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1、目 录一、设计目的3二、设计资料及构造布置3（一） 设计资料3（二） 横截面布置51.主梁间距与主梁片数52主梁跨中截面主要尺寸拟订5（三）横截面沿跨长的变化7（四）横隔梁的设置7三、主梁作用效应计算7（一）永久作用效应计算7（二） 可变作用效应计算（GM法）91.冲击系数和车道折减系数92计算主梁的荷载横向分布系数103. 车道荷载的取值144. 计算可变作用效应15（三）主梁作用效应组合19四、预应力钢束的估算及其布置20（一）跨中截面钢束的估算和确定201. 按承载能力极限状态估算跨中截面钢束数202按施工和使用荷载阶段的应力要求估算跨中钢束数21（二）预应力钢束布置221跨中截面及锚固
2、端截面的钢束位置222钢束起弯角和线形的确定23 3. 钢束计算24五、计算主梁截面几何特性26（一）截面面积及惯矩计算261净截面几何特性计算262换算截面几何特性计算26（二）截面静矩计算27（三）截面几何特性汇总28六、钢束预应力损失计算29（一）预应力钢束与管道壁之间的摩擦引起的预应力损失29（二）由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失30（三）混凝土弹性压缩引起的预应力损失31（四）由钢束应力松弛引起的预应力损失32（五）混凝土收缩和徐变引起的预应力损失33（六）预加力计算以及钢束预应力损失汇总34七、主梁截面承载力与应力验算35（一）持久状况承载能力极限状态承载力验算351正截面承载
3、力验算352. 斜截面承载力验算38（二）持久状况正常使用极限状态抗裂验算401正截面抗裂验算412斜截面抗裂验算41（三）持久状况构件的应力验算451正截面混凝土压应力验算452预应力筋拉应力验算463截面混凝土主压应力验算46（四）短暂状况构件的应力验算501预加应力阶段的应力验算502吊装应力验算50八、主梁变形验算51（一）计算由预应力引起的跨中反拱度51（二）计算由荷载引起的跨中挠度53（三）结构刚度验算53（四）预拱度的设置54九、附图 （一）主梁构造尺寸图 （二）主梁预应力筋构造图一、设计目的预应力混凝土简支T梁是目前我国桥梁上最常用的形式之一，在学习了预应力混凝土结构的各种设计
4、、验算理论后，通过本设计了解预应力混凝土简支T梁的实际计算，进一步理解和巩固所学得的预应力混凝土结构设计理论知识，初步掌握预应力混凝土桥梁的设计步骤，熟悉公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）（以下简称公预规）与公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）（以下简称桥规)的有关条文及其应用。二、设计资料及构造布置(一) 设计资料1桥梁跨径及桥宽主梁全长：30.96m计算跨径：30m（墩中心距离）主梁间距：2.1m主梁片数：6片横梁间距：7.5m桥宽：12.6m(2.1m6=12.6m)2设计荷载公路级，设计车道数为3车道。 3. 气象资料 桥位的温差为35摄氏
5、度，平均温度为20度，最低气温0摄氏度，最高气温35摄氏度。4材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆以及桥面铺装用C30。预应力钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥函设计规范（JTG D622004）的s15.2钢绞线，每束6根，全梁配6束，pk=1860MPa。普通钢筋采用HRB335钢筋。按后张法施工工艺制作主梁，采用内径64mm、外径70mm的预埋波纹管和OVM夹片式锚具。5. 桥面铺装桥面铺装采用双层式：上面层采用5mm的沥青混凝土，下面层做素混凝土三角垫层，坡度为1.5%，中间高，两边低，两边最薄处的混凝土厚度为6cm，中间最高处为14.7cm。6.栏杆按每侧防撞栏7.5KN/m计，
6、每侧的宽度为0.5m。7.结构重要性系数假设本桥的重要性程度一般，取结构重要性系数0=1.0。8.设计依据交通部颁公路工程技术标准（JTG B012003），简称标准；交通部颁公路桥涵设计通用规范（JTG D602004），简称桥规；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 D622004），简称公预规。9基本计算数据（见表1） 基本计算数据 表1名 称项 目符 号单 位数 据混 凝 土立方强度 fcu,kMPa50 弹性模量EcMPa3.45104轴心抗压标准强度fckMPa32.4 轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65 轴心抗压设计强度fcdMPa22.4轴心抗拉设计强度f
7、tdMPa1.83 短暂状态容许压应力0.7fckMPa20.72 容许拉应力0.7ftkMPa1.757持久状态标准荷载组合:容许压应力0.5fckMPa16.2 容许主压应力0.6fckMPa19.44短期效应组合:容许拉应力st-0.85pcMPa0 容许主拉应力0.6ftkMPa1.59 s15.2 钢 绞 线标准强度fpkMPa1860 弹性模量EpMPa1.95105抗拉设计强度fpdMPa1260 最大控制应力con0.75fpkMPa1395 持久状态应力:标准状态组合0.65fpkMPa1209 材料重度钢筋混凝土1KN/325.0 沥青混凝土2KN/322.0 钢绞线3KN
8、/378.5 钢束与混凝土的弹性模量比Ep无纲量5.65 注：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=29.6Mpa， =2.51Mpa。（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=1600mm）和运营阶段的大截面（bi=2100mm）。净11.6m+0
9、.5m+0.5m 桥宽选用6片主梁，如图1所示。图1 结构尺寸（尺寸单位：mm）2主梁跨中截面主要尺寸拟订（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，标准设计中高跨比约在1/181/19。当建筑高度有受限制时，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宽，而混凝土用量增加不多。综上所述，本设计中取用1800mm（约跨径的1/16.7）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要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用
10、140mm，翼板根部加厚到200mm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，即120mm。本设计中腹板厚度取180mm。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，马蹄面积占截面总面积的10%20%为合适。考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按二层布置，一层最多排三束，同时还根据公预规9.4.9条对钢束间距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为520mm，高度为250mm，马蹄与腹板交接处作三角形450过渡，高度为170mm，以减小局部应力。按照以上拟订的外形
11、尺寸，就可绘出预制梁的跨中截面图（见图2）。图2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：mm）（3）计算截面几何特征 本设计在计算截面几何特征时，采用了AutoCAD计算机辅助绘图软件计算大毛截面和小毛截面的几何参数，具体的数据如表2所示： 跨中截面的几何特性 表2截面面积(cm2)形心轴至上缘距离(cm)惯性矩Ix（cm4）大毛截面724768.4773.1025107小毛截面654774.7372.80107（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：=表明以上初拟的主梁中截面是合理的。（三）横截面沿跨长的变化如图1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
12、长不变。梁端部区段由于锚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，马蹄和腹板部分为配合钢束弯起而从四分点开始到支点截面，马蹄逐渐抬高，腹板逐渐加宽。在支点截面，马蹄抬高到上翼缘的下端，同时，腹板宽度加宽到与下马蹄同宽，为52cm。（四）横隔梁的设置本设计中共设置5道横隔梁。其中跨中一道、四分点两道、支点处两道。横梁的间距为7.5m，为了计算方便，五道横隔梁的厚度取相同的值，为15cm（延高度不变），其高度以和下马蹄相交为准，详见图1所示。三、主梁作用效应计算（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（四分点截面至跨中截面，长7.5m）：G(1)=0
13、. 6547257.5=122.76(kN)马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重（四分点截面至支点截面，长7.5m）：G(2)1/2(0.6547+1.09058)257.5=163.62 (kN)跨中和四分点截面横隔梁自重中梁：(180-14-25) (160-18)-306-172 1510-625=7.332kN边梁：7.3320.5=3.666kN支点截面横隔梁自重中梁：(180-14) (160-52)-1313/5 1510-625=6.71kN边梁：6.710.5=3.355kN故半跨内主梁和横梁的重力为：中梁：G(4) =122.76+163.62+7.332+7.3320.5+6.71=304.09（kN）边梁：G(4) =122.76+163.62+3.6661.5+3.355=295.234（kN）预制梁永久作用集度：中梁：g1=304.09/15=20.273(kN/m)边梁：g1=295.234/15=19.682(kN/m)（2）二期永久作用
