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1、 台州学院建筑工程学院桥梁工程课程设计指导书某公路 20-30 米预应力混凝土 T 梁或空心板梁设计一、 设计资料及构造布置（一） 设计资料1. 桥面跨径及桥宽标准跨径：20-30m计算跨径：支座中心点之间的距离桥面宽：净 9+21.0=11m。2. 设计荷载公路I 级，人群荷载 3.5kN/m2，护栏及人行道等每延米重量按 8kN/m 计算。3材料工艺混凝土： C40(主梁)预应力钢筋采用 ASTM270 级 j15.24 低松弛钢绞线，每束 7 根。普通钢筋采用 HRB335 直径 12mm 的螺纹钢筋。按后张法施工，采用 55 的波纹管和 OVM 锚。4 设计依据公路工程技术标准JTG
2、B01-2003公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范JTG D62-20045 基本设计数据基本计算数据表表 1名称 项目 符号 单位 数据混 轴心抗压强度标准值 ckfMPa26.8轴心抗拉强度标准值 tkfMPa2.39轴心抗压强度设计值 cd 19.1轴心抗拉强度设计值 tf 1.71凝土(C40)弹性模量 EcPa32500抗拉强度标准值 skfM335抗拉强度设计值 sd 280普通钢筋弹性模量 EPa200000抗拉强度标准值 pkf 1860抗拉强度设计值 dM1260预应力钢筋（ j15.24） 弹性模量 Ep Pa195000钢筋混凝土
3、 13/kNm25.0沥青混凝土 2 23.0材料容重钢铰线 33/k78.5钢束与混凝土的弹性模量比 Ep 无量纲 6（二） 构造布置1. 梁间距：参考相关文献后自行选择。2. 主梁高：参考相关文献后自行选择。3. 横隔板间距：参考相关文献后自行选择。4. 梁肋：参考相关文献后自行选择。5. 桥面铺装：采用厚度为 10cm 沥青混凝土，坡度由盖梁找平。6. 桥梁横断面：参考相关文献后自行选择。二、 计算部份参考模板（以 T 梁为例，空心板可参考基格式）（一）毛截面几何特性计算1.主梁跨中截面主要尺寸拟定（自定）2.截面几何特跨中截面几何特性计算表表 2分块面积 iA分块面积形心至上缘距离 i
4、y分块面积对 上缘静矩 iiSA分块面积的自身惯性矩 iIisidy分块面积对截面形心惯性矩 2xiIAdixI( )2cm( )3c4()cm()c4()cm4c分块名称(1) (2) (3)=(1)(2) (4) (5) (6)(1)(5) 2 (7)=(4)+(6)大毛截面翼板三角承托腹板下三角马蹄小毛截面翼板三角承托腹板下三角马蹄大毛截面形心至上缘距离： 4936.7281.05isSycmA小毛截面形心至上缘距离： 480.26.0735isSycmA3.检验截面效率指标 以跨中截面为例上核心距： 3.2sxIkcmAy上核心距： 64.7xsI截面效率指标 0.5.sxk表明以上的
5、主梁跨中截面尺寸是合理。（二） 主梁内力计算选择边跨中梁进行计算，计算关键截面选取跨中、四分点、 变化点、支点截面。1、 恒载内力计算1）主梁预制时的自重（第一期恒载） 1g2）桥面板间接头、护栏及桥面铺装(第二期恒载) 23）主梁恒载内力计算2、 主梁活载横向分布系数计算1）跨中的横向分布系数 cm2）支点的荷载横向分布系数 0按杠杆原理法绘制横向分布影响线横向分布影响线图示公路级汽车荷载： 3）自振频率和冲击系数对于简支梁，汽车冲击系数可按下面简化方法进行计算：结构基频； 12cEIflm对于 时， 1.5z4Hfz10.76ln0.57.24f3、 活载内力计算计算主梁活载弯矩时，采用统
6、一的横向分布系数 ，鉴于跨中和四分点剪力影cm响线的较大坐标位于桥跨中部，故也按不变的 来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而应考虑支承条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到 l/4 之间，横向分布系数用 与 值cmo直线插入，其余区段均取值 。cm1（跨中截面的最大弯矩与最大剪力2（四分点截面的最大弯矩与最大剪力3（变化点截面的最大弯矩与最大剪力4（支点截面的最大弯矩与最大剪力4、 主梁内力组合（见表 6）表 6跨中 四分点 变化点 支点Mmax Qmax Mmax Qmax Mmax Qmax Qmax序号 荷载类别(kNm) (kN) (k
7、Nm) (kN) (kNm) (kN) (kN)(1) 一期恒载(2) 二期恒载(3) 总恒载 (1)(2)(4) 公路级(5) Sd=1.2(3)+1.4(4)(6) Ss= (3)+0.7(4)/ (1)(7) Sl= (3)+0.7(4)/(8) 恒汽= (3)+ (4)（三） 预应力钢筋面积的估算及其布置1、 估算预应力钢筋面积普通钢筋截面面积按规范，宜设直径为 68mm 的纵向钢筋，每腹板内钢筋截面面积取为 0.003bho，b 为腹板宽， ho为梁高，采用 5 根 161005 。2m1）截面特性2）控制应力和和有效应力3）估算预应力筋的用量2、 预应力钢束布置1）跨中截面及锚固端
8、截面的钢束布置(1)对于跨中截面，在保证布置预留管道构造要求的前提下，尽可能使钢束的重心到截面形心的偏心距大些。管道水平净距不应小于 4cm，至梁底净距不应小于5cm，至梁端 净距不应小于 3.5cm，跨中截面的细部构造图如图所示：跨中截面由此可直接得出钢束群重心至梁底距离为： 210132085yam（2）锚固端截面得钢束布置要“均匀” ，“分散” ，锚头布置如图所示： 锚固截面说明钢束群重心 处于截面核心范围 内。表 7Ai yi Si Ii di=ys-yi Ix=Aidi2 I=Ii+Ix(cm2) (cm) (cm3) (cm4) (cm) (cm4) (cm4)分块名称 = =+翼
9、板三角承托腹板2）钢束弯起角和线形的确定考虑到钢束弯起既要照顾到由其弯起产生足够的竖向预剪力，又要考虑到所引起的预应力摩擦不宜过大。上部钢束的弯起角定为 ；中部钢束的弯起角定16为 ；下部钢束的弯起角定为 。12 7为简化计算和施工，所有线型都为直线加圆弧，并且整根钢束都布置在同一个平面内。4）钢束计算（1）计算钢束起弯点至跨中的距离钢束线型表 8钢束号起弯高度y(cm)y1(cm) y2(cm) L1(cm) x3(cm) (弧度 )R(cm) x2(cm) axi(cm) x1(cm)N1(N2)N3N4N55） 控制截面的钢束重心位置计算（1（ 各钢束重心计算（2（ 计算钢束群重心到梁底
10、距离 ya表 9各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置截面 钢束号 x4 R sina= x4/R cosa ao ai ayN1(N2)N3N4四分点N5N1(N2)变化点N3N4N5直线段N1(N2)N3N4支点N56） 钢束长度计算钢束长度计算表 10钢束号 (cm)钢束弯起角度曲线长度s(cm)直线长度x1(cm)直线长度L1(cm)有效长度(cm)钢束预留长度(cm)钢束长度(cm)N1(N2)N3N4N5（四） 关键截面几何特性计算1、净截面几何特性计算截面积： jhAn截面惯矩： 2()j jsiIy2、换算截在几何特性计算截面积： (1)ohyAnA截面惯矩： ， 其结果 见下列
11、表中。2()osiI1（跨中截面跨中截面面积和惯性矩计算表表 11截面 分块名称Ai(cm2)yi(cm2)Si=Aiyi(cm3)全截面重心到上缘距离ys(cm)分块面积的自身惯性矩Ii(cm4)di=ys-yi(cm)Iy=Aidi2(cm4)I=I i+I y(cm4)小毛截面扣除管道面积b1=185净截面大毛截面钢束换算面积b1=230换算截面计算数据 A cm2；n= 束；n y= 跨中截面对重心轴净距计算表表 12b1=185cm ys64.65 b1=230cm ys=64.23Ai yi 对净轴 Si Ai yi 对换轴 Si分块名称及序号静矩类别及符号 (cm2) (cm)
12、(cm3)静矩类别及符号 (cm2) (cm) (cm3)翼板三角承托肋部翼缘部分对净轴静矩 Sa-j翼缘部分对换轴静矩 Sa-0下三角马蹄肋部管道或钢束马蹄部分对净轴静矩 Sb-j马蹄部分对换轴静矩 Sb-0翼板三角承托肋部净轴以上净面积对净轴静矩Sj-j净轴以上净面积对换轴静矩Sj-0翼板三角承托肋部换轴以上净面积对净轴静矩S0-j换轴以上净面积对换轴静矩S0-02（四分点截面四分点截面面积和惯性矩计算表表 13截面 分块名称Ai(cm2)yi(cm2)Si=Aiyi(cm3)全截面重心到上缘距离ys(cm)分块面积的自身惯性矩Ii(cm4)di=ys-yi(cm)Iy=Aidi2(cm4
13、)I=I i+I y(cm4)小毛截面扣除管道面积b1=185净截面大毛截面钢束换算面积b1=230换算截面计算数据 A cm2；n= 束；n y=四分点截面对重心轴净距计算表表 14b1=185cm ys64.65 b1=230cm ys=64.23分块名称及序号 静矩类别 Ai yi 对净轴 Si 静矩类别 Ai yi 对换轴 Si及符号 (cm2) (cm) (cm3) 及符号 (cm2) (cm) (cm3)翼板三角承托肋部翼缘部分对净轴静矩 Sa-j翼缘部分对换轴静矩 Sa-0下三角马蹄肋部管道或钢束马蹄部分对净轴静矩 Sb-j马蹄部分对换轴静矩 Sb-0翼板三角承托肋部净轴以上净面
14、积对净轴静矩Sj-j净轴以上净面积对换轴静矩Sj-0翼板三角承托肋部换轴以上净面积对净轴静矩S0-j换轴以上净面积对换轴静矩S0-03（变化点截面变化点截面面积和惯性矩计算表表 15截面 分块名称Ai(cm2)yi(cm2)Si=Aiyi(cm3)全截面重心到上缘距离ys(cm)分块面积的自身惯性矩Ii(cm4)di=ys-yi(cm)Iy=Aidi2(cm4)I=I i+I y(cm4)b1=185净截面小毛截面扣除管道面积大毛截面钢束换算面积b1=230换算截面计算数据 A cm2；n= 束；n y= 变化点截面对重心轴净距计算表表 16b1= cm ys b1= cm ys= Ai yi
15、 对净轴 Si Ai yi 对换轴 Si分块名称及序号静矩类别及符号 (cm2) (cm) (cm3)静矩类别及符号 (cm2) (cm) (cm3)翼板三角承托肋部翼缘部分对净轴静矩 Sa-j翼缘部分对换轴静矩 Sa-0下三角马蹄肋部管道或钢束马蹄部分对净轴静矩 Sb-j马蹄部分对换轴静矩 Sb-0翼板三角承托肋部净轴以上净面积对净轴静矩Sj-j净轴以上净面积对换轴静矩Sj-0翼板 换轴以上 换轴以上三角承托肋部净面积对净轴静矩S0-j净面积对换轴静矩S0-04（支点截面支点截面面积和惯性矩计算表表 17截面 分块名称Ai(cm2)yi(cm2)Si=Aiyi(cm3)全截面重心到上缘距离ys(cm)分块面积的自身惯性矩Ii(cm4)di=ys-yi(cm)Iy=Aidi2(cm4)I=I i+I y(cm4)小毛截面扣除管道面积b1=185净截面大毛截面钢束换算面积b1=230换算截面计算数据 A cm2；n= 束；n y= 支点截面对重心轴净距计算表表 18b1=185cm ys71.64 b1=230cm ys=61.73Ai yi 对净轴 Si Ai yi 对换轴 Si分块名称及序号静矩类别及符号 (cm2) (c
