桥梁毕业课程设计总成果.docx

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桥梁毕业课程设计总成果

设计说明书

1、设计资料

桥面净空净9+2X1.5（人行道），设计荷载公路I级，人群荷载

3.0KN?

m，上部采用30m装配式预应力混凝土T形梁，主梁、人行道、栏杆及铺装层均采用C40号混凝土。

预应力钢束采用1X7标准

HRB40（钢筋，箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋。

按后张法施工工艺

制作主梁，米用

HVM15-9型锚具。

2、设计参数

标准跨径：

30m

计算跨径：

29.16m

主梁全长：

29.96m

支点距端顶：

0.40m

梁高：

2.00m

设计何载：

公路I级，人群荷载3.0KN?

m

桥面净空：

净-9+21.5

3、设计要求

为减轻主梁的安装重量，增强桥梁的整体性，在预制T梁上设

40cm的湿接缝

设计构件尺寸按规范图对内梁各截面进行验算

上部结构设计

T梁桥上部结构横断面图

横隔梁大样

1、跨中截面几何特性计算

分块名

Ai

（cm2）

Yi

（cm）

si=Aiyi

（cm3）

Ii

（cm4）

di=ys-yi

（cm）

Ix=AidiA2

（cm4）

l=li+lx

（cm4）

內梁

翼板

3600

10

36000

120000

65

三角承托

480

22

10560

960

53

腹板

3020

96

288410

-20

下三角

289

166

47830

4640

-90

马蹄

1566

186

290493

109751

-110

8955

外梁

翼板

4000

10

40000

133333

65

三角承托

540

22

11880

1080

53

腹板

3020

96

288410

-20

下三角

289

166

47830

4640

-90

马蹄

1566

186

290493

109751

-110

9415

注：

内梁截面型芯至上缘距离

外梁截面型芯至上缘距离

2、检验界面效率指标p（希望p在0.45—0.55之间）

、「「、、十1TSI452S90Q1-

內梁上核心距：

一—---

'SAiYxS9S5X125

「、„Si45289001

下核心距「

iA^YS9955x75

截面效率指数一■'-!

..■：

.'■

h

、丄、e［丄亠、口ltpEl47171877“

边梁上核心距二.-「■-…

32AiYx9415X72

十丄亠、□匚it工【4&2890Q1

下核心距

xSAtYs941SX72

K+K

截面效率指数二■'二.■■■■■J:

j

h

表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。

内力计算

1、恒载内力计算

预制梁自重

中梁：

g=0.8955x25=22.4kNm

边梁：

g=0.9415x25=23.538kNm

腹板加厚折成恒载

g=（1.3618+0.8955X（0.4+4.862）x2x2529.96=2.202kNm

主梁端部截面面积为1.3618m2

每块横隔板体积

V二［1.51x0.99-（0.71+0.91）x0.592-0.1722-0.8x0.062］x0.17

=0.166m3

边梁横隔梁折成恒载：

0.166x7x2529.96=0.970kNm

中梁横隔梁折成恒载：

0.166x14x2529.96=1.939kNm

二期恒载

湿接缝折合成恒载：

中梁：

0.2X0.4X25=2.0kNm

边梁：

2.OX0.5=1.0kNm

栏杆和人行道折合成恒载：

3.0X25=1.2kNm

4cm沥青混凝土

（0.04X9.0X23）5=1.656kNm

9.7cmC40混凝土垫层

0.5（0.03+0.097）X9.0X24x15=2.743kNm

边梁全部荷载：

g=23.538+2.202+0.970+1.0+1.2+1.656+2.743=33.309kNm

中梁全部荷载：

g=22.4+2.202+1.939+2.0+1.2+1.656+2.743=34.14kNm

恒载内力计算图

恒载内力计算表

剪力

弯矩

边梁（kN）

中梁（kN）

边梁（kN）

中梁（kN）

x=0

485.6

497.8

0

0

x=l4

242.8

248.9

2655.1

2721.7

x=l2

0

0

3540.4

3628.7

2、活载内力计算

横向系数杠杆原理法

杠杆原理法各梁内力影响线

对1、5号梁：

mh=0.8182=0.409

mor=1.386

对2、4号梁：

mOq=12（0.409+1+0.182）=0.7955

mor=0

对3号梁：

mq=12（0.409+1+0.182）=0.7955

偏心压力法

mor=0

46841700

（2,2X2）2X46841700

=46841700X2+45280308X3

4=0607

（2.2X2尸X46841700X2+222X45280308X2+0IlII勾为IIri5=R^XI5=2Ul-^h

46841700

46841700X2+45280308X3

（22X2）zX46841700

（2.2X2）zX46841700x2+2.22X45280308X2+0

1212盯屯12

45290308

=46841700X2+45280308X3

=rX-=—讪3

3553IS嚣U墙率i

45290308

46841700X2+45280308X3

=0.197

偏心原理发各梁内力影响线

1、5号梁：

mcq=12（0.57+0.406+0.286+0.12+0.003-0.162=0.6125

mcr=0.685

2、4号梁：

mcq=12（0.374+0.293+0.235+0.154+0.096+0.01）=0.5835

mcr=0.43

3号梁：

mcq=12（0.197X6）=0.591

cr=0.197

冲击系数和车道折减系数

卩=0.1767XInf-0.0157=0.221

贝卩（1+a）=1.221

Z=1qk=10.5kNmpk=276.64kN

3、活载的计算

各梁横向系数汇总表

梁号

何载位置

公路I级

人群何载

1、5

跨中m

0.613

0.685

G.M法

支点no

0.409

1.386

杠杆原理法

2、4

跨中m

0.584

0.430

G.M法

支点no

0.765

0

杠杆原理法

3

跨中m

0.591

0.197

G.M法

支点m

0.796

0

杠杆原理法

跨中最大弯矩

3=128=29.1628=106.29吊

y=l4=29.164=7.29m

1、5号梁：

M2q=（1+a）xExmcqx（qkx3+pky）

=1.221X1x0.613X（10.5X106.64+276.64X7.29）=2344.78KN?

m

M2R=mcrxqkx3

=0.685X3.0x1.5x106.29=327.39KN?

m

2、4号梁：

Mbq=2233.85KN?

m

M12r=205.67KN?

m

3号梁：

M12q=2260.63KN?

m

M12r=94.23KN?

m

跨中最大剪力仍然用mcq

3=0.5X0.5X29.16X0.5=3.645

1、5号梁：

q12q=（1+mcqx（qkw>+1.2

=1.221x1x0.613X（10.5X3.645+1.2X276.64X0.5）

=152.88KN

q12R=mcrxqkx

=0.685x3.0x1.5x3.645

=11.24KN

2、4号梁:

q12q=145.65KN

q

12r=7.05KN

3号梁：

q12q=147.39KN

q

12r=3.23KN

支点最大剪力

横向系数变化区段a=4.86m

3=29.16x1x0.5=14.580?

1、5号梁:

=豎主Xi=o944

y29.16

△Qa=

（1+p）XXmcX|x（m0一mjqkXy+（m0一mJX1.2X

=1.221x1X[4.862（0.409-0.613）x10.5xy+（0.409-0.613）x1.2x276.64x1]=-88.69kN

Qoq=（1+^xxmqx（qXs+1.2xkpy）+AaQ

=274.36KN

QoR=mcxpx3+（a2）x（m°-mc）xpx

=52.1kN

2、4号梁：

QOc=438.04kNQOR=23.77kN

3号梁：

QoQ=439.15kNQoR=10.89KN

14出弯矩剪力

弯矩

3=3x1216=79.72y=3x116=5.47

1、5号梁：

m4q=1.221x1x0.613x（0.5x79.72+276.64X5.47）

=1759.12kN?

m

rmr=0.685x3.0x1.5x79.72=245.74kN?

m

2、4梁：

mgq=1675.9kN?

m

m4r=154.26kN?

m

3梁：

m4q=1697.14kN?

m

14r=70.67kN?

m

剪力

3=29.16x0.75x0.5x0.25=2.73

y=0.75

1、5梁：

Q4q=207.81kN

Q14r=8.42kN

2、4梁：

Q4q=197.98kN

Q14r=5.28kN

3梁：

Q14q=200.35kN

Q14r=2.42kN

隔梁计算

中横隔梁弯矩影响线

1、弯矩

由前面计算知

n11=0.607；n15=0.-0.199;

n21=0.392；n25=0.003;

n31二0.197；n35=0.197

n13=0.204;n35=0.204;

P=1作用在1号梁上时

flJ!

3ll=i]uxl.5d+n21xO.5d-lxl.5d

=0.607x1.5x2.2+0.392x0.5x2.2-1x1.5x2.2

=-0.8657

P=1作用在5号梁上时

唏）5二Il15xl5d+刼Xd5d

=-0.199X1.5X2.2+0.003X0.5X2.2

=-0.6534

P=1作用在3号梁上时

略Dl・5d+%x05d

=0.204X1.5X2.2+0.204X0.5X2.2=0.8976

中横隔梁弯矩影响线

2、剪力

由上图知,

P=1作用在计算截面以右时

=R］即n害=nii

=Rt-l即p

Pflq=2

^2-3

=（1+u）xEn

=1221X1X119.84X（1.285+0651+0193一0.442

=246.85kN.m

Qf=（i+u）x^xpoqyn

=1221X1X119.84X（0.589+0424+0.305+0.14

+0.0—0.144=19534kN

Pgr=porXla=1.5X3.0X4,86=21.87kN

M2_3=（1+p）XXp叫》r]=1.221XIX21.87X142

=37.92kN.m

Qf=（l+u）xUpoq^n=1.221X1X21.87X0.069=1.84kN

鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可略去不计，则按极限状态设计的计算内力为：

汽车：

月賈-〕—二…-■-

Q右=0+14X195.34=273.476kN«m

人％^max（2-3）=0+14X37.92=53.09kN•m

Q^axe=0+14xL84=2.576kN*m

行车道板计算

沥青混凝土4cm

混凝土垫层9.7cm

a2=0.2mb2=0.6m

ai=a2+2H=0.2+0.274=0.474m

bi二b2+2H=0.6+0.274=0.874m

1、单向板l=2.2m,d=1.4m,p=140.kN,

跨中有效宽度：

a=a+d+l3=0.474+1.4+2.23=2.61m

支点出：

a=a1+t=0.474+0.23=0.704m

恒载：

gi=0.04x1.0x23=0.92kN,g2=0.097x24x1.0=2.328kN?

m

G二g+0=O.92+2.328=3.248kN?

m

11

Mo=^gI2=-x3.248X2.22=L97kN*m

140

唱诗）5需心严

=15.37kN•m

t=0.75fpk=0.75x1860=1395MPa预应力损失按张拉控制应力的20%

估算，则可得需要预应力钢筋的面积为

AP====_-…一

r（1-0-2）©__0.0X1395

采用3束6©j15.2钢绞线，预应力钢筋的面积为

Ap=3x6x139=3336mm2

钢束布置

1、跨中截面钢束的布置

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。

设计采用直径80金属波纹成孔，预留管道直径87mm

规定，构造要求：

预留孔道间静距玄40mm梁底静距玄50mm梁侧静距

<35mm图中布置均满足要求

所以

跨中截面钢束布置图

2、锚固面钢束布置

为了方便张拉操作将所有钢束都锚固在梁端。

对于锚固端截面，钢束

布置通常考虑下述两个方面：

一是预应力钢束合力重心尽可能靠近截面形心，使截面均匀受压；二是考虑锚头布置的可能性，以满足张拉操作方便等要求。

按照上述锚头布置的原则，锚固端截面所布置的钢束如图所示。

钢束群重心至梁底距离为:

60120170"6.7cm

3、其它截面钢束布置及倾角计算

钢束弯起形状及弯起角0

确定钢束起弯角时，既要照顾到因其弯起所产生的竖向预剪力有足够的数量，又要考虑到由其增大而导致摩擦预应力损失不宜过大。

为简

化计算和施工，所有钢束布置的线形均选用两端为圆弧线中间再加一段直线，并且整根钢束都布置在同一个竖直面内。

⑴采用圆弧曲线弯起

⑵弯起角0:

1,2号束采用；3号束采用

钢束计算

A计算钢束起弯点至跨中的距离

锚固点到支座中线的水平距离见图

ax1=28-70tg12=13.121cmax2=28-20tg12=23.749cm

ax3=28-60tg6=21.694cm

钢束起弯点至跨中的距离x2列表计算

钢束起弯点至跨中的距离X2列表

钢束号

钢束弯起咼度

c（cm）

*

cos©

sin$

R=c

（1-

cos4）

Rsin©

X2=l2+axi—Rsint

N1

148

12

0.9782

0.2079

6772.71

1408.13

62.995

N2

110

12

0.9782

0.2079

5033.77

1046.58

435.169

N3

50

6

0.9945

0.1045

9127.24

954.06

525.637

钢束弯起点及半径计算由R-C二RcosB0得，R=

钢束弯起点k的位置：

lw=Rsin00

各截面钢束位置及其倾角计算：

由钢束弯起布置图可求得计算点i离梁底距离：

ai=a+ci

式中：

ai——钢束弯起前其重心至梁底的距离；

ci――计算截面之钢束位置的升高值，ci=R（1-cos0i）

R――钢束曲线半径；

0i——计算截面i钢束的弯起角（既倾角）；0i=

――计算截面i至弯起点k的水平距离。

各钢束起弯点及其半径计算

各钢束弯起点及其半径计算表

钢束号

升高

值c

（cm）

00

（度）

Cos0o

R=

（cm）

sin00

Lw=

Rsin

00

支点至锚固点的距离d（cm）

起弯点k至跨中线水平距离xk（cm）xk=l2+d

-lw

N1

156.4

12

0.978

1

6772.712

0.2079

1

1408.

1

13.12

62.995

N2

52.1

12

0.978

5033.772

0.2079

1046.

23.75

435.169

1

1

6

N3

36.1

6

0.994

5

9127.244

0.1045

3

954.0

6

21.69

525.637

各截面钢束位置（A）及其倾角（0i）计算，

各截面钢束位置（A）及其倾角（0i）计算表

计

算截面

钢束编号

（cm）

（cm）

（度）

（cm）

（cm）

（cm）

跨中截面

X=0

1

为负植钢束

尚未弯起

0

0

1

0

22

（同左）

2

10

3

10

平均倾角

0

0

1

钢束截面重心

14

截

面

X=729cm

1

666.0

5772.7

5.6434

0.0983

0.9951

33.186

22

55.186

2

293.8

5033.8

3.3464

0.0584

0.9983

8.557

10

18.557

3

203.4

9127.2

1.2767

0.0223

0.9998

1.825

10

11.825

平均倾角

3.4167

0.0541

0.9977

钢束截面重心

28.5

变化点

截面

X=972cm

1

909.0

6772.7

7.7133

0.1342

0.9909

61.279

22

83.279

2

536.8

5033.8

6.1220

0.1066

0.9943

28.707

10

38.707

3

446.4

9127.2

2.8031

0.0489

0.9988

10.921

10

20.921

平均倾角

5.5433

0.0951

0.9947

钢束截面重心

47.6

支点截面

X=1458cm

1

1355.0

6772.7

11.5410

0.2001

0.9798

136.931

22

158.931

2

982.8

5033.8

11.2592

0.1952

0.9808

96.880

10

106.88

3

892.4

9127.2

5.6107

0.0978

0.9952

43.728

10

53.728

平均倾角

9.4667

0.1626

0.9862

钢束截面重心

106.5

钢束长度计算

一根钢束的长度为曲线长度、直线长度与两端张拉的工作长度（2X

70cm）之和，其中钢束的曲线长度可按圆弧半径与弯起角度进行计

O

钢束长度计算表

钢束号

R

（cm）

钢束弯起角度

*

曲线

长度S=

兀帜180

直线

长度X2

（cm）

钢束有效长度

2（S+x2）

钢束预

留长度

（cm）

钢束

长度

（cm）

N1

6772.71

12

1418.47

62.99

2962.94

140

3102.94

N2

5.33.77

12

1054.27

435.17

2978.88

140

3118.88

N3

9127.24

6

955.80

525.64

2962.88

140

3102.88

Zai

9324.696

技术标准和技术规范

《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ021-89

《公路工程技术标准》JTJ01-88

参考文献

1中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG

D60-2004）.北京：

人民交通出版社，2004年9月

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