预应力混凝土T形梁设计(计算示例).doc

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1、预应力混凝土T形梁设计计算示例预应力混凝土T形梁设计计算示例11设计资料及构造布置21.1桥梁跨径及桥宽31.2设计荷载31.3材料及施工工艺31.4设计依据31.5横截面布置31.6横截面沿跨长的变化51.7横隔梁的设置52主梁内力计算52.1恒载计算52.2可变作用计算62.2.1冲击系数和车道折减系数62.2.2.计算主梁的荷载横向分布系数72.2.3.车道荷载取值112.2.4.计算可变作用效应112.3主梁作用效应组合143预应力钢束的估算及其布置153.1跨中截面钢束的估算和确定153.2预应力钢束的布置164．计算主梁截面几何特征174.1截面面积及惯矩计算174.1

2、.1净截面几何特征计算174.1.2换算截面几何特征计算184.1.3有效分布宽度内截面几何特征计算194.1.4截面静矩计算205.主梁截面承载力与应力验算245.1正截面承载力验算245.1.1确定混凝土受压区高度：245.1.2验算正截面承载力：255.1.3验算最小配筋率255.2.斜截面承载力验算265.2.1斜截面抗剪承载力验算：265.2.2箍筋计算：275.2.3抗剪承载力计算285.3持久状况正常使用极限状态抗裂验算305.3.1．正截面抗裂验算305.3.2．斜截面抗裂验算305.4持久状况构件的应力验算355.4.1．正截面混凝土压应力验算355.4.2．预应

3、力筋拉应力验算365.4.3．截面混凝土主压应力验算375.5短暂状况构件的应力验算415.5.1．预加应力阶段的应力验算416.主梁变形验算426.1荷载引起的跨中挠度426.2结构刚度验算431设计资料及构造布置1.1桥梁跨径及桥宽后张预应力混凝土T形截面梁标准跨径：40m（墩中心距离）主梁全长：39.96m计算跨径：39.00m桥面净空：净-14+2×1.75m=17.5m1.2设计荷载公路—II级，人群荷载3.0kN/m2，每侧人行栏、防撞栏的每延米重量分别为1.52kN/m和4.99kN/m。1.3材料及施工工艺混凝土：主梁用C50混凝土，栏杆及桥面铺装用C30混凝土；预

4、应力筋采用：标准强度1860MPa级低松弛钢绞线，单根钢绞线直径fs=15.2mm，公称面积140mm2。普通钢筋：直径大于和等于12mm的采用Ⅱ级热轧螺纹钢筋，直径小于12mm的均用Ⅰ级热轧光圆钢筋；钢板：锚头下支承垫板、支座垫板等均采用Q235。1.4设计依据交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)，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》(JTGB62-2004)，简称《公预规》。1.5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

5、梁翼板。本算例主梁翼板宽度为2500mm，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（上翼板宽度1600mm）和运营阶段的大截面（上翼板宽度2500mm）。桥宽为净—14＋2×1.75m，桥梁横向布置采用七片主梁（如图1所示）。图1简支梁结构图(2)主梁跨中截面主要尺寸拟定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1/15~1/25之间，本例选用2300mm的主梁高度，高跨比为1/17.4。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

6、时上翼板抗压强度的要求。本设计将预制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。预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度经常由预应力筋预埋管道的构造决定，同时从腹板本身的稳定要求出发，腹板厚度不宜小于其高度的1／15。本设计腹板厚度取200mm。图2T梁截面马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定，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，将钢束按三层布置，一层最多排三束，同时还根据“公预规”第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550mm，马蹄高度为250mm（可以根据布

7、置预应力筋的需要调整），马蹄与腹板交接处做三角过渡，高度为150mm，以减小局部应力，见图2。1.6横截面沿跨长的变化本设计主梁采用等高形式，横截面的T形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的局部应力，同时也为布置锚具的需要，在距梁端1980mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从第一道横隔梁处开始像支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时，腹板宽度亦开始变化。1.7横隔梁的设置本设计在桥跨中点和三分点、六分点、支点处共设置七道横隔梁