预应力混凝土梁设计结构设计原理课设

。预应力混凝土简支梁的设计胡靖交通1103.设计主题预应力混凝土简支T梁的设计二。设计信息1.桥梁跨度和桥梁宽度标准跨度：40m(桥墩中心距)主梁长度：39.96米计算跨度：39.0米桥面净空：净14 21.75米=17.5米2.设计荷载：一级公路车辆荷载，人群荷载3.0千牛顿/米，结构重要指数0=1.1。3.材料性能参数(1)混凝土强度等级为C50(C45)，主要强度指标为：强度标准值fck=32.4(29.6)Mpa，ftk=2.65(2.51)MPa强度设计值fcd=22.4(20.5)MPa，ftd=1.83(1.74)MPa弹性模量Ec=3.45104(3.35104)MPa(2)预应力钢筋采用l7标准钢绞线-15.2-1860-II-GB/T5224-1995，其强度指标为：抗拉强度标准fpk=1860MPa兆帕抗拉强度设计值fpd=1260MPa兆帕弹性模量Ep=1.95105MPa兆帕相对极限压缩区高度xb=0.4，xpu=0.2563(3)预应力锚具采用OVM锚具。相关尺寸参见附图。(4)普通钢筋1) HRB400钢筋用于纵向受拉普通钢筋，其强度指标为抗拉强度标准FSK=400兆帕抗拉强度设计值fsd=330兆帕弹性模量Es=2.0l05MPa相对极限压缩区高度xb=0.53，xpu=0.19852)箍筋和结构钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为抗拉强度标准FSK=335兆帕抗拉强度设计值fsd=280兆帕弹性模量Es=2.0105MPa兆帕4.主要结构尺寸主梁高度h=2300mm，主梁间距S=2500mm，其中主梁上翼缘预制部分宽1600mm，现浇段宽900mm。全桥由7根梁和7根横向分隔梁组成。桥梁结构尺寸见附图。5.内力计算结果摘录预制主梁(包括横隔板梁)自重G1P为24.46 kN/m主梁现浇部分的自重G1m=4.14 kN/m二期恒载(包括桥面铺装、人行道和栏杆)g2p=8.16kN/m恒载下内力计算结果部门位置距支点截面x的距离(mm)预制梁的自重现浇段自重二期恒载弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力MG1PK(kNm)VG1PK(千牛)MG1mK(kNm)VG1mK(千牛顿)MG2K(kNm)VG2K(千牛)支点00476.97080.730159.12变截面2000905.02428.05153.1872.45301.92142.80L/497503487.84238.49590.3440.371163.5779.56中跨19504650.460787.1201551.420活载内力计算结果部门位置距支点截面x的距离(mm)车道荷载人群负荷最大弯矩最大剪切力最大弯矩最大剪切力M(kNm)一致的剪力v(千牛)一致的弯矩M(kNm)一致的剪力v(千牛)一致的弯矩支点00251.93251.930032.6932.690变截面2000472.44235.79215.711335.6559.8632.5637.13135.65L/497501762.50173.23175.321675.25230.6732.4617.74183.68中跨195002427.6621.6890.431724.75307.5714.267.89155.26三。设计要求1.分别按全预应力混凝土构件和部分预应力混凝土构件A2.绘制预应力混凝土T形梁结构图和配筋图(A3图和2图)。方案1全预应力混凝土梁的设计(一)预应力筋数量的确定和布置首先，根据跨中截面正截面的抗裂要求，确定预应力筋的数量。为了满足抗裂要求，所需的有效预应力为M=8815.48kNM见表3，为地面荷载中短期效应弯矩的组合设计值。在估算钢筋数量时，可以近似采用总截面的几何特性。根据横截面尺寸图计算：a=968750mm毫米，y=1467.12mm毫米，y=832.88mm毫米，I=6.628e11mm毫米，w=4.518 e 8毫米e是预应力钢筋重心到总截面重心的距离，e=y-a。假设a=150，e=1467.12-150=1317.12这样，得到了N5814006.87 N建议采用15.2钢绞线。单根钢绞线的标称截面积为139 ，标准抗拉强度值=1860兆帕，张拉控制应力取=0.75=0.751860=1395兆帕，预应力损失估计为张拉控制应力的20%。所需的数量预应力筋曲线元素表，表4钢束编号从弯曲点到中跨(曲线的水平长度()曲线方程1、2019800y=240 5.8624510x3280017000y=160 5.3319010x4、5120007800y=160 9.2889810x注意：表中所示的曲线方程以横截面的底部边界线为X坐标，以弯曲点的垂直线为Y坐标。每个计算截面中预应力筋的位置和倾斜度如表5所示。计算部分跨中截面距离()锚固段19800支点部分19500可变截面点17500L/4第9750条横截面0钢梁至梁底的距离()捆绑包1和2215020871626.3797.3240光束314001351.7936.4417.5160捆绑包4和5500467.1362.2160160接合8466.4192钢梁与水平线之间的角度(度)捆绑包1和211.949411.75649.68736.52160000光束39.23679.05817.79054.23860000捆绑包4和56.41296.09744.125800000000平均值9.19978.97067.20123.58680000累计角度(度)捆绑包1和200000.19301.26215.427811.9494光束300000.17870.84624.99819.2367捆绑包4和500000.31551.32156.41296.4129(2)横截面几何性质的计算横截面几何特性的计算应基于不同的应力阶段。在本方案中，主梁从施工到运营经历了以下几个阶段：1、主梁混凝土浇筑、预应力筋张拉(一期)在混凝土浇注并达到设计强度后，预应力筋被拉紧，但此时管道尚未灌浆。因此，其截面的几何性质为普通钢筋中包含的转换截面，但应扣除预应力筋预留管道的影响。这个阶段屋顶的宽度是1600。2、注浆锚固、吊装和现浇顶板900连接段(第二阶段)预应力筋张拉完成，管道灌浆和锚固后，预应力筋已经可以参与整个截面的受力。当主梁吊装就位，屋面900连接段浇筑就位时，该段自重荷载由前一段承受。此时，截面的几何特性应为普通钢筋和预应力钢筋中包含的转换截面特性。在这个阶段，屋顶的宽度仍然是1600。3.第二阶段恒载和活载效应(第三阶段)该阶段主梁截面全部参与工作，屋面宽度为2500，截面几何性质为普通钢筋和预应力钢筋的换算截面性质。不同阶段全预应力构件截面的几何特性，表6阶段横截面A(106mm2)yx(mm)ys(mm)ep(mm)I(1012 M4)W(109mm3)Wx=I/yxWs=输入/输出Wp=输入/输出钢梁灌浆，锚固前支点1339984.371380.65919.351204.650.718580.781610.520460.5965变截面840609.371457.36842.641281.360.809780.9610.555650.63197L/4840609.371457.28842.721281.280.810310.961540.556040.63242中跨840609.371456.03843.971280.030.815390.966140.560010.63701现浇900毫米连接段支点1368356.881378.81921.191202.810.779120.845780.565070.64775变截面865981.881430.45869.551254.450.804310.924970.562280.64117L/4865981.881429.86870.141253.860.804080.924080.562350.64128中跨865981.881419.66880.341243.660.800160.908920.563630.64339二期荷载，活载支点1503356.881454.8845.21278.80.806890.954670.554640.63097变截面1000981.881537.61762.391361.610.86861.139310.564910.63793L/41000981.881537.1762.91361.10.868241.138080.564860.6379中跨1000981.881528.27771.731352.270.862061.117060.564080.63749(3)极限承载力计算1.跨中截面正截面承载力的计算跨中截面尺寸和钢筋见图(1)。图(1)中：a=176h=h-a=2300-176=2124B=200，上翼缘板厚度为150，如果考虑支座效应，其平均厚度为h=15021/2500100/(2500-200)=172上法兰的有效宽度取下列值中较小的一个：(1) bS=2500.(2) bL/3=13000(3)对于b b12h，轴承梯度h/b=100/500=0.21/3，因此不考虑轴承影响。h根据上法兰的平均厚度计算：b200 12172=2264。根据以上计算结果，取b=2264毫米。首先，根据由于7005600N8722739N满足上述公式的要求，属于一类T型，其承载力应按宽度为b的矩形截面计算从x=0，计算混凝土受压区高度：x=Fa/FB=138.1毫米h=172毫米h=849.6毫米将x=138.1mm毫米代入以下公式计算截面承载力m=fbx(h-x/2)=14391.9 kNm 13334 kNm计算结果表明，中跨截面抗弯承载力满足要求。2、斜截面抗剪承载力计算倾斜截面的抗剪承载力应从支点和变截面的h/2点复核。横截面尺寸如图1-b所示。预应力筋的位置和弯曲角度如表5所示。箍筋为直径为8mm的HRB335钢筋，双箍筋，间距S=200mm；距支点相当于梁高度范围的两倍，箍筋间距s=100 mm(1)支点h/2截面斜截面抗剪承载力计算首先，检查截面抗剪强度的上限和下限：0.510fbhV0.5110 BHv