装配式预应力混凝土简支T形梁课程设计任务书Word文档下载推荐.docx
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3.2活载内力计算﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6
3.3主梁作用效应组合﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒15
一、设计资料
1．桥梁跨径及桥宽
标准跨径：
39m（墩中心距离）
主梁全长：
38.96m（主梁预制长度）
计算跨径：
37.8m（相邻支座中心的水平距离）
桥面净宽：
（0.5+1+14+1+0.5）m=17m（防撞栏+人行道+四车道+人行道+防撞栏）
桥面横坡：
2.0%
2．设计荷载
公路-II级，人群荷载3.0kN/m2。
3．材料及施工工艺
混凝土：
采用C40混凝土。
预应力钢筋采用1×
7（7股）钢绞线，标准强度fpk=1860Mpa;
普通钢筋采用HRB335级和R235级钢筋；
钢板：
锚头下支撑垫板.支座垫板等均采用普通A3碳素钢。
按后张法施工工艺制作主梁，采用70mm的波纹管和OVM锚具。
4．材料性能参数：
（1）混凝土
强度等级为C40，主要强度指标：
强度标准值：
fck=26.8MPa，ftk=2.4MPa
强度设计值：
fcd=18.4MPa，ftd=1.65MPa
弹性模量：
Ec=3.25×
104MPa
（2）预应力钢筋采用1×
7标准型15.2-1860-Ⅱ-GB/T5224－1995钢绞线
抗拉强度标准值：
fpk=1860MPa抗拉强度设计值：
fpd=1260MPa
弹性模量：
Ep=1.95×
105MPa
相对界限受压区高度：
ξa=0.4，ξpu=0.2563
（3）普通钢筋
a.纵向抗拉及构造普通钢筋采用HRB335，其强度指标
抗拉强度指标：
fsk=335MPa抗拉强度设计值：
fsd=280MPa
Es=2.0×
b.采用的R235钢筋，其强度指标
fsk=235MPa抗拉强度设计值：
fsd=195MPa
Es=2.1×
5．设计依据
（1）交通部颁《公路桥涵设计通用规范》JTGD60－2004简称“规范”；
（2）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62－2004简称“公预规”；
（3）交通部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ024－85。
6．计算方法：
极限状态法
二、横截面布置
1．主梁间距与主梁片数
主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。
本设计中翼板宽度中主梁为2400mm，边主梁为2500mm。
桥面板采用钢板绞接，桥面净宽:
14+2×
1.5m,因此应选用7片T梁。
2.主梁跨中截面主要尺寸拟定
预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15～1/25，标准设计中高跨比大约在1/18～1/19。
当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束的用量，同时梁高增加一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。
综上所述，本设计取用2250mm的主梁高度是比较合适的。
3．主梁截面细部尺寸
T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。
本设计中预制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于梁高的1/15。
本设计中取腹板厚度为200mm。
马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%～20%为合适。
初拟马蹄宽度为500mm，高度200mm，马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度150mm，以减小局部应力。
按照以上拟订的外形尺寸，就可绘制出预制梁的跨中截面图.
4.计算截面几何特征
截面几何特征
惯性矩（m^4）
面积（m^2）
中性轴距下端高度（m）
支点大毛截面
0.744
1.44
1.35
支点小毛截面
0.679
1.30
跨中大毛截面
0.576
0.922
1.47
跨中小毛截面
0.527
0.833
1.40
5．计算截面效率指标ρ（要求ρ在０.５以上）；
大毛截面上核心距（运营阶段）
大毛截面下核心距（运营阶段）
截面效率指标
表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。
6．横截面沿跨长的变化；
如图所示，本设计主梁采用等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。
梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在梁端部1980mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。
马蹄部分为配合钢束弯起而从六分点附近（距离跨中12680mm）处开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度亦开始变化。
7．横隔梁的设置。
在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。
为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，当跨度较大时应设置较多的横隔梁。
本设计在桥跨中点和三分点，六分点，支点处，设置七道横隔梁，其间距为6.3m。
端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm，下部240mm，中横隔梁高度2050mm，厚度为上部180mm，下部160mm。
二、主梁内力计算
1．恒载内力计算
根据上述桥跨结构纵、横截面的布置，并通过可变作用下的桥梁荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（跨中、四分点、变化点截面、支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。
（1）一期恒载集度
预制梁自重
①跨中截面段主梁的自重（长12.6m）
②马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（长4.9m）
③支点段梁的自重（长1.98m）
④边主梁的横隔梁
中横隔梁体积：
端横隔梁体积：
故半跨内的横隔梁重力为：
⑤预制梁永久作用集度
边梁：
（2）一期恒载集度
1.现浇T梁翼板集度
2.现浇部分横隔梁的作用集度
3.铺装层计算
①8cm混凝土铺装层：
②5cm沥青铺装层：
若将桥面铺装传给七片主梁，则
4.栏杆
一侧人行栏：
1.52kn/m
一侧防撞栏：
4.99KN/m
若将两侧人行栏、防撞栏均摊给七片主梁
5.边梁的二期荷载集度为：
（3）永久作用效应
设x为计算截面离左支座距离，令，主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：
表梁永久作用效应荷载集度
作用效应
跨中α
四分点α
变化点截面
支点α
0.5
0.25
0.217
一期
弯矩KN.M
4202.78535
3152.089013
2856.397846
剪力KN
237.4455
268.788306
474.891
二期
1488.44079
1116.330593
1011.609852
84.0927
95.1929364
168.1854
总和
5691.22614
4268.419605
3868.007699
321.5382
363.9812424
643.0764
2．活载内力计算
（1）冲击系数和车道折减系数；
1.简支梁结构基频:
按«
桥规»
规定结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。
简支梁桥的基频可采用下式计算：
其中：
根据本桥的基频可计算出汽车荷载的冲击系数为：
按«
规定两车道的车道折减系数为1，本设计为四车道，在计算可变作用效应时需进行车道折减，四车道折减33%，三车道折减22%,但折减后不得小于用两行车道布载的计算结果。
（2）计算主梁的荷载横向分布系数（跨中截面按修正刚性横梁法；
支点截面剪力按杠杆法）；
（1）跨中的荷载横向分布系数mc
本桥桥跨内设六道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长跨比为：
所以可按偏心压力法法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mc
①计算主梁抗扭惯矩IT
对于T梁形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：
式中：
bi,ti——相应为单个矩形截面的宽度和高度；
ci——矩形截面抗扭惯矩系数；
m——梁截面划分成单个矩形截面的个数。
对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：
马蹄部分的换算平均厚度：
IT的计算见下表。
IT计算表
分块名称
Bi（cm）
Ti（cm）
Ti/Bi（cm）
Ci
Ci*Bi*Ti^3（*10^-3M^4）
翼缘板
240
17.27
0.071958333
0.333
4.116541404
腹板
175.23
20
0.114135707
0.309365171
4.336804706
马蹄
50
32.5
0.65
0.198844504
3.41297949
合计
11.8663256
②计算抗扭修正系数β
该主梁的间距相同,并将主梁近似看成等截面,则得：
③按修正的刚性横梁法计算横向分布系数：
式中：
ηij值
7.2
4.8
2.4
-2.4
-4.8
-7.2
梁号
ηi1
ηi2
ηi3
ηi4
ηi5
ηi6
ηi7
1
0.450367857
0.347864286
0.245360714
0.142857143
0.040353571
-0.06215
-0.164653571
2
0.279528571
0.211192857
0.14285
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