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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用本科课程设计预应力混凝土简支梁设计2022 年 1 月 9 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用目录广东工业高校课程设计任务书- 2部分混凝土 A 类简支梁设计- 7 1. 主梁全截面几何特性- 71.1 受压翼缘有效宽度的运算 1.2 全截面几何特性的运算- 7- 72. 预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置- 82.1 预应力钢筋数量的确定 2.2 一般钢筋数量的确定- 8- 92.3 预应力钢筋及一般钢筋
2、的布置- 103. 主梁截面几何特性运算- 114. 承载才能极限状态运算- 114.1 正截面承载力运算 4.2 斜截面承载力运算- 11- 125. 钢束预应力缺失估算- 135.1 预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力缺失- 135.2 锚具变形、钢丝回缩引起的应力缺失- 145.3 预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力缺失- 15 5.4. 钢筋放松引起的预应力缺失- 165.5 混凝土收缩、徐变引起的缺失- 165.6 预应力收缩组合- 176. 应力验算 - 176.1 短暂状况的正应力验算 6.2 长久状况的正应力验算- 17- 186.2.1 跨中截面混凝土正应力验算-
3、186.2.2 长久状况下预应力钢筋的应力验算- 18 6.3 长久状况下的混凝土主应力验算- 197抗裂性验算 - 207.1 作用短期效应组合作用下的正截面抗裂性验算- 208. 主梁变形 挠度）运算 - 218.1 使用阶段的挠度运算- 218.2 预加力引起的反拱运算及预拱度的设置- 229 锚固区局部承压运算- 229.1 局部受压区尺寸要求 9.2 局部抗压承载力运算- 22- 23名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用课程设计任务书一、课程设计的内容依据给定的桥梁基本设计资料主要
4、结构尺寸、运算内力等）设计预应力混凝土简支T形主梁；主要内容包括：1预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置；2截面几何性质运算；3承载才能极限状态运算 4预应力缺失估算；正截面与斜截面承载力运算）；5应力验算 短暂状况和长久状况的应力验算）；6抗裂验算 正截面与斜截面抗裂验算）或裂缝宽度运算；7主梁变形 挠度）运算；8锚固局部承压运算与锚固区设计；9绘制主梁施工图；二、课程设计的要求与数据通过预应力混凝土简支T 形梁桥的一片主梁设计,要求把握设计过程的数值运算方法及有关构造要求规定,并绘制施工图；要求：设计合理、运算无误、绘图规范；一）基本设计资料1桥面净空：净14+21.0 m3.5kN/
5、m2,结构重要性系数0=1.0 2设计荷载：大路 级荷载,人群荷载3环境标准 : 类环境4材料性能参数 1）混凝土强度等级为C50,主要强度指标为：17 标准型）,强度标准值fck=32.4 MPa ,ftk=2.65 MPa强度设计值fcd=22.4MPa,ftd=1.83MPa弹性模量E =3.45104MPa2）预应力钢筋采纳ASTM A41697a 标准的低放松钢绞线其强度指标为：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 抗拉强度标准值fpk个人资料整理仅限学习使用=1860 MPa抗拉强度设计值 f pd =12
6、60 MPa弹性模量 E =1.95 10 MPa 5相对界限受压区高度 b=0.4 ,pu=0.2563 2 公称直径为 15.24 mm,公称面积为 140mm3）非预应力钢筋为：1）纵向抗拉非预应力钢筋采纳HRB400 钢筋,其强度指标尺寸单位：抗拉强度标准值fsk=400 MPa抗拉强度设计值fsd=330 MPa弹性模量E =2.05 10 MPa相对界限受压区高度b=0.53 ,pu=0.1985 2）箍筋及构造钢筋采纳HRB335钢筋,其强度指标为：抗拉强度标准值fsk=335 MPa抗拉强度设计值fsd=280 MPa弹性模量E =2.0105MPa 图 1 主梁跨中截面尺寸m
7、m ）5主要结构尺寸 主梁标准跨径 L =25m ,梁全长 24.96 m ,运算跨径 fL =24.3 m ；主梁高度 h =1400 mm ,主梁间距 S =1600 mm ,其中主梁上翼缘预制部分宽 为1580 mm,现浇段宽为 20 mm,全桥由 9 片梁组成；主梁跨中截面尺寸如图 1 所示；主梁支点截面或锚固截面的梁肋宽度为 360mm；二）内力运算结果摘录1恒载内力名师归纳总结 1）预制主梁的自重g 1p=11.45 kN/mg2p=6.51 kN/m第 4 页,共 25 页2）二期恒载 包括桥面铺装、人行道及栏杆）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - -
8、 - - 恒载内力运算结果见表1；个人资料整理仅限学习使用2活载内力汽车荷载按大路级荷载运算,冲击系数1=1.193 ,人群荷载按3.5kN/m2计算；活载内力以2 号梁为准；活载内力运算结果见表2；3内力组合1）基本组合 用于承载才能极限状态运算）Md1 2. MG1kMG2k1 4.MQ1k1 . 12 MQ2kV d1 2. V G1kV G2k.14 V Q1k.112 V Q2k2）短期组合 用于正常使用极限状态运算）MSMG1kMG2k0 . 7MQ1kMQ2k13）长期组合 用于正常使用极限状态运算）MlMG1kMG2k0 4. MQ1kMQ2k1各种情形下的组合结果见表3；表
9、1 恒载内力运算结果截面位置距支点截面预制梁自重剪力二期恒载剪力弯矩弯矩距离xmMG1kV G1kMG2kV G2k支点0.0 kN.m）kN）kN.m） kN） kN.m kN） 支点0.0 0.0 351.14 398.03 0.0 0.0 36.47 36.47 0.0 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 变截面1.3 377.91 285.5 个人资料整理仅限学习使用28.6 37.15 324.64 421.67 39.25 28.51 L/46.075 1003.64 111.83 173.55 1054.31 104.24 9.4 12.8
10、7 78.18 跨中12.15 1342.92 73.81 106.93 1299.17 139.48 0.0 5.74 69.74 注：车辆荷载内力MQ1k、V Q1k中已计入冲击系数1=1.193 ；表 3 荷载内力运算结果截面位项目基本组合S d短期组合S s长期组合lSMdV dMsV sMllV置kN.m）kN）kN.m）kN）kN.m）kN）支点最大弯矩0.0 793.79 0.0 460.29 0.0 350.11 最大剪力0.0 859.44 0.0 487.81 0.0 365.83 变截面最大弯矩894.61 665.02 528.97 390.52 410.39 301.
11、62 最大剪力953.52 719.92 552.55 413.57 451.51 335.79 L/4最大弯矩2712.61 297.76 1685.43 183.91 1370.51 150.15 最大剪力2754.36 388.05 1689.10 223.59 1377.07 172.23 跨中最大弯矩3623.99 103.33 2250.52 43.31 1829.13 24.75 最大剪力3484.63 156.13 2155.11 68.48 1786.56 38.15 三）施工方法要点后张法施工,采纳金属波纹管和夹片锚具,钢绞线采纳TD 双作用千斤顶两端同时张拉,当混凝土达到
12、设计强度时进行张拉,张拉次序与钢束序号相同；四）设计要求1方案一：按全预应力混凝土设计预应力混凝土 T 形主梁；2方案二：按部分预应力混凝土 A 类构件设计预应力混凝土 T 形主梁；3方案三：按部分预应力混凝土 B 类构件 答应裂缝宽度为 0.1 mm ）设计预应力混凝土 T 形主梁； 同学应按指导老师要求挑选其中一个方案进行设计；三、课程设计应完成的工作1编制运算说明书；2绘制施工图 主要包括：主梁支点横断面图、主梁跨中横断面图、主梁钢束布置图、主梁混凝土数量表、主梁钢束数量表）；四、课程设计进程支配名师归纳总结 序号设计各阶段内容地点起止日期第 6 页,共 25 页1 布置任务,收集资料,
13、预应力钢筋及非预应力钢筋数量教 2-201 01.03-04 的确定及布置2 截面几何性质运算,承载才能极限状态运算教 2-201 01.05 3 预应力缺失运算,应力验算教 2-201 01.06 4 抗裂验算或裂缝宽度运算,变形.北京 : 人民交通出版社 ,2005 2 张树仁等 . 钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理 社,2004 . 北京 : 人民交通出版3 中华人民共和国行业标准 . 大路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范 JTG D62-2004. 北京 : 人民交通出版社 ,20044 闫志刚主编 . 钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计 . 北京 : 机械工业出版社,20
14、22 5 易建国主编 . 混凝土简支梁 板桥 第三版 . 北京 : 人民交通出版社 ,2006 6 胡兆同 , 陈万春 . 桥梁通用构造及简支梁桥 . 北京 : 人民交通出版社 ,2001 7 白宝玉主编 . 桥梁工程 . 北京 : 高等训练出版社 ,2005 发出任务书日期：2022 年 12 月 28 日 指导老师签名：禹智涛方案完成日期： 2022 年 01 月 09 日基层教案单位责任人签章：主管院长签章：名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用方案二：部分预应力混泥土1.主梁全截面几何
15、特性1.1 受压翼缘有效宽度bf,的运算A类简支梁设计按大路桥规规定,T 形截面梁受压翼缘有效宽度b ,取以下三者中的最小值：1 简支梁运算跨径的l/3 ,即 l/3=24300/3=8100mm ；2 相邻两梁的平均间距,对于中梁为 1600mm；3 b 2 b h 12 h f ,式中 b=160 mm , b = 0 mm, h = 80+180/2 =130 mm；所以,b 2 b h 12 h f = 160+0+1 2 130 =1720 mm故,受压翼缘的有效宽度取 b =1600mm1.2 全截面几何特性的运算这里的主梁几何特性采纳分块数值求和法,其运算式为全截面面积：AA I
16、y uA y i iA全截面重心至梁顶的距离：式中iA 分块面积分块面积的重心至梁顶边的距离如右图所示,对T 形梁跨中截面进行分块分析,分成5 大块进行计算,分别运算它们底面积与性质,计算结果列于下表；依据整体图可知,变化点处的截面几何尺寸与跨中截面相同,故几何名师归纳总结 特性也相同,主梁跨中截面的全截面第 8 页,共 25 页几何特性如表1 所示；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 跨中截面与个人资料整理仅限学习使用L/4 截面全截面几何特性表 1 分块号分块面积iAiySiA iy iyuyiIxA iyuy i2iI113600 40 45440
17、00 465 24.5631090.06110971000 113 8023000 392 10.9101090.039109193600 605 117128000 -100 1.94010923.62010910000 1177 11770000 -672 4.5281090.00610968400 1305 89262000 -800 43.7801090.206109合计456600 y =505 230727000 85.70110923.931109IiIx = 109.633109y =895 2.预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置2.1 预应力钢筋数量的确定按构件正截面抗
18、裂性要求估算预应力钢筋数量对于 A 类部分预应力混凝土构件,依据跨中截面抗裂要求,可得跨中截面所需的有效预应力为得：式中的MNpeMs/W07.ftk1e pAWs为正常使用极限状态按作用正截面承载力运算预应力钢筋和非预应力钢筋的合理作用点到截面底边距离为a f pd A p a p f sd A s a s 1260 1960 120 330 1570 45 107 mmf pd A p f sd A s 1260 1960 330 1570所以 h 0 h a 1400 107 1293 mm依据资料可知,梁跨中截面弯矩组合设计值 M d 3623 . 99 kN m；截面抗弯承载力可计算
19、如下,M u f cd b f x h 0 x 283 . 3622 . 4 1600 83 . 36 1283 23708 . 60 KN . m 0 M d 3623 . 99 KN . m 跨中截面正截面承载力满意要求；4.2 斜截面承载力运算名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 25 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用预应力混凝土简支梁应对按规定需要验算的各个截面进行斜截面抗剪承载力验算,以变化点截面的斜截面进行斜截面抗剪承载力验算；第一,依据体会公式进行截面抗剪强度上、下限复核,即3 30 . 5 10 2 f td b
20、h 0 r 0 V d 0 . 51 10 f cu , k bh 0式中的 V 为验算截面处剪力组合设计值,查资料得 V = 719.92 kN ；混凝土强度等级f cu , = 50Mpa；腹板厚度 b = 160 mm ；剪力组合设计值处的截面有效高度运算近似取跨中截面的有效高度的运算值,运算如下,即 h 0 h a 1400 107 1283 mm；预应力提高系数 2 1 . 25；所以：.0 510332ftdbh 0.051031 . 25.1 831601283234 . 8 kN.0 5110fcu,kbh 0.051103501601283740 .3 kN故可知,运算满意：
21、234 .8 kNr0 V d719 . 9 kN740 3. kN截面尺寸满意要求,但需要配置抗剪钢筋；斜截面抗剪承载力运算,即名师归纳总结 r0V dV csVpb第 13 页,共 25 页式中Vcs123.0 45103bh020. 6Pfcu,kpsvfsvVpb0 . 75103fpdA pdsinp式中：1为异号弯矩影响系数,简支梁1=1.0；2为预应力提高系数,2=1.25；3为受压翼缘影响系数,3=1.1；p100100A pbApA s100196015701 . 720bh 01601283箍筋采纳双肢直径为10mm 的 HRB335 钢筋,fsv=280Mpa ,间距S
22、=200mm,距支点相当于一倍梁高范畴内,箍筋间距S =100mm；svA sv2785.0.00491bS v160200sinp采纳 2 束预应力钢筋的平均值,查表3 可得p=7. 61450,所以- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Vcs1 .2511.0 .451031601283个人资料整理仅限学习使用280689.59kN20.61 .72500 .00491Vpb.07510312601960sin07 . 6145245 . 43 kN所以V csVpb689 . 59245 .43935 . 02 kNr 0V d719 . 92 kN变化点截面处斜截面抗剪满意要求；5.钢束预应力缺失估算5.1 预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力缺失l 摩阻缺失分别对支点截面,变化点截面,下,运算结果如下表所示：L/4 截面,跨中截面进行运算,运算公式如l=con1ekxf pk0 . 7518601395 MPa式中：con预应力钢筋张拉掌握应力,con0 . 75摩擦系数,查得0.25k局部偏差影响系数,查得k=0.0015 x 从张拉端至运算截面的管道长度m）从张拉端至运算截面曲线管道部分切线的夹角之和；运算时,由于平弯 角度过小