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1、计算说明书两跨等截面预应力混凝土连续梁桥课程设计计算说明书两跨等截面预应力混凝土连续梁桥课程设计目 录一. 设计资料41. 桥梁跨径及桥宽42. 设计荷载43. 材料及工艺44. 基本计算数据45. 设计依据5二. 尺寸拟定61. 主梁跨中截面尺寸62. 横截面布置73. 横截面沿跨长的变化74. 横隔梁的设置8三. 主梁横向分布计算91. 永久荷载92. 可变荷载10四. 建模151. 总体信息152. 单元信息153. 施工信息184. 使用信息20五. 主梁内力计算及组合241. 恒载的徐变次内力242. 内力组合253. 内力包络图26六. 预应力钢束配置281. 内力282. 预应力
2、筋数量估计283. 预应力钢束布置31七. 主梁验算381. 强度验算382. 应力验算403. 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)=10.5m2. 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：6.29KN/m3. 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
3、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）cC251.7816.7
4、1.2311.52.81040.71040.2C502.6532.41.8322.43.451041.381040.2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（MPa）fsd（MPa）Es（MPa）R235(d=820mm)2351951952.1105HRB335(d=650mm)3352802802.0105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s15.24186
5、012603901.95105139.01.1015. 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
6、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：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
7、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210210mm2，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+2140=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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、荷载2.1. 冲击系数按公路桥涵设计通用规范第4.3.2条规定，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
13、为：式中：ci矩形截面抗扭惯性刚度系数（查表）；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
14、公式为：式中：e单位荷载到桥梁中心线距离；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X1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁0.0000.5600.3800.2000.020-0.1602.1000.3800.2900.2000.1100.0204.2000.2000.2000.2000.2000.2006.3000.0200.1100.2000.2900.3808.400-0.1600.0200.2000.3800.5602.2.1.4. 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10.4920.
