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1、第28页中国矿业大学2008届本科生毕业设计 预应力混凝土简支T形梁桥（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=11m2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/m和4.99KN/m3.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。普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋，直径小于12m
2、m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,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
3、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().净-9+2m的桥宽采用四片主梁,如图一所示.基本计算数据名称项目符号单位数据混凝土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503.4532.42.6522.41.83短暂状态容许压应力容许拉应力20.721.757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16.219.4401.5915.2钢绞线标准强度弹性模量抗拉设计强度最大控制应力186012601395持久状态应力标准荷载组合1209材料重度钢筋混凝土沥青混
4、凝土钢绞线25.023.078.5钢束与混凝土的弹性模量比无量纲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时混凝土的抗压，抗拉标准强度，则：=29.6，=2.51。2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梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的
5、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，初拟马蹄宽度为600mm，高度250mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡
6、，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名称分块面积 （）分块面积形心至上缘距离（）分块面积对上缘的静矩 （）分块面积自身惯矩（）（）分块面积对截面形心的惯矩（）（）（1）（2）（3）=（1）*（2）（4）（5）（6）=（1）*（7）=（4）+（6）大毛截面翼板41257.530937.577343.7577.32464807124725415三角承托50018.3339166.527
7、77.77866.46722091302211908腹板399011043890012003250-25.2253380914537059下三角262.5200525003281.25-115.234836483486929马蹄1500217.5326250187500-132.726413935266014351011585775471562746小毛截面翼板25507.5191254781288.62001739820065201三角承托50018.3339166.52777.77877.7629820053026086腹板399011043890012003250-13.97709071
8、2774157下三角262.5200525003281.25-104.4427337422886242马蹄1500217.53262500187500-121.422106940222944408802.5845941.561046126注：大毛截面形心至上缘距离：857754/10115=84.80 小毛截面形心至上缘距离：84594.5/8802.5=96.1（4）检验截面效率指标（希望在0.5以上）上核心距 下核心距 截面效率指标： 0.5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
9、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1
10、80mm，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 马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重 支点段梁的自重 边主梁的横隔梁中横隔梁体积： 端横隔梁体积 故半跨内横梁重力为 预制梁永久作用集度 （2） 二期永久作用 现浇T梁翼板集度 边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁体积 一片端横隔梁体积 故： 铺装10cm混凝土铺装： 5cm沥青铺装 若将桥面铺装均摊给四片主梁，则 栏杆一侧人
11、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： 边梁二期永久作用集度 2.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，并令主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： 永久作用效应计算见表三1号梁永久作用效应作用效应跨中=0.5四分点=0.25支点=0.0一期弯矩4973.673730.250剪力0255.061510.12二期弯矩3779.682834.760剪力0193.83387.66弯矩8753.366565.010剪力0448.89897.78（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
12、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： 其中： 根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为： 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： 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： 式中： 相应为单个矩形截面的宽度和高度 矩形截面抗扭刚度系数
