40m预应力混凝土简支t形梁桥（夹片锚具）毕业论文

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1、预应力混凝土简支预应力混凝土简支 T T 形梁桥（夹片锚具）形梁桥（夹片锚具） （夹片锚具）（夹片锚具）一 设计资料及构造布置 1桥梁跨径及桥宽 标准跨径：40m（墩中心距离） 主梁全长：39.98m 计算跨径：39.00m 桥面净空：净 9+2m=11m 2设计荷载公路 级，人群荷载 3.0KN/，每侧人行栏，防撞栏重力的作用力分别为 1.52KN/m2m和 4.99KN/m 3.材料及工艺 混凝土：主梁采用 C50，栏杆及桥面铺装用 C30。 预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004）的15.2 钢绞线，每束六根，全梁配七束，=1860Mpa。pkf

2、普通钢筋直径大于和等于 12mm 的采用 HRB335 钢筋，直径小于 12mm 的均用 R235 钢筋。 按后张法施工工艺要求制作主梁，采用内径 70mm，外径 77mm 的预埋波纹管和夹片锚具。 4.设计依据 （1）交通部颁公路工程技术标准 （JTG B012003） ，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及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG B622004) (4)基本计算数据见表一 (二)横截面布置 1.主梁间距与主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济,同时加宽翼板对提高主梁截面效率指 标很有效,

3、故在许可条件下应适当加宽 T 梁翼板.本桥主梁翼板宽度为 2750mm,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()和运营阶段的大截面(1700ibmm).净-9+2m 的桥宽采用四片主梁,如图一所示.2750ibmm基本计算数据名称项目符号单位数据 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗压标准强度,cu kccktkcdtdf E f f f faaaaaaMP MP MP MP MP MP503.4541032.4 2.65 22.4 1.83短暂状 态容许压

4、 应力容许拉 应力0.7ckf0.7tkfaMPaMP20.721.757混凝土持久状 态标准荷 载组合 容许压 应力 容许主 压应力 短期效 应组合 容许拉 应力 容许主 拉应力0.50.6ckckff0.850.6stpctkfaMPaMPaMPaMP16.219.4401.59 标准强度 弹性模量 抗拉设计强度最大控制应力con0.75pkppdpkfEffaaaaMPMPMPMP186051.95 101260 139515.2钢绞线持久状态应力标准荷载组合0.65pkfaMP 1209 材料重 度钢筋混凝土沥青混凝土钢绞线1r2r3r333/KN mKN mKN m25.023.07

5、8.5钢束与混凝土的弹 性模量比EPa无量纲 5.65注：本示例考虑混凝土强度达到 C45 时开始张拉预应力钢束。和分别表示钢束张拉ckftkf时混凝土的抗压，抗拉标准强度，则：=29.6，=2.51。ckfaMPtkfaMP2主梁跨中截面尺寸拟订（1）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，标准设计中高 跨比约在 1/181/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大 梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不 多，综上所述，本桥梁取用 2300mm 的主梁高度是比较合适的。 （2）主梁截面细部尺寸 T 梁翼

6、板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，要应考虑能否满足主梁受弯 时上翼板受压的强度要求。本算例预制 T 梁的翼板厚度取用 150mm，翼板根部加厚到 250mm 以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 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， 同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15。本算例腹板厚度取 210mm。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面面积的 10%20%为合适。本算例考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多 三束，同时还根据公预规9.4.9 条对钢束净矩及预留管道的要求

7、，初拟马蹄宽度为 600mm，高度 250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度 150mm，以减少局部应力。 按照以上拟订的外形尺寸，就可以绘出预制梁的跨中截面图（见图二）图 2 跨中截面尺寸图 （尺寸单位：cm） （3）计算截面几何特征 将主梁跨中截面划分成两个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算见表二 跨中截面几何特性计算表分 块面积iA（）2cm分 块面积 形心至 上缘距 离iy（）cm分 块面积 对上缘 的静矩iiiSA y（3cm）分 块面积 自身惯 矩iI（）4cmisidyy（）cm分 块面积 对截面 形心的 惯矩2 xiiIAd（）4cmxiIII（4cm）分 块名 称（1

8、 ）（2 ）（3） =（1） *（2）（4 ）（5）（6） =（1）*2(5)（7）=（4） +（6）大毛截面翼板41257.530937.577343.7577.32464807124725415 三角 承托50018.3339166.52777.77866.46 722091302211908腹板399011043890012003250-25.2253380914537059 下三 角262. 5200525003281.25- 115.234836483486929马蹄1500217.5326250187500- 132.726413935266014351011 5857754715

9、6274I 6 小毛截面 翼板25507.5191254781288.62001739820065201 三角 承托50018.3339166.52777.77877.7629820053026086腹板399011043890012003250-13.977090712774157 下三 角262.5200525003281.25-104.4427337422886242马蹄1500217.53262500187500-121.42210694022294440 88 02.584594 1.561046I 126注：大毛截面形心至上缘距离：857754/10115=84.80i s iSy

10、A 小毛截面形心至上缘距离：84594.5/8802.5=96.1i s iSyA （4）检验截面效率指标（希望在 0.5 以上） 上核心距7156274648.71011523084.80s iIkcmAy 下核心距82.15x sIkcmAy 截面效率指标：0.50.525sxkk h表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的 (三)横截面沿跨长的变化 如图一所示,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 由于锚头集中力的作用而引起较大局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端 1999mm 的 范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从六分点附近开始向支点

11、 逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板的宽度亦开始变化。 （四）横隔梁的布置 模型实验结果表明，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， 在跨中设置一道中横隔梁。当跨度较大时，应设置较多的横隔梁，本设计在桥跨中点和 三分点，六分点，支点出设置七到横隔梁，其间距为 6.5m。端横隔梁的高度与主梁同高， 厚度为上部 280mm，下部 260mm，中横隔梁高度为 2050mm，厚度为上部 180mm，下部 160mm，见图一二主梁作用效应计算根据上述梁跨结构纵，横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布

12、计算，可 分别求得主梁控制截面的永久作用和最大可变作用效应，然后在进行主梁作用效应组合。（一）永久作用效应计算 1 永久作用集度 （1） 预制梁自重 跨中截面段主梁的自重(1)0.88025 25 13286.08GKN 马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重(2)(1.4436250.88025) 5 25/2142.34GKN 支点段梁的自重(3)1.443625 25 1.9971.82GKN 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积：30.171.9 0.70.5 0.1 0.5 0.15 0.1750.2196 cm端横隔梁体积30.272.15 0.5250.5 0.065 0.3250.301m故半跨

13、内横梁重力为(4)2.75 0.2196 1 0.3012522.62GKN 预制梁永久作用集度(286.08 142.3471.8222.62)/19.9926.16/KN m（2） 二期永久作用 现浇 T 梁翼板集度(5)0.15 0.9 253.38/gKN m 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁体积30.17 0.45 1.90.14535m一片端横隔梁体积30.27 0.45 2.150.2612m故：(6)2 0.145352 0.261225/39.980.508/gKN m 铺装 10cm 混凝土铺装：0.1 14 2535/KN m 5cm 沥青铺装0.05 14 2316.1

14、0/KN m 若将桥面铺装均摊给四片主梁，则(7)(35 16.10)/412.77/gKN m 栏杆 一侧人行栏：1.52KN/m 一侧防撞栏：4.99KN/m 若将两侧人行栏，防撞栏均摊给四片主梁，则：(8)(1.524.99) 2/43.25/gKN m 边梁二期永久作用集度23.380.508 12.773.2519.88/gKN m2.永久作用效应 如图 3 所示，设 x 为计算截面离左支座的距离，并令/x l 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：2112Ml g 11 22Ql g 永久作用效应计算见表三剪力影响线1 号梁永久作用效应作用效应跨中=0.5四分点=0.25支点=0.0弯矩

15、()KN m4973.673730.250 一期剪力()KN0255.061510.12二期弯矩3779.682834.760()KN m剪力()KN0193.83387.66弯矩()KN m8753.366565.010剪力()KN0448.89897.78（二）可变作用效应计算（修正刚性梁法） 1冲击系数和车道折减系数 按桥规4.3.2 条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此首先要计算结构的基 频。 简支梁桥的基频可采用下列公式估算：23.062ccElfHzlm其中： /2580/cmG gKg m根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：0.1767ln0.01570.186f按桥规4.3.1 条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道折减 22%，四车道 折减 33%，但折减后不得小于用两行车队布载的计算结构。本算例按四车道设计，因此在 计算可变作用效应时需进行车道折减。 2计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数cm如前所述，本例桥跨内设五道横隔梁，具可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为：/39/113.542l B 所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数cm计算主梁抗扭惯矩 对于 T 梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：31mTii i iIcb