米预应力装配式简支T梁桥上部结构

1、上部结构一设计资料及构造布置21 1 设计资料2b5E2RGbCAP1 2 横截面布置3p1EanqFDPw1 3 主梁跨中截面主要尺寸拟定3DXDiTa9E3d1 4 横截面沿跨长地变化4RTCrpUDGiT1 5 计算截面几何特性45PCzVD7HxA1 6 检验截面效率指标5jLBHrnAILg1 7 横隔梁地设置6xHAQX74J0X二主梁内力计算6LDAYtRyKfE2 1 恒载内力计算6Zzz6ZB2Ltk22 活载内力计算<修正刚性梁法）8dvzfvkwMI12 3 主梁内力组合19rqyn14ZNXI三预应力钢束地估算20EmxvxOtOco3 1 主梁尺寸及截面几何特性

2、<小毛截面） 20SixE2yXPq53 2 估算钢束面积 216ewMyirQFL3 3 钢束布置 23kavU42VRUs3 4 其它截面钢束布置及倾角计算24y6v3ALoS89四计算主梁截面几何特性及钢束重心位置校核表27M2ub6vSTnP4 1 主梁截面几何特性270YujCfmUCw4 2 钢束布置位置 <束界）地校核 29eUts8ZQVRd五钢束预应力损失计算30sQsAEJkW5T5.1 钢束张拉控制应力<con ） 30GMsIasNXkA5.2 钢束预应力损失 30TIrRGchYzg六应力验算 357EqZcWLZNX6 1 短暂状况下地应力验算35

3、lzq7IGf02E6 2 持久状况应力验算36zvpgeqJ1hk七主梁变形计算39NrpoJac3v171 使用阶段地挠度计算391nowfTG4KI72 预加力引起地反拱计算及预拱度地设置40fjnFLDa5Zo八承载能力极限状态度计算41tfnNhnE6e58 1 跨中截面正截面承载力计算41HbmVN777sL8 2 斜截面抗剪承载力计算42V7l4jRB8Hs九横隔梁计算 4583lcPA59W99 1 确定跨中横隔梁上地计算荷载45mZkklkzaaP9 2 跨中横隔梁地内力影响线45AVktR43bpw9 3 横隔梁地内力计算47ORjBnOwcEd94 横隔梁配筋计算482M

4、iJTy0dTT十行车道板计算51gIiSpiue7A10 1 悬臂板荷载效应计算51uEh0U1Yfmh102 连续板荷载效应计算52IAg9qLsgBX103 截面设计配筋与承载力验算55WwghWvVhPE一设计资料及构造布置1 1 设计资料1.桥梁跨径及桥宽标准跨径 :30m( 墩中心距离 >；主梁全长 :29.96m ；计算跨径：29.16m；支点距端顶：0.40m；梁高： 2.00m；桥面净空 :净 9m+ 2× 1.5m=12m. asfpsfpi4k2.设计荷载公路级 (qk=0.75 × 10.5=7.785KN/m ；Pk =0.75×

5、277=208KN>人群荷载 3.0KN/m 2,栏杆及人行道板地每延M 重取 6.0KN/m.3.材料及工艺混凝土 :主梁和桥面铺装用C50,栏杆用 C30, 预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范s根 ,全梁配 4 束 ,fpk =1860MPa, 普通(JTG D62-2004> 地 15.2 钢绞线 ,每束 7钢筋直径大于和等于12mm 地采用 HRB335 钢筋；直径小于12mm 地均用R235 钢筋 ,按后张法施工工艺制作主梁,采用内径 80mm、外径 87mm 地预埋波纹管和夹片锚具.ooeyYZTjj14基本计算数据材料特性表名称工程立方强度弹性模量

6、轴心抗压标准强度轴心抗拉标准强度轴心抗压设计强度轴心抗拉设计强度混凝土容许压应力短暂状态表符号fcu,kEcf ckf tkf cdf td0.7f ck1-1单位数据MPa50MPa3.45 ×104MPa32.4MPa2.65MPa22.4MPa1.83MPa20.72容许拉应力0.7ftkMPa1.757标准荷载组容许压应力合：容许主压应力持久状态容许拉应力短期效应组合：容许主拉应力标准强度s15.2钢弹性模量抗拉设计强度绞线最大控制应力con持久状态应力 (标准荷载组合 >钢筋混凝土材料重度沥青混凝土钢绞线钢束于混凝土地弹性模量比5设计要求0.5fck0.6fck -0

7、.85 stpc0.6ftkf pkEpf pd0.75f pk0.65f pk123EpMPa16.2MPa19.44MPa0MPa1.59MPa1860MPa1.95 ×105MPa1260MPa1395MPa1209KN/m325KN/m323KN/m378.5无量纲5.65A 为减轻主梁地安装重量,增强桥梁地整体性,在预制B 设计构件尺寸按规范图T 梁上设 40cm 地湿接缝C 对内梁各截面进行验算1 2 横截面布置1主梁间距与主梁片数如图 1-1主梁间距通常应随梁高与跨径地增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标 很有效 ,故在许可条件下应适当加宽T 梁翼板 .

8、因该桥采用30m 预应力混凝土简支T 形梁桥 ,主梁间距均为 220 ,(T 梁地上翼缘宽度为200 ,保留 40 地湿接缝 >,考虑人行道适当挑出,故净 -9+2 × 1.5m 人行道地桥宽采用五片主梁(如图 4-1 所示 >.BkeGuInkxI上部结构一般构造图25150450450150250.01现浇混凝土C40混凝土 3-9.7 厘米沥青混凝土 4厘米0.010.0150.015442277垫砂浆20号水泥砂浆 2厘米7泄水管轴线7511022022022022011075图 1-11 3 主梁跨中截面主要尺寸拟定1.主梁高度预应力混凝土简支梁桥地主梁高度与其

9、跨径之比通常在1/14-1/25 之间 ,高跨比约在 1/18 1/19之间 .当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济地方案,因为增大梁高可节省预应力钢束用量,同时梁高加大一般只是腹板加高,而混凝土用量增加不多 .随跨径增大而取较小值 ,随梁数减少而取较大值 .本设计取用主梁高度为200 .PgdO0sRlMo2.截面细部尺寸T 梁翼板地厚度取决于桥面板承受车轮局部荷载地要求,还应考虑是否满足主梁受弯时上翼板受压地强度要求.本设计预制 T 梁地翼板厚度取用 20 ,翼板根部加厚到 26 ,以抵抗翼缘根部较大地弯矩 .在预应力混凝土梁中腹板内因主拉应力甚小,腹板厚度一般由布置制孔管地构造决定

10、 ,同时从腹板本身地稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度地1/15.因此 T 梁腹板厚度均取20 .3cdXwckm15马蹄尺寸基本由布置预应e 力钢束地需要确定地 ,设计实践表明 ,马蹄面积占截面总面积地10%-20%为合适 .初拟马蹄宽度54 ,高度 29 .马蹄与腹板交接处做成45 度斜坡地折线钝角 ,以减小局部应力 .h8c52WOngM按照以上拟定地外形尺寸,就可绘出预制梁跨中截面图(如图 1-2 所示 >1918019191801900223420R34 2954R5510154605121177199225454跨中支点图 1-21 4 横截面沿跨长地变化本设计主梁采用等高

11、度形式,横截面地 T 梁翼板厚度沿跨长不变,马蹄部分和腹板为配合钢束弯起而从第一道内横隔梁开始向支点逐渐抬高.尺寸如图 1-3 所示 .v4bdyGious内梁半立面2996/219（外）20（内）10701259617（外）18（内）240486486486- 812290119（上）17（下）19（上）17（下）402916/219（上）17（下）图 1-31 5 计算截面几何特性梁截面见图1-4218219191801911090190022665R12002051021717779119225454内梁外梁图 1-4跨中截面几何特性计算表 1-1分AiyiSi Ai yiI id iy

12、s yiI x Ai di2I I i I x块( cm2 >( cm3 >( cm4 >( cm >( cm4 >( cm4 >名内梁称翼板360010360001200066.421588181915893819三角承托27622607255254.42817384818344腹板302095.52884105738252-19.0810994206837672下三角289165.3477724640-88.8822830002287640马蹄1566185.5290493109751-109.0818632967187427188751668747I4

13、4580193外梁360010360001200065.43154119061542390643822963687653.4312503871251263302095.52884105738252-20.0712164716954723289165.3477724640-89.87233414223387821566185.5290493109751-110.0718972724190824758913672311I45051149注：内梁截面形心至上缘距离y sSi668747cmAi875176.42外梁截面形心至上缘距离Si672311cmysAi891375.431 6 检验截面效率指

14、标I44580193内梁上核心距cmK sAi y x41.228751 123.58下核心距K xIcmAi66.66ys截面效率指标K sK x0.54 0.5=h外梁上核心距I45051149K scmAi yx891340.58124.57下核心距 K xIAi67.01ys截面效率指标= K sK x0.5370.5 ；介于 0.45-0.55h表明以上初拟地主梁跨中截面尺寸是合理地.1 7 横隔梁地设置在荷载作用处地主梁弯矩横向分布,当该处有内横隔梁时它比较均匀,否则直接在荷载作用下地主梁弯矩很大.为减小对主梁设计起主要控制作用地跨中弯矩,在跨中设置一道中横隔梁；当跨度较大时 ,四

15、分点处也宜设置内横隔梁.本设计在两支座中心线间每隔4.86m 设置一道横隔梁.横隔梁采用开洞形式 ,尺寸见图1-2.J0bm4qMpJ9二 主梁内力计算根据上述梁跨结构纵、横截面地布置,并通过活载作用下地梁桥荷载横向分布计算,可分别求得各主梁控制截面 <取跨中、四分点、变化点和支点截面）地恒载和最大活载内力,然后再进行主梁内力组合 .XVauA9grYP2 1 恒载内力计算1恒载集度<1）预制梁自重内梁： a.跨中截面计算 ,主梁地恒载集度g(1)0.8751 25 21.8KN / mb.由于马蹄抬高所增加重量折算成恒载集度g 240.29 4.86 0.1725 / 29.96

16、0.214KN / m20.602c.由于腹板加厚所增加地重量折算成恒载集度g(3)（1.3494 0.8751）（0.44.86 ） 2 25 / 29.962.240KN / m2主梁端截面面积1.3494m 2d.横隔板隔梁体积20.1851.510.990.710.910.590.1720.460.060.365m3222端横隔梁体积20.1851.510.820.710.910.590.290.060.275m322（ ）（） +(0.275）25/ 29.961.982KN / mg 40.365 52所以 ,预制梁恒载集度 <内梁）21.8 0.214 2.14 1.982

17、26.14KN / m外梁： g(1)0.89132522.28KN / mg 20.214KN/mg 32.240 KN / mg(4)0.991KN / m所以 ,预制梁恒载集度 <外梁）g122.280.2142.240.99125.73KN / m<2）二期恒载内梁：现浇T 梁翼板恒载集度g(5)0.200.4252.0KN / m外梁：现浇T 梁翼板恒载集度g(5)0.200.2251.0KN / m另外 ,一侧栏杆和人行道6.0KN / m桥面铺装层：4cm 沥青混凝土：9cmC40 混凝土：0.049.0238.28KN / m0.0992520.25KN / m若两

18、侧栏杆 ,人行道和桥面铺装均平摊给5 片主梁 ,则：g16(8.2820.25) 8.11KN / m25所以：二期恒载集度内梁： g22.08.1110.11KN / m外梁： g21.08.119.11KN / m2.恒载内力如图 (4-5> 所示 ,设 x 为计算截面离左支座地距离,并令 a=x/l, 则：主梁弯矩和剪力地计算公式分别为：M da la l 2g / 2Qdl2a lg / 2恒载内力见表1-2弯矩影响线剪力影响线恒载内力计算图图 1-5恒载内力计算表表 2-2计算数据内力l 29.16m? l 2850.306m 2工程gM da la l 2g / 2 KNmQ

19、dl 2a l g / 2 KNh/2 处跨中四分点变化点四分点变化点h/2 处支点a0.50.250.1670.0340.250.1670.0340内g1(KN/m>26.142778.42083.81546.0365.0190.6253.8355.2381.1梁g2(KN/m>10.111074.1805.6597.7141.173.798.1137.3147.3外g1(KN/m>25.732734.82051.11521.8359.3187.6249.8349.6375.1梁g2(KN/m>9.11967.9725.9538.6127.266.488.4123.7

20、132.82 2 活载内力计算 <修正刚性梁法）1.冲击系数和车道折减系数冲击系数：结构基频f1EI c<4-1 ）2mc2l注： l 结构计算跨径 <m ）E 结构材料地弹性模量 (N/m 2>I c 结构跨中截面地截面惯矩(m4>mc 结构跨中处地单位长度质量(kg/m>G 结构跨中处每延M 结构重力 (N/m>23.4510444580193108f136.25103 / 9.813.77 Hz2 29.162因为1.5Hzf14Hz所以0.1767ln f0.01570.1767ln3.770.01570.22车道折减系数：双车道不考虑汽车荷载

21、折减,即车道折减系数=1.02.计算主梁地荷载横向分布系数<1）.跨中地荷载横向分布系数mc本桥跨内设有七道横隔梁,具有可靠地横向联结,且承重结构地长宽比为：L / B29.16（/52.20）2.652所以可按修正刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mca.计算主梁地抗扭惯矩IT对于 T 形梁截面 ,抗扭惯矩可近似按下式计算：mITci biti3<4-2 ）i1式中： bi 和 ti 相应为单个矩形截面地宽度和厚度；ci 矩形截面抗扭刚度系数；m 梁截面划分成单个矩形截面地个数.对跨中截面 , IT 计算图示如图<1-6 ）, I T 计算见表 <1-3 ）

22、21819180194.1126120.01401225.73354I T 计算图示图 1-6b.计算抗扭修正系数主梁地间距相同,同时将主梁近似看成等截面,则：1<1-3 ）1 GIT ( L)2EI BIT 计算表表 1-3bi (cm)ti (cm)ticim334)分块名称biI Tci bi ti（ 10mi 1翼缘板22021.40.1190.3085.418内梁腹板141.1200.1420.3034.18马蹄5437.50.6940.1905.89615.49361式中： G 材料地剪切摸量 , G0.425EL 材料地计算跨径 , l29.16mIT 主梁抗扭惯矩 , I

23、T0.01549361m4I 截面惯性矩 , I内28507373cm4则：10.8551 1.042 1.425E29.162 0.01549361E0.28507373112c.按修正地刚性横梁法计算横向影响线竖标值：1 j1ai a j<4-4 ）n5ai2i1式中： n5524.422.222 48.4m2ai2i1计算所得 值列表4-4 中ij ij 值列表表 4-4梁号a i(m>i1i514.40.542-0.14222.20.3710.029300.20.2d.计算荷载横向分布系数1,2,3 号梁地横向影响线和最不利布载,见下图15010220人群4018016.0

24、21455.0004.01573.3.00222. .00073.082.02.090010220220220130180汽车241.0-7321.00920.03621.002222.00001501号梁2号梁3号梁跨中地横向分布系数mc 计算图式图 1-7对于 1 号梁：汽车荷载： mcq110.370.270.130.6421i0.512人群荷载： mcrr0.61对于 2 号梁：汽车荷载： mcq110.230.280.350.5122i0.162人群荷载： mcr0.40对于 3 号梁：汽车荷载： mcq110.20.423i0.2 0.2 0.22人群荷载： mcr0.20<

25、2）.支点地荷载横向分布系数m0按杠杆原理法绘制荷载横向影响线并进行布载,1、2、 3 号梁地横向影响线和最不利不载图示如图 1-815010220人群4018028.09 03 .114018080.11.090015010220220220汽车130180汽车14.0180130180汽车80.111.40.0支点地横向分布系数m0 计算图示图 1-8对于 1 号梁：汽车荷载： m0 q11i1 （0.820） 0.4122人群荷载： m0 r1.39对于 2 号梁：汽车荷载： m0 q12i1 （ 0.181.00.41） 0.8022人群荷载： m0r0对于 3 号梁：汽车荷载： m0

26、 q13i1 （0.181.00.41） 0.8022人群荷载： m0r0<3）.横向分布系数汇总活载横向分布系数汇总表表 1-5荷载类别m cm 0梁号1 号梁2 号梁3 号梁1 号梁2 号梁3 号梁汽车0.640.510.400.410.800.80人群0.610.400.21.39002.计算活载内力有多道内横个梁地情况, m c 从第一道内横隔梁向m 0 直线性过渡 ,当求简支梁跨中最大弯距时,鉴于横向分布系数沿跨内部分地变化不大,为了简化起见 ,通常均可按不变化地m c 计算 .bR9C6TJscw计算跨中截面最大弯矩和最大剪力计算图示如图1-9计算荷载：公路级其中集中力 PK

27、277 0.75208KN 在计算剪力时 PK 208 1.2250KN均布荷载 qk10.50.757.875 KN / m人群荷载 qr3.01.5 4.5 KN / m计算公式为：M Q1K(1)(qk mcpk mc y) M Q2 Kqr mc<1-5 ）QQ1K(1 ) ( qk mcpk mc y) QQ 2Kqr mc<1-6）车辆冲击系数。车道折减系数。mc 主要荷载横向分布系数。PK 车辆荷载地轴重。影响线面积。y 影响线竖标 .a.对于集中力、均布荷载内力计算见表1-6跨中截面内力计算表表 1-6梁号1 号梁2 号梁3 号梁荷载类别集中力均布荷载集中力均布荷载

28、集中力均布荷载1+ 1.221.221.221.221.221.22pi2087.8752087.8752087.875最大yi7.29106.297.29106.297.29106.29弯矩imi0.640.510.40M max=1837.5M max=1464.26M max=1148.44续表 1-6梁号1 号梁2 号梁3 号梁荷载类别集中力均布荷载集中力均布荷载集中力均布荷载1+ 1.221.221.221.221.221.22最大pi2507.8752507.8752507.875yi0.50.50.5剪力101010imi0.640.510.40Qmax=120.04Qmax=9

29、5.66Qmax=75.03l=29.16mqk=7.8751446.1 号梁 m c0008.015.2号梁 m c008.004.3 号梁 m c0P k=2485.0剪力影响线q k =7.875Pk=2079弯矩影响线2.7跨中截面计算图示图 41-9b、人群最大剪力及弯矩MQ2Kqr mcQQ 2Kqr mc1 号梁：M max4.50.61106.29 291.77Qmax4.50.613.65 10.03KN2 号梁：M max4.50.4106.29 191.32KN / mQmax4.50.43.65 6.57KN3 号梁：M max4.50.2106.29 95.66KN / mQmax4.50.23.65 3.29KN .四分点截面地最大弯矩和最大剪力计算图示如图 1-10梁号荷载类别集中力1 号梁均布荷载集中力2 号梁均布荷载集中力3 号梁均布荷载1+ 1.221.221.22