公路互通立交预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业论文.doc

目录 公路互通立交预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业论公路互通立交预应力混凝土连续箱梁桥设计毕业论 文文 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT II 目 录 III 1初步设计 1 1 1设计基本资料 1 1 1 1设计标准 1 1 1 2 主要资料 1 1 1 3 相关参数 2 1 1 4 预应力布置 2 1 1 5 施工方式 2 1 1 6 设计规范 2 1 2 桥梁方案设计 2 1 2 1 总则 2 1 2 2 连续梁施工方案的选择 比选 2 1 2 3 结构构造尺寸 3 2上部结构设计与计算 5 2 1桥梁原横截面特性计算 5 2 1 1截面特性的计算 5 2 1 2 检验截面效率指标 希望 在 0 50 以上 7 2 2 桥面板的计算和梁有效宽度的计算 7 2 2 1 桥面板的计算 7 2 2 2 梁有效宽度的计算 7 2 3 主梁内力计算 10 2 4 活载内力计算 12 2 4 1 冲击系数计算 12 2 4 2 求主梁抗弯惯性矩 IT 扭转虎克定律 13 2 4 3 汽车荷载内力计算 结构力学求解器计算 14 2 4 4 人群荷载内力计算 21 2 5 内力组合 取截面最大值组合 29 2 5 1 承载力极限状态的基本组合 29 2 5 2 作用短期效应组合 30 2 5 3 作用长期效应组合 30 2 6 预应力钢筋配筋计算 31 2 6 1 构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量 33 2 6 2 小配筋率的要求 37 2 6 3 预应力钢筋的选用 37 2 6 4 有效截面的截面特性 37 目录 I 2 6 5 具体的预应力钢筋布置 39 目录 2 6 6 纵向预应力筋弯起设计 39 2 7 预应力损失及有效预应力的计算 41 2 7 1 摩擦预应力损失 41 2 7 2 锚具变形和钢筋回缩损失 42 2 7 3 钢筋与台座之间的温差引起的预应力损失 43 2 7 4 混凝土的弹性压缩引起的应力损失 43 2 7 5 钢束松弛损失 44 2 7 6 收缩徐变损失 45 2 7 7 有效预应力的计算 46 2 8 持久状况承载力极限状态验算 47 2 8 1 正截面抗弯承载力验算 47 2 8 2 斜截面抗剪承载力验算 49 2 9 持久状况正常使用极限状态验算 50 2 9 1 抗裂验算 50 2 9 2 裂缝宽度验算 55 2 10 挠度的计算与验算预拱度的设计 56 2 10 1 挠度计算 56 2 10 2 允许挠度的验算 58 2 11 持久状况构件的应力验算 58 2 11 1 持久状况构件的应力验算 58 2 11 2 短暂状况构件的应力验算 61 2 12 构造配筋 62 2 13 主梁桥面板悬臂板的计算 63 2 13 1 恒载内力以纵向梁宽 1m 的板梁计算 63 2 13 2 活载产生的内力 63 2 14 锚下局部应力计算 66 2 14 1 截面尺寸验算 67 2 14 2 局部承压承载力验算 67 3 下部结构设计与计算 69 3 1 桩设计与计算 69 3 1 1 设计资料 69 3 1 2 荷载计算 69 4 下部结构施工设计方案 81 设计总结 83 致 谢 84 参考文献 85 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 0 1 1 初步设计初步设计 1 11 1 设计基本资料设计基本资料 1 1 1 设计标准 1 设计荷载 公路 1级 2 桥面宽 全宽24m 分离式两桥 每桥宽12m 横向布置为 1 5m人行道 3m非机动车道 2x3 75m机动车道 3 设计车道 4车道 4 设计车速 100km h 5 地震烈度 基本烈度 6 度 按 7 度设防 6 桥面横坡 1 5 7 桥面纵坡 2 0 8 竖曲线半径 桥梁范围内无竖曲线 9 平曲线半径 桥梁范围内无平曲线 10 温度 季节温差的计算值为 20 和 20 1 1 2主要材料 1 混凝土 C50 Ec 3 45x10 4 1 桥面铺装 选用10cm厚C50防水混凝土作为铺装层 上加6cmAC 20I中 粒式沥青混凝土 其上再加4cmAK 13A型沥青混凝土抗滑表层 2 连续梁 C50 3 桩基 承台 桥墩 桥台 搭板 C25 2 钢筋 1 主筋 II 级钢筋 2 辅助钢筋 II 级钢筋 3 预应力筋 箱梁纵向预应力束采用 j15 24高强度低松弛预应力钢绞 线 ASTMA416 90a270级标准 标准强度 1860MPa 1260 1260 pk f pd f MPa 390 390 MPa Ey 1 95 10 5 MPa pdf 3 预应力管道 预应力管道均采用镀锌金属波纹管 4 伸缩缝 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 1 采用 SSF80A大变位伸缩缝 5 支座 采用盘式橡胶支座 1 1 3相关参数 1 相对温度 75 2 管道摩擦系数 u 0 25 3 管道偏差系数 0 0025l 米 4 钢筋回缩和锚具变形为 4mm 1 1 4预应力布置 箱梁采用YM型锚具及配套的设备 管道成孔采用波纹圆管 且要求钢波纹管 的钢带厚度不小于 0 35mm 预应力张拉采用引伸量和张拉应力双控 并以引伸 量为主 引伸量误差不得超过 5 10 1 1 5施工方式 整体现浇满堂支架 1 1 6设计规范 1 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 3 公路桥涵地基与基础设计规范 JTG D63 2007 4 公路桥涵施工技术规范 JT J041 2000 5 公路工程水文勘测设计规范 JTG C30 2002 6 城市桥梁设计通用规范 CJ J11 2011 7 公路钢筋混凝土及预压力混凝土桥涵设计规范 JTG D62 2004 1 21 2 桥型方案设计桥型方案设计 1 2 1 总则 混凝土连续梁从主筋配置上分为钢筋混凝土连续梁和预应力混凝土连续梁 一 般来说钢筋混凝土连续梁适用于 25m 以下的小跨径连续结构 预应力混凝土连续梁 适用于 25m 以上的跨径大中等跨径连续梁 等高度连续梁 具有跨越能力小 构造简 单 施工方便快捷的特点 是实际公路桥梁中应用最多的结构类型 本桥跨径为 70m 故采用预应力混凝土等高度连续梁 1 2 2 连续梁施工方案的选择 比选 在连续梁的设计中 设计方案与施工方法是相互制约的 具体项目设计时应结 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 2 合桥址地形 工程规模 工期 造价等因素合理确定施工方案 由于桥址地形平坦 地面土质较好 且桥梁净空较低 采用支架整体现浇 施工中无体系转换 施工方 便 快捷 经济效益较好 1 2 3 结构构造尺寸 1 2 3 1 结构跨径布置 桥梁跨孔布置受地质 地形 桥下通车通航等因素制约 在条件允许的情况下 应力求受力合理 施工方便 跨孔配置协调一致 一般情况下 等高度小跨径连续 梁可采用相同跨径 本桥跨径采用 30m 30m 30m 1 2 3 2 梁高 对变高度连续梁一般取 1 14 1 18 100m 以内 跨中截面梁高的高跨比 1 30 1 50 本桥跨径 30m 支点截面梁高 Hc 2 20m 跨中截面梁高 Hc 1 00m 因考虑纵坡 故取 Hc 1 30m 1 2 3 3 横截面形式 箱形截面具有较大的刚度和强大的抗扭性能和结构简单 受力明确 节省材料 架设安装方便 跨越能力较大 桥下视觉效果好等优点 而被广泛地应用于城市桥 梁和高等级公路立交桥的上部结构中 故本城市桥梁采用单箱双室箱形截面 1 2 3 4 箱梁横断面细部构造 箱梁横断面由顶板 底板 腹板 悬臂板 承托构成 各部分构造须满足受力 构造 施工方便的要求 1 顶板 箱梁顶板需要满足横向抗弯以及布置预应力钢筋的需求 一般在腹板间距为 3 5 7 0m 时 顶板厚度可采用 0 18 0 3m 拟取 0 28m 2 底板 箱梁底板需要满足纵向抗弯以及布置预应力钢筋的需求 一般变高度连续梁底 板厚度宜采用 0 25 0 30m 靠近横梁处加厚过渡处理 拟取 0 30m 3 腹板厚度 腹板厚度除满足受力需求外 还需要满足通过 连接 锚固预应力钢筋的构造 需求 1 腹板厚度一般采用 0 40 0 80m 通常 对于变高度连续梁 靠近横梁处加 厚过渡处理 拟取 0 6m 2 箱梁一般采用直腹板 拟采用采用直腹板 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 3 4 悬臂板 悬臂板长度及腹板间距是调节桥面板弯矩的主要手段 悬壁板长度拟取 2 0m 悬臂端部厚度一般取 0 16 0 20m 拟取 0 20m 悬臂根部厚度一般为 0 4 0 6m 拟 取 0 5m 5 承托 梗腋 承托布置在顶底板与腹板连接的部位 承托的形式有两种 竖承托和横承托 前者对腹板受力有力 后者对顶底板受力有利 一般地 受抗剪 主拉应力控制的 宜设置竖承托 受纵横抗弯控制 图 1 1 主桥标准横断面 m 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 4 2 2 上部结构设计与计算上部结构设计与计算 2 12 1 桥梁原横截面特性计算桥梁原横截面特性计算 2 1 1 截面特性的计算 图 2 1 支座 跨中横截面 m 图 2 2 支座 跨中转化横截面 m 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 5 面积 支座 A 0 2 0 5 2 2 2 0 6 2 2 2 6 8 0 3 0 3 0 3 0 9 2 2 0 2 0 4 2 2 8 47 跨中 A 0 2 0 5 2 2 2 0 6 1 3 2 6 8 0 3 0 3 0 3 0 9 2 2 0 2 0 4 2 2 7 39 求其形心和抗弯惯性矩 图 2 3 支座 跨中横截面 m 支座截面 特性参数 AiZiYiAi Zi 1200 30 36000205157380000 120 150 180001151052070000 800 40 3200020200640000 Ai 86000 AiYi 8830000 AiZi 10090000 Zi 分块面积的形心至下缘的距离 Yi 分块面积的形心至上缘的距离 形心距下边缘的距离 AiZi Ai 117 3 下 Z 形心距上边缘的距离 220 117 3 102 7 上 Z 抗弯惯性矩 I 支座抗弯惯性矩 IiAi Zi Z0 i A 2 0 ZZi I 27000003600087 7276886440279586440 3375000018000 2 39522033845220 426666732000 97 3302953280307219947 620651607 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 6 抗弯惯性矩I 6 2065 4 m 跨中截面 特性参数 AiZiYiAi Zi 1200 30 36000115154140000 120 60 72007060504000 800 40 3200020110640000 Ai 75200 AiYi 4492000 AiZi 5284000 形心距下边缘的距离 AiZi Ai 70 27cm 下 Z 0 Z 形心距上边缘的距离 130 70 27 59 73cm 上 Z 抗弯惯性矩 I 跨中抗弯惯性矩 IiAi Zi Z0 i A 2 0 ZZi I 27000003600044 737202782474727824 21600007200 0 275252160525 426666632000 50 278086633385132999 162021348 跨中截面抗弯惯性矩I 1 6202 4 m 2 1 2 检验截面效率指标 希望 在 0 50 以上 跨中截面 ys Ai yi Ai 0 5973 yx 1 0 593 0 407 截面重心至上核心的距离 ks I Ai yx 1 6202 7 520 0 407 0 5294 截面重心至下核心的距离 kx I Ai ys 1 6202 7 520 0 597 0 3609 截面效率指标 ks kx h 0 529 0 361 1 3 0 685 0 50 合适 2 22 2 桥面板的计算和梁有效宽度的计算桥面板的计算和梁有效宽度的计算 2 2 1 桥面板的计算 桥面板的计算采用标准车加局部荷载 对板进行局部验算和配筋 该桥是双 向行驶的 桥总宽为24米 按4个车道设计 其内力的计算在后边的恒载内力计算 中有说明 故此处略过 2 2 2 梁有效宽度的计算 2 2 2 1 桥的剪力理论 箱型梁和T型梁由于剪力滞效应 在梁承受弯矩时 顶底板所受的拉压应力 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 7 随着离腹板的距离越远 受力越小 所以不是全梁在受力 如果按照全梁截面进 行受力分析 必然导致不安全 目前 桥梁剪力滞计算的方法很多 有线条法 比拟杆法 差分法等 但目 前应用较为方便应用也较广泛的是等效宽度法 规范上给出了计算方法 本设计 采用次种方法 宽度法考虑梁剪力滞效应 1 简支梁和连续梁各跨中部梁段 悬臂梁中间跨的中部梁段 ifmi bb 2 简支梁支点 连续梁边支点及中间支点 悬臂梁悬臂段 ismi bb 2 2 2 2 桥的剪力滞计算 如图所示 将梁根据腹板的数目分成如图的各种小梁 分别进行计算 图 2 4 梁截面分隔 1 边跨计算 边跨边梁 0 8 0 083 查图得 0 802 1 6 1 ll 1 1 l b 1 005 0 8 4 0 b t s 1m b s 1 b 0 142 查图得 0 600 2 0 1 2 l b 308 0 4 3 s 2m b s 1 b 将整个箱梁等效成工字型截面 如下 图 2 5 支座有效截面 面积 A 6 400m 2 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 8 图 2 6 跨中有效截面 面积 A 5 320m 2 求其形心和抗弯惯性矩 支座有效截面 特性参数 AiZiYiAi Zi 8 4 0 3 2 522 050 155 166 1 2 1 5 1 801 151 052 070 5 2 0 4 2 080 22 00 416 Ai 6 40 AiZi 7 652 Zi 分块面积的形心至下缘的距离 Yi 分块面积的形心至上缘的 距离 形心距下边缘的距离 AiZi Ai 1 20 下 Z 0 Z 形心距上边缘的距离 2 2 1 20 1 0m 上 Z 抗弯惯性矩 I 支座 抗弯惯性矩 m Ii Ai Zi Z0 i A 2 0 ZZi I 0 01892 520 851 82071 840 0 33751 80 0 050 00450 342 0 02772 08 1 002 08002 10 4 282 支座截面抗弯惯性矩 I 4 282 4 m 跨中截面 特性参数 AiZiYiAi Zi 8 4 0 3 2 521 150 152 898 1 2 0 6 0 720 70 60 504 5 2 0 4 2 080 21 10 416 Ai 5 32 AiZi 3 818 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 9 形心距下边缘的距离 AiZi Ai 0 71m 下 Z 0 Z 形心距上边缘的距离 1 3 0 7 0 6m 上 Z 抗弯惯性矩 I 跨中 抗弯惯性矩 m Ii Ai Zi Z0 i A 2 0 ZZi I 0 01892 520 450 5100 5289 0 02160 72 0 10 0070 0286 0 02772 08 0 510 5410 5687 1 1262 跨中截面抗弯惯性矩 I 1 126 4 m 对于原来的箱梁截面的形心轴 59 73m 来说 抗弯惯性矩 I 1 620 上 Z 4 m 2 32 3 主梁内力计算主梁内力计算 1 恒载内力以纵向取 1m 的板条计算 一期恒载内力即梁的恒载内力计算 主梁支座截面的恒载集度 211 75 g q1 A2547 8 mkN 主梁跨中截面的恒载集度 184 75 g q1 A2539 7 mkN 二期恒载桥面铺装 栏杆的内力计算 桥面的恒载集度 沥青混凝土找平及抗滑层 1 gmkN 4 2240 110 0 钢筋混凝土面层 mkNg 5 2250 11 0 2 钢筋砼防撞栏 mkNg 5 122515 0 3 17 40 g q2 Hz m EI l f c 97 3 10602 20 620 11034500 3014 3 2 616 13 2 616 13 3 6 22 1 mkN 恒载集度 支座截面的恒载集度 q 211 75 17 40 229 15kN m 跨中截面的恒载集度 q 184 75 17 40 202 15kN m 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 10 图 2 7 恒载作用计算简图 图 2 8 弯矩图 图 2 9 剪力图 图 2 9 弯矩影响线 图 2 10 剪力影响线 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 11 表 3 5 恒载内力计算结果 跨数位置 距本跨左 支点距离 m 恒载弯矩 kN m 恒载剪力 kN 0002435 80 1 4 7 5 12583 01919 673 1 21513795 09 596 45 3 422 53504 39 2165 31 第一 三 跨 130 18906 95 3701 81 00 18906 953105 36 1 47 5 969 001568 86 1 2154848 300 3 422 5 969 00 1568 86 第二跨 130 18906 95 3105 36 2 42 4 活载内力计算活载内力计算 荷载设计等级为公路 1 级 车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值 k q 为 k P 10 5 k qkN m 280kN k P 305 180180 505 注 设计桥梁为 4 车道 根据 城市桥梁设计通用规范 计算弯矩不乘增长 系数 计算剪力应乘以增长系数 1 20 2 4 1 冲击系数计算 由于梁体取 C50 混凝土 混凝土的弹性模量取 EMPa 4 1045 3 mkggGmc 10602 2081 9 10150 202 33 1 620 c I 4 m 连续梁桥 Hz m EI l f c 97 3 10602 20 620 1 1034500 3014 3 2 616 13 2 616 13 3 6 22 1 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 12 因为 故HzfHz145 1 1 23 0 0157 0 ln1767 0 11 fu Hz m EI l f c 89 6 10602 20 620 11034500 3014 3 2 651 23 2 651 23 3 6 22 1 因为 故HzfHz145 1 2 33 0 0157 0ln1767 0 22 fu 注 1 当计算连续梁的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时 采用 1 u 2 计算连续梁冲击引起的负弯矩效应时 采用 2 u 2 4 2 求主梁抗弯惯性矩 IT 扭转虎克定律 将原截面等效成有效图如下 图 2 11 跨中转化截面 跨中截面扭转惯性矩 抗弯惯性矩 I 1 620 4 m 1 对于翼板 1 0025 0 12 3 0 b t 查表 2 5 2 得 c1 1 3 对于腹板 10 2 6 0 2 1 b t 查表 2 5 2 得 c2 0 141 对于低板 1 005 0 8 4 0 b t 查表 2 5 2 得 c3 1 3 12 0 33 0 141 0 6 1 23 8 0 43 0 425m4 3 1 i m Tii i Icbt 1 3 1 3 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 13 2 车道折减系数 在本设计中 去掉对应的路肩宽度后 W 符合单向三车道宽度 按 通规 4 3 1 条 车道折减系数为 0 78 3 纵向折减系数 计算跨径 30m20m kN m2925 2 20 220 80 2090 25 4 20 20 80 20 25 4 p w L W 人群荷载集度 qr 2 925 2 5 85kN m 根据弯矩影响线图 进行人群荷载弯矩加载 如下图 人群荷载加载过程实例 1 边跨 1 2 处的影响线 1234 1 2 3 图 2 39 边跨跨中弯矩影响线 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 21 根据弯矩影响线图 进行人群荷载弯矩加载 如下图 1234 1 2 3 图 2 40 人群荷载最大正弯矩布载 1234 1 2 3 288 75 404 25 72 19 288 75 72 19 图 2 41 结构弯矩图 计算边跨 1 2 处的人群最大正弯矩为 M 671 83594mKN 1234 1 2 3 图 2 42 中跨跨中 1 2 处人群荷载负弯矩布载图 1234 1 2 3 216 56 216 56 216 56 324 84 216 56 图 2 43 结构弯矩图 计算边跨 1 2 处的人群最小负弯矩为 M 223 94531mKN 剪力影响线图示 1234 1 2 3 图 2 44 中跨中 1 2 处影响线 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 22 根据建立图示 最大剪力加载图示 1234 1 2 3 图 2 45 边跨跨中人群最大剪力布载 1234 1 2 3 12 6312 63 59 55 6 77 1 35 图 2 46 结构剪力图 计算边跨 1 2 处的人群最大正剪力为 Q 18 39551KN 1234 1 2 3 图 2 47 边跨跨中人群最小剪力布载 1234 1 2 3 45 12 27 07 27 07 65 42 78 96 87 98 56 40 图 2 48 结构剪力图 计算中跨 1 2 处的人群最小负剪力为 Q 33 37988KN 人行道正中加载 弯矩或剪力 各控制截面的内力计算结果如下表 k q k q 表 3 12 人行道人群荷载截面内力 弯矩 kN m 剪力 kN 跨数位置 据本跨 支点的 距离 m 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 000018 3955168 99512 1 47 5277 6922 44 789118 3955148 52012 1 215483 7219 89 578118 3955128 04512 3 422 5618 0891 134 36718 395517 57012 第一跨 130680 7938 179 15618 39551 12 9049 00 447 891 447 8917 1982425 28613 1 47 5 403 102 80 62037 1982421 78613 1 215 358 313214 98757 1982418 26613 3 422 5 313 523438 93287 1982414 78613 第二跨 130 268 734591 21567 1982411 28613 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 23 人群荷载增大系数时 或 其中0 9991 kpq S kpq S p 表 3 13 人行道人群荷载截面内力 计增长系数 弯矩 kN m 剪力 kN 跨数位置 据本跨 支点的 距离 m 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 000018 39551 68 9951 2 1 47 5277 6922 44 789118 39551 48 5201 2 1 215483 7219 89 578118 39551 28 0451 2 3 422 5618 0891 134 36718 395517 57012 第一跨 130680 7938 179 15618 39551 12 9049 00 447 891 447 8917 19824 25 2861 3 1 47 5 403 102 80 62037 19824 21 7861 3 1 215 358 313214 98757 19824 18 2661 3 3 422 5 313 523438 93287 19824 14 7861 3 第二跨 130 268 734591 21567 19824 11 2861 3 查阅 公路桥涵设计手册 基本资料 Y5 0 2 30 6 Y6 0 1488 30 4 464 Y7 0 1024 30 3 072 Y8 0 0616 30 1 848 Y9 0 0272 30 0 816 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 24 1 2 15 6 1 2 6 4 464 3 1 2 4 464 3 072 3 1 2 3 072 1 84 8 3 1 2 1 848 0 816 3 1 2 3 0 816 84 6 计算边跨 1 2 处的人群最大正弯矩为 M 5 85 84 6 494 91 k qmKN Y11 0 0195 30 0 585 Y12 0 032 30 0 96 Y13 0 0385 30 1 155 Y14 0 04 30 1 2 Y15 0 0375 30 1 125 Y16 0 0320 30 0 96 Y17 0 0245 30 0 735 Y18 0 0160 30 0 48 Y19 0 0075 30 0 225 1 2 3 0 585 1 2 0 585 0 96 3 1 2 0 96 1 155 3 1 2 1 155 1 2 3 1 2 1 2 1 125 3 1 2 1 125 0 96 3 1 2 0 96 0 735 3 1 2 0 735 0 48 3 1 2 0 48 0 225 3 1 2 3 0 225 22 275 计算边跨 1 2 处的人群最小负弯矩为 M 5 85 22 275 130 30875 k qmKN Y5 0 4000 Y6 0 2976 Y7 0 2048 Y8 0 1232 Y9 0 0544 1 2 0 4000 0 2976 3 1 2 0 2976 0 2048 3 1 2 0 2048 0 1232 3 1 2 0 1232 0 0544 3 1 2 3 0 0544 2 64 计算边跨 1 2 处的人群最大正剪力为 Q 5 85 2 64 15 444kN k q Y5 0 400 Y11 0 039 Y12 0 064 Y13 0 077 Y14 0 08 Y15 0 075 Y16 0 064 Y17 0 049 Y18 0 032 Y19 0 015 1 2 15 0 4 1 2 3 0 039 1 2 0 039 0 064 3 1 2 0 064 0 077 3 1 2 0 077 0 08 3 1 2 0 08 0 075 3 1 2 0 075 0 064 3 1 2 0 064 0 049 3 1 2 0 049 0 032 3 1 2 0 032 0 01 3 1 2 0 015 3 4 485 计算边跨 1 2 处的人群最小负剪力为 Q 5 85 4 485 26 23725kN k q 人群荷载增大系数时 其中0 9991 p 人群最大正弯矩 0 961 424 5228 407 9664108kN m kpq S 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 25 人群最小负弯矩 0 961 111 77595 107 416688kN m kpq S 人群最大正剪力 0 961 13 24752 12 73086672kN m kpq S 人群最小负剪力 0 961 22 50573 21 62800653kN m kpq S 1 中支点处的影响线 图 2 49 中支点弯矩影响线 根据弯矩影响线图 进行汽车荷载弯矩加载 如下图 1234 1 2 3 图 2 50 中支点处汽车荷载负弯矩布载 1234 1 2 3 433 13 346 50 433 13 433 13 108 28 433 13 346 50 图 2 51 结构弯矩图 计算中支点处的汽车最小负弯矩为 M 895 78125mKN 剪力影响线图示 1234 1 2 3 图 2 52 中支点处剪力影响线 根据建立图示 最大剪力加载图示 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 26 1234 1 2 3 图 2 53 中支点处汽车最大剪力布载 1234 1 2 3 57 75 86 63 72 19 72 19 86 63 57 75 图 2 54 结构剪力图 计算中支点的汽车最小负剪力为 Q 127 96875 959 0 11 5 0 211 5 0 ss a 人行道正中加载 弯矩或剪力 各控制截面的内力计算结果如下表 k q k q 人行道人群荷载截面内力 弯矩 剪力 跨数位置 据本跨 支点的 距离 m 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 000070 18250 1 47 5361 85626 310 1 215394 65 17 565 3 422 561 44 61 44 第一跨 1300 526 95 105 315 000 526 9587 90 1 47 50 32 512543 95 107 494 1 215132 3000 3 422 50 32 51250 43 95 第二跨 1300 526 9500 87 9 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 27 人群荷载增大系数时 或 其中0 9991 kpq S kpq S p 人行道人群荷载截面内力 计增长系数 弯矩 kN m 剪力 kN 跨数位置 据本跨 支点的 距离 m 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 000018 3955168 99512 1 47 5277 6922 44 789118 3955148 52012 1 215483 7219 89 578118 3955128 04512 3 422 5618 0891 134 36718 395517 57012 第一跨 130680 7938 179 15618 39551 12 9049 00 447 891 447 8917 1982425 28613 1 47 5 403 102 80 62037 1982421 78613 1 215 358 313214 98757 1982418 26613 3 422 5 313 523438 93287 1982414 78613 第二跨 130 268 734591 21567 1982411 28613 查阅 公路桥涵设计手册 基本资料 Y1 0 0264 30 0 792 Y2 0 0512 30 1 536 Y3 0 0728 30 2 184 Y4 0 0896 30 2 688 Y5 0 1000 30 3 000 Y6 0 1024 30 3 072 Y7 0 0952 30 2 856 Y 8 0 0768 30 2 304 Y9 0 0456 30 1 368 1 2 0 792 3 1 2 0 792 1 536 3 1 2 1 536 2 184 3 1 2 2 184 2 688 3 1 2 2 688 3 000 3 1 2 3 000 3 072 3 1 2 3 072 2 856 3 1 2 2 856 2 304 3 1 2 2 304 1 368 3 1 2 1 368 3 2 110 592 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 28 计算中支点的汽车最小负弯矩为 M 5 018 110 592 554 950656 结构力学计算结果 895 781 k qmKN Y10 1 Y11 0 039 Y12 0 064 Y13 0 077 Y14 0 080 Y15 0 075 Y16 0 064 Y17 0 049 Y18 0 032 Y19 0 015 1 2 1 30 1 2 0 039 3 1 2 0 039 0 064 3 1 2 0 064 0 077 3 1 2 0 077 0 080 3 1 2 0 080 0 075 3 1 2 0 075 0 064 3 1 2 0 064 0 049 3 1 2 0 049 0 032 3 1 2 0 032 0 015 3 1 2 0 015 3 15 7425 计算中支点的汽车最小负剪力为 Q 5 018 15 7425 78 995865kN 结构力学计算结果 127 969 k q 人群荷载增大系数时 其中1 3289 p 汽车最小负弯矩 1 3289 554 950656 730 2040732kN m 结构力学计算结果 kpq S 1504 55 汽车最小负剪力 1 3289 78 995865 103 9427592kN m 结构力学计算结果 kpq S 214 936 2 52 5 内力组合内力组合 取截面最大值组合取截面最大值组合 2 5 1 承载力极限状态的基本组合 m i n j QjkQjckQQGikGiud SSSS 12 1100 结构重要性系数 取 1 0 本设计取一下设计组合 0 1 2 恒载 1 4 汽车荷载 计入冲击力 取以上内力组合的最大值作为承载能力极限状态组合 表 3 19 承载能力极限状态组合表 弯矩 kN m 剪力 kN 跨数位置 据本跨支 点的距离 m 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 00004065 32 1 47 522367 601916 58 1 21528344 78 1688 65 3 422 57815 34 3873 37 第一跨 130 30053 6050 35 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 29 00 300535103 61 1 47 52447 272926 62 1 21515912 92710 80 710 80 3 422 52447 268 2926 62 第二跨 130 28212 4823 61 2 5 2 作用短期效应组合 n j Qjkj m i Giksd SSS 1 1 1 恒载 0 7 汽车荷载 不计冲击力 式中 7 0 1 j 表 3 21 短期效应组合表 弯矩 kN m 剪力 kN 跨数位置 据本跨支 点的距离 m 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 0003006 98 1 43 5162171326 16 1 217 519694 63356 56 1067 36 3 4215309 42 2802 8 第一跨 135 24694 2 4505 9 00 24694 23380 8 1 43 51867 482090 85 1 217 512380 05355 40 355 40 3 4211867 48 1621 06 第二跨 135 23247 4 3653 95 2 5 3 作用长期效应组合 Qjk n j j m i Gikld SSS 1 2 1 恒载 0 4 汽车荷载 不计冲击力 式中 4 0 2 j 表 3 23 长期效应组合表 弯矩 kN m 剪力 kN 跨数位置 据本跨支 点的距离 m 正弯矩负弯矩正剪力负剪力 0002762 19 1 43 514659 51151 95 1 217 517166 2459 37 865 54 第一跨 3 4214535 84 2529 6 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 30 135 21011 4 4161 29 00 21011 43498 84 1 43 562 451867 14 1 217 57732 57203 09 203 09 3 42162 45 1867 14 第二跨 135 20485 3 3418 84 2 62 6 预应力钢筋配筋计算预应力钢筋配筋计算 预应力混凝土梁钢筋的数量的一般估计方法是 首先根据构件正截面抗裂性 确定预应力钢筋数量 A 类部分预应力混凝土 然后再根据构件承载能力极限状 态要求确定非预应力钢筋的数量 预应力钢筋计估算时 构件的截面特性可以取 全截面特性 按构件的正截面抗裂性能估算预应力钢筋的数量 全预应力混凝土梁按作用的短期效应组合进行正截面抗裂性验算 计算所得 的正截面混凝土法向拉应力应满足的要求 预应力梁在预应力和085 0 pcst 使用荷载作用下的应力状态应满足 公桥规 6 3 1 条规定截面的上 下缘均不出 现拉应力 则应满足下列条件 0 mins 上 上 W M pe 0 maxs 下 下 W M pe 将上式改写为 上 上 W M pe mins 下 下 W M m pe axs 分别表示预应力筋在截面上 下缘产生的有效预应力 下上 pe pe 分别表示为截面上 下缘的抗弯模量 可按毛截面考虑 下上 W W 表示在作用短期荷载效应组合下 计算截面最大 最小弯矩 自 minmaxss MM 带符号 1 跨中截面 1 跨中只在截面下缘配置预应力筋时 上 下下下 上 W N A N pe pe e pe 下 下下下 下 W N A N pe pe e pe 由截面下缘不出现拉应力来控制 下缘所需的有效预加力为 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 31 21333 005kN 下 下 下 下 WA WM Npe e1 maxs 308 2 0 597 39 7 1 308 2 63 19694 求得以后 再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失 对 pe N con l 于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件约为 0 2 就可以估算需要预应力钢 l con 筋面积 pkcon f75 0 22 3 16 191019116 0 10186075 08 0 005 21333 2 01 cmmNA conpep 确定以后 可以根据一根钢绞线的截面积是 以 12 根钢绞线为一束则 p A 2 4 1 cm 有 算出所需的预应力钢筋束数 为 2 1 8 16124 1cmAp 1 n 束1037 10 8 16 16 191 1 1 P P A A n 试中是一束预应力钢筋的截面面积 1p A 2 中跨跨中只在截面下缘配置预应力筋时 上 下下下 上 W N A N pe pe e pe 下 下下下 下 W N A N pe pe e pe 由截面下缘不出现拉应力来控制 下缘所需的有效预加力为 13614 714kN 下 下 下 下 WA WM Npe e1 maxs 308 2 0 597 39 7 1 308 2 05 12380 求得以后 再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失 对 pe N con l 于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件约为 0 2 就可以估算出所需要的预 l con 应力钢筋的面积 pkcon f75 0 22 3 99 121012199 0 10186075 08 0 714 13614 2 01 cmmNA conpep 确定以后 可以根据一根钢绞线的截面积是 以 12 根钢绞线为一束则 p A 2 4 1 cm 有 算出所需的预应力钢筋束数 为 2 1 8 16124 1cmAp 1 n 束10 3 10 8 16 99 121 1 1 P P A A n 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 32 试中是一束预应力钢筋的截面面积 1p A 2 支座截面 只在截面上缘配置预应力筋时 上 上上上 上 W N A N pe pe e pe 下 上上上 下 W N A N pe pe e pe 由截面下缘不出现拉应力来控制 下缘所需的有效预加力为 KN WA WM Npe337 13095 6 044 1 173 8 5 1 04424694 24 6 e1 mins 上 上 上 上 求得以后 再确定适当的控制应力并扣除相应的预应力损失 对 pe N con l 于配高强钢丝和钢绞线的后张法构件约为 0 2 就可以估算出所需要的预 l con 应力钢筋的面积 pkcon f75 0 22 3 7 12501257 0 1018607 08 0 337 13095 2 01 cmmNA conpep 确定以后 可以根据一根钢绞线的截面积是 以 9 根钢绞线为一束则 p A 2 4 1 cm 有 算出所需的预应力钢筋束数 为 2 1 6 1294 1cmAp 1 n 束1097 9 6 12 7 125 11 pp AAn 试中是一束预应力钢筋的截面面积 1p A 2 6 1 构件承载能力极限状态要求估算非预应力钢筋的数量 在确定预应力钢筋数量后 非预应力根据构件正截面承载能力极限状态来确 定 因不考虑受拉区的砼拉力 故把工字型按 T 型梁计算 对仅受拉区配置预应 力钢筋和非预应力筋的预应力混凝土梁 以 T 型截面梁为例 对两类 T 型截面 其正截面承载能力计算式分别为 第一类 T 型截面 1ssffcdppdssd AfhbfaAfAf 0 10 2 ssfcdd AfxhxbfaM 第二类 T 型截面 sscffcdppdssd AfbxfhbbfAfAf 2 2 0 0 00sssfffcdd ahAfhhhbbxhbxfM 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 33 式中 sd ppdfcd s f Afxbf A 若计算出的受压区高度 则为第二类 T 型截面 需要按第二类 T 型截面x f h 的截面不等式 重新计算受压区高度 x 若所得的 且的限制条件 x f h 0 hx b 2 6 1 1 边跨中截面 mKNM 78 283448 0 0 1 11 a 2 1200mmNfpd 2 280mmNff ss 399 0 max s acmas5 935 9 2 647 8 mmh1205951300 0 55 0 b 2 2 83 1 4 22mmNfmmNf tc cmmmas660 图 2 55 跨中截面转换工字型 mKNMmKN h hhbfaM u f ffc 78 28344 2 85075 2 300 1205 300120004 220 1 2 0 1 故 按第一种类 T 型梁计算 即 x f h 令 由 得 解得 x 91mm mKNMM U 78 28344 2 0 1 x hxbfaM fc 所以 mkN x hAfM ppdpd 6886 16973 2 91 1205 121991200 2 0 mkNMS 0914 113716886 1697378 28344 55 007552 0 1205 91 0 b h x 96224 0 11 5 0 211 5 0 ss a 广西工学院鹿山学院本科生毕业设计 34 式中 92448 0 121 s a 选用 60 28 2 6 0 35024 120596224 0 280 100914 11371 mm hf M A ss s S 2 36950mmAS 可以 2 85 36977 0 0 51 35024mm 满足要求 0 0 317 0 1205 1300 280 83 1 45 0 45 0 0 0 0 5 1039 7 36950 00 min 6 h h f f h h s t 2 6 1 2 支座截面 mKNM 98 300538 0 0 1 11 a 2 1200mmNfpd 2 280mmNff ss 399 0 max s acmas5 935 9 2 647 8 mmh2105952200 0 55 0 b 2 2 83 1 4 22mmNfmmNf tc cmmmas660 mKNMmKN h hhbfaM u f ffc 98 30053 4 136550 2 400 2105 40080004 220 1 2 0 1 故 按第一种类 T 型梁计算 即 x f h 令 由 得 解得 x 98mm mKNMM U 98 30053 2 0 1 x hxbfa