兰州理工大学毕业设计预应力混凝土简支T形梁桥计算第二部分

第二章预制预应力混凝土简支梁桥的设计2.1设计数据和结构尺寸公式设计数据1.标准跨度：(桥墩中心距)；2.预制长度：3.计算跨度：4.桥面净宽：净宽(人行道)；5.设计荷载汽车荷载：公路等级；人群负荷：作用在人行道栏杆两侧的力：两侧人行道的重量：6.材料和技术混凝土：主梁采用C50混凝土，C30混凝土；混凝土铺在桥面上。钢绞线：预应力钢束为每束6根的钢束；钢筋：直径小于钢筋，直径大于或等于钢筋。采用后张施工技术制作桥梁。预制时，预留孔道由内径和外径的预埋金属波纹管制成，钢绞线两端用双动千斤顶同时张拉，锚固装置为夹式群锚。主梁安装就位后，现浇宽湿接缝，最后施工混凝土桥面铺装。7.材料特性和其他参数各种材料的特性指标见表3-1表3-1材料特性指数表材料项目名数据具体的立方强度弹性模数轴向压缩标准强度轴向拉伸标准强度轴向抗压设计强度轴向拉伸设计强度钢绞线标准强度弹性模数拉伸设计强度最大控制应力拉伸标准强度拉伸设计强度拉伸标准强度拉伸设计强度钢筋混凝土材料重量钢绞线材料重量钢梁与混凝土的弹性模量比8.设计基础(1) 公路桥涵设计通用规范()缩写为桥规；(2) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范()缩写为公预规。截面布置1.主梁间距和主梁件数随着梁高和跨度的增加，增大主梁间距是经济的，增大翼板可以提高主梁截面的效率指标。因此，当条件允许时，梁的翼板应适当加宽。根据桥面宽度的设计要求，采用主梁间距，选择主梁，截面布置如图3-1所示。图2-1(a)结构布局(尺寸单位：mm)图2-1(b)结构布局(尺寸单位：厘米)图2-1(c)结构布局(尺寸单位：厘米)2主梁跨中截面主要尺寸建议(1)确定主梁的高度预应力混凝土简支梁的梁高与跨度之比一般在，梁高与跨度之比在标准设计中。在桥梁高度不受限制的情况下，增加梁高可以节省预应力钢梁的数量，而梁高的增加一般只是腹板的加高，所以混凝土量的增加并不明显，所以一般来说增加梁高是一个比较经济的方案。考虑到上述所有因素，主梁高度取为。(2)主梁截面细部尺寸的确定梁翼板的厚度主要取决于桥面承受车轮局部载荷的要求，以及是否应考虑主梁弯曲时上部翼板受压的强度要求。因此，取预制梁翼板厚度，翼板根部加厚，以抵抗翼缘根部较大的弯矩值。腹板中的主拉应力较小，因此厚度通常由预制孔道的结构决定。考虑到腹板本身的稳定性条件，厚度不应小于其高度。最后，确定纸幅厚度为。马蹄形的大小取决于预应力钢束的排列需要。翼板的马蹄形面积更适合于总横截面积。考虑到主梁中布置的钢束数量较少，决定在跨中截面布置两层钢束，一层最多布置三束。同时，根据第公预规条、第9.4.9条、钢束的净距离和预留管线的结构要求，初步提出马蹄形的宽度和高度，并对马蹄形与腹板的连接处进行三角化，以降低局部应力。根据上述外形尺寸，预制梁的跨中截面如图所示。因此，取受压翼缘(内梁和外梁)的有效宽度。2.全断面几何特征的计算如图2-2所示，将主梁的中跨部分分成五个规则的小单元。截面质心和上边缘之间的距离为：其中：区块面积；从块区域中心到上边缘的距离。图2-2主梁跨中截面框图(尺寸单位：cm)由于主梁的宽度较大，为了保证桥梁的整体力学性能，桥面采用现浇混凝土刚性节点，因此主梁的工作截面分为两种类型：预制和吊装阶段的小截面()。运行阶段的大截面()。主梁跨中截面的全截面几何特征数据见表3-2。表3-2主梁跨度中的大毛截面设置特征块名街区块面积与上缘静力矩的关系(厘米)块面积对界面质心的惯性矩翼板27007.52025087.3三角形支架50018.3339166.576.467腹板410011041000-15.2下三角形262.520052500-105.2马蹄铁1375217.5-122.79062.5. 53.检查该部分的效率指数(尽可能)从剖面重心到上部岩心的距离：从截面重心到下部堆芯的距离：该部门的效率指数：因此，它更合理。2.1.4沿跨度长度的横截面变化主梁采用等高形式，翼板厚度沿跨度方向不变。由于锚头的集中力，梁端截面产生较大的局部应力，因此腹板加厚至与梁端范围内的马蹄形一样宽(见图2-1)。2.1.5横向隔断梁的设置在桥梁跨度的中点、三点、六点和支点处，分别间隔设置七根横向分隔梁。2.2主梁效应的计算主梁作用效应的计算包括永久作用效应和可变作用效应。根据桥跨结构的纵向和横向截面布置，计算变作用下的横向荷载分配系数，得到各主梁控制截面(取中跨、四分之一点和支点截面)的永久作用和最大变作用效应，进而进行主梁作用效应组合。2.2.1永久动作集(1)预制梁自重(一期恒载)(1)跨中截面主梁的自重：(2)马蹄形凸起和腹板加宽梁重：(3)支点端重量隔膜梁的体积：中间隔膜梁的体积：端部隔膜梁的体积：边梁横隔板梁的恒载集中；中梁横隔板梁的恒载集中；边梁第一阶段恒载集中为：中梁的第一阶段恒载设置为：(2)二期恒载：二期恒载包括人行道重量、人行道栏杆重量和桥面铺装重量。单侧人行道栏杆；单侧人行道；桥面铺装层重量计算见图3-3。光束1:光束2:光束3:图3-3桥面铺装示意图(尺寸单位：厘米)恒载计算汇总见表3-3表3-3恒载汇总波束号第一阶段空载二期恒载总恒载124.056.87=1.52 3.28 2.0730.92224.715.2029.91324.716.5631.272.永久效应为了计算截面与支座之间的距离，主梁弯矩和剪力的计算公式如下：；永久效应的计算结果见表3-4。表3-4永久效应的计算波束号总恒载中跨1/4跨度1/4跨度支点130.923174.692381.02221.54443.08229.913070.992303.24214.31428.61331.273210.632407.97224.05448.102.2.2可变效应的计算1.冲击系数的计算简支梁桥结构基频的计算哪里：然后影响系数为：因此这座桥设计有两条车道，所以车道不会减少。2.梁荷载横向分布系数(1)跨中荷载横向分布系数(采用修正偏心压力法计算)本设计桥跨有5根横向分隔梁，承重结构的宽跨比，梁与梁之间的湿接缝具有可靠的横向连接效果。据莫0.10c0.1410.1960.2140.2290.2490.2630.2810.2990.3070.3130.333表3-6计算表块名盖片2.20.240.110.3100.00943网络1.510.200.130.3050.00368马蹄铁0.50.350.70.1890.004050.01716图3-4计算图(尺寸单位：厘米)B.计算扭转校正系数由于主梁的间距相等，主梁可视为大致相等的截面，因此有：哪里：算过了。C.根据修正的偏心压力法计算横向影响线的各坐标值：地点：计算值如表3-7所示。表3-7计算结果汇总波束号14.40.564-0.16422.20.3820.018300.200.20D.计算横向载荷分布系数(见图3-5)图3-5跨中荷载横向分布系数计算图(尺寸单位：cm)光束：；光束：；光束：(2)支点横向载荷分布系数(杠杆法计算)杠杆原理法适用于双主梁桥梁或横向连接薄弱、无中间哼唱的桥梁。杠杆原理方法也适用于多梁桥梁。当荷载位于主梁支点附近时，计算荷载的横向分布系数。此时，主梁的支撑刚度远大于主梁之间横向连接的刚度。应力特征符合法德杠杆原理假设。因此，支点的侧向荷载分布系数计算如图3-6所示。根据杠杆原理方法，画出载荷横向影响线，进行载荷分配。图3-6支点荷载横向分布系数计算图(尺寸单位：厘米)光束：光束：光束：(3)荷载横向分布系数汇总(见表3-8)表3-8荷载横向分布系数汇总负荷中跨1/4跨分歧点光束1光束2光束3光束1光束2光束3公路等级0.6570.5300.400.4090.7960.796人群0.6140.4080.401.27003.车道荷载值根据公预规第4.3.1条，均匀荷载的标准值为公路等级车道荷载；集中荷载标准值：计算弯矩时：计算剪切力时：4.计算可变效应在计算变作用效应时，应考虑荷载横向分布系数沿桥跨的变化，具体如下：在支点处，在桥跨的中间，从第一个内横隔梁到直线过渡。A.计算公路车辆活载跨度中的弯矩(见图3-7)图3-7二级公路荷载跨度中弯矩图的计算B.人群荷载跨中弯矩的计算C.计算中跨路段公路荷载的最大剪力(见图3-8)图3-8跨中截面剪力计算图D.计算横截面人群荷载的最大剪力：E.计算支点截面处公路等级荷载的最大剪力(见图3-9)图3-9支点二级荷载下公路最大剪力计算图F.计算支点截面处人群荷载的最大剪力(见图3-10)图3-10支点截面人群荷载最大剪力计算图G.计算1/4截面公路的荷载弯矩(见图3-11)图3-11二级公路荷载1/4跨段弯矩计算H.计算1/4截面人群的荷载弯矩(见图3-12)图3-12计算人群荷载1/4截面的弯矩图一、计算1/4横截面公路等级荷载的最大剪力(见图3-13)图3-13 1/4横断面公路最大剪力图计算-二级荷载J.计算1/4横截面人群荷载的最大剪力(见图3-14)图3-14 1/4截面人群荷载最大剪力图的计算下面，表3-9汇总了主梁1的活载内力，表3-9直接列出了主梁2和3的计算结果，这里不再赘述。表3-9各梁三个控制截面活载内力汇总波束号负载类别弯矩剪力中跨1/4跨度支点中跨1/4跨度1公路等级1906.211429.72291.33150.21207.66人群负荷189.13141.8833.616.6014.852公路等级1537.731153.35252.10131.56167.52人群负荷125.6794.2813.054.389.873公路等级1160.55870.45153.8891.45126.43人群负荷123.2192.4312.804.3