预应力课程设计-结构设计原理--最终版文档格式.doc

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抗拉强度设计值=1260

弹性模量=1.95

相对界限受压区高度=0.4，=0.2563

公称直径为15.24，公称面积为140mm2

（3）非预应力钢筋

1）纵向抗拉非预应力钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为：

抗拉强度标准值=400

抗拉强度设计值=330

弹性模量=2.0

相对界限受压区高度=0.53，=0.1985

2）箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为：

抗拉强度标准值=335

抗拉强度设计值=280

弹性模量=2.0图1主梁跨中截面尺寸（尺寸单位：

）

4．主要结构尺寸

主梁标准跨径=25，梁全长24.96，计算跨径=24.3。

主梁高度=1400，主梁间距=1600，其中主梁上翼缘预制部分宽为1580，现浇段宽为20，全桥由9片梁组成。

主梁跨中截面尺寸如图1所示。

主梁支点截面或锚固截面的梁肋宽度为360mm。

（二）内力计算结果摘录

各种情况下的组合结果见表。

表荷载内力计算结果

截面位置

项目

基本组合

频遇组合

准永久组合

（kN.m）

（kN）

支点

最大弯矩

0.0

793.79

460.29

350.11

最大剪力

859.44

487.81

365.83

变截面

894.61

665.02

528.97

390.52

410.39

301.62

953.52

719.92

552.55

413.57

451.51

335.79

2712.61

297.76

1685.43

183.91

1370.51

150.15

2754.36

388.05

1689.10

223.59

1377.07

172.23

跨中

3623.99

103.33

2250.52

43.31

1829.13

24.75

3484.63

156.13

2155.11

68.48

1786.56

38.15

（三）施工方法要点

后张法施工，采用金属波纹管和夹片锚具，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，当混凝土达到设计强度时进行张拉，张拉顺序与钢束序号相同。

（四）设计要求

1．方案一：

按全预应力混凝土设计预应力混凝土T形主梁。

2．方案二：

按部分预应力混凝土A类构件设计预应力混凝土T形主梁。

3．方案三：

按部分预应力混凝土B类构件（允许裂缝宽度为0.1）设计预应力混凝土T形主梁。

※学生应按指导教师要求选择其中一个方案进行设计。

三、课程设计应完成的工作

1．编制计算说明书；

2．绘制施工图（主要包括：

主梁支点横断面图、主梁跨中横断面图、主梁钢束布置图、主梁钢束数量表等，根据设计内容自己决定）。

四、课程设计进程安排（可根据实际情况自己灵活安排）

序号

设计各阶段内容

起止日期

1

布置任务，收集资料，预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置

12.1-3

2

截面几何性质计算，承载能力极限状态计算

12.3-4

3

预应力损失计算，应力验算

12.5-8

4

抗裂验算或裂缝宽度计算，变形（挠度）计算

15号前完成

5

绘制主要构造图，整理计算说明书，上交设计成果

12.16-12.20

五、应收集的资料及主要参考文献

[1]叶见曙.结构设计原理（第三版）.北京:

人民交通出版社,2016

[2]张树仁等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京:

人民交通出版社,2004

[3]中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范（JTGD62-2004）.北京:

[4]闫志刚主编.钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计.北京:

机械工业出版社,2009

[5]易建国主编.混凝土简支梁（板）桥（第三版）.北京:

人民交通出版社,2006

[6]胡兆同,陈万春.桥梁通用构造及简支梁桥.北京:

人民交通出版社,2001

[7]白宝玉主编.桥梁工程.北京:

高等教育出版社,2005

方案二：

部分预应力混泥土A类简支梁设计

主梁尺寸如下图：

1.主梁全截面几何特性

1.1受压翼缘有效宽度，的计算

按《公路桥规》规定，T形截面梁受压翼缘有效宽度，取下列三者中的最小值：

（1）简支梁计算跨径的l/3，即l/3=24300/3=8100mm；

（2）相邻两梁的平均间距，对于中梁为1600mm；

（3）,式中b=160mm,=0mm,=（80+180）/2=130mm；

所以，=160+0+12×

130=1720mm

故，受压翼缘的有效宽度取=1600mm

1.2全截面几何特性的计算

这里的主梁几何特性采用分块数值求和法，其计算式为

全截面面积：

全截面重心至梁顶的距离：

式中——分块面积

——分块面积的重心至梁顶边的距离

如右图所示，对T形梁跨中截面进行分块分析，分成5大块进行计算，分别计算它们底面积与性质，计算结果列于下表。

根据整体图可知，变化点处的截面几何尺寸与跨中截面相同，故几何特性也相同，主梁跨中截面的全截面几何特性如表1所示。

`

跨中截面与L/4截面全截面几何特性表1

分块号

分块面积

①

115200

40

4608000

464

24.802×

0.0614×

②

71000

113

8023000

391

10.955×

0.0394×

③

193600

605

117128000

-101

1.925×

23.621×

④

10000

1177

11770000

-673

4.529×

0.006×

⑤

68400

1305

89262000

-801

43.886×

0.206×

合计

458200

=504

=896

230791000

86.047×

23.934×

）=109.981×

2.预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置

2.1预应力钢筋数量的确定

按构件正截面抗裂性要求估算预应力钢筋数量

对于A类部分预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂要求，可得跨中截面所需的有效预应力为

式中的为正常使用极限状态按作用（或荷载）短期效应组合计算的弯矩值；

由资料得：

=842.56+480.51+0.7×

1342.92/1.193+139.48=2250.52MPa

设预应力钢筋截面重心距截面下缘为=120mm，则预应力钢筋的合理作用点至截面重心轴的距离为=776mm，Mpa

由表1得跨中截面全截面面积A=458200，全截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩为：

109.981×

/896=122.747，所以有效预加力合力为：

预应力钢筋的张力控制应力为1395Mpa预应力损失按张拉控制应力的20%估算，则可得需要预应力钢筋的面积为

拟采用3束5刚绞线，单根钢绞线的公称截面面积则预应力钢筋的截面积为，采用夹片式锚固，金属波纹管成孔。

2.3预应力钢筋及普通钢筋的布置

（1）按照后张法预应力混凝土受弯构件《公路桥规》中的要求，参考已有设计图纸，对跨中截面的预应力钢筋进行布置。

如图所示，预应力钢筋与普通钢筋的布置截面图。

跨中截面尺寸要素钢束在端部的锚固位置

预制梁端部

（2）其他截面钢束位置及倾角计算

①钢束弯起形状、弯起角及弯曲半径

采用直线段中接圆弧曲线段的方式弯曲；

为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板，N1、N2、N3弯起角均取8°

；

各钢束的弯曲半径为：

RN1=40000mm，RN2=25000mm，RN3=10000mm。

②钢束各控制点位置的确定。

以N3为例，其弯起布置图如下：

计算N1、N2、N3各控制参数汇总于下表2：

各钢束弯曲控制要素表表2

钢束号

升高值C

（mm）

弯起角θ

（°

弯起半径R

支点至锚固点的水平距离d（mm）

弯起点距跨中截面水平距离Xk（mm）

弯止点距跨中截面水平距离（mm）

N1

1150

8°

40000

156

2180

7747

N2

650

25000

256

6887

10366

N3

400

312

9771

11162

③各截面钢束位置（ai）及其倾角（θ）计算表表3

计算截面

钢束编号

Xk（mm）

Lb1+Lb2

Xi-Xk

θ

Ci

ai=a+Ci

跨中截面

（Xi=0mm）

5567

为负值，钢束未弯起

120

3479

1391

L/4截面

Xi=6075mm

0<

（Xi-Xk）<

（Lb1+Lb2）

5.588

190

310

Xi-Xk<

变化点截面

Xi=10850mm

Xi-Xk>

Lb1+Lb2

825

945

311

431

（Xi-Xk）