3QDQANI1CI XINHUA UNIVERSITY桥梁工程课程设计20m预应力混凝土简支T梁桥设计姓 名： 盛先升学 号: 专业班级:14 土木道桥（1）班院系:土木与环境工程学院指导老师:鹏设计时间：2017.5.292017.6. 9教务处制前言 1第章 桥梁设计总说明 21.1设计标准及设计规 21.2技术指标21.3主要材料2第二章截面设计22.1主梁问距与主梁片段22.2主梁跨中截面主要尺寸拟定 3第三章主梁作用效应计算53.1永久作用效应计算54.1.1永久作用集度54.1.2永久作用效应53.2可变作用效应计算63.2.1冲击系数和车道折减系数 73.2.2计算主梁的荷载横向分布系数 8第四章预应力钢束数量估算及其布置 114.1预应力钢束数量的估算 124.2预应力钢束的布置 15第五章主梁界面承载力与应力计算 155.1持久状况承载能力极限状态承载力验算 15第六章横隔梁的计算 186.1横隔梁上的可变作用计算（G-M法） 186.2横梁截面配筋与验算20第七章行车道板的计算227.1行车道板截面设计、配筋与承载力验算 22第八章结论24参考文献25随着我国公路事业的迅速发展，我国的桥梁建设亦突飞猛进。在理论研究、设计施工技术及材料研究应用等方面都取得了快速的发展和提高，桥梁结构形式也在不断地被赋予新的容和活力。而简支梁式桥是工程上运用最为广泛的桥梁，其结构传力途径十分明确，设计计算理论已趋丁完善。本设计所采用的是预应力钢筋混凝土简支T梁桥。主要依据 2004年10月颁布的公路混凝土及预应力混凝土桥涵设计规(JTG D62 2004 )简称公预规和公路桥涵设计通用规(JTG D60 2004)简称桥规编写的。公预规是按公路工程结构可靠度设计统一标准(GB/T 50283 1999)的规定采用了以概率论为基础的极限状态设计方法，较旧公预规(JTJ023 85)在设计理论上有重要改进。同时，在力组合、材料取值、结构耐久 性设计以及有关计算方法、计算容等方面都有明显的变化。本设计对钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构，分述了持久状况承载能力极限状态、持久状况正常使用极限状态计算以及持久状况和短暂状况的应力验 算等构件的计算分析方法及要点，并给出了完整的计算思路和框图，以便能够更好的理解桥梁设计的全过程。应该着重说明的是，在进行公路桥梁结构(构件)设计时，计算分析是很 重要的一部分，但还有更重要的一部分是有关构造要求，这或许是更容易被我们忽略的一部分， 我们应该给予足够的重视。因为这是根据多年的工程经验以及科学实验总结出来的。公预规提供了一套丰富、有益的构造规定，设计 时一定要认真阅读公预规中这方面的有关容及要求。由丁设计者水平有限，设计中难免会有一些缺点和错误，欢迎给予批评指正。盛先升2017年5月第一章桥梁设计总说明1.1设计标准及设计规1、设计标准(1) 设计汽车荷载公路一I级(2) 桥面设计宽度净一10m。1.2技术指标设计车速：60km/h ;设计洪水频率：1/100;通航等级：无通航要求；地 震动峰值加速度：0.15g；设计安全等级：一级；环境类别：I类；设计基准 期：100年。1.3主要材料上部梁板、现浇缝、桥面混凝土均采用C50 ;预应力钢筋采用JTG D62推荐低松弛钢皎线，普通钢筋 HRB335、R235第二章截面设计2.1主梁间距与主梁片段主梁问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，放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2500mm ,由丁宽度较大，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 1800mm )和运营阶段的大截面(bi 2500mm )。净一10m的桥宽采用五片 主梁。2.2主梁跨中截面主要尺寸拟定(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。本设计取用1700mm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丁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，腹板厚度不宜小丁其高度的1/15。本设计腹板厚度取200mm。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。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按 二层布置，一层最多排两束，同时还根据公预规9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为460mm，高度为250mm ,马蹄与腹板交接处作三角 过渡，高度为130mm,以减少局部应力。按照以上拟定的外形尺寸，绘出预制梁的跨中截面图，如下图。（3）检验截面效率指标上核心距：ks下核心距：kx截面效率指标:A yxAyskskxh27876999.23=29.70cm8169 (170 55.1093)27876999.23 =61.92cm 8169 55.109329.70 61.92=0.54 0.5根据设计经验，预应力混凝土T形梁在设计时，检验截面效率指标取p=0.450.55 ,且较大者亦较经济。上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合 理的。(4)横隔梁的设置本设计在桥跨中点和四分点、支点处设置五道横隔梁，间距为4.75米。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度 250mm ;中横隔梁高度为1450mm ,厚度为 160m第三章主梁作用效应计算3.1永久作用效应计算3.1.1永久作用集度1)预制梁自重d跨中截面段主梁的自重(四分点截面至跨中截面，长 4.75m ):q( 1)=26 X 0.7119 X 4.75 = 88.66(kN)马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重近似计算(长 2.5m ):主梁端部截面面积为A=1.01038 m2q( 2)=(1.01038+0.7119) X 2.5 X 26/2 =55.97(kN)笆支点段梁的自重(长2.25m ):q( 3)=1.01038 X 2.25 X 26 = 60.16(kN)(5边主梁的横隔梁中横隔梁体积：0.16 X (1.3 X 0.8 - 0.5 X 0.1/2 -0.5 X 0.13 X 0.13/2) = 0.161(m3)端横隔梁体积0.25 X (1.55 X 0.67 - 0.37 X 0.074/2) =0.2562(m 3)故半跨横梁自重q(4)= (2 X 0.161+1 X 0.2562 ) X 25=14.46(kN)笆主梁永久作用集度q1(88.66 55.97 60.16 14.46)/9.98 =21.97(kN/m)2)二期包载。翼缘板中间湿接缝集度q( 5)=0.7 X 0.15 X 25=2.625( kN/m )边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁(现浇部分)体积： 0.16 X 1.3 X 0.35=0.0728(m3)一片端横隔梁(现浇部分)体积：0.25 X 0.35 X 1.55=0.135625(m 3)故 q(6)= (3 X 0.0728+2 X 0.135625 ) X 25/19.96=0.613(kN/m )桥面铺装层8cm 厚防水混凝土铺装：0.08 x 11.5X 25=23 (kN/m )8cm 厚沥宵混凝土铺装：0.08 x 11.5X 23=21.16 ( kN/m )将桥面铺装重量均分给五片主梁，则q(7)= (23+21.16 ) /5=8.832(kN/m )(4防撞栏：单侧防撞栏荷载为5.0kN/m将两侧防撞栏均分给五片主梁，则q(8)=5 X 2/5=2(kN/m )边梁二期永久作用集度q22.625 0.613 8.832 2 14.07 (kN/m)3.1.2永久作用效应如下图所示，设 x为计算截面离左支座的距离，并令 a =x/l。主梁弯矩 和剪力的计算公式分别为：M a = a (1- a ) l2g/2(4-1)Q & =(1-2 a ) lg/2(4-2)图4-1永久效应计算图3.2可变作用效应计算3.2.1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，因此要先 计算结构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算:=9.17(Hz)_ EIc = 3.14 ；3.45 1010 0.27877 21 mc 一 2 192 2165.08G 其中：mc =g30.8169 26 109.81=2165.08(kg/m)由丁 1.5Hz f 0.5,故可将其简化比拟为一l 19块矩形的平板，用比拟正交异性板法(G-M法)求荷载横向分布系数。计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩I和It抗弯惯性矩I在前面已求得：I =0.27877 m4对丁 T形梁截面，抗扭惯距可近似按下式计算：mItObiti3i 1(4-3)式中：bi ,tiCi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 ，根据ti / bi比值按表计算；m梁截面戈U分成单个矩形截面的个数对丁跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：ti= 230 15 50 10 = 17.17(cm)230马蹄部分的换算平均厚度：t3= 238= 31.5(cm)单位宽度抗弯及抗扭惯距：Jx Ix/b= 0.27877/250 1.11508 10 3