两跨等截面预应力混凝土连续梁桥课程设计计算说明书梁跨设计跨连续梁桥设计计算等截面计算说明书.docx

1、 两跨等截面预应力混凝土连续梁桥课程设计计算说明书梁两跨等截面预应力混凝土连续梁桥课程设计计算说明书梁跨设计跨连续梁桥设计计算等截面计算说明书跨设计跨连续梁桥设计计算等截面计算说明书 计算说明书 两跨等截面预应力混凝土连续梁桥课程设计 一.设计资料 4 1.桥梁跨径及桥宽 4 2.设计荷载 4 3.材料及工艺 4 4.基本计算数据 4 5.设计依据 5 二.尺寸拟定 6 1.主梁跨中截面尺寸 6 2.横截面布置 7 3.横截面沿跨长的变化 7 4.横隔梁的设置 8 三.主梁横向分布计算 9 1.永久荷载 9 2.可变荷载 10 四.建模 15 1.总体信息 15 2.单元信息 15 3.施工信

2、息 18 4.使用信息 20 五.主梁内力计算及组合 24 1.恒载的徐变次内力 24 2.内力组合 25 3.内力包络图 26 六.预应力钢束配置 28 1.内力 28 2.预应力筋数量估计 28 3.预应力钢束布置 31 七.主梁验算 38 1.强度验算 38 2.应力验算 40 3.刚度验算 52 一.设计资料 1.桥梁跨径及桥宽 主梁跨径：35m 桥梁跨数：2 主梁间距：2.1m 桥面宽度：0.25m(栏杆)+1.5m(人行道)+7m(车行道)+1.5m(人行道)+0.25m(栏杆)=10.5m 2.设计荷载 公路级 车道数：2 人群荷载：3KN/m2 每侧人行道及栏杆重量：6.29K

3、N/m 3.材料及工艺 主梁：混凝土采用 C50，栏杆及桥面铺装用 C25。C50 钢筋混凝土容重为26KN/m3，C25 素混凝土容重为 24KN/m3。桥面铺装：8cm 厚 C25 素混凝土（容重 24KN/m3）和 6cm 厚沥青混凝土（容重23KN/m3）预应力钢材：采用 s15.2 高强低松弛钢绞线 普通钢筋：凡直径大于或等于 12mm 者用 HRB335 热轧带肋钢筋，直径小于12mm 者一律用 R235热轧光圆钢筋 锚具形式：采用 OVM15-7，BM15-5 桥面坡度：桥面纵坡 0%，桥面横坡为 1.5%施工方法：简支连续，主梁采用整孔吊装 4.基本计算数据 公预规3.1.1规

4、定混凝土强度等级按边长 15cm 立方体试件采用标准方法制作、养护至 28d龄期，以标准试验方法测得的具有 95%保证率的抗压强度。混凝土材料特性表 强度等级 ftk（MPa）fck（MPa）ftd（MPa）fcd（MPa）Ec（MPa）Gc（MPa）c C25 1.78 16.7 1.23 11.5 2.8104 0.7104 0.2 C50 2.65 32.4 1.83 22.4 3.45 104 1.38 104 0.2 公预规3.1.1规定钢筋的抗拉强度标准值应具有不小于 95%的保证率。普通钢筋和预应力钢筋材料特性见下表。普通钢筋材料特性表 钢筋种类 符号 fsk（MPa）fsd（M

5、Pa）fsd（MPa）Es（MPa）R235(d=820mm)235 195 195 2.1 105 HRB335(d=650mm)335 280 280 2.0 105 预应力钢筋材料特性表 钢筋种类 符号 直径 d（mm）fpk（MPa）fpd（MPa）fpd（MPa）Es（MPa）截面面积（mm2）公称质量（kg/m）钢绞线 s 15.24 1860 1260 390 1.95 105 139.0 1.101 5.设计依据（1）交通部颁公路工程技术标准（JTG B01-2003），简称标准（2）交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004），简称桥规（3）交通部颁公路钢筋混凝土

6、及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），简称公预规 二.尺寸拟定 1.主梁跨中截面尺寸 1.1.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 1/151/25 之间，常用1/17。预应力混凝土连续梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/201/30 之间，常用1/201/22 之间。由于本设计的施工方法是简支连续，所以，再取值的是需要偏于简支梁的取值。因此，梁高为 1.9m，约为 1/19。1.2.主梁翼板厚度 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及梁顶预应力钢筋的锚固情况，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。按公预规第9.3.3 条规定

7、：预制 T形截面梁翼缘悬臂端的厚度不应小于 100mm，在与腹板相连处的翼缘，不应小于梁高的 1/10。当设有承托时，承托厚度可计入翼缘厚度，承托底坡tan大于 1/3 时，取 1/3。本设计预制 T梁的翼板厚度取用 180mm，翼板根部加厚到270mm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。1.3.主梁腹板厚度 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，同时兼顾腹板本身的稳定性。公预规9.3.3 条规定，T形截面梁的腹板宽度不应小于 140mm。同时，不应小于其高度的 1/15，即 120mm。本设计中腹板厚度取200mm。1.4.下马蹄尺寸 宽度需考虑端部锚垫板的布

8、置以及跨中预应力管道的净距要求。端部按水平放置 2块锚垫板设计。查 OVM 锚技术参数，OVM15-7锚具的锚垫板为 210 210mm2，对应金属波纹管内径 70mm，外径 77mm，与 YCW150B张拉千斤顶配套。考虑混凝土等级为 C50，所以锚垫板最小中心距为 235mm，边距 140mm，按两个锚板并排，最小空间为 235+2 140=515mm。拟定马蹄宽度为 550mm，高度为 300mm。马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度为 175mm，以减小局部应力。1.5.主梁宽度 预制 T形梁的宽度为 1.7m，规定现浇接头每边宽度为 0.2m，变梁的外侧不现浇。按以上拟定的主梁尺寸，就

9、可绘出预制 T梁的跨中截面图。如图所示。2.横截面布置 本设计主梁翼板宽度为 2100mm，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（bi=1700mm）和运营阶段的大截面（bi=2100mm）。净0.25m+1.5m+7m+1.5m+0.25m 桥宽选用 5片主梁。如图所示。3.横截面沿跨长的变化 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，梁端部区段和中间支点区段由于矛头集中力的作用引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，马蹄和腹板需要太高和加宽。从四分点开始到支点前 1.4m 截面，马蹄

10、逐渐太高，腹板逐渐加宽。在这个区间，马蹄高度由 300mm 抬高到 650mm。同时，腹板宽度由跨中的 200mm 加宽到与下马蹄同宽，为 550mm。在中间支座区段，从四分点到离中间支座 1.4m 的截面，马蹄高度由 300mm 抬高到 650mm。同时，腹板宽度由 200mm 加宽到与下马蹄同宽，为 550mm。4.横隔梁的设置 本设计中共设置 9 道横隔梁，分别设在支点、四分点和跨中截面处。横梁的间距为 8.75m。横隔梁分为支点处端横梁和中间横梁，其尺寸为：端横梁：高度与主梁同高，顶部厚度为 22cm，底部厚度为 20cm。中横梁：底部与主梁下马蹄平齐，高度为 1.42m，顶部厚度为

11、16cm，底部厚度为14cm。三.主梁横向分布计算 1.永久荷载 1.1.横隔板自重 端横隔板：梁高与主梁同高，顶部厚度为 17cm，底部厚度为 15cm。中横隔板：底端与主梁下马蹄平齐，顶部厚度为 17cm，底部厚度为 15cm。另外，横隔板不是一次施工完成的，它由预制部分和现浇部分两部分构成。预制部分：端横隔板的面积：端横隔板的自重：中横隔板的面积：中横隔板的自重：现浇部分：端横隔板的面积：端横隔板的自重：中横隔板的面积：中横隔板的自重：中墩连接处的横隔板在纵向连接之后浇筑，自重等于端横隔板预制部分与现浇部分的总和，即：。一期恒载中施加在横隔板节点处的集中力为端横隔板处 4.108KN，中

12、横隔板节点处为 4.316KN。二期现浇段中施加在端横隔板处的集中力为端横隔板处为 1.431KN，中横隔板处为 1.181KN，中墩横隔板处为 5.539KN。1.2.桥面铺装 上面层采用 6cm 厚沥青混凝土（容重 23KN/m3），下面层采用 C25 素混凝土三角垫层（容重 24KN/m3），最边缘的厚度为 8cm。为了简化计算，将桥面铺装均摊到 5片主梁上，则每片主梁上的铺装重量：1.3.栏杆及人行道板 栏杆、人行道重量按每侧 6.29KN/m 计算。假设 5片主梁均匀承担，则每片主梁承担的重量为：综上，二期恒载为 2.可变荷载 2.1.冲击系数 按公路桥涵设计通用规范第 4.3.2条

13、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。计算连续梁桥的冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应时，采用 f1；计算连续梁桥的冲击力引起的负弯矩效应时，采用 f2。连续梁桥的基频可采用下列公式估算：其中：汽车荷载的冲击系数为：2.2.主梁的荷载横向分布系数 2.2.1.跨中的荷载横向分布系数 mc 本设计中共设 9道横隔板，具有可靠的横向联系，因此可以采用刚性横梁法来计算荷载横向分布系数。为了消除边梁的影响，得到较精确的值，采用修正的刚性横梁法来计算主梁跨中的荷载横向分布系数 mc。2.2.1.1.主梁抗扭惯矩 IT 抗扭惯矩的计算公式为：式中：ci矩形截面抗扭惯性刚度系数（查表）

14、；bi，ti相应各矩形的宽度和高度。翼缘板 换算平均厚度：，查表得。下马蹄，查表得。腹板 ，查表得，。边梁的抗扭惯矩为：2.2.1.2.抗扭修正系数 采用等代简支梁法：按刚度相等原则把非简支体系的某一桥跨变换为跨度相等的具有等截面的简支梁。所谓等刚度是指在跨中施加一个集中力或一个集中扭矩，则它们的跨中挠度或扭转角分别相等。抗弯惯矩换算系数：抗扭惯矩换算系数：，当为等截面为 1。根据结构力学中力法的计算，简支梁跨中的挠度为 两跨连续梁单跨跨中挠度为 代入得：其中：2.2.1.3.按修正的刚性横梁法计算影响线竖坐标值 考虑主梁抗扭刚度影响时的影响线竖坐标值公式为：式中：e单位荷载到桥梁中心线距离；

15、ai各片主梁中心线到桥梁中心线距离；修正系数 采用桥梁博士计算得到：影响线数值：坐标 X 1#梁 2#梁 3#梁 4#梁 5#梁 0.000 0.560 0.380 0.200 0.020-0.160 2.100 0.380 0.290 0.200 0.110 0.020 4.200 0.200 0.200 0.200 0.200 0.200 6.300 0.020 0.110 0.200 0.290 0.380 8.400-0.160 0.020 0.200 0.380 0.560 2.2.1.4.跨中截面荷载横向分布系数 按公路桥涵设计通用规范4.3.1条和 4.3.5 条规定：汽车荷载距

16、人行道边缘不小于 0.5m，本设计为公路级 2车道，绘制各梁的活荷载（汽车）影响线加载图如图所示，求各梁的横向分布系数如下：横向分布系数计算结果：梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.492 0.000 0.844 2.305 0.000 0.000 2 0.446 0.000 0.601 2.002 0.000 0.000 3 0.400 0.000 0.598 1.999 0.000 0.000 4 0.446 0.000 0.600 2.000 0.000 0.000 5 0.492 0.000 0.835 2.300 0.000 0.000 2.2.2.支点截面的荷载横向分布系数 m0 支点处按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，各梁的可变作用横向分布系数可计算如下：横向分布系数计算结果：梁号 汽车 挂车 人群 满人 特载 车列 1 0.213 0.000 1.532 2.002 0.000 0.000 2 0.571 0.000 0.113 2.100 0.000 0.000 3 0.732 0.000 0.000 2.100 0.000 0.000 4