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1、结构设计原理课程设计-部分预应力混凝土 A类构件简支小箱梁计目录1 设计基本资料。32 箱形梁构造形式及相关设计参数。33 主梁作用效应计算。64预应力钢筋及普通钢筋数量的确定及布置。75 .计算主梁截面几何性质。136 承载能力极限状态计算。13跨中截面正截面承载力计算。13斜截面抗剪承载力计算。147 钢束预应力损失计算。188持久状况正常使用极限状态抗裂性验算。26正截面抗裂性验算。26斜截面抗裂性验算。289 应力计算。33持久状况应力验算。33短暂状况应力验算。3610 挠度验算。37使用阶段的挠度计算。37预加力引起的反拱计算及预拱度的设置。3711 主梁端部的局部承压验算。381
2、设计基本资料1.1跨度和桥面宽度计算跨径：L=39m。桥面宽度(桥面净空)：净(行车道)+2X(防撞栏)。技术标准设计荷载：公路-I级。环境标准：1类环境。设计安全等级：二级。主要材料(1) C50 混凝土：f k = 32.4MPa, f = 2.65MPa, f = 22.4MPaf = 1.83MPa , E = 3.45 x 104MPa tdc预应力筋采用1 X7标准型1860HGB/T 52241995 钢绞线f = 1860MPa , f = 1260MPa ,E = 1.95 x 105 MPa& b = 0.4, & = 0.2563(3)普通钢筋：采用HRB335钢筋fk
3、= 335MPa , f = 280MPa=2.0 x 105 MPa& b = 0.53 , & = 0.1985(4)箍筋及构造钢筋：采用R235钢筋f k = 235MPa , f d = 195MPa , E = 2.1 x 105 MPa2箱形梁构造形式及相关设计参数(1) 本箱形梁按部分预应力混凝土A类构件设计，施工工艺为后张法。(2) 桥上横坡为单向2% (计算时按照简化的中梁截面特性进行计算)。(3) 箱形梁截面尺寸：主梁间距：(全桥由5片梁组成)，其中翼缘预制部分宽， 为，箱型主梁高度：。现浇段（4）预应力管道采用金属波纹管成形，波纹管内径为70mm,管道摩擦系数H= 0.2
4、，管道偏差系数k = 0.0015，锚具变形和钢束回缩量为4mm （有顶压时）。（5）桥梁中梁横断面尺寸如图2-1。跨中支点图2-1 箱梁横断面图（单位：mm）（6）计算跨中截面几何特性。在工程设计中，主梁几何特性多采用分块数值求和法进行，其计算式为 全截面面积：A = Z AII Ay 全截面重心至梁顶的距离：y =J u A式中A. 分块面积；y. 分块面积的重心至梁顶边的距离。跨中截面和变截面处几何特征相同，见下表2-2。y =i = 712Ay = 1780 - 712 = 1068分块 号分块面积A （mm2）yi（mm）S = Ai -七 （103 mm3）（y广七）（mm）I =
5、 A （y y ）2 xi uicm 4Ii cm 42800*1604480008035840632.21060*20212001703604542200*50100001966. 67200*70140002566. 67340*1620550800970534276-258300*10030000485001060*1301378001715236327-1003.02合计1211800.62.5.12式中截面上核心距，可按下式计算由此可计算出截面效率指标P （希望在以上）7 YI 51321475.12 x 104k = 396.55mms Y，1211800 x 1068截面下核心距
6、，可按下式计算YI51321475.12 x 104=594.82mm 1211800 x 712因此截面效率指标396.55 + 594.82 =0.561780表明以上的初拟截面尺寸是合理的。3主梁作用效应计算自重、恒载内力自重、恒载内力计算结果表3-1截面位置距支点距离（mm）预制梁现浇二期MV（kN）MV（kN）MV（kN）支点0000195变截面54802074347849145L/497503519592144995跨中1950046030777019000注：预制主梁（包括横隔板）的自重：gip = 27.15kN/m ； 现浇板的自重：g 1 = 16.92kN/m ； 二期恒
7、载（包括桥面铺装、人行道、栏杆）：g2p = 10.0kN/m。活载内力活载内力计算结果表3-2截面位置距支点距离（mm）公路-1级荷载最大弯矩最大剪力M q 侦(kN - m)对应V (kN)VQ1k (kN)对应 M (kN m)支点000变截面5480L/49750跨中19500注：表中荷载值已计入冲击系数1 +P= 1.0563.3内力组合截面位置项目基本组合短期组合长期组合MdVdMVM iV支点Mmax000Vmax1000变截面MmaxVmax1L/4MmaxVmax1跨中MmaxVmax1注：基本组合（用于承载能力极限状态）M= 1.2（Mg侦 + Mg2上）+1.4M 侦Vd
8、 =+ 匕 2 k） +短期组合（用于正常使用极限状态）M = M + M + 0.7 Meiks G1kG 2 k1 + H长期组合（用于正常使用极限状态）M = M + M+ 0.4MlG1kG 2 k1 + 4预应力钢筋及普通钢筋数量的确定及布置4.1预应力钢筋数量的确定及布置首先，根据跨中正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求，所需的 有效预应力为：N 2 M /七顷7九 pe1 e+ -p-Ac匕式中：MS短期效应弯矩组合设计值。查表3-3： M广10788.98kN-m ；A估计钢筋数量时近似采用毛截面几何性质，按下图4-1定的截面尺寸计算，计算结果具体见表 2-2。A
9、 = 1.2118m2, y = 0.712m ,y = 1.068m, I = 0.513215m4,W = I / y = 0.513215/1.068 = 0.480538m3ep预应力钢筋重心至毛截面重心的距离，ep =七-a。图4-1跨中截面（尺寸单位：mm）设ap为 100mm，则 ep = 1.068 - 0.1 = 0.968m。10788.98 x 103-0.7 x 2.65 x 106N 0.480538= 7253372.7Npe10.968+1.2118 0.480538采用4 $15.2钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积A】=139mm2，抗拉强度标准值f k = 1
10、860MPa，张拉控制应力取。=0.75 f 人=0.75 x 1860 = 1395MPa，预应力损失按张力控制应力的20%估算。所需预应力钢绞线的面积为:=6499mm 27253372.7(1 - 0.2) x 1395采用8束4 $的预应力钢筋，预应力束的布置如图所示；OVM15-7型锚具，供给的预应力钢筋截面面积为A = 8x7x 139 = 7784mm2，采用470金属波纹管成孔，预留孔道直径75mm。预应力钢筋布置见图4-2，4-3，4-4，4-5。钢束位置及倾角计算见表4-6，4-7。图4-2跨中截面（尺寸：mm）图4-3 变截面（尺寸：mm）图4-4L/4截面（尺寸：mm）方:壮1#.图4-5支点截面（尺寸：mm）
