2022年m预应力混凝土简支T形梁桥毕业设计.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 1 页一 设计资料及构造布置 1桥梁跨径及桥宽预应力混凝土简支 T 形梁桥（夹片锚具）标准跨径： 40m（墩中心距离）主梁全长： 39.98m 运算跨径： 39.00m 桥面净空：净 9+2m=11m 2设计荷载大路级,人群荷载 3.0KN/2 m ,每侧人行栏,防撞栏重力的作用力分别为1.52KN/m 和4.99KN/m 3. 材料及工艺混凝土：主梁采纳 C50,栏杆及桥面铺装用 C30；预应力钢筋采纳大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004

2、）的15.2 钢绞线,每束六根,全梁配七束,f pk =1860Mpa；一般钢筋直径大于和等于 12mm的采纳 HRB335钢筋,直径小于 12mm的均用 R235钢筋；按后张法施工工艺要求制作主梁,采纳内径 4. 设计依据70mm,外径 77mm的预埋波纹管和夹片锚具；（1）交通部颁大路工程技术标准 （JTG B012003）,简称标准（2）交通部颁大路桥涵设计通用规范JTG D60-2004, 简称桥规3 交通部颁大路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG B622004 4 基本运算数据见表一 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

3、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 , 桥面板采纳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 ib 1700 mm 和 运 营 阶 段 的 大 截 面 ib 2750 mm . 净-9+2m的桥宽采纳四片主梁 , 如图一所示 . 基本运算数据细心整理归纳 精选学习资料 名称项目符号单位数据 第 1 页,共 34 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、 - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -混态中国矿业高校2022 届本科生毕业设计50 第 2 页立方强度fcu,kMPa弹性模量EcMPa3.45104轴心抗压标准强度fckMPa轴心抗拉标准强度ftkMPa32.4 凝轴心抗压设计强度fcdMPa2.65 ftdMPa轴心抗压标准强度22.4 1.83 土容许压0.7 ckMP a20.72 短暂状应力容许拉0.7tkf1.757 MP a应力标准荷态长久状载组合0.5f ckMP a16.2 容许压应力MP a19.44 0.6fck容许主压应力短期效应组合钢绞线15.2

5、容许拉st0.85pcMP a0 应力0.6tkf容许主MP a1.59 拉应力标准强度fpkMP a1860 弹性模量Ep1.95 105MP a抗拉设计强度fpdMP a1260 最大掌握应力con0.75fpkMP a1395 长久状态应力标准荷载组合 0.65 f pk MP a 1209 度 材料重 钢筋混凝土 1r KNm 3 25.0 沥青混凝土2r KNm 3 23.0 3钢绞线3r KNm 78.5 钢 束 与 混 凝 土 的 弹 无量纲性模量比 a EP 5.65 注：本示例考虑混凝土强度达到 C45 时开头张拉预应力钢束；f ck 和 tkf 分别表示钢束张拉时混凝土的抗

6、压,抗拉标准强度,就：f ck =29.6 MP ,f =2.51 MP ；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 ,标准设计中高跨细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 34 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 3 页比约在 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,由于增大梁 高可以节约预应力钢束用量,同时梁高加大一

7、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担车轮局部荷载的要求,要应考虑能否满意主梁受弯 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 以抗击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打算,同 时从腹板本身的稳固条件动身,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,设计实践说明,马蹄面积占截面面积的 10%20% 为合

8、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,同时仍依据公预规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,高度150mm,以削减局部应力；依据以上拟订的形状尺寸,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（3）运算截面几何特点（尺寸单位： cm）将主梁跨中截面划分成两个规章图形的小单元,截面几何特性列表运算见表二 跨中截面几何特性运算表细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 34 页 - - - - - - -

9、- - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -分分中国矿业高校2022 届本科生毕业设计yi分IIx第 4 页分分分diysIi块名称块面积块 面 积块 面 积块 面 积块 面 积iA形 心 至对 上 缘自 身 惯对 截 面（上 缘 距的静矩矩形 心 的离惯矩iyS iA y iIxA d2iIi（2 cm ）（3 cm ）（ cm ）（4 cm ）4 cm ）（4 cm ）（ cm ）（1）（2） （ 3 ） =（4）（5）（ 6 ） =（7）=（4）（ 1 ） *（1 ）+（6）（2）*52大毛截面翼板4125 7.5 30937.5 773

10、43.75 77.3 24648071 24725415 三 角500 18.333 9166.5 2777.778 66.462209130 2211908 承托5 3990 110 438900 12003250 7 2533809 14537059 腹板-25.2 下 三262.200 52500 3281.25 -115.3483648 3486929 角2 马蹄1500 217.5 326250 187500 -132.26413935 26601435 7 5 1011857754 I71562746 小毛截面翼板2550 7.5 19125 47812 88.6 20017398

11、 20065201 三 角500 18.333 9166.5 2777.778 77.76 2982005 3026086 承托腹板3990 110 438900 12003250 -13.9 770907 12774157 下 三262.5 200 52500 3281.25 -104.44 2733742 2886242 角马蹄1500 217.5 3262500 187500 -121.4 22106940 22294440 8884594I6104602.5 1.5 126 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页,共 34 页

12、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 5 页注：大毛截面形心至上缘距离：ysS i857754/10115=84.80 A i小毛截面形心至上缘距离：ysS i84594.5/8802.5=96.1 A i（4）检验截面效率指标（期望在 0.5 以上）上核心距k sAIy i7156274648.7 cm1011523084.80下核心距k xAIys82.15 cm截面效率指标：kshkx0.5250.5 说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

13、图一所示 , 本设计主梁采纳等高形式, 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；马蹄部分为协作钢束弯起而从六分点邻近开头向支点逐步 抬高,在马蹄抬高的同时腹板的宽度亦开头变化；（四）横隔梁的布置 模型试验结果说明,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匀称,否 就直接在荷载作用下的主梁弯矩很大；为削减对主梁设计起主要掌握作用的跨中弯矩,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

14、.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 180mm,下部 160mm,见 图一二主梁作用效应运算依据上述梁跨结构纵,横截面的布置,并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布运算,可分 别求得主梁掌握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）永久作用效应运算 1 永久作用集度（1） 预制梁自重 跨中截面段主梁的自重G10.8802525 13286.08KN 马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 34 页 -

15、 - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -G21.443625中国矿业高校2022 届本科生毕业设计KN第 6 页0.88025525 / 2142.34 支点段梁的自重G31.443625251.9971.82KN 边主梁的横隔梁 中横隔梁体积：0.171.9 0.70.5 0.1 0.5 0.15 0.1753 0.2196 cm端横隔梁体积0.272.15 0.5250.5 0.065 0.3253 0.301m故半跨内横梁重力为G 42.75 0.2196 1 0.3012522.62 KN 预制梁永久作用集

16、度286.08142.3471.8222.62 /19.9926.16KN/m（2） 二期永久作用 现浇 T 梁翼板集度g50.150.9253.38KN/m 边梁现浇部分横隔梁 一片中横隔梁体积0.170.45 1.93 0.14535 m一片端横隔梁体积0.270.452.153 0.2612m故：g 62 0.145352 0.261225/39.980.508 KN m 铺装 10cm混凝土铺装：0.1 142535KN m5cm沥青铺装0.05 14 2316.10 KN/m如将桥面铺装均摊给四片主梁,就g73516.10 / 412.77KN/m 栏杆 一侧人行栏： 1.52KN/

17、m 一侧防撞栏： 4.99KN/m 如将两侧人行栏,防撞栏均摊给四片主梁,就：细心整理归纳 精选学习资料 g81.524.992/ 43.25KN/m 第 6 页,共 34 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 7 页 边梁二期永久作用集度g23.380.50812.773.2519.88KN/m2. 永久作用效应如图 3 所示,设 x 为运算截面离左支座的距离,并令 主梁弯矩和剪力的运算公式分别为：x l

18、M112 l g2Q112l g2永久作用效应运算见表三剪力影响线1 号梁永久作用效应细心整理归纳 精选学习资料 一期作用效应跨中四分点支点 第 7 页,共 34 页 =0.5 =0.25 =0.0 弯矩4973.63730.20 KNm7 5 二期剪力 KN0 255.06 1510.12 弯矩3779.62834.70 KNm8 6 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计193.83 387.66 第 8 页剪

19、力 KN0 弯矩8753.36565.00 KNm6 1 剪力 KN897.78 0 448.89 （二）可变作用效应运算（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,结构的冲击系数与结构的基频有关,因此第一要运算结构的基频；简支梁桥的基频可采纳以下公式估算：其中：f2 l2Elc3.06 Hz/mm cm cG/g2580Kg依据本桥的基频,可运算出汽车荷载的冲击系数为：按桥规 4.3.10.1767lnf0.01570.18622%,四车道条,当车道大于两车道时,需进行车道折减,三车道折减折减 33%,但折减后不得小于用两行车队布载的运算结构；本算例按四车道设计,因此

20、在运算可变作用效应时需进行车道折减；2运算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数 m c如前所述,本例桥跨内设五道横隔梁,具牢靠的横向联系,且承重结构的长宽比为：l / B 39/11 3.54 2所以可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和运算横向分布系数 m c运算主梁抗扭惯矩对于 T 梁截面,抗扭惯矩可近似按下式运算：式中：ibITm3 c bt i ii1it 相应为单个矩形截面的宽度和高度ic 矩形截面抗扭刚度系数 m梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面,翼缘板的换算平均厚度：t 1230150.5 10 100 17.2 230cm 第 8 页,共 34 页 马蹄部

21、分换算成平均厚度细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -图四示出了的运算图示,t中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 9 页22524032.5 cmTI 的运算见表四图 4 I 运算图示（尺寸单位： cm）TI 运算表称分块名ib（cm）it cm ib /iticIT3 cb t i i 1034 m翼缘板275 17.2 15.988 1/3 4.66394 腹板180.3 21 8.586 0.2981 4.977

22、54 马蹄55 32.5 1.6923 0.2098 3.96112 13.6026 运算抗扭修正系数细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页,共 34 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 10 页对于本算例主梁的间距相同,并将主梁近似看成等截面,就得式中：G0.4E;l1IiT0.01360260.0544104m4;a 18.25m ;a 25.5m ;1Gl212 E2 a Iii439.00m ;i

23、IiTa 32.75m ;a40.0m a 52.75m ;a 65.5m ;a78.25 m ;iI0.7156274 m ；运算得：=0.90 按修正的刚性横梁法运算横向影响线竖坐标值式中：n4,7a228.2525.52n ij1 na e7a i22 2.75 i12 211.75m . ii1运算所得的ijn 值列于表 5 内；ijn梁号in1in2in3in4in5in6in71 0.5754 0.4428 0.3464 0.2500 0.1536 0.0571 0.039 2 0.4482 0.3786 0.3134 0.2500 0.1857 0.1214 0.0571 3 0

24、.3464 0.3134 0.2821 0.2500 0.2178 0.1857 0.1536 4 0.2500 0.2500 0.2500 0.2500 0.2500 0.2500 0.2500 运算荷载横向分布系数1 号梁的横向影响线和最不利荷载图式如图5 所示； 第 10 页,共 34 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 11 页汽人群车人群一号梁可变作用：图 5 跨中的

25、横向分布系数 m 运算图式（尺寸单位： cm）双车道：m =1/2 （0.56+0.420+0.318+0.178 ）=0.728 故取可变作用的横向分布系数为：m =0.728 （2）支点截面的荷载横向分布系数 m 0如图 6 所示,按杠杆原理法绘制荷载横向分布系数影响线并进行布载,1 号梁可变作用的横向分布系数可运算如下：细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页,共 34 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业

26、设计第 12 页人汽群车一号梁图 6 支点的横向分布系数可变作用（汽车）：m 0 q =1 0.842（3） 横向分布系数汇总（见表0.42 6）m 运算图式（尺寸单位： cm）可变作用类别一号梁可变作用横向分布系数m o表 6 m c大路级0.728 0.42 2车道荷载取值依据桥规 4.3.1 条,大路级的均布荷载标准值q 和集中荷载标准值p 为：q =10.5KN/m 运算弯矩时：p k0.75360180395180=237KN 505运算剪力时：p =237 1.2=284.4KN 3可变作用效应 在可变作用效应运算中,本算例对于横向分布系数的取值作如下考虑,支点处横向分布系数取m

27、,从支点至第一根横段梁,横向分布系数从m 直线过渡到m ,其余梁段取m ；细心整理归纳 精选学习资料 第 12 页,共 34 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 13 页（1） 求跨中截面的最大弯矩和最大剪力 运算跨中截面最大弯矩和最大剪力采纳采纳直接加载求可变作用效应,图 7 示出跨中截面 作用效应运算图式,运算公式为：剪力影响线弯矩影响线汽图 7 跨中截面作用效应运算图式Smqkmp y式中： S所求

28、截面汽车标准荷载的弯矩和剪力；q 车道均布荷载标准值；p 车道集中荷载标准值；影响线上同号区段的面积； y 影响线上最大坐标值：可变作用（汽车）标准效应：Mmax=1/20.7289.7510.539-0.31906.510.51.083+0.7280237 9.75 0.5 =3159.1KN m0.519.5-1/20.31906.510.50.0556+0.7280284.4V max=1/20.728010.5细心整理归纳 精选学习资料 第 13 页,共 34 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料

29、 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 14 页=140.18KN 可变作用（汽车）冲击效应：M=3159.1 0.186=587.59 KN m V=140.18 0.186=26.07KN （2） 求四分点截面的最大弯矩和最大剪力 图 8 为四分点截面作用效应的运算图式；剪力影响线弯矩影响线汽Mmax=1/20.72810.57.312539-1/2（1.625+0.5416）0.31906.510.50.7280237 7.3125 0.31906.510.50.0556+0.7280284.40 =2344.06KN m29

30、.25-1/2V max=1/20.728010.50.75.75 =238.52KN 可变作用（汽车）冲击效应：M=2344.06 0.186=435.99 KN m V=238.52 0.186=44.36KN （4）求支点截面的最大剪力 图 10 示出支点截面最大剪力运算图式；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页,共 34 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 15 页剪力影响线汽可变作用（汽车）

31、效应：图 10 支点截面剪力运算图式V max=1/210.50.7280139-1/210.50.3196.5（ 0.9444+0.0556 ）+284.40.83330.7280 =310.78KN 可变作用（汽车）冲击效应：V=310.78 0.186=57.81KN （三）主梁作用效应组合本算例按桥规 4.1.64.1.8条规定,依据可能同时显现的作用效应挑选三种最不利效应组合,短期效应组合,标准效应组合和承载才能极限状态基本组合,见表V max7 支点主梁作用效应组合表 7 序荷载类别跨中截面四分点截面号MmaxVmaxMmaxV max细心整理归纳 精选学习资料 第 15 页,共

32、34 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -（1）第一期永久作用中国矿业高校2022 届本科生毕业设计KN 第 16 页KN mKN KN mKN 4973.67 0 3730.25 255.06 510.12 （2）其次期永久作用3779.68 0 2837.76 193.83 387.66 （3）总永久作用 =（ 1） +8753.36 0 6565.01 448.89 897.78 （2）（4）可变作用大路级3159.1 140.18 234

33、4.06 238.52 310.78 （5）可变作用（汽车）587.59 26.07 435.99 44.36 57.81 冲击（6）标准组合 =（3）+（4）12500.04 166.25 9345.06 731.77 1266.37 （7）+（5）98.126 8205.8 615.854 1115.33 短 期 组 合 = （ 3 ）10964.73 （8）+0.74232.69 11770.08 934.7 1593.36 极限组合15749.39三=8 1.2 31.445预应力刚束的估算及其布置（一）跨中截面钢束的估算和确定依据公预规规定,预应力梁应满意正常使用极限状态的应力要求和

34、承载才能极限状态的强度要求,以下就跨中截面在各种作用效应组合下,分别依据上述要求对主梁所需的刚束数进行估算,并且按这些估算的钢束数的多少确定主梁的配束；1. 按正常使用极限状态的应力要求估算钢束数n 的估对于简支梁带马蹄的T 形截面,当截面混凝土不显现拉应力掌握时,就得到钢束数算公式：n M kC 1 A p f pk k s e p式中：M 长久状态使用荷载产生的跨中弯矩标准组合值,按表 7 取用C 与荷载有关的体会系数,对于大路级,C 取用 0.6 2 2 A 一股 15.2 钢绞线截面积,一根钢绞线的截面积是 1.4 cm ,故 A =8.4 cm在一中已运算出成桥后跨中截面 y =14

35、5.20cm, s k =48.7cm,初估 a =15cm,就钢束偏心距为：e = xy -a =145.2-15=130.2cm ；一号梁：细心整理归纳 精选学习资料 n0.6 8.4 1043 12500.04 101.3020.4817.45 第 16 页,共 34 页 6 1860 10 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校2022 届本科生毕业设计第 17 页2 按承载才能极限状态估算钢束数依据极限状态的应力运算图式,受压区混

36、凝土达到极限强度 f cd,应力图式呈矩形, 同时预应力钢束也达到设计强度 f pd；就钢束数的估算公式为：n M da h f pd A p式中：M d承载才能极限状态的跨中最大弯矩,按表 7 取用a 体会系数,一般采纳0.50.7 ,本算例取 0.76 fpd预应力钢绞线的设计强度,见表1,为 1260MP 运算得：n0.7615794.39810348.52.3 1260 1068.4 10依据上述两种极限状态,取钢束数n=9 （二）预应力钢束的布置1 跨中截面的钢束布置对于跨中截面,在保证布置预留管道构造要求的前提下,尽可能使钢束群重心的偏心距大些,本算例采纳内径 70mm,外径 77mm的预埋铁皮波纹管,依据公预规9.1.1 条规定,管道至梁底和梁侧净矩不应小于 3cm及管道直径的 1/2 ；依据公预规 9.4.9 条规定,水平净矩不应小于 4cm及管道直径的 0.6 倍,在竖直方向可叠置；依据以上规定,跨中截面的细部构造如图 11a 所示；由此可直接得出钢束群重心至梁底的距离为：细心整理归纳 精选学习资料 第 17 页,共 34 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -中国矿业高校202