中南大学桥梁工程课程设计40米简支箱梁计算书.docx
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中南大学桥梁工程课程设计40米简支箱梁计算书
中南大学
CENTRALSOUTHUNIVERSITY
混凝土桥课程设计计算说明书
学生姓名曾琦
指导教师于向东
学院土木工程学院
专业班级土木工程试验0901班
完成时间2012年6月13日
1计算说明
1.1结构体系
本桥为双线有碴简支箱梁桥，桥梁全长40m，支点间距38.5m，桥面宽12.6m（线间距为5.0m），采用预应力混凝土简支箱梁。
梁高经过反复比选，最后确定为3.2m等高度梁。
截面布置详见桥梁结构图。
梁体圬工采用C50混凝土，纵向预应力钢束采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线公称直径15.2mm，规格为12-7φ5和15-7φ5，钢束张拉控制应力为1283.4MPa，普通钢筋采用HRB335和Q235，各项材料弹性模量及强度数值依照《铁路桥涵钢筋混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）
1.2施工方法
采用满堂支架现浇法施工。
2模型及荷载
2.1计算模型
计算软件采用桥梁博士V3.1.0版，采用平面梁单元建模，全桥共离散为41个单元和42个节点，支点节点号为2和41，其中2号节点设为固定铰支座，42号节点设为滑动铰支座。
计算模型如图1所示。
图2.1桥梁有限元分析离散图
2.2计算荷载
1、自重及二期恒载：
结构自重按26kN/m3计算，二期恒载为190kN/m。
2、双线中—活载作用下按《铁路桥涵设计基本规范》规定，两线同时作用时，取折减系数0.9
其中冲击系数1+μ=1+α*6/（30+L），α=4*（1-h）≤2.0,L为桥梁跨度。
对于本桥：
1+μ=1+2*6/（30+40）=1.171
3、温度影响
按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1）办理：
整体升降温25℃，纵向温度荷载按顶板升温5℃考虑。
对于单箱单室箱形截面，其横向计算按升温、降温两种情况考虑温度变化的影响力，其计算模式如下：
4、混凝土收缩徐变：
按规范（JTGD62-2004）附录F取用；
3配筋面积估算
表3.1所需钢筋面积单位（m^2）
位置
正常使用极限状态
承载力极限状态
上缘
下缘
上缘
下缘
跨中
截面
0
4.47e-2
0
4.47e-2
支点
截面
3.00e-4
1.00e-4
3.00e-4
1.00e-2
根据钢筋面积选择的钢束信息如下表：
表3.2钢束信息
钢束号
钢束束数
编束根数
1
2
15
2
2
15
3
2
15
4
2
15
5
2
15
6
2
15
7
2
15
8
2
15
9
6
12
10
4
12
11
4
15
附注：
每根钢束均为7φ5，具体形状见附图
4.40m预应力砼简支梁计算报告书
1.工程概况
本桥为双线有碴简支箱梁桥，桥梁全长40m，支点间距38.5m，桥面宽12.6m（线间距为5.0m），采用预应力
混凝土简支箱梁。
本报告为该简支梁的纵向计算报告
2.技术标准和设计参数
2.1技术标准
1、箱梁标准截面及纵向模型见附图
2、设计时速350Km/h;
3、正线数目：
双线，线间距5.0m；
4、环境类别：
碳化环境T2级；
5、养护方式：
桥上不设人行道检查车
6、活载：
采用中—活载图式，见附图：
2.2梁部纵向设计参数
1、梁部设计一般按全预应力构件设计。
锚下控制应力按0.7fpk考虑，索型按体内索设置。
2、梁部竖向静活载挠度：
当L≤30m时，f≤L/2000；当L＞30m时，f≤L/1500。
3、应检算列车脱轨荷载作用下的强度和稳定性,按地铁规范9.3.7条执行。
4、稳定性计算：
K=∑Md/∑Mq≥1.3
5、预应力管道的构造要求按铁路规范执行，联络线除外。
6、混凝土箱梁的纵向计算必须考虑有效宽度，按公路规范记取。
经计算比较，决定箱梁跨中有效宽度按90%计，箱梁支点翼缘有效宽度按80%计。
（取12倍顶板厚*2+腹板厚*2）
7、预应力混凝土梁的后期徐变拱度或挠度不大于15mm。
预拱度按梁体自重、二期恒载、张拉预应力索、
混凝土收缩徐变加1/2列车静活载荷载反向设置。
8、计算梁水平位移，并据此确定梁缝。
本次设计标准联梁缝按8cm考虑。
9、收缩徐变
环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70%。
徐变终极值，按规范附录A计算，徐变终了时间取3年。
10、预应力
采用低松驰高强预应力钢绞线，抗拉强度标准值：
fpk=1860Mpa
弹性模量：
Ep=195000Mpa。
梁部设计纵向束采用15-15、15-12。
11、列车竖向动力
按《地铁设计规范》（GB50157-2003）办理。
其中动力系数1+u=1+0.8*α*（6/（30+L），α=4*（1-h）≤2
横向计算的冲击系数按局部构件的冲击系数办理。
12、风力
按现行铁路规范计算。
13、温度
不均匀升温按现行公路规范执行。
体系温度按＋20℃，－20℃考虑。
14、列车横向摇摆力
15、二期恒载
1）、轨道结构重（双线）：
按72kN/m（含护轮轨）
2）、防撞墙（因为预埋的钢构件比较多，容重按26kN/m）：
0.494*26=12.8kN（单侧）；
钢扶手1.5kN（单侧）；花槽土重1.1kN（单侧）。
3）、隔声屏荷载（双侧）：
6.0kN/m，作用在防撞墙上。
钢扶手1.5kN（单侧）；花槽土重1.1kN（单侧）。
4）、电力电缆支架荷载（双侧）：
6.0kN/m，作用在防撞墙上。
5）、车站段轨道设备重按75kN/m计算。
二期恒载合计：
190KN/m（双侧）；
2.3设计规范
1、《铁路桥涵基本设计规范》（TB10002.1-2005）
2、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3－2005）
3、《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2-2005）
4、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）
5、《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》（TB10002.4－2005）
6、《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.5－2005）
7、《铁路工程抗震设计规范》（GB50111-2006）
8、《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设【2005】157号）
9、《新建时速300~350公里客运专线铁路设计暂行规定》（铁建设【2005】140号）
10、《铁路架桥机架梁暂行规定》（铁建设【2006】181号）
3.结构分析模型
下图为结构模型简图，结构共划分为1-41个单元；
4.运营阶段截面应力验算
《铁规》TB10002.3-2005第6.3.9条规范:
对不允许出现拉应力的构件，其抗裂性应按下列公式计算:
1正截面
对于轴心受拉、小偏心受拉或小偏心受压构件:
Kfσ≤σc+fct
对于轴心受拉、小偏心受拉或小偏心受压构件:
Kfσ≤σc+γfct
γ＝2So/Wo（目前未考虑）
σcp≤0.6fck
2斜截面
σtp≤fct
σcp≤0.6fc
《铁规》TB10002.3-2005第6.3.10条规范:
运营荷载作用下正截面混凝土压应力（扣除全部应力损失后）应符合下列
规定:
1主力组合作用时:
σc≤0.5fc
2主力加附加力组合作用时:
σc≤0.55fc
《铁规》TB10002.3-2005第6.3.11条规范:
运营荷载作用下，正截面混凝土受拉区应力（扣除全部应力损失后）应符合下列规定:
1对不允许出现拉应力的构件
σct≤0
2对允许出现拉应力但不允许开裂的构件
σct≤0.7fct
《铁规》TB10002.3-2005第6.3.15条规范:
运营荷载作用下，混凝土的最大剪应力应符合下式要求:
τc＝τ-τp≤0.17fc
主力组合作用下各截面应力验算
主力+附加力组合作用下各截面应力验算
抗裂组合作用下各截面抗裂性验算
主力组合截面正应力图
主力+附加力组合截面正应力图
抗裂组合下应力图
下图图中红、蓝分别代表最大主压及最大主拉应力。
主力组合截面主应力图
主力+附加力组合截面主应力图
下图图中红、蓝分别代表最大主压及最大主拉应力。
主力组合截面剪应力图
主力组合截面剪应力图
5.运营阶段正截面强度验算
6.运营阶段支座反力汇总
按照新《桥规》TB10002.3-2005第6.4.4条规定，在传力锚固和存梁等施工荷载作用
截面边缘混凝土的法向应力应符合下列规定：
压应力σcct≤0.70fck’，拉应力σctt≤0.70
ftk’。
本桥施工时要求混凝土强度达到标准强度的100%，故压应力允许值0.70fck’＝0.70
×33.5＝23.45Mpa，拉应力允许值为0.70fck’＝0.70×3.1＝2.1Mpa。
易得知静活载下挠度小于规范允许的竖向挠度值L/800=40000/800=50mm。
所以竖向挠度值满足要求。
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