中小跨径桥梁设计讲座(30m全预应力钢筋混凝土T梁)

中小跨径桥梁设计讲座 30m全预应力钢筋混凝土T梁 掌握本桥的设计概况1 设计条件 2 桥梁概况 3 调查情况 4 场地工程地质情况 5 场地水文地质条件 6 其他条件附件 水文计算书 一 设计条件1 建桥位置 该桥位于xx公路上 xx桥 2 设计技术指标 1 桥面净空 7 2 0 75 m2 荷载等级 公路 级3 设计原则 经济 适用 安全 美观的原则 二 桥梁概况 在线位处无旧桥 沿线砂 石料供应较充足 据桥位处20公里 该桥位于属于吉林省东部山地 多年平均约10 流速初测为1 5米 秒 三 调查情况该桥位于山区河段 上游 河道顺直处 无支流 汇水面积为249 4平方公里 主河道长度为32 7公里 桥位处河床断面深成梯形 单式断面 卵石 块石河床 河道水流流速较快 水流通畅 左边滩长有中度密林和灌木 左边滩无水流 该区土壤为有枯枝落叶的原始森林土 四 场地工程地质情况 1 地形地貌拟建锦江中桥桥址属于河谷地貌 勘察桩桩位最高点标高为956 33米 最低点标高为947 61米 自然高差8 72米 2 场地地层结构及岩土物理力学性质该桥在勘察深度范围内揭露的地层按其物理力学性质等自上而下分为5层 土壤层 亚粘土 卵石 强风化玄武岩 弱风化玄武岩 每一层的具体描述 如厚度 承载力等 五 场地水文地质条件 该桥中心为河谷 地表水主要接受大气降水补给 该处地下水为上层滞水 埋藏在粘性土及卵石层中 水位埋深为0 00 8 60米 根据区域资料 地下水对混凝土及钢筋均无侵蚀性 六 其他条件1 本工程地处xx省东部山地 构造运动较强烈 地震基本烈度为 度 2 气象资料 位于中东北西部润干季冻区 属于温和半干旱区气候 年平均气温100C 年平均降水量为413 8毫米 年平均蒸发量1716毫米 场地标准冻结深度为1 60米 附件 水文计算书在掌握了桥梁概况和现场调查情况后进行 一 流量计算根据各种不同方法 1 公路工程水文勘测设计规范2 xx省小流域设计暴雨洪水流量研究报告3 根据xx省水文图集一般取最大值 二 桥孔长度的计算和确定据 公路工程水文勘测设计规范 的河槽宽度公式LJ K QP QC nBC 38 1 m 据 公路工程水文勘测设计规范 的单宽流量公式LJ QP qc 36 49 m 因为两岸高差大 为了保持原由的自然形态 建议用2 30m的跨径 三 桥面标高的确定浪高确定桥下净空0 5 不通航河流 桥面标高的确定Hmin HP j hs 格式无法表示 951 777 m 设计说明书见WORD文档 要掌握注意事项并非常清楚其原因 上部结构设计计算书1 构造布置2 行车道板计算3 主梁内力计算4 预应力钢筋数量的确定和布置5 主梁截面几何特性计算6 承载能力极限状态计算 7 预应力损失计算8 正常使用极限状态计算9 抗裂性验算10 主梁变形计算11 锚固区局部承压计算12 横隔梁计算 上部结构设计计算书1 构造布置梁间距梁高横隔梁间距细部尺寸桥面铺装桥梁横断面 2 行车道板计算考虑到主梁翼缘板内钢筋是连续的 故行车道板可按悬臂板 边梁 和两端固结的连续板 中梁 两种情况来计算 1 永久作用 一期与二期 2 可变作用 车辆荷载 荷载分布宽度 3 作用效应组合 承载能力极限状态作用基本组合 边梁悬臂板处 可变作用只有人群弯矩 Md 1 2Mg 1 4 0 8Mr剪力 Qd 1 2Qd 1 4 0 8Qr 中梁连续板 可变作用为汽车支点断面弯矩 1 2Msg 1 4Msp支点断面剪力 1 2Qsg 1 4Qsp跨中断面弯矩 1 2Mcg 1 4Mcp 4 截面设计 配筋与承载力验算详见计算书 3 主梁内力计算截面几何特性的计算主梁恒载内力计算一期恒载 预制主梁 包括横隔梁 的自重二期恒载 现浇桥面板湿接缝 现浇横隔梁 桥面铺装 栏杆和人行道 主梁活载内力计算 边梁和次边梁 荷载横向分布系数 跨中截面用修正偏心压力法 主梁端部 采用杠杆法 支点截面 计算 对于横向分布系数的取值 支点处横向分布系数取mo 从支点至第一根横隔梁段横向分布系数从mo直接过渡到mc 其余梁段均取mc 车道荷载取值 均部荷载 集中荷载 冲击系数 计算频率 计算可变作用效应 见教科书公式 主梁内力组合 一期恒载 二期恒载 恒载总和 汽车荷载 汽车冲击力 人群荷载标准组合 短期组合 0 7 基本组合1 2 1 4 1 12 上部结构设计计算书4 预应力钢筋数量的确定和布置 1 预应力钢筋截面积估算 按跨中截面正截面抗裂要求 确定预应力钢筋数量 2 预应力束的布置 跨中截面和支点截面见下图 5 主梁截面几何特性计算截面几何性质的计算需根据不同的受力阶段分别计算 主梁从施工到运营经历了如下几个阶段 主梁混凝土浇筑 预应力筋束张拉 阶段1 混凝土浇筑并达到设计强度后 进行预应力筋束的张拉 但此时管道尚未灌浆 因此 其截面几何性质为计入了普通钢筋的换算截面 但应扣除预应力筋预留管道的影响 该阶段顶板的宽度为160cm 灌浆封锚 吊装并现浇顶板400mm 阶段2 预应力筋束张拉完成并进行管道灌浆 封锚后 预应力束就已经能够参与全截面受力 再将主梁吊装就位 并现浇顶板的连接段时 该段的自重荷载由上一阶段的截面承受 此时 截面几何性质应为计如了普通钢筋 预应力钢筋的换算截面性质 该阶段顶板的宽度仍为160cm 二期恒载及活载作用 阶段3 该阶段主梁截面全部参与工作 顶板的宽度为200cm 截面几何性质为计入了普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质 6 承载能力极限状态计算 正截面承载力计算 一般取弯矩最大的跨中截面进行验算斜截面抗剪强度计算 选择距支座中心h 2处截面与L 4截面进行抗剪承载力复核 7 预应力损失计算后张法梁的的预应力损失包括前期预应力损失 钢束与管道壁的摩擦损失 锚具变形 分批张拉混凝土弹性压缩引起的损失 与后期预应力损失 钢丝应力松弛 混凝土收缩和徐变引起的损失 而梁内钢束的锚固应力和有效应力 永存应力 分别等于张拉应力扣除相应阶段 预加力阶段 使用阶段 的预应力损失 8 正常使用极限状态计算短暂状况的正应力验算构件在制作 运输及安装等施工阶段 混凝土强度等级为C45 在预加力和自重作用下的截面边缘混凝土的法向压应力应符合持久状况的正应力验算截面混凝土的正应力验算预应力钢筋的应力验算混凝土主应力验算以上的各项计算值均需满足 公路桥规 的限制值 9 抗裂性验算作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算 取跨中截面 作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算 取剪力和弯矩均较大的最不利区段截面 如L 4截面 10 主梁变形计算 验算是否需要设置预拱度 荷载短期效应作用下主梁挠度 1 计算可变荷载作用引起得挠度再考虑长期效应 与限值L 600比较验算结构刚度 2 计算一期恒载 二期恒载引起的挠度再考虑长期效应 3 预加力引起的上拱度计算考虑长期效应IF 3 2 1 不需要设置预拱度 11 锚固区局部承压计算 1 局部受压区尺寸要求 2 局部抗压承载力计算 1