预应力混凝土简支T型梁桥设计Word文档下载推荐.docx
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2.0%
三、桥梁设计说明及上部构造布置
3.1基本资料
1.标准跨径：
25m（墩中心距）；
2.计算跨径:
24.00m3.主梁全长：
24.96m
4.桥面宽度：
单幅净9.25+1.75m人行道+2X0.25m栏杆；
5.地震荷载：
地震烈度为7度；
6.桥面纵坡：
7.桥面横坡：
2.0%8.设计采用规范
（1）交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB0—2003），简称《标准》⑵交通部颁《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98），简称《城标》
（3）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD6—2004）,简称《公预规》
（4）交通部颁《公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ024-2007,简称《公桥基规》3.2技术指标
1.荷载：
城市A级+人群作用，人群荷载根据《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77-98）第4.1.9条取用，人群荷载为5.0kN/m2
2.单幅11.5m桥宽采用五片梁，预制梁高1.8m,标准桥宽梁间距均为2.3m，横桥向梁间现浇湿接缝宽度均为0.7m
3.3主要材料
1.桥梁预制、现浇湿接缝和桥面铺装混凝土均采用）50封锚混凝土也采用C50桥面铺装采用C50下部结构采用C30水下混凝土采用C25
2.预应力采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD6—2004）中的2.15s（截面面积为1.4cm2）钢绞线，每束6根，全梁配4束，fpk=1860MPa锚下张拉控制应力为0.75fpk=1395Mpa）最大松弛率为2.5%;
预应力束管道采用内径70mm外径77m的预埋波纹管和夹片锚具。
3.普通钢筋:
直径大于和等于12m的采用HRB33钢筋；
直径小于12mnU^均用R235钢筋。
4.水泥：
符合国家有关最新标准的硅酸盐水泥，普通水泥几矿渣水泥。
5.桥面铺装：
采用8cm防水混凝土，10cm沥青混凝土路面。
6.栏杆：
人行栏重力作用1.52kN/m
3.4截面设计
3.4.1主梁间距与主梁片段
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很有效，放在许可条件下应适当加宽T梁翼板。
本设计主梁翼板宽度为2300mm由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：
预施应力、运输、吊装阶段的小截面（m1600ib）和运营阶段的大截面（mm2300ib）。
净一9.25+1.75+2X0.2的桥宽采用五片主梁。
3.4.2主梁跨中截面主要尺寸拟定
1/2支蟲倩頁
图3.1预应力混凝土T梁结构尺寸图（尺寸单位：
mrh
（1）主梁高度
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。
本设计取用1800mm勺主梁高度是比较合适的。
（2）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。
本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm翼板根部加厚到300mm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，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。
本设计腹板厚度取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。
本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按二层布置，一层最多排两束，同时还根据《公预规》对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为500mm高度为250mm马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度为100mm以减少局部应力。
按照以上拟定的外形尺寸，绘出预制梁的跨中及支点截面图，如下图。
图3.2T形梁跨中截面尺寸图（单位：
mm）
500
图3.3T形梁梁端截面尺寸图（单位：
（3）计算截面几何特征
将主梁跨中截面划分为五个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算见表3.1o
表3.1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
yi
（cm
）
分块面积对上缘净距
Si/
（
3、
cm）
分块面积的自身惯距
$Ii
cm4）
diys
分块面积对截面形心的惯距yiIxAd
（cm4
IIi
12
1i
1）
（2）
（3）=
（1）X
（2）
（4）
（5）
（6）
（1）
2（7）=
（5）（4）
+（6）
大毛截面
翼
板
34
50
7.5
2587
5
6468
50.8
角承托
75
2
.3
腹
28
00
77.5
2170
-19.2
下
三角
15
157.67
2275
0.5
833
-93.37
马
蹄
12
167.5
2093
6510
4
-109.2
84
4900
01
小毛截面
24
8.1
.6
-11.9
396508
151.67
2227
50.5
-86.07
-101.9
73
4821
26
大毛截面形心至上翼缘距离
SiysAi
58.3
小毛截面形心至上翼缘距离
65.6
（4）检验截面效率指标
上核心距：
I31962166
ks==31.27cm
Ayx8400（18058.3）
下核心距：
I31962066
kx==65.27cm
Ays840058.3
截面效率指标:
j=31・2765.27=0.54>
0.5
h180
根据设计经验，预应力混凝土T形梁在设计时，检验截面效率指标取p=0.45〜
0.55，且较大者亦较经济。
上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的。
（5）横隔梁的设置
本设计在桥跨中点和四分点、支点处设置五道横隔梁，间距为6.0m。
端横隔梁
的高度与主梁同高，厚度250mm;
中横隔梁高度为1550mm，厚度为170mm。
4.1永久作用效应计算
4.1.1永久作用集度
1.预制梁自重
⑴跨中截面段主梁的自重（跨中至四等分点，长6.0m）:
q
（1）=0.73526X6.0=114.66（kN）
（2）马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重近似计算（长4m）:
主梁端部截面面积为A=1.065m2
q
（2）〜1/21KQ65+0.735）26W=93.6（kN）
⑶支点段梁的自重（长2.0m）
q（3）=1.065X26X2.0=55.38（kN）
⑷跨中和四分点截面横隔梁自重
中梁：
[（180-15-25）X（160-20）-50X15-10X15]X17X10-6X26=8.265kN
边梁：
8.265X0.5=4.133kN
⑸支点截面横隔梁自重
[（180-15）X（160-50）-10.5X35]X25X10-6X26=11.56kN
11.56X0.5=5.78kN
故半跨内主梁和横梁的重力为：
q（4）=114.66+93.6+55.38+8.265X1.5+11.56=287.6（kN）
q（4）=114.66+93.6+55.38+4.133X1.5+5.78=275.62（kN）
（6）预制梁永久作用集度：
g1=287.6/12.48=23.04（kN/m）
g1=275.62/12.48=22.08（kN/m）
2.二期永久作用
（1）翼缘板中间湿接缝集度
q（5）=0.7X0.15X26=2.73（kN/m）
（2）现浇部分横隔梁
跨中横隔梁的体积：
0.7X[（180-15-25）X10"
2X0.17]=0.167m3
0.167X0.5=0.083m3
支点处横隔梁的体积：
0.7X1.65X0.25=0.289m3
0.289X0.5=0.144m3
故横隔梁的集度：
q（6）=（0.167X3+2X0.289）X29/24.96=1.12（kN/m）
q（6）=1.12X0.5=0.56（kN/m）
（3）桥面铺装层
8cm防水混凝土，10cm沥青混凝土路面
平均集度为：
0.18X9.5X26=44.46kN/m。
将桥面铺装重量均分给五片主梁，则
q（7）=44.46/5=8.892（kN/m）
（4）人行栏与人行道
单侧防撞栏荷载为6.51kN/m，单侧人行道荷载为3.71kN/m,
将两侧人行栏与人行道均分给五片主梁，则
q（8）=（6.51+3.71）/5=2.044（kN/m）
（5）边中梁二期永久作用集度
g2=2.73+1.12+8.892+2.044=14.79（kN/m）
g2=2.73+0.56+8.892+2.044=14.23（kN/m）
4.1.2永久作用效应
如下图所示，设x为计算截面离左支座的距离，并令a=x/l。
主梁弯矩和剪力
的计算公式分别为：
m萨a1-al2g/2,qa=（1-2alg/2
永久效应计算见表4.1
表4.1边梁（中梁）永久作用效应
作用效应
跨中（a=0.5）
四分点（a=0.25）
支点（a=0）
边
梁
中梁
期
弯矩（KN•m）
158
9.76
1658.8
8
1192
.32
1244.1
6
剪力（KN）
132.
48
138.24
264.
96
276.
102
4.56
1064.8
768.
42
798.66
85.3
88.74
170.
76
177.
261
4.32
2723.7
196
0.74
2042.8
J
217.
86
226.98
435.
72
453.
4.2可变作用效应计算
4.2.1冲击系数和车道折减系数
按《城标》4.1.7.4条规定，车道冲击系数可米用下列公式估算：
2020
==0.19
80I8025
其中，I为跨径，本例l=25m。
当车道大于两车道时，应进行车道折减，但折减后不得小于两车道布载的计算
.____-m翳电i
-一一一
结果。
本设计按两车道布载进行计算，取最不利情况进行设计。
422计算主梁的荷载横向分布系数
1.跨中的何载横向分布系数me:
B115
由于承重结构的宽跨比为：
0.48<
0.5，故可用修正的刚性横梁法来
I24
绘制影响线和计算荷载横向分布系数。
（1）计算主梁的抗扭惯性矩*
对于T形梁截面，抗扭惯距可近似按下式计算：
m
Itebti3
i1
式中：
bi,ti相应为单个矩形截面的宽度和高度；
G矩形截面抗扭刚度系数，根据ti/bi比值按表计算;
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:
b.='
'
图4.2抗扭惯矩计算图式（尺寸单位：
块名称
bi（c
m）
ti（cm
bi/ti
ci
几Cibiti3（103m4）
翼缘板
230
18.3
12.5
68
1/3
4.6985
腹板Q
121.
55
20
6.68
0.28
81
3.0815
马蹄8
46
31.5
1.78
0.21
03
2.3083
10.0883
（2）计算抗扭修正系数3
对于本设计主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，则得：
1
4Gl2iTi
12—
12Ea/
G=0.4E,l=24.00m,IT=5X0.0100883=0.0514415m4,
i
a14.6m,a22.3m,a30m,a42.3m,a54.6m,h0.31962066m
带入计算得：
=0.946
（3）按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值
ea-i
5~
ai
n1
n=5
ai=2X（4.62+2.32）=52.9（m2）
由于桥梁半幅横断面结构对称，所以只需计算1号至3号梁的横向分布影响线即可
表4.3ij计算表
梁号
i1
i2
i3
i4
i5
0.5784
0.3892
0.2
0.0108
-0.1784
0.2946
0.1054
3
4）计算荷载横向分布系数
可变作用（城市A级）
对于①号梁，其横向影响线和最不利布载图示如图4.3所示。
三车道：
mcq=（0.4591+0.3111+0.2041+0.0560-0.0509-0.1990）
两车道：
mcq=（0.4591+0.3111+0.2041+0.0560）=0.5152
故取可变作用（汽车）的横向分布系数为：
mcq=0.5152
可变作用（人群）：
mcr=0.5479
对于②号梁，其横向影响线和最不利布载图示如图4.3所示。
mcq=（0.3257+0.2555+0.2021+0.1280-0.0746-0.0005）
mcq=（0.3257+0.2555+0.2021+0.1280）=0.4557
mcq=0.4557
mcr=0.3902
对于③号梁，其横向影响线和最不利布载图示如图4.3所示。
mcq=（0.2X6）X0.78=0.468
mcq=（0.2X4）=0.4
mcq=0.468
X0.78=0.3044
X0.78=0.3847
mcr=0.2
esr-J9W3I&
0阜GBd厂寫02IS6T0匚
图4.3跨中的横向分布系数mc计算图式（尺寸单位：
2•支点截面的荷载横向分布系数mo计算一杠杆原理法
11502JOO
2500
2J002300
1丨冗
根据杠杆原理法绘制各梁横向影响线和最不利布载图示如图4.4所示。
11502J0D2300230023001150
600Tooi1300l&
OO
■*i——k1
1BOO
1300
woo
rtt1
图4.4支点的横向分布系数mt计算图式（尺寸单位：
mm）
对于①号梁:
可变作用（汽车）
m°
q=X0.37=0.185
可变作用（人群）对于②号梁：
mor=1.01
moq=X（0.63+0.59）=0.61
可变作用（人群）对于③号梁：
mor=0
q=X（0.22+1+0.43）=0.825
可变作用（人群）
14/29'
.
梁号类型
跨中
支点
汽车mq
人群mr
1（5）
0.5152
0.5479
0.185
1.01
2（4）
0.4557
0.3902
0.61
0.468
0.825
4.2.3车道荷载的取值
根据《城标》4.142条，城市A级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标
准值Pk分别为
计算弯矩时：
车道荷载的均布荷载标准值qm10kN/m
所加集中荷载FM=300kN
计算剪力时：
车道荷载的均布荷载标准值qQ10kN/m
所加集中荷载FQ=300X1.25=375kN
4.2.4计算可变作用效应
在可变作用效应计算中，本设计对于横向分布系数的取值作如下处理：
支点处
横向分布系数取m。
，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从m。
直线过渡到mc,
其余梁段均取me,本设计在计算跨中截面、四分点截面和支点截面时，均考虑了荷载横向分布系数沿桥梁跨径方向的变化。
1.计算跨中截面的最大弯矩和最大剪力：
计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直线加载求可变作用效应，如下图所示，可变效应计算公式为：
SmqkmRy
式中S――所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩或剪力；
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影响线上最大坐标值。
图4.5（a）跨中截面①号梁可变作用效应计算图式
图4.5（b）跨中截面②号梁可变作用效应计算图式
7価
图4.5（c）跨中截面③号梁可变作用效应计算图式
对于①号梁：
可变作用（汽车）标准效应
Mmax0.515210—6240.330261010.515230061278.49kNm
-0.33026100.0830.51523750.5118.96kN
可变作用（汽车）冲击效应
VVm
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