中段下翼缘加宽，可初定截面尺寸如下：截面高度，腹板厚度上翼缘宽度，上翼缘厚度下翼缘宽度，下翼缘宽度跨中与支座处的截面图，以及全梁的计算简图如下图1-1 预应力混凝土简支梁2. 内力计算：（注：结构重要性系数，永久荷载分项系数，可变荷载分项系数， 可变荷载组合值系数，准永久值系数）承载能力极限状态设计的荷载效应：可变荷载控制时 永久荷载控制时 故取荷载组合的效应值 ,则跨中弯矩设计值 支座剪力设计值 正常使用极限状态，荷载的标准组合和准永久组合下的内力设计值：跨中弯矩 支座剪力 3.纵筋计算以及纵筋布置 中和中位置估算：取（预估配置一排预应力筋），截面有效高度。按下式判别中和轴位置： 故中和轴在翼缘内，可按下式计算中和轴位置：预应力筋估算：a.截面特性：截面面积：截面重心至上边缘距离：截面惯性矩： 截面下边缘抗弯刚度：b.计算控制应力和有效应力：暂取c.估算预应力筋用量： 考虑环境类别为二a的三级预应力混凝土构件，在荷载准永久组合下，构件受拉边缘混凝土的拉应力不应大于混凝土的抗拉强度标准值，即式中，由于此时未配置钢筋，净截面集合特征值暂取为截面几何特征值，则故有选用低松弛钢绞线，d.非预应力筋用量计算：选用钢筋作为非预应力筋，根据正截面承载力估算非预应力筋。由可得 受拉区和受压区非预应力筋按照构造要求配置，受拉区配级6B12，受压区配级8B12，。所配置钢筋满足正截面受弯承载力要求。e.预应力筋的布置预应力筋布置为两孔，每孔根，按二次抛物线形布置，预应力筋在跨中界面处距下边缘，在两端截面上弯至。故曲线矢高，长度为，则预应力筋的曲线方程为（以跨中为原点）预留直径为的圆形孔洞。截面几何特性： ， 跨中截面的净截面和换算截面的几何特征值计算见表2-1。 表2-1 跨中截面的截面和换算截面的几何特征值表名 称单元面积腹 板上翼缘 下翼缘孔 洞注：表中为各部分中心至界面下边缘的距离a. 净截面： b.换算截面： 4. 箍筋计算取3-3截面（腹板厚度改变处）计算，由于该截面距支座很近，故近似取该界面剪力验算截面尺寸： ,利用线性内插可得 满足要求。抗剪钢筋的计算：由式，可得因该截面上预应力筋弯起，故取。 所以，按照构造配箍筋即可采用双肢箍筋。 5. 预应力损失计算张拉控制应力锚具变形和钢筋内缩损失： 选用夹片式锚具。锚具变形和预应力回缩值，。由预应力筋曲线方程，可得曲率半径，则反向摩擦影响长度为 各截面的锚固损失见表4-1。摩擦损失可由下式计算摩擦损失 各计算截面的摩擦损失见表4-1。第一批预应力损失。 表4-1 各截面的第一批预应力损失 单位：计算截面注：表中指从构件端部至计算截面的水平距离。预应力筋松弛损失 预应力筋松弛损失为 混凝土收缩徐变应力损失和分别按式和式计算，其中考虑混凝土强度达到80张拉预应力筋，则考虑自重影响，完成第一批预应力损失后，跨中截面混凝土法向应力值为故 钢筋水平处总预应力损失 取6. 抗裂验算完成全部预应力损失后，在不考虑荷载作用下，裂缝截面处纵筋的有效预压应力合力 在不考虑预应力作用下，在荷载标准组合作用下，裂缝截面处的钢筋应力 则实际裂缝截面处的钢筋应力 所以，在荷载标准组合作用下，梁跨中段不出现裂缝，满足三级抗裂要求，可不再进行裂缝计算。 7. 变形验算完成全部预应力损失后，截面的有效预压应力合力为： 作用点到净截面重心轴的偏心距为 截面下边缘混凝土的有效预压应力为： 计算荷载作用下的挠度：裂缝三级控制，为允许出现裂缝的构件。则有 对于预应力混凝土构件，则有 荷载作用下的挠度 预应力反拱计算： 预应力作用下，构件为承受的偏心受压构件，预应力反拱可按偏心受压构件求挠度的方法计算。计算总挠度：当预应力梁满足正截面抗裂要求时，梁的变形通常能满足设计要求。 8. 施工阶段抗裂验算由于混凝土强度达到80%时进行张拉，故。完成第一批损失时截面上下边缘混凝土应力最大。此时截面上的混凝土应力为 截面上边缘应力 为压应力，不会拉裂，满足要求。截面下边缘应力 满足要求9. 局部承压验算端部锚固区的细部尺寸如图9-1，两束曲线预应力筋在梁顶部处