后张法预应力混凝土简支T型梁桥上部结构设计.doc

内 容 摘 要本设计为后张法预应力混凝土简支T型梁桥上部结构设计跨径布置为25m，计算跨径24.12m, 主梁全长24.92m, 桥面宽度为净9m（行车道）+2×0.75m（防撞栏）设计荷载：公路—I级；环境标准：I类环境；设计安全等级：二级施工方法采用后张法，用金属波纹管和夹片锚具，预应力钢束用曲线形，用高强度低松弛预应力钢绞线依据桥梁规范计算荷载验算应力然后确定桥梁的截面及其配筋情况，按照全预应力构件设计本文主要阐述了该桥的设计、计算及验算过程首先进行了主体设计及计算包括主梁作用效应计算；预应力钢束的估算及其布置；钢束预应力损失计算然后进行主梁截面承载力与应力计算主要包括承载能力极限状态计算；持久状况正常使用极限状态抗裂性验算；持久状况构件应力计算；短暂状况构件的应力验算及主梁变形验算其次进行横隔梁和行车道板的设计最后进行了主梁端部的局部承压验算关 键 词预应力；后张法；T型梁；内力计算；强度验算目 录1设计基本资料及构造布置 11.1设计资料 11.2主要材料和工艺 11.3结构设计 11.4几何特性计算 22主梁设计 62.1主梁作用效应计算 62.2预应力钢束数量估算及其布置 222.3计算主梁截面几何特性计算 302.4钢束预应力损失计算 402.5主梁截面应力与变形验算 533横隔梁的设计 733.1横隔梁的内力计算 733.2横隔梁的截面配筋和验算 753.3横隔梁剪力验算和配筋 774.行车道板计算 784.1悬臂板荷载效应计算 784.2连续板荷载效应计算 804.3截面设计、配筋与承载力验算 855.端部的局部承压验算 885.1局部承压区的截面尺寸验算 885.2局部抗压承载力验算 89谢 辞 90参 考 文 献 91·4·第一章 设计基本资料及构造布置1.1设计资料（1）设计跨径和桥面宽度 1）标准跨径：25m（墩中心线）。

2）计算跨径：24.12m 3）主梁全长：24.92m. 4) 桥面宽度（桥面净宽）：9+2×0.75m(人行道)2）设计标准 1）设计荷载：公路——Ⅰ级，人群荷载3KN/m2,每侧栏杆、人行道的重量分别为1.52KN/m和3.6KN/m 2）环境标准：Ⅰ类环境 3）设计安全等级：二级1.2主要材料和工艺（1）混凝土：主梁、翼缘板、横隔板、湿接缝均采用C50混凝土；桥面铺装采用C40混凝土2）钢材：预应力钢束：采用高强度低松弛7丝捻制的预应力钢绞筋，公称直径为15.20mm，公称面积140mm2，标准强度fpk=1860MP,弹性模量Ep=1.95×105MPa3）施工工艺：按后张法施工工艺制作主梁，采用金属波纹管和夹片锚具，波纹管内径70mm，外径77mm1.3结构设计（1）本设计为简支T形梁2）桥面板横坡假定为和桥面横坡相同，本设计假设为平坡3）主梁断面：主梁高1.3m，梁间距为2.0m其中预制梁宽1.8m，翼缘板中间湿接缝宽度为0.2m主梁跨中肋厚0.16m，马蹄宽为0.32m端部腹板厚度加厚到与马蹄同宽，以满足端部锚具布置和局部应力需要4）横隔梁设置：横隔梁公设6道，间距为4.824m，端横隔梁宽度为0.2m，跨中横隔梁宽度为0.15m。

5）桥面铺装：设计总厚度17cm，其中水泥混凝土厚度为8cm，沥青混凝土厚度为9cm，两者之间加设防水层1.4几何特性计算上述资料拟定尺寸，绘制T梁的跨中及端部截面见图1—2，图1—3图 1-1 预应力混凝土T梁结构尺寸图（尺寸单位：cm）从上到下分别为横断面、内梁立面、外梁立面、I—I剖面图 图1—2 T形梁跨中截面尺寸图（尺寸单位：cm） 图1—3 T形梁端部截面尺寸图（尺寸单位：cm）计算截面几何特征，计算时可将整个主梁截面划分为n个小块面积进行计算，跨中截几何特征列表计算见表1—1 表1—1 跨中截面几何特性计算表分块名称分块面积分块面积形心至上缘距离分块面积对上缘静矩分块面积自身矩分块面积对截面形心的惯性矩大毛截面（含湿接缝）翼板1600464008533.3334.9519544041962937.33三角承托9841211808883226.95714681.6672351.66腹板163255897601414944-16.05420407.281835351.28下三角64107.36867.2227.56-68.35298990.28299217.8马蹄6401207680021333.33-81.05420422564225558∑4920191635290465789 （续）小毛截面（不含湿接缝）翼板144045760768036.1251879222.41886902.4三角承托9841211808883228.125778359.37787191.37腹板163255897601414944-14.875361105.491776049.4下三角64107.36867.2227.56-67.175288798.75289026.31马蹄6401207680021333.33-79.8754083209.94104543.2∑4760190995.28843712.6大毛截面形心至上翼距离38.95小毛截面形心至上翼距离40.125第二章 主梁设计2.1主梁作用效应计算主梁的作用效应计算包括永久作用和可变作用。

根据梁跨结构纵、横截面的布置，计算可变作用下荷载横向分布系数，求处各主梁控制截面（取跨中、四分点截面及支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，再进行主梁作用效应组合（标准组合、短期组合和极限组合）2.1.1永久作用效应计算（1）永久作用集度1）主梁自重跨中截面段主梁自重（五分点截面至跨中截面，长7.236）：=0.476×26×7.236 = 89.55（KN）马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重近似计算（长2m）：=（0.6145+0.476）×26×2／2=63.28（KN）支点段梁的自重（长282.4m）：=0.476×2.824×26=34.95（KN）横隔梁体积中横隔梁体积为：0.15×（1.22×0.82-0.82／2×0.72-0.08×0.08/2）=0.1422（）端横隔梁体积为：0.2×（1.02×0.72-0.11×0.74=0.1428（）故半跨内边主梁横隔梁重量：=（2×0.1422+0.1428）×26 =11.11（KN）中主梁的横隔梁重量：=2×（0.1422+0.1428）×26 =14.82（KN）主梁永久作用集度=（89.55+28.35+34.95+11.11）／12.46=13.16（KN／m）=（89.55+28.35+34.95+14.82）／12.46=13.46（KN／m）2）二期恒载翼缘板中间湿接缝集度：=0.2×0.08×26=0.416（KN/m）现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇部分）体积：0.15×1.02×0.1=0.0153（）一片端部横隔梁（现浇部分）体积：0.2×1.21×0.1 =0.0242（）故 =（4×0.0153+2×0.0242）×26／24.92=0.1143（KN／m）桥面铺装层8cm水泥沥青混凝土铺装：0.08×9×25=18（KN/m）9cm沥青混凝土铺装：0.09×9×23=18.63（KN/m）将桥面铺装重量均分给五片梁，则：=（18+18.63）／5=7.326（KN/m）单侧人行道荷载为3.6KN/m，单侧栏杆荷载为1.52KN/m，将两侧人行道和栏杆均分给五片梁，则=(1.52×3.60)×2／5 =2.048（KN/m）主梁二期永久作用集度==0.416+0.1143+7.326+2.048=9.90（KN／m）（2）永久作用效应：下面进行永久作用效应计算，参照图2—1，设a为计算截面至左侧支座的距离，并令c=a∕l，主梁弯矩M和剪力V的计算公式分别为：图2—1 永久作用效应永久作用效应计算表见表2—1。

表 2—1边主梁作用效应计算表作用效应跨中四分点支点C=0.5C=0.25C=0一期弯矩（KN／m）957.01717.760剪力（KN）079.35158.70二期弯矩（KN／m）719.94539.960剪力（KN）059.70119.40 （续）∑弯矩（KN／m）1676.951257.720剪力（KN）0139.05278.10表2—2 中主梁作用效应计算表作用效应跨中四分点支点C=0.5C=0.25C=0一期弯矩（KN／m）978.84734.130剪力（KN）081.16162.19二期弯矩（KN／m）719.94539.960剪力（KN）059.70119.40∑弯矩（KN／m）1676.951257.720剪力（KN）0139.05278.102.1.2可变作用效应计算：（1） 冲击系数和车道折减系数的计算：结构的冲击系数与结构的基频有关，故应计算结构的基频，简支梁桥的基频可按下式计算其中，由于,故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数为 当车道大于两车道时，应进行车道折减22%，但折减后不得小于两车道布置的计算结果。

2） 计算主梁的荷载横向分布系数1）跨中的荷载横分布系数：本桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为： 故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5,梁间距为2m，则：故1号梁横向影响线的竖标值为：由和绘制1号梁横向影响线，如图2—2 所示，图中按《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置图2—2横向分布系数计算图示（尺寸单位：cm）图中：从上到下分别为桥梁横截面，1、2、3号梁横向影响线进而由。