预应力混凝土T形梁桥.docx

1、预应力混凝土T形梁桥预应力混凝土T形梁桥【扌商要】 本文设计的是预应力混凝土T形梁桥，第一部分主要内容主要是 通过水文计算确定桥长，并通过方案的比选确定出本次设汁的桥型，笫二部分的 内容比较多，主要包括结构尺寸的拟、恒载和活载内力计算、根据承载力配筋并 进行截面的承载力和应力验算、张拉预应力钢筋和讣算预应力钢筋的各种应力损 失、验算局部承压和梁的挠度变形汁算，同时还简单的讣算复核了横隔梁和行车 道板的承载力。关键i司：预应力内力组合 承载力应力损失Prestressed Concrete T-beam BridgeAbstract : This paper is the design of p

2、restressed concrete T-beam bridge .The first part is mainly determined by hydrology calculations long bridge, Adoption of the program and the selection of identifying this type design of the bridge, the second part of the contents of more, key structural dimensions, including the design, dead load a

3、nd live Load. According capacity reinforcement and the capacity for cross sections and stress calculation, prestressed reinforced and prestressed reinforced the stress loss, partial pressure and checking the beam deflection, also simple calculation reviewed Cross beams and plates lane capacityKeywor

4、ds : prestressed internal force portfolio Carrying Capacitylosses capacity stress1 D河桥位水文设计原始资料及计算 51.1设计原始资料 51.2河段类型判断 513设计流量和设计流速的复核 51.4桥孔长度计算 61.5计算桥面标高 71.6桥梁墩台冲刷计算 91.7方案比选 102上部结构设计基本资料及上部构造 122.1设计资料 122.2截面布置 132.3横截面沿跨长的变化 152.4横隔梁的位置 153主梁作用效用计算 153.1.1永久作用集度 153.1.2永久作用效用计算 173.2可变作用效应

5、计算 183.2.1冲击系数和车道折减系数计算 183.2. 2计算主梁的荷载横向分布系数 193.2. 3车道荷载的取值 263.2.4计算可变作用效应 273.3主梁作用效应组合 294预应力钢束数量估算及其布置 314.1预应力钢束数量的估算 314.2预应力钢束的布置 334.2.1跨中截面及锚固端截面的钢束位置 334.2. 3钢束长度计算 395主梁计算主梁截面几何特性 396钢束预应力损失估算 496.1预应力钢筋张拉的控制应力o con 496.2钢束应力损失 496.2.1预应力钢束与管道壁间的摩擦损失 496.2. 3混凝土弹性压缩引起的预应力损失 526. 2. 4由预应

6、力钢筋应力松弛引起的预应力损失 556.2. 5混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失 567 主梁截面承载力与应力验算 637.1持久状况承载能力极限状态承载力验算 637.1.1正截面承载力验算 637.12斜截面承载力验算 647.2持久状况正常使用极限状态抗裂性验算 687.2.1正截面抗裂性验算 687.3短暂状况构件的应力验算 737.3.1预加应力阶段的应力验算 737.3. 2吊装应力验算 768主梁变形验算 788.1荷载短期效应作用下主梁挠度验算 78& 2预加力引起的上拱度计算 78& 3预拱度的设置 799横蹣梁计算 7910行车道板的计算 8310.1悬臂板荷载效应计算

7、8310.2行车道板截面设计、配筋与承载力验算 8511支座的设计与计算 8611.1确定支座平面尺寸 8611.2确定支座的厚度 8711. 3验算支座偏转的情况 8811.4验算支座的抗滑稳定性 8812.桥墩计算 891D河桥位水文设计原始资料及计算1.1设计原始资料1.该河属于华北地区山区河流，i二2%。,河床粗糙系数m二62。2.设计流量Q: =980,设计流速Vs =5. 7m/s,设计洪水位1066. 72。3.该地区基本风压为ooOPa,暴风期最大风为六级，基本风速为Wg二11. 5m/s,风 向与浪程方向夹角为小于22. 5，最大浪程D二300m,浪程端处最大水深2.伽。4.

8、该地区标准冻深1. 2m。5.该河为季节性河流无通航要求。该地区无抗震性要求。期含砂率为7. 6kg/m3。6.两岸花岗片麻岩，风化程度不厉害，属碎块状。基本承载力为2000MPao7.第一层土卵石含砂95二40m,第二层土粗砂含卵石d95二25mm,第三层土角砾含 砂稍含土 d95=4mm,第四层土卵石含砂d95二50mm。12河段类型判断此河地处华北山区，稳定抗冲刷能力强，无河床属于稳定类河段。13设计流量和设计流速的复核根据地质纵剖面图绘出的河床桩号，绘制河流纵断面图。（见下表1-1） 表1-1桩号+891. 20+891. 20910. 40940. 80940. 80944.80 A

9、 Q 标咼1066. 721063. 321063. 821062.721063. 221066. 72此河为全河槽W入二172. 36 m2 X=58. 84m h=亠二2. 93 mBe叫二51 n二1/m i二2%。 由谢才公式V二CAV= me X V3 X iV2=l/51 X 2. 93 2/3 X 0. 0021/2=5. 67 m/sQc= Ac XV =172. 36X5. 7=976.7 mVs因为设计流速为5. 7m/s 5. 67m/s ,所以取V。=5. 7m/s设计流量为 980 m3/s976.7 m/s 所以取 Q =980 m3/s0桩号河床标高m水深m平均水

10、 深m间距m湿周m水面宽度 过水面积 m2合计50+891. 201066.720172. 36FX A.1.703.4050+891. 201063.323.43.1519.219.260.4850+910. 401063.822.93.4530.430.4230.4250+940. 801062. 724.03.7500.5050+940. 801063. 223.51.7545.32750+944. 801066.72014桥孔长度计算桥孔长指：设计水位条件下，两桥台前缘之间的水面宽度，用L表示。桥孔 净长以L,表示。桥墩厚度为d,孔数为n.则：L = Lj+心1.用经验公式法计算L,经

11、判断该地区属于稳定河段，用稳定、次稳定、不稳定(滩槽可分)河段(河 槽宽度公式)。L. =HQ/)/Qt.)nBf稳定河段 K=0.84, n=0.90Qp 设计流量 Q = Vc =5. 7 m3/s；Q.河槽流量 Qc 二980 m3/s；Bc 河槽宽度 B=53.6 m；所以 L,=R(Q“/Q,)B, =0.84X (5. 7/980) 90x 53. 6二45. 02m综合分析桥型拟订方案为2X25 m预应力T型梁桥，釆用圆柱式桥墩建桥后实际桥孔净长：Lj=2X (25-1.5) =47 m 45. 02m(初步拟订柱宽为1.5 m)o1.5计算桥面标高桥面中心线上的最低点的标高称为

12、桥面标高。它用以表示桥梁的高度丹丽=Hp+EAh+ +丛Hmn 桥面最低标高；Hp设计水位 Hp二1066. 72m；EAh各种水面升高值之和，其中包括桥前壅水、风浪、河湾横比降, 涨水时的水拱现象以及河床淤积等因素引起的桥下水面升高值；勺一一桥下净空高度；皿桥梁上部结构高度，包括桥面铺装层高度。1桥前最大壅水高度AZ,Z =Q（Vm2-K2）其中n 水流阻力系数。取n二0.05%桥下断面设计平均流速（m/s）（由设计材料知河槽为中等密实）% =觊/勾弋）V河槽断面平均流速A桥下净过水面积州E圆柱桥墩的面积H平均水深H = Q, /B=98O/53.6=18.28m A. =2RXH=2X 1

13、. 5X 18.28=54.84m2牛4-州产 172.36-54.84=117.52加2v = -（a/Aj + K）=-（-+5.7）=7.02 m/s，” 2、 2 117.52Z = 0.05 x （7.022 一 5.7?） = 0.84/h2桥下最大雍水高度因为是山区河流aZ* =aZ =0.84m3波浪高度九波浪高度按经验公式计算，计算桥面标高时，以波浪高度的三分之二计入。其中:/：,=累计频率P=l%的波浪高度（m），即联系观测100个波浪，其中波高最大的一个；th为双曲正切函数；叱一风速（m/s）,为水面上10m高度洪水期2min平均风速的多年实测平均值;K一有效浪程系数；D

14、浪程，乂称为吹程（m）,子桥位出沿主风向至洪水泛滥边界的最大距离（m） D=300m;斤一沿浪程的平均水深（m）,取浪程最大水深2.4mo% 0.88 -= ll-5-8 = 12.16,n/s0.88式中：吒。一洪水期水面处实测lOmin平均最大风速的多年平均值。 53 6因为B/D = =0.18查表得K厂0.46300代入上述得Z一 2l =0.15/?7 所以力=0.15 x = 0. mL L 34勺一桥下净空高度取Mi =3 mo5对于预应力T型梁，梁高取1.7m,桥面铺装层取0.1m沥青混凝土铺装从层 和0.08m的混凝土铺装层；所以AAd=1.88 nu建筑高度Ah0=l. 7

15、+0.18=1. 88m桥面标高 % =Hp+EAh+ g=1066.72+0.84X2+0. 1+1. 88+3=1073. 38m路面标高 1072. 92m1.6桥梁墩台冲刷计算确定一般冲刷线深度心歹一单宽流量集中系数，对于宽滩性河段 7分块面积的 自身惯性矩12d,=儿-X分块面积对截 面形心的惯性 矩= A2心厶+人cm2cmcm3cm4cmcm4cm4大毛面积（含湿接缝）翼板32008.0025600.0068266.0051.018326464.328394730.99三角承托543.001910260.002430.0040.01864432.05866862.05腹板2680

16、.083.00222440.004010173.33-23.991542393.8755525567.201下三角280.00143.3340132.426222.22-84.321990761.421996983.69马蹄960.00160.00153600.003200.00-100.999891020.899823020.89452032.00266341643.83小毛截面（不含湿接缝）翼板2400.08.0019200.0051200.0056.9677866599.847837859.84三角承托543.001910260.002430.0045.981141646.6111440

17、76.62腹板2680.083.00222440.004010173.33-1&04872183.484882356.82下三角280.00143.3340132.426222.22-78.371719719.931725942.15马蹄960.00160.00153600.003200.00-95.048671297.548674497.54445632.4224264732.97大毛截面形心至上翼缘距离儿- z,s;59.01小毛截面形心至上翼缘距离X - SiSA,64.96大毛截面形心至上翼缘距离ys=ZSi/EAi=452032. 42/7660二59. 01 cm 小毛截面形心至上

18、翼缘距离yFESi/EAi二445632. 42/6860二64. 96 cm 检验截面效率指标P （希望在0. 5以上）上核心距：防F 空竺亠刊.335丫人儿 7660x（170-59.01）截面效率指标：P二匚乞=丄空竺逻二0. 530.5h 170表明以上初步拟订的主梁跨中截面是合理的23横截面沿跨长的变化如图2-3所示,本设汁主梁采用等高形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。 梁端部区段山于锚头集中力的作用而引起的较大的局部应力，也为布置锚具的需 要，在距梁端5. 00m范圉内将腹板加厚到与马蹄同宽，马蹄部分配合钢束弯起而 从四分点附近开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时，腹板宽度亦开

19、始变化。24横隔梁的位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。为减少对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩， 在跨中设置一道横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本设讣共设置五 道横隔梁，其间距为6.00m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部200 mm, 下部180 mm；中横隔梁高度为1560 mm,厚度为上部2000 mm,下部180 mm。3主梁作用效用计算主梁作用效应讣算包括永久作用效应和可变作用效应，根据梁跨结构纵、 横截面的布置，计算可变作用下荷载横向分布系数，求出各主梁控制截面（取跨 中，五分点，变化点截面及支点截面）

20、的永久作用的最大可变作用效应，再进行 主梁作用效应组合。3.1永久作用效应计算3.1.1永久作用集度1主梁自重1跨中截面段主梁自重（四分点截面，到跨中截面长6m）G=0.686 X25X 6kN=107kN2马蹄台高与腹板变宽段梁的自重近似计算（长5m）主梁端部截面面积为A = 1.01038rGi2(= (0.686 +1.066694) x5xkN = U3.94kN3支点段梁的自重(长1.46m)Gr) = 1.06694 x 26x1.46W = 40.50W4边主梁的横隔梁中横隔梁体积为0.19 x (0.65 x 1.4 - 0.09 x 0.6 / 2 - 0.2 x 0.5 x

21、 0.14 - 0.06 x 0.14)m3 = 0.1635屛 端横隔梁体积为：0.19X (1.54X0.51-0. 069X0.46/2) =0.1462用故半跨内横梁重量：G=(1.5x0.1635 + 1 x0.1462)x26册= 10.18RN主梁永久作用集度(107 + 113.94 + 40.50+10.0kN “cl = = 21 .SO kN / m12.46？1)二期永久作用a)翼缘板中间湿接缝集度久)=0.16x0.5x26 = 02.08RN / mb)边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁(现浇部分)体积：0.19X1.4X0. 25=0. 0665w3一片端横隔梁(现浇

22、部分)体积；0.19X1.56X0. 25=0. 074w3故 G =(3x0.0665 + 2x 0.074) x 26 / 24.92ZN / m = 0.13628RN / m2)桥面铺装层8cm 水泥混凝土铺装：0.08X9X23二 18. 72kN/m10cm 沥青混凝土铺装：0. 1X9X26=21. 6kN/m将桥面铺装重量均分给五片主梁，则厂 _(216 + 18.72)G(7 _ _ 8.06 A Ar / Hl3)防撞栏：一侧人行栏1.52 kN/m将两侧防撞栏均分给五片主梁，则G)s)= 1?；x2=0.068/n边梁二期永久作用集度qn= (2. 08+0.3628+8.06+0.068)=11.1 lkN/m3丄2永久作用效用计算下面进行永久作用效应计算(如图)，设a为计算截面至左侧支座的距离，并令c=a/L主梁弯矩M和剪力V的计算公 式分别为：Mc = -c(l-c)l2q2v =l(l-2c) qr 2 甲1-2 ii I h.l永久作用效应计算表边梁永久作用效应计算表22作用效应跨中四分点支占00.59=0. 2500_期弯矩IKNm1585. 341189. 000. 00剪力/KN0.00131.45262. 91二期弯畑KN m953. 38715. 040. 00剪力/KN0.0079. 05158. 11弯矩/A7V 加2538.7219