預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋設(shè)計(jì)

1、課程名稱：橋梁工程概論設(shè)計(jì)題目：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋設(shè)計(jì) 院 系： 專 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 元 芳 指導(dǎo)教師： 聯(lián)系方式： 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū)2012年6 月 2 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書 專 業(yè) 0 姓 名 學(xué) 號(hào) 開題日期：2012-5-15 完成日期：2012-6-3 題 目：預(yù)應(yīng)力綱紀(jì)混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的目的通過本次預(yù)應(yīng)力綱紀(jì)混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋設(shè)計(jì)，掌握并鞏固課堂所學(xué)知識(shí)2、 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、計(jì)算橋面板內(nèi)力（最大彎矩和剪力） ； 2、計(jì)算主梁內(nèi)力（跨中彎矩和剪力及支座處最大剪力） ，進(jìn)行強(qiáng)度檢算； 要求： 1、本課程設(shè)計(jì)須按教務(wù)對(duì)課程設(shè)

2、計(jì)的排版格式要求，形成電子文檔，并打印成文本 上交，同時(shí)電子文檔也須上交。 2、本課程設(shè)計(jì)期末考試時(shí)必須交三、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ) 四、成 績(jī) 指導(dǎo)教師 (簽章) 年 月 日 目錄第一章 設(shè)計(jì)資料41.1 設(shè)計(jì)資料4第二章 主要尺寸擬定42.1 尺寸擬定4第三章 行車道板的計(jì)算93.1 橋面板恒載計(jì)算93.2 鉸接板的內(nèi)力計(jì)算10第四章 主梁內(nèi)力計(jì)算84.1 求橫向分布系數(shù)84.2 主梁內(nèi)力計(jì)算11第五章 荷載效應(yīng)組合215.1 承載力極限狀態(tài)設(shè)作用效應(yīng)組合225.2 正常使用極限狀態(tài)設(shè)作用效應(yīng)組合22第六章 截面驗(yàn)算.236.1 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算246.2 持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算2

3、4 6.3 撓度驗(yàn)算24第七章 設(shè)計(jì)小結(jié)25一、設(shè)計(jì)資料1、 計(jì)算跨徑：2、 設(shè)計(jì)荷載：公路級(jí)荷載；人群荷載人行道重力： 預(yù)制橫隔梁的重力密度為3、主要寬度尺寸：行車道寬度為 8.5m，人行道寬度為 0.75m， 每片梁行車道板寬2.00m4、行車道板間連接形式：剛性連接3、 鋪裝層及其各項(xiàng)指標(biāo)：橋面鋪裝層外邊緣處為2cm的瀝青表面處治（重力密度 ）和6cm厚的混凝土三角墊層（重力密度 ），橋面橫坡 1.5%4、 其他數(shù)據(jù)：彈性模量5、 設(shè)計(jì)依據(jù)： 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004） 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D622004）8、設(shè)計(jì)方法：承載能力極限狀態(tài)法

4、 二、主要尺寸擬定1 主梁高度公路普通鋼筋混凝土梁高跨比的經(jīng)濟(jì)范圍約為1/111/16；預(yù)應(yīng)力混凝土梁的高跨比為1/151/25，隨跨度增大而取較小值,本課程設(shè)計(jì)采用1350mm的主梁高度2 梁肋厚度 常用的梁肋厚度為15cm - 18cm，視梁內(nèi)主筋的直徑和鋼筋骨架的片數(shù)而定。當(dāng)腹板內(nèi)有預(yù)應(yīng)力箍筋時(shí)，厚度不得小于腹板高度的1/20，無預(yù)應(yīng)力箍筋時(shí)，不得小于1/15，經(jīng)綜合考慮，本課程設(shè)計(jì)采用梁肋厚度160mm3 翼緣板的厚度根據(jù)受力特點(diǎn)，翼緣板的厚度通常都做成變厚度的，即端部較薄,向根部逐漸加厚，為了保證翼緣板與梁肋聯(lián)結(jié)的整體性，翼緣板與梁肋銜接處的厚度不應(yīng)小于主梁高度的1/12。對(duì)鐵路橋梁

5、，板與梗腋相交處厚度不得小于梁高的1/10本課程設(shè)計(jì)中，翼緣板厚度已給定4 馬蹄尺寸馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定的，設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄的總面積占總面積的10%-20%為宜。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初步擬定馬蹄寬度為480mm，高度為220mm，馬蹄與腹板交接處作三角過渡，高度160mm，以減小局部預(yù)應(yīng)力，截面形式如下圖所示5 橫隔梁間距及厚度 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定兩橫隔梁之間間距不得大于10m, 故沿在本設(shè)計(jì)中主梁縱向布置5道橫隔梁。橫隔梁的厚度擬定為150mm。橫隔板間距=6525mm。橫隔梁形式如下圖所

6、示 6 變截面位置 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，當(dāng)腹板寬度有變化時(shí)，其過渡段長(zhǎng)度不應(yīng)小于12倍腹板寬度差，本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式。橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變，為布置錨具的需要，在距離梁端1350mm開始設(shè)置變截面。沿橋梁縱向3840mm范圍內(nèi)進(jìn)行馬蹄過渡，馬蹄部分為配合鋼筋束彎起開始向支點(diǎn)逐漸抬高在馬蹄抬高，布置形式如下圖 變截面結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位：mm） 三、 行車道板的計(jì)算本設(shè)計(jì)中行車道板的計(jì)算按鉸接板計(jì)算1、 恒載及內(nèi)力計(jì)算1) 人行道重力集度：2) 橋面鋪裝重力集度： a、瀝青 b、混凝土三角墊層 3) T梁翼板自重 則2、 橋面板車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力將后輪作用

7、于鉸接縫上，后軸作用力為P=140KN，輪壓分布寬度如圖，通過查詢 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D622004），對(duì)于車輪荷載中，前輪著地寬度 后輪著地寬度，鋪裝層厚度 則荷載對(duì)于懸臂根部的有效分布寬度則重車后軸兩輪的郵箱分布寬度重疊，則鉸接處的兩個(gè)車輪對(duì)于懸臂根部的有效分布寬度為沖擊系數(shù):公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）上第6條規(guī)定，汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù)采用1.3，即作用于每米寬板條上的彎矩為：作用于每米寬板條上的剪力為：3、 荷載組合恒載與活載產(chǎn)生同號(hào)內(nèi)力時(shí)，組合：恒載與活載產(chǎn)生異號(hào)內(nèi)力時(shí)，組合：故行車道板的設(shè)計(jì)內(nèi)力： 彎矩

8、： 剪力： 四、主梁內(nèi)力計(jì)算一、橫向分布系數(shù)計(jì)算 因結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只須計(jì)算號(hào)梁，號(hào)梁，號(hào)梁的內(nèi)力，號(hào)梁的內(nèi)力與號(hào)梁的相同，號(hào)梁的內(nèi)力同號(hào)梁的相同1、 杠桿原理法計(jì)算支點(diǎn)處的橫向分布系數(shù) 根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置，對(duì)于汽車橫向輪距為180cm,兩輛汽車車輪的橫向最小間距為130cm, 車輪距離人行道緣石最少為50cm.。由此，求出相應(yīng)于荷載位置的影響線豎標(biāo)后，可求得梁的橫向分布系數(shù)。計(jì)算結(jié)果及其示意圖如下所示 杠桿原理法計(jì)算梁的橫向分布系數(shù)圖式(尺寸單位： cm ）號(hào)梁：可變作用（汽車）： 可變作用（人群）： 號(hào)梁：可變作

9、用（汽車）： 可變作用（人群）： 號(hào)梁：可變作用（汽車）： 可變作用（人群）：2、 剛性橫梁法求跨中橫向分布系數(shù)（1）、求荷載橫向分布影響線豎標(biāo)本橋各根主梁的橫截面均相等，則各梁的相等，梁數(shù)n=5,梁間距為200cm,號(hào)梁:號(hào)梁:號(hào)梁:（2）、繪出荷載橫向分布影響線，并按最不利位置加載，并求其相對(duì)應(yīng)的影響線坐標(biāo)值，計(jì)算結(jié)果如下所示 號(hào)梁號(hào)梁號(hào)梁號(hào)梁： 荷載對(duì)應(yīng)影響線豎標(biāo)值： 汽車荷載：hh h 人群荷載：號(hào)梁： 荷載對(duì)應(yīng)影響線豎標(biāo)值：h汽車荷載： h h 人群荷載：號(hào)梁 荷載對(duì)應(yīng)影響線豎標(biāo)值：h 汽車荷載：h 人群荷載：各梁橫向分布系數(shù)匯總表項(xiàng)目梁號(hào)號(hào)梁號(hào)梁號(hào)梁橫向分布系數(shù)汽車荷載0.660.

10、43750.530.71250.40.725人群荷載0.66251.31250.4312500.20二、內(nèi)力計(jì)算1、恒載內(nèi)力計(jì)算（1）、主梁及其橫隔板各項(xiàng)系數(shù)指標(biāo)（CAD畫圖求出，計(jì)算草圖如下） 截面形式面積(單位：)質(zhì)心(單位：) 慣性矩（單位：）0.86580 X: 310.0855 Y: 483.8816 X:0.0645105 Y:0.05974740.63119X: 330.0273 Y: 481.1420X:0.0487285 Y:0.02263290.90739 X: 240.0000 Y: 843.4480 X: 0.16338 Y: 0.11971 0.63400 X:240

11、.0000 Y: 894.1241X:0.14106 Y: 0.11189 0.69800 X:240.0000 Y: 848.8176 X:0.15560E Y: 0.11367E（2）、求主梁自重集度主梁全長(zhǎng)端截面面積中截面面積變截面末端面積主梁自重集度（3）、橫隔板自重集度中橫隔板面積端橫隔板面積（3）、人行道與行車道板自重集度主梁恒重集度如表主梁恒重集度主梁橫隔板對(duì)于邊主梁對(duì)于中主梁橋面結(jié)構(gòu)合計(jì)邊主梁中主梁計(jì)算主梁恒載引起的內(nèi)力設(shè)x為計(jì)算截面離左支座距離，并令，計(jì)算簡(jiǎn)圖如下計(jì)算公式：主梁恒載內(nèi)力計(jì)算結(jié)果邊主梁中主梁剪力（KN）彎矩（KN·m）剪力（KN）彎矩（KN·

12、m）支點(diǎn)處308.1630314.2570跨中02010.76202050.527154.0811508.071157.1281537.895231.122879.708235.693897.106變截面起始處276.284394.501281.748402.3032、活載內(nèi)力計(jì)算1）、計(jì)算基頻按橋規(guī)4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)支梁的基頻可采用下列公式計(jì)算： 式中： 邊主梁 中主梁則 2）、計(jì)算沖擊系數(shù)根據(jù)橋梁規(guī)范，本橋的基頻滿足：，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：3）求、號(hào)梁跨中截面的最大彎矩和最大剪力根據(jù)橋規(guī)，公路II級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷

13、載標(biāo)準(zhǔn)值為： 計(jì)算彎矩時(shí)計(jì)算剪力時(shí)，人群荷載因雙車道不折減，故。截面彎矩計(jì)算的一般公式：式中：所求截面的彎矩或剪力；汽車荷載的沖擊系數(shù)，對(duì)于人群荷載不計(jì)沖擊系數(shù)；多車道橋涵的汽車荷載折減系數(shù)；車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線面積；車道荷載的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；所加載影響線中一個(gè)最大影響線峰值；截面彎矩計(jì)算的一般公式： 對(duì)于人群荷載的內(nèi)力計(jì)算，只需要按照上面的公式不計(jì)沖擊系數(shù)和多車道折減系數(shù)，并將車道均布荷載集度換為人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值，代入人群荷載的橫向分布系數(shù)即可號(hào)梁的內(nèi)力計(jì)算a、跨中彎矩（最大彎矩）：跨中彎矩最大，畫出彎矩和剪力影響線如圖 車道荷載引起的最大彎矩： 人群荷載

14、引起的最大彎矩b、跨中剪力 c、支座處剪力（最大剪力） 在計(jì)算主梁的最大剪力時(shí)（梁端截面），鑒于主要荷載位于所考慮一端的變化區(qū)段內(nèi)，而且相對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)均接近最大值，故應(yīng)該考慮該段內(nèi)橫向分布系數(shù)變化的影響，對(duì)位于靠近遠(yuǎn)端的荷載，鑒于相應(yīng)影響線坐標(biāo)值的顯著減小，則可進(jìn)食取用不變的來簡(jiǎn)化計(jì)算車道荷載引起的最大剪力： 人群荷載引起的最大剪力： 號(hào)梁的內(nèi)力計(jì)算a、最大彎矩跨中彎矩最大，畫出彎矩和剪力影響線如圖 車道荷載引起的最大彎矩： 人群荷載引起的最大彎矩b、跨中剪力 c、支座處剪力（最大剪力）車道荷載引起的最大剪力： 人群荷載引起的最大剪力： 號(hào)梁的內(nèi)力計(jì)算a、最大彎矩跨中彎矩最大，畫出彎矩

15、和剪力影響線如圖 車道荷載引起的最大彎矩： 人群荷載引起的最大彎矩b、跨中剪力 c、支座處剪力（最大剪力）車道荷載引起的最大剪力： 人群荷載引起的最大剪力： 五、荷載效應(yīng)組合一、按照承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的作用效應(yīng)組合 其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）表1.0。9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采用，對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別取1.1、1.0、和0.92、 按照正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)作用效應(yīng)的組合a、 作用短期效應(yīng)組合 其中指可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，汽車荷載（不計(jì)沖擊力）、人群荷載、風(fēng)荷載、溫度梯度作用、其他作用b、 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 其中指可變作用效應(yīng)的

16、頻遇值系數(shù)，汽車荷載（不計(jì)沖擊力）、人群荷載、風(fēng)荷載、溫度梯度作用、其他作用結(jié)合本課程設(shè)計(jì)、對(duì)應(yīng)、號(hào)梁的荷載組合采用下列公示計(jì)算按照承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的作用效應(yīng)組合（組合1） 作用短期效應(yīng)組合（組合2） 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合（組合3） 各組合值如下表所示梁號(hào)內(nèi)力值項(xiàng)目跨中彎矩（最大）組合1組合2組合3恒載車輛人群號(hào)梁2010.7621564.937148.0834618.308 2909.456 2351.125 號(hào)梁2050.5271241.07596.3944306.099 2685.387 2255.228 號(hào)梁2050.527936.66044.7043822.025 2420.607

17、2112.786 梁號(hào)內(nèi)力值項(xiàng)目跨中剪力組合1組合2組合3恒載車輛人群號(hào)梁0115.2495.674167.703 86.348 48.369 號(hào)梁091.2453.693131.879 67.565 37.975 號(hào)梁068.9801.71398.491 49.999 28.277 梁號(hào)內(nèi)力值項(xiàng)目支座剪力（最大）組合1組合2組合3恒載車輛人群號(hào)梁308.163201.20027.798682.609 423.951 346.912 號(hào)梁314.257272.14811.387770.869 465.529 377.052 號(hào)梁314.257263.2095.281751.516 453.16

18、6 371.034 第六章 截面驗(yàn)算= å一、 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算 其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）表1.0。9規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采用，對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別取1.1、1.0、和0.9此截面屬于第一類T形截面，所以又所以滿足要求二、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算正截面抗裂驗(yàn)算：（作用）短期效應(yīng)組合：（作用）長(zhǎng)期效應(yīng)組合：滿足要求三、撓度驗(yàn)算 鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土受彎構(gòu)件，在正常使用極限狀態(tài)下的撓度，可根據(jù)給定的構(gòu)件剛度用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計(jì)算。預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件剛度：如果已知某鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的短期荷載作用彎矩為M，則該構(gòu)件在短期荷載作用下的撓度如果已知某鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的短期荷載作用彎矩為M，則該構(gòu)件在短期荷載作用下的撓度采用第一個(gè)公式驗(yàn)算：滿足要求綜上，該設(shè)計(jì)滿足要求。六、設(shè)計(jì)小結(jié) 通過對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁T形梁橋設(shè)計(jì)計(jì)算，使我對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)中各個(gè)組成部分有了一個(gè)更加清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)有了更進(jìn)一步的理解。對(duì)計(jì)