25m预应力混凝土简支T梁桥设计ddd

1、25m预应力混凝土简支T梁桥设计ddd桥梁工程课程设计25m预应力混凝土简支T梁桥设计学院（系）：建设工程学部专业：土木工程（英语强化）学生姓名：李兴宇学号：200959039完成日期：2014年3月3日Technology大连理工大学DalianUniversityof土木工程专业桥梁工程课程设计第一章设计依据基本参数3方案简介及上部结构主要尺寸3设计规范4第二章桥梁尺寸拟定4.第三章截面特性计算5.第四章主梁恒载内力计算7.1. 永久集度7永久作用效应8第五章桥面板内力计算8.1. 悬臂板荷载效应计算8连续板荷载效应计算9冲击系数15车道荷载取值15活载作用计算15第八章荷载内力组合1.9

2、第九章配置主梁预应力筋19（一）预应力筋配置201.预应力筋估算202.预应力筋布置213.预应力钢筋半跨布置21（一）计算主梁截面几何特性.231.截面面积及惯性矩计算232.截面几何特性汇24第十章主梁挠度及预拱度计算251.汽车和在引起的跨中挠度252恒载引起的跨中挠度25第十一章支座设计261选定支座的平面尺寸272.确定支座的厚度273验算制作的偏转28验算支座的抗滑性28、设计资料1桥面宽度总宽12m,其中车行道宽度9.0,两侧人行道宽度各1.5m2荷载汽车荷载：公路I级人群荷载：3.5kN/m2人行道荷载：每侧重4.1kN/m3跨径及梁长标准跨径Lb=25m计算跨径L=24.5m

3、主梁全长L'=24.96m4材料（1）钢筋与钢材预应力筋：采用©j15.24mm钢绞线标准强度Ryb=1860MPa设计强度Ry=1480MPa普通钢筋：HPB335级和HRB400钢筋钢板：Q345或Q235钢锚具：锚具为夹片群锚(2)混凝土主梁：C50人行道及栏杆：C30桥面铺装：总厚度18cm,其中下层10cm为C40，上层为8cm沥青混凝土5施工工艺主梁采用预制安装施工,预应力筋采用后张法施工6设计规范公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)、桥梁尺寸拟定2. 主梁高度：h=1.75m梁间距：采用

4、5片主梁，间距2.4m。预制时中梁宽1.8m,留0.6m后浇缝以减轻吊装重量，并能加强横向整体性，中间桥面板按连续板设计。3. 横隔梁：采用六片横隔梁，间距为4.6m+3X5.0m+4.6m。4. 梁肋：跨中厚度为18cm,在梁端一个横隔梁间距内逐渐加厚，由18cm加厚至42cm。5. 桥面横坡：车行道采用双向向外2%横坡,人行道采用向内1%横坡。图2-1T梁中部和端部立面图及截面尺寸（尺寸单位：cm）图2-2单幅桥横截面尺寸（尺寸单位：cm）-1_一_2M图2-3半纵剖面图(尺寸单位：cm)三、截面特性计算1.计算截面几何特征将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元,截面几何特性列表见表1。

5、表1.跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积Ai(cm2)分块面积形心至上缘距离*(cm)分块面积对上缘静距SiAyi(cm3)分块面积的自身惯性矩Ii(cm4)dysycm分块面积对截面形心的惯性矩lxAdi2cm)Ililx(cm4)(1)(2)(3)=(1)+(4)(5)(6)(7)=(4)+(6)大毛截面802581423888116643.1翼板43209437.077.0400109309337863809三角21.38533222230.740080.402.6承托33.222268557753690271064012077-33.腹板243085.5562.565.128.65

6、398587837813521353下三2145-96.1441491152061.213.角68987327321156116015153726-111马蹄92416496556923368.898.62.62278842818218424570.2.5小毛截面翼板324092916874849.6797880650022277.632757.632三角5562558421.38533222237.2承托40033.22228914.436.6053273369017555445腹板2077-26.243085.565562.877380.943.5867367下三117611772145-

7、90.角14414961152377195.347.12912910261029马蹄15153726-105924164368.37704057673.52.5225544184713850.25158.28注：Si大毛截面形心至上缘距离：428170.2小、ysAi52.10(cm)8212小毛截面形心至上缘距离：ysSiA418450.2713858.62(cm)2.检验截面效率指标上核心距:Ku27884245.527.60(cm)A?yu8218?(17552.10)下核心距:KbA?yb27884245.565.13(cm)8218?52.10截面效率指标:27.6065.13175

8、0.530.5由此表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的四、主梁恒载内力计算此计算书计算中主梁作用效应。永久作用集度一期恒载g,:预制梁重力密度取25KN/m3（1）跨中截面段主梁自重（五分点截面至跨中截面，长7.58m）:G10.7138257.5813527KN（2）马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长4.3m）:（3）支点段梁的自重（长0.6m）：G31.0030250.615.05KN（4）边主梁半跨的横隔梁自重：预制T梁上一片横隔梁的面积为1.1101m2，厚度为16cm,半跨内一共有8324片G41.11010.162425/521.31KN（5）预制梁一期恒载g1：g1（135.2792

9、.2815.0521.31）/12.2521.54KN/m二期恒载q21 ）现浇T梁翼板集度：G50.60.18252.70KN2 ）横隔梁现浇部分集度：0.020.68250.34KN/m3 ）铺装：混凝土铺装：（0.100.19）/292431.32KN/m8cm沥青混凝土铺装：0.089231656KN/m平分给每根主梁：（31.321656）/59.58KN/m4 /人行道及护栏（平分给每根主梁）：4.12/51.64KN/m5 /二期荷载g2:g22.700.349.581.6414.26KN/m永久作用效应12m2（1）i2g1Q2（12）ig详细计算见表2表2.恒载内力作用效应跨

10、中a=0.5四分点a=0.25支点a=0.0一期弯矩KN?m1616.171268.400剪力KN0138.06276.12二期弯矩KN?m1069.95802.460剪力KN087.34174.69弯矩KN?m2686.122062.860剪力KN0225.40450.81五、桥面板内力计算行车道板可按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两中情况来计算。1.悬臂板荷载效应计算（1）永久作用桥面板可看成91cm的单向悬臂板，计算图式见图5-1。g1a)q人行道板c)b)q人d)图5-1悬臂板计算图式(尺寸单位：mm板结构自重计算混凝土板自重0.181254.5KN/m0.281257.0K

11、N/m人行道板4.11.0/0.914.51KN/m4.11.0/0.914.51KN/m9.01KN/m11.51KN/m每米宽板条的恒载内力:弯矩:2119.01剪力:0.912-(11.519.01)0.910.91-4.44KN?m19.010.91?(11.519.01)0.919.34KN(2) 可变作用人群荷载3.51.03.5KN/m弯矩：12Mg3.50.9121.45KN?mg2剪力：Qg3.50.913.19KN内力组合承载能力极限状态内力组合计算表基本组合弯矩Md(1.24.441.40.81.45)6.95KN?m剪力Qd1.29.341.40.83.1914.78K

12、N2.连续板荷载效应计算此T梁丄亠0.11丄，即主梁抗扭能力较大，取跨h175184中弯矩：M中0.5M。；支点弯矩：M支0.5M。对于剪力，可不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点剪力即为连续板的支点剪力。计算图式如下现浇段92丿910.450.6l=24000.45图5-2简支板计算图式(1)主梁架设完毕时桥面板可以看成长81cm的悬臂单向板4.50.8121(7.04.5)0.40.4f1.54KN?m0.81(7.04.5)0.44.15KN二期荷载M01£Qg4.5（2）计算弯矩:ll0t2.220.182.40l0b；即l2.40m计算剪力:0.181254.5K

13、N/m0.11250.081234.34KN/m0.091252.25KN/m0.60.45120.34.54.342.4292gi92M0228102.22m2°-512225°-6气5B2KN?m(3)总永久作用效应支点断面永久作用弯矩:支点断面永久作用剪力:跨中断面永久作用弯矩:可变作用M0i1.540.75.625.47KN?mQ4.157.9114.06KNMio0.55.162.58cm14021402AA40.43()4.03KN22.1423QP(10.29)(46.670.7884.030.93646.670.2124.030.064)65.91KN支点断

14、面可变作用弯矩：M°20.728.9020.23KN?m支点断面可变作用剪力：Qp65.91KN后轮着地长度为a20.2m及宽度b0.6ma10.220.180.56mb10.620.180.96m荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：I242aqd0.21.42.4m1.42.43m333则取a3ma0.220.180.181.42.14m车轮在板的支撑处时：Pb14020.96M0P(1小一(1-)(10.29)(2.4)2890KN?m8a2832计算支点剪力时，车轮应尽量靠近梁肋边缘布置。QP(1)(Aly1A2y2A3y3A4y4)P1402A人一4667KN2a23内力组合承载

15、能力极限状态内力组合计算表支点断面永久作用弯矩(1.25.471.420.23)34.89KN?m跨中断面永久作用弯矩1.22.581.414.423.26KN?m支点断面永久作用剪力1.214.061.465.91107.74KN?m现浇段180,10.M00180I0=22209600.4510.61=2400PT7777一-0.45¥3卜一1360六、主梁荷载横向分布系数计算由于本桥各T梁之间采用混凝土湿接缝刚性连接，故其荷载横向分布系数在两端可按“杠杆原理法”计算、在跨中按“刚性横梁法”计算。设单位荷载P=1作用在k号梁轴上(eak)，则任意i号主梁所分担的荷载的一般公式为：

16、ik1aiaknn2aii1式中n主梁的片数；aii号梁距桥横断面中心线的距离；akk号梁距桥横断面中心线的距离，所求出的影响线即为k号梁的横向分布影响线；n2ai2an，对于已经确定的桥梁横断面，它是一常数。式中kik号主梁的荷载横向分布影响线在i号梁处的竖标值。以计算1号梁的荷载横向分布影响线为例n2ai14.84.8557.60.61时514.84.815nn2ai57.60.2其他梁的横向分布影响线的竖标值计算方法同上，考虑结构的对称性，计算结果见下表4表4各梁的横向分布影响线的竖标值梁号P=1的位置（主梁梁轴）1510.6000-0.200020.40000.000030.20000

17、.2000计算出本桥1、2、3号梁的荷载横向分布系数在各主梁轴下的竖坐标值后，对该影响线进行最不利的加载即可求出T梁的荷载横向分布系数，计算mc的加载详见图6-1，计算m°的加载图详见图6-2，计算结果如表5所示。3号集图6-1计算mc的加载图（尺寸单位：mm）图6-2计算mo的加载图（尺寸单位：mm）表5T梁的荷载横向分布系数主梁编号梁端跨中汽车人群汽车人群10.3351.1180.6580.63820.8130.0000.4620.37230.8540.0000.4000.200七、主梁活载内力计算冲击系数简支梁桥的基频采用下列公式估算：fElc3.143.4510100.278

18、82I2,mc1819.06224.5t3mcGO.713825101819.069.810.17671nf0.01570.300其中：可算出汽车荷载的冲击系数根据本桥基频，为：2. 车道荷载取值根据桥规431条，公路一级的均布荷载qk和集中荷载标准值Pk为：qk10.5kN/m计算弯矩时：360180（24.55）180258kN505计算剪力时：Pk2581.2309.6kN3. 活载作用效应的计算mc，其余梁段均取mc。(1) 在活载作用效应计算中，支点处横向分布系数取m0，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从mo过渡到求跨中截面的最大弯矩和最大剪力245005图7-1跨中截面作用效应计

19、算图式计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直接加载求活载作用效应，图5-3示出跨中截面作用效应计算图式，计算公式为：SmqkmPky式中：s所求截面汽车标准荷载弯矩或剪力；qk车道均布荷载标准值；Pk车道集中荷载标准值；影响线上同号区段的面积；y影响线最大坐标值。可变作用（汽车）标准效应：1Mmax0.65810.524.56.12525.80.6586.1251558.20kNm21Vmax0.65810.50.512.250.658309.60.5123.02kN2可变作用（汽车）冲击效应：M1558.200.300467.46kNmV123.020.30036.91kN可变作用（人群）效应

20、：q3.5KN/mMmax10.6383.56.12524.51.50.554.753.50.7921.5262.192kNmVmax13.50.512.250.6381.510.554.753.50.06461.510.7022kN（2）求四分点截面的最大弯矩和最大剪力图5-4为四分点截面作用效应的计算图示。可变作用（汽车）标准效应：Mmax10.65810.524.54.5942584.5940.6581168.71kNm2Vmax10.65810.50.75018.375309.60.7500.658200.39kN2V200.390.30060.12kN可变作用(人群)效应：11Mma

21、x0.6383.54.59424.51.5(1.1870.396)4.750.553.51.5199.35kNm11Vmax0.6383.50.75018.3751.50.554.753.50.06461.523.5222kN飞1图7-2四分点截面作用效应计算图示（3）求支点截面的最大剪力图5-5为支点截面作用效应的计算图示可变作用（汽车）标准效应：Vmax10.65810.51.00024.5309.60.8060.658248.83kN2V248.830.30074.65kN可变作用（人群）效应:图7-3支点截面作用效应计算图示八、主梁内力组合据桥规4.1.64.1.8规定，根据可能同时出

22、现的作用效应选择了三种最不利的效应组合：短期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，见表6。表6主梁作用效应组合(1一期永久作用1610126138276)6.18.4.06.1270(2二期永久作用106080287.174)9.9.4634.695(3总永久作用2680206225450)6.12.8.40.8126(4可变作用（汽155123116200248)车）公路-级8.2.028.7.39.8301(5可变作用（汽46736.35060.74.)车）冲击.4691.611265(6可变作用（人26210.19923.47.)群）.1970.355289(7标准组合497

23、170378509822)3.9.631.5.43.1873(8短期组合40396.308389672)9.0810.3.19.8851(9极限组合635235482661104)2.9.895.7.547.4258九、配置主梁预应力筋(一)预应力筋配置1. 预应力钢筋截面估算全应力混凝土梁按作用短期效应组合进行正截面抗裂性控制设计。以下就跨中截面在作用短期效应组合情况下计算主梁预应力筋，计算公式如下所示：MSdNpeW1ep0.85(-)AW式中的Msd为正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的弯矩值；由表6可得MSd4026.68KNm设预应力筋截面重心距截面下缘为：ap120mm形心至下

24、缘距离为:yb-122.9cm1229mm预应力钢筋的合力作用但至截面重心轴的距离为:epyb-ap12291201109mmT梁跨中毛截面面积为:8218cm821800mm惯性矩为:I27884245.5cm4截面弹性抵抗矩为:wI27884245.5cm4yb122.9226885.6cm3226.885106mm3MSdw则有效预加力为:4026.68106Npe226885103.420207106N1epc"/11109、0.85(匕)0.85(6)Aw821800226.885106现取Con1480Mpa,预应力损失总和近似假定为20%张拉预应力来估算，则所需预应力钢

25、筋截面积Ap为：ApNpecon1634202071022889mm0.81480采用3束7s15.2钢绞线，单根钢绞线公称面积140mm2。预应力钢筋的面积为:Ap371402940mm2满足要求。采用夹片群锚，内径70mm外径77mm的金属波纹管成孔。2. 预应力钢筋布置根据公预规规定，管道至梁底和梁侧静距不应小于3cm及管道直径的j，水平净距不应小于4cm及管道直径的0.6倍，在竖直方向可以层叠。根据以上规定跨中截面的细部构造如图所示。N1-420-270940N9NRa)b)c)端部及跨中预应力钢筋布置图(尺寸单位：mma)预制梁端部：b)钢束在端部的锚固位置c)跨中截面钢束位置预应力

26、钢筋半跨布置形式此桥采用直线段中间接圆弧曲线段的方式弯曲；N1,N2,N3弯起角均取值。8。；各预应力束的弯曲半径为:Rni25000mm;Rn220000mm；RN315000mm。巧r，翊rfIZffiM33.108Swr预同力钢筋半跨布置PS预应力半斧布置图1-N2116073-334L-敢阴力钢咖半馬布置附工2血曲绮45292iea._56«.预应力钢筋稲半胯布置图各钢束弯曲控制要素表9-1钢束升高弯起弯起斜直曲线水平号值(mm)角。(。)半径R(mm)线段水平投影长度(mm)段水平投影长度(mm)线段长度(mm)1146082500077383433108921210820

27、0006073288333443940815000452921625642钢束长度表9-2钢束号123长度(mm248402474024780各截面钢束位置及其倾角表9-3截面距跨中距离(mm钢束编1号预应力筋钢束形心距梁顶距弯起角度图示)形式离(mm)跨中截面0N1水平直线16300oN2水平直线irjII钢束形心距梁顶距离LJN3水平直线L/4截面6240N1倾斜直线9638°N2倾斜直12378°ri-T钢束ttVc4*t&、Hhl线N3曲线15165°支占八、截面12250N1倾斜直线28980N2倾斜直线544N3倾斜直线826(二八计算主梁截面

28、几何特性以跨中截面为例进行计算。1截面面积及惯性矩计算(1)净截面几何特性计算在预加应力阶段，只需计算小截面的几何特性。以上式中：A，I分别为混凝土毛截面面积和惯矩；A，Ap分别为一根管道截面积和钢束截面积；yjs，y0s分别为净截面和换算截面I0In(Ep1)Ap(y0syi)计算结构列于表4-2。重心到主梁上翼缘的距离；计算公式如下：截面积AnAnA截面惯矩InInA(yjsyi)2计算结果见表。(2)换算截面几何特性计算在使用荷载阶段需要计算大截面(结构整体化以后的截面)的集合特性，计算公式如下：截面积A0An(Ep)Ap截面惯矩2yi分面积重心到主梁上缘的距离；n计算面积被所含的管道(

29、钢束)数;EP钢束与混凝土的弹性模量比Ep1.9510565-EPEc3.45104值，跨中翼缘全宽截面面积和惯性矩计算表9-4截面分块名称分块面积A/cm2)分块面积至上缘距离yi分块积对上缘冃争矩Si全截面重心至上缘距离ys分块面积的自身惯距h(cm4)diysyi(cm)分块面积对截面形心的惯性矩IxAdi2(品)IIiIx(cn4)毛25543513bl截71352.371851585.63=面81089.8.3-2.22695180cm净面积扣卜管1道面-140.0163.0-2282049.80-113.12-1791415.54725580293.54积-175总69934906

30、279和8.069.8.91毛481727882268截82158.39.14245929.面8626.516.61728钢束换3120算6108b1052.78i面1=换1361632228933.24算:积.7.02.10-87.7655107504075.3321cm积1总83521.22863.和4.76279计算A7.72/446.57cm23根ep5.65数据2截面几何特性汇总其他截面特性值均按上述方法计算，下面将结果一并列于表4-3中。主梁截面特性值总表9-5名称符号单位截面跨中四分占八、支点699869989890净面积An2cm.0.0.0混凝239824933067土931

31、766158548净截净惯矩In4cm.2.3.0面净轴到截面上缘距离ynscm56.557.366.9净轴到截面118.117.108.下缘距离ynxcm571835483541124换算面积Ao2cm.7.76.7混凝295328573398土798474361542换算换算惯矩I04cm.2.1.7截面换轴到截面上缘距离yoscm67.26>6.462.6换轴到截面107.108.112.下缘距离y°xcm864十、主梁挠度及预拱度计算主梁计算跨径L=24.5m,C50混凝土弹性模量Ec3.45104Mpa，由表可见，主梁在各控制界面的换算惯性矩各不相同，采用保守计算，取

32、梁L/4处截面换算惯性矩I。28577436.1（cm4）作为梁的平均值进行计算。本桥为全预应力混凝土构件，简支梁挠度公式为:5MsL248BT截面刚度取为：BoO.95EcIo1汽车荷载引起的跨中挠度式中荷载短期效应组合计算，汽车荷载（不计冲击力）i0.7，荷载横向分布系数。桥规第6.5.3条规定，受弯构件在使用阶段挠度应考虑长期效应的影响，按以上刚度计算的挠度值乘以挠度长期增长系数，长期挠度值在消除结构自重产生的长期挠度后，梁式桥最大挠度（跨中），不允许超过计算跨径的%00324.51060040.8mm。挠度增长系数：混凝土强度标准值C40-C80时，1.451.35C50内插得1.42

33、5汽车荷载跨中挠度表10-1L（m）Bo0.95EJof5MsL2s48B0fLfd10(m4)Ec(Mpa)B0(N.mm2)Msf(mm)1.425f(mm)限值L/600(mm)24.50.2857743.4510169.461100.71558.20262.191352.93KNm9.012.940.8计算结果表明，使用阶段的挠度值满足公预规要求。2恒载引起的跨中挠度恒载引起的挠度计算表10-2Lf5MG1L2TG148B02f5MG2L2TG248B0fGOfGi1425(I0小(m4)Bo(mm2)MG1(KN.m)fG1(mm)I0(m4)Bo(mm2)MG2(KN.m)fG2(mm)240.248.313161612.0.289.461106927.1016"167.1.59366I0.17457710.958预拱度设置梁在荷载短期效组合作用下并考虑长期效应的挠度值为fG0.5fL27.80.512.934.3mm支点预拱度:0mm,预拱度沿顺桥向做成平顺曲线。十一、支座设计1选定支座的平面尺寸选定支座平面尺寸