中南大学桥梁工程课程设计40米简支箱梁计算书.docx

1、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CENTRAL SOUTH UNIVERSITY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12-75和15-75，

2、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(TB 10002.3-2005)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

3、作用时，取折减系数0.9其中冲击系数1+=1+*6/（30+L），=4*(1-h)2.0, L为桥梁跨度。对于本桥：1+=1+2*6/（30+40）=1.1713、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（m2）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04.47e-204.47e-2支点截面3.00e-41.00e-

4、43.00e-41.00e-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1215221532154215521562157215821596121041211415附注：每根钢束均为75，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

5、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L30m时，fL/2000；当L30m时，fL/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/Mq1.3 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）

6、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*(6/(30+L)，=4

7、*(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

8、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 （TB10002.32005）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 （TB10002.42005）6、 铁路桥涵地基和基础设计规范 （TB10002.52005）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

9、建设【2005】157号）9、 新建时速300350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TB 10002.3-2005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: Kfc+fct 对于轴心受拉、小偏心受拉或小偏心受压构件: Kfc+fct 2So/Wo(目前未考虑)cp0.6fck2 斜截面 tpfct cp0.6fc 铁规TB 1

10、0002.3-2005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: c0.5fc2 主力加附加力组合作用时: c0.55fc 铁规TB 10002.3-2005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 ct02 对允许出现拉应力但不允许开裂的构件 ct0.7fct 铁规TB 10002.3-2005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: c-p0.17fc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

11、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cct0.70fck，拉应力ctt0.70ftk。 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0.70fck0.7033.523.45Mpa，拉应力允许值为0.70fck0.703.12.1Mpa。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。