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文档简介
1、3/15公路预应力混凝土简支桥梁设计课程名称:桥梁工程院系:土木工程系专业:铁道工程(隧道组)年级:级姓名:设计题目:指导教师:大学2012年5月16日西南交大峨眉校区课程设计任务书专业姓名学号开题日期:2012年4月20日 完成日期:2012年5月27日题目公路预应力混凝土简支桥梁设计一、设计的目的通过本课程设讣,完成公路预应力混凝土兼职梁桥的设汁,掌握中小跨径 简支梁桥上部结构的一半设讣方法,具备初步独立设讣能力:掌握简支梁桥 荷载横向分布系数m,主梁内力汁算;提高综合运用所学理论知识,具有独 立分析问题 和解决问题的能力,提高桥梁绘图能力二、设计的内容及要求1. 根据结构布置进行主梁的横
2、向分布系数讣算。2. 本次设讣中要求手算完成对边梁的结构内力讣算。3. 根据规范规定进行作用效应组合。4. 进行了梁预应力钢朿的配筋设计。5. 桥面板的内力计算。6. 做出设计分析或小结。三、指导教师评语四、成绩指导教师签章)年 月 日目录一、设计基本资料及构造布置4(一)设计资料41. 跨度和桥面宽度42. 技术标准43主要材料44材料参数4(二)结构设计51. 截面尺寸拟定5(1)梁高5(2)横隔梁设置5(3)栏杆高度5(4)设计图5(5)计算边主梁截面儿何特征6二. 公路桥面板的计算7(一)车辆活载在板上的分布7(二)单向板的有效宽度71-确定板的类型72. 板的有效工作宽度7(1)车轮
3、荷载在板跨中间。7(2)车轮荷载在板的支承处。7(3)车轮荷载在靠近支承处。8(三)行车道板的内力计算8(1)跨中弯矩8(2)支点剪力9三. 主梁的计算9(一)边主梁的荷载横向分布系数91-端部剪力横向分布系数计算(按杠杆法)92.跨中荷载弯矩横向分布系数(按刚性横梁法)10(二)边主梁结构内力计算111. 横载内力11(1)横载11(2)横载内力计算122. 活载内力12(1)汽车活载冲击系数计算12(2)双车道荷载133. 边主梁作用效应组合14四、预应力钢束的配筋设计14(一)预应力钢筋数量的估算14、设计基本资料及构造布!(一)设计资料1. 跨度和桥面宽度标准跨径:教学班序号为75,故
4、厶=20.5? + 0.5x75m = 58m计算跨径:56.8m桥面宽度:7.9/H+2x0.5 (防护栏)m = 8.9m (单幅)主梁中心距:2.3m湿接缝宽度:0.3m2-技术标准本桥为四梁式后张法预应力混凝土简支T梁桥,按上下行分左右分离式布 置,单幅按两车道设计。设计荷载:公路一II级。设计安全等级:二级。桥台采用重力式U型桥台。3. 主要材料混凝土:主梁现浇湿接缝及现浇隔板接头混凝土均采用C50混凝土;铺装 层上层5cm厚沥青混凝土,下层8cm厚C40W6防水混凝土。钢材:预应力钢绞线270级05 (Ojl5.24mm):普通钢筋直径12mm采用 HRB335钢筋,直径12mm采
5、用R235钢筋。4. 材料参数材料参数(1)C50混凝:查JTG 1)62-20043. 1. 33.1. 5 条.可斜弹性模亜 E=3.45X10cMPaS轴心抗床强度役i .值:f=22. 4MPa轴心抗拉强度阪:值:fLSSMPa轴心抗压强度标准值:f疔32. 4MPa轴心抗拉强度标准值:f2. 65Ta容更 26. 0Wm:(2)C40;W 铺装层:査JTG D60-2004弟421条.可得容重 25. 0kN/m:(3)沥青混凝I铺装层:査JTG D60-2004-M 2. 1.可得容垂:23. OkN/a:,(4)锂绞线,査JTG D627004第3223 24条.可得弹性模量:E
6、=1.95X10Wa抗拉强度设计值:ffl?60MPa抗拉强度标准值:r=1860iPa张拉控制向力;0=0. 75 fj艷(二)结构设计1.截面尺寸拟定(1)梁高高跨比:在梁式桥的立面布置中,梁高h与跨径1的比值h/1称为高跨比。 一般的,简支体系中装配式板桥h/1取1/121/16;装配简支梁h/1经济范围 为1/1P1/18,在跨径偏大时取用偏小的值;预应力混凝土梁h/1取1/1齐1/25 左右。在其它体系中,梁高的变化根据受力特点在跨中与支点所取的范围有所 不同。故取梁高 H = 2.4/7? 58/7?/25 = 2.32/n(2)横隔梁设置横膈梁预制块数保证桥面板为四边支承的单向板
7、,横隔梁间距2x2. 3m, 横隔梁设置11道,间距4. 733m,宽度20cmo(3)栏杆高度栏杆高度:取lm。(4)设计图丈盘申心鼓293:P64O1丰rk116Q2503,3473.3473,34 73,3473,3内梁立面图.890切亠790贞100230230230100单幅桥横断面图(单位cm)5/15200二U!15一亠27/ 15中主梁跨中截面尺寸图(单位cm)中主梁端部截面尺寸图(单位cm)5140gooOOJ18CCCl边主梁跨中截面尺寸图(单位cm)边主梁端部截面尺寸图(单位cm)(5)II-算边主梁截面儿何特征跨中截面儿何特性计算表分块名 称分块面积A1分块面积 形心至
8、上 纟录距离yi分块面积对 上缘静矩Si 二 Ai=*yi分块面积的自 身惯性矩Iidi=ys-yi分块面枳截面形 心的惯性耘Ix-Al* 叭|I=Ii+Izyscm2cmcm3CTH4crncn4crn95. 6403翌板3440.008.0027520. 0073386. 678T. 6426421998.23264953關.90上三角 承托400. 0019. S37733. 332222. 2276. 312329098. 222331320. 44腹板3528.00114.00402192. 0011294304.00-18.361189219.7112483523. 71下三角44
9、1.00205. 0090405. 0010804. 50-109. 365274163. T15284968. 211680.00226. 00379680. 00131T120. 00-130. 3628549356.1829866476.18a9489.0090T530. 3375461673.44二、公路桥面板的计算(一)车辆活载在板上的分布取车辆荷载的最大轴重(即后轮)作为讣算荷载。后轮面积:ax xb = 0.2m x 0.6m后轮轴重:P = 40kN铺装层厚度: =0.13加沿纵向:a2 =ax +2h = 0.2 + 2x0.13 = 0.46m沿横向:b2 =+2/? =
10、0.6 + 2x0.13=0.86/h桥面板所承受的局部均布荷载集度为:p140P 2ab2x0.46x0.86】皿也(二)单向板的有效宽度1.确定板的类型厶仏=473.3/230 =2.05 2所以桥面板为单向板2 板的有效工作宽度计算跨径/ = 2.3mI2 321a =心 + = 0.46+ = 1.23/? l4,此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠,应求两个车 轮荷载的有效分布宽度 = 1.53+1.4 = 1.93/n,折合成一个荷载的有效分布宽度 a = 293/2 = l47m(2)车轮荷载在板的支承处。板的厚度r = 0.16/a = a = a1 +t = 0.46 + 0.
11、16 = 0.62m(3)车轮荷载在靠近支承处。a = ax = a2+t + 2x = 0.62m + 2xX为荷载离支承边缘的距离。(三)行车道板的内力计算86. 駅(a)求跨中弯矩;(b)求支点剪力20/15(1)跨中弯矩M中g = (0.08 x25 + 0.05 x 23 + 0.16x26)x2.3 = 16.8RN/ m=牛=-16 8x2.3- _U AkN.m828x1.53= 32kNmA OR P140x(2.3 )Mo=(1 + “)t(/-/?2/2)=13x 6U= 11+ 32.1 = 43.2kN mt/H= = 0.08x 0.5 x/. 12 2a =JL/
12、 = J_x56.8 = 2&40 2 2恒载内力跨中弯矩:A/1/2 = qco = 39.124 x 403.28 = 15777 .927-m跨中剪力:Q“=g%=支座剪力:2=05=39.124x28.4 = 1111 2kNm2. 活载内力(1)汽车活载冲击系数讣算公路一I级车道荷载标准值:均布荷载标准值:条=0.75x10.5 = 7.875/;/计算弯矩时集中荷载标准值:Pk =0.75 x 360 = 270计算剪力时集中荷载标准值:1.2/ =1.2x270 =324= 39.124/. =3988?g 98N/kg叫2x56.8 J345xEx7646167344xE比 L
13、 5Hz3988所以“ = 0.05冲击系数:1 + / = 1.05(2)双车道荷载f取1.0mc=0. 72536mo=o. 6L一_L :跨中截面可变荷载效应计算图示(单位m)活载跨中弯矩:S = (1 + “)加()+ R y)A/l/2 =1.05xl.0x0.72536 x(10.5x403.28 + 270 x 14.2)= 6145 5kNm 活载跨中剪力:V1/2 =1.05x1.0 x 0.72536 x (10.5 x 7.1 +324 x 0.5)= 180.16kN-m支座岀截面最大剪力:匕=1.05 x 1.0 x 0.61 x (10.5 x 28.4 + 324
14、x1.0)= 398.52Pkqkf 1? ! ? ! ? ?、a=4. 73H1犬)6. 8mmc=0. 72536 m0=0.611.0V彩响线3边主梁作用效应组合边主梁作用效应组合表序号荷载类别跨中截面支点截面kNmkNkN恒荷载15777.927011112可变荷载6145.15180.16398.52基本组合(=1.2+1.4)27536.722252.2241891.272短期组合(=0+0.7)20079.532126.1121390.084长期效应组合(=0+0.4)18235.98772.0641270.528标准组合(二+)21923.08180.161509.64四、预应
15、力钢束的配筋设计(一)预应力钢筋数量的估算按正常使用极限状态的应力要求估算钢筋束:按全预应力混凝土构件设 计,按正常使用极限状态组合计算时,截面不允许出现拉应力。对于T形截面 简支梁,当截面混凝土不岀现拉应力控制时,则得到钢束n的估算公式式中:持久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合,按荷载组合表中值取用;G与荷载有关的经验系数,对于公路一U级,取0.565;“一一束1575. 24钢绞线截面积,一根钢绞线面积1.4c,一 束钢绞线的截面积是21 cm。预应力钢绞线,标准强度/=186OM几,设汁强度厶=126OM“a,弹性模 量 Ep=L95xl/Mp。Mk = 21923.08 kN m =0 N mx/76461673 .44k、=55.81c/?工側儿)9489 .0x(240-95.6403)假设ap =20cm,则ep = h - yx a
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