文档介绍：现代预应力混凝土结构理论
(课程设计)
题目:30m部分预应力混凝土梁设计
西南交通大学桥梁与隧道工程系
二〇一二年一月
目录
1 设计资料 2
设计荷载 2
桥面跨径及净宽 2
主要材料 2
设计依据 2
2 构造布置及尺寸 2
3 梁断面的毛截面特性计算 4
4 主梁内力 5
永久荷载(横载)产生的内力 5
可变荷载(活载)产生的内力荷载横向分布系数 6
5 预应力钢筋面积的估算及预应力钢筋的布置 9
估算预应力钢筋面积 9
普通钢筋数量的估算 9
钢筋的布置 11
6 主梁换算截面的几何特性(以跨中截面为例) 12
换算截面面积 12
换算截面重心位置 13
换算截面惯性矩 13
换算截面弹性抵抗矩 13
7 承载能力极限状态计算 13
跨中截面正截面抗弯承载力计算 13
8 预应力损失 14
预应力钢绞线与管道壁之间的摩擦损失 15
锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失 15
混凝土的弹性压缩引起的损失 15
预应力钢筋松弛引起的损失 16
混凝土收缩徐变引起的应力损失 16
永存预应力值 18
9 预应力度计算 18
10 正常使用极限状态状态计算 19
正截面抗裂性验算 19
斜截面抗裂性验算(略) 19
裂缝宽度验算 19
挠度验算 21
11 持久状态应力验算 21
跨中截面混凝土法向应力验算 21
跨中截面预应力钢绞线拉应力验算 24
12 短暂状态应力验算(略) 24
设计资料
设计荷载
本桥设计荷载等级确定为汽车荷载(公路—I级)。
桥面跨径及净宽
标准跨径:Lk=30m
设计梁长:L0=
计算跨度:L= m
主要材料
主梁
采用C50混凝土预制,防水混凝土和沥青混凝土磨耗层,铰缝及桥面现浇层用C50混凝土浇筑。
钢筋
普通钢筋主要采用HRB335钢筋,预应力钢筋为钢绞线。
锚具
锚具为YM15-n1。
设计依据
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2010),以下简称《通用规范》。
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)。
构造布置及尺寸
预制梁的横断面具体尺寸图如下图所示:
图1 预制梁跨中截面(单位:cm)
图2 预制梁支座截面(单位:cm)
图3 预制梁立面图(单位:cm)
梁断面的毛截面特性计算
通过有限元软件ANSYS分别计算支座处以及跨中处的预制梁截面特性,计算结果见下图所示:
图4 跨中预制截面特性
图5 跨中预制截面+现浇特性
图6 支座预制截面特性
图7 支座预制截面+现浇特性
主梁内力
永久荷载(横载)产生的内力
预制梁自重(一期横载)
根据ANSYS计算的结果,截面特性如下所示:
支座处的截面面积为:763800mm2
其对应的横载集度为:
跨中截面面积为:677000mm2
其对应的荷载集度为:
截面过渡段横载集度成线性变化。
取大值。
铰缝及桥面现浇层(二期横载)
桥面现浇层的截面面积为:109200mm2
接头处浇筑的混凝土截面面积为:69700mm2
其对应的荷载集度为:
桥面铺装(二期横载)
桥面铺装层的面积为:95550mm2
其对应的荷载集度为:
横载集度g
荷载的集度等于一期横载与二期横载之和:
上部横载内力计算
设为计算截面离左支座的距离,并令,则:主梁弯矩和剪力的计算公式分别为: ,其计算结果如表1:
表1 横载作用效应
作用效应
跨中()
四分点()
支座()
弯矩()
0
剪力()
0
可变荷载(活载)产生的内力荷载横向分布系数
根据设计要求,。活载内力计算
冲击系数的计算
《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004),汽车冲击系数的计算采用以结构基频为主要影响因素的计算方法,对于简支梁桥,结构频率f可采用下式计算:
,cm4,m,KN/m
代入上式有:
冲击系数可按下式计算:
当
当
当
故当时,冲击系数
故冲击系数
按《通用规范》(JTG D60—2004),公路—I级车道荷载
的均布荷载标准值为KN/m。集中荷载标准值内插为:
求跨中截面的最大弯矩和最大剪力所用的公式为:
式中:S——所求截面汽车标准荷载的弯矩和