预应力混凝土简支梁设计--结构设计原理课程设计.docx

1本科课程本科课程设计设计预应力混凝土简支梁设计预应力混凝土简支梁设计课 程 结构设计原理结构设计原理 学 院 土木与交通工程学院土木与交通工程学院 专 业 道路桥梁与渡河工程道路桥梁与渡河工程 年级班别 学 号 学生姓名 指导教师 2016 年年 01 月月 03 日日2广东工业大学课程设计任务书广东工业大学课程设计任务书 一、课程设计的内容一、课程设计的内容根据给定的桥梁基本设计资料（主要结构尺寸、计算内力等）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．截面几何性质计算；3．承载能力极限状态计算（正截面与斜截面承载力计算） ；4．预应力损失估算；5．应力验算（短暂状况和持久状况的应力验算） ；6．抗裂验算（正截面与斜截面抗裂验算）或裂缝宽度计算；7．主梁变形（挠度）计算；8．锚固局部承压计算与锚固区设计；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，要求掌握设计过程的数值计算方法及有关构造要求规定，并绘制施工图要求：设计合理、计算无误、绘图规范一）基本设计资料1．桥面宽度（桥面净空）：净 14+2 1.0m2．设计荷载：公路—Ⅰ级荷载，人群荷载 3.5，结构重要性系数2kN/m=1.003．环境标准:Ⅱ类环境4．设计安全等级：二级5．材料性能参数（1）混凝土强度等级为 C50，主要强度指标为：强度标准值 =32.4，=2.65ckfMPatkfMPa强度设计值 =22.4，=1.83cdfMPatdfMPa弹性模量 =3.45cE410MPa（2）预应力钢筋采用 ASTM A416—97a 标准的低松弛钢绞线（1 7 标准型） ，其强度指标为：抗拉强度标准值 =1860pkfMPa抗拉强度设计值 =1260pdfMPa3弹性模量 =1.95pE510MPa相对界限受压区高度 =0.4，=0.2563bpu公称直径为 15.24，公称面积为 140mm2mm（3）非预应力钢筋1）纵向抗拉非预应力钢筋采用 HRB400 钢筋，其强度指标为：抗拉强度标准值 =400skfMPa抗拉强度设计值 =330sdfMPa弹性模量 =2.0sE510MPa相对界限受压区高度 =0.53，=0.1985 bpu2）箍筋及构造钢筋采用 HRB335 钢筋，其强度指标为：抗拉强度标准值 =335skfMPa抗拉强度设计值 =280sdfMPa弹性模量 =2.0 图图 1 1 主梁跨中截面尺主梁跨中截面尺sE510MPa寸（尺寸单位：寸（尺寸单位：））mm（4）锚具锚具采用夹片式群锚。

6．主要结构尺寸主梁标准跨径 25（墩中心距） ，主梁全长 24.96，主梁计算跨径mm=24.3Lm主梁高度=1400，主梁间距=1800，其中主梁上翼缘预制部分宽hmmSmm为 1580，现浇段宽为 220，全桥由九片梁组成主梁跨中截面尺寸如mmmm图 1 所示主梁支点截面或锚固截面的梁肋宽度为 360mm二）施工方法要点 采用后张法施工，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线 采用 TD 双作用千斤顶两端同时张拉，当混凝土达到设计强度时进行张拉，张拉 顺序与钢束序号相同；主梁安装就位后现浇 220宽的湿接缝mm（三）内力计算结果摘录1．恒载内力（1）预制主梁的自重 =11.451pgkN/m（2）二期恒载（包括桥面铺装、人行道及栏杆） =6.512pgkN/m恒载内力计算结果见表 12．活载内力4汽车荷载按公路—Ⅰ级荷载计算，冲击系数=1.193，人群荷载按 3.51计算2kN/m活载内力以 2 号梁为准活载内力计算结果见表 23．内力组合（1）基本组合（用于承载能力极限状态计算）Q2kQ1kG2kG1kd12. 14 . 1)(2 . 1MMMMMQ2kQ1kG2kG1kd12. 14 . 1)(2 . 1VVVVV（2）短期组合（用于正常使用极限状态计算）Q2kQ1k G2kG1kS17 . 0)(MMMMM（3）长期组合（用于正常使用极限状态计算）)1(4 . 0)(Q2kQ1k G2kG1klMMMMM各种情况下的组合结果见表 3。

表表 1 1 恒载内力计算结果恒载内力计算结果预制梁自重二期恒载弯矩剪力弯矩剪力 截面位置距支点截面距离)m(xG1kM（kN.m）G1kV（kN）G2kM（kN.m）G2kV（kN）支点0.00.0138.690.079.1变截面1.3170.65123.8597.3370.644/L6.075631.969.34360.439.55跨中12.15842.560.0480.510.0表表 2 2 活载内力计算结果活载内力计算结果公路—Ⅰ级人群荷载弯矩剪力弯矩剪力截面位置距支点截面距离)m(xQ1kM(kN.m)对应V（kN）Q1kV（kN）对应M(kN.m)Q2kM(kN.m)对应V（kN）Q2kV（kN）对应M(kN.m)支点0.00.0351.14398.030.00.036.4736.470.0变截面1.3377.91285.5324.64421.6739.2528.5128.637.154/L6.0751003.64111.83173.551054.31104.249.412.8778.18跨中12.151342.9273.81106.931299.17139.480.05.7469.74注：车辆荷载内力注：车辆荷载内力、、中已计入冲击系数中已计入冲击系数=1.193=1.193。

Q1kMQ1kV15表表 3 3 荷载内力计算结果荷载内力计算结果基本组合dS短期组合sS长期组合lSdMdVsMsVlMlV截面位置项 目（kN.m）（kN）（kN.m）（kN）（kN.m）（kN）最大弯矩0.0793.790.0460.290.0350.11 支点 最大剪力0.0859.440.0487.810.0365.83最大弯矩894.61665.02528.97390.52410.39301.62 变截面 最大剪力953.52719.92552.55413.57451.51335.79最大弯矩2712.61297.761685.43183.911370.51150.154/L 最大剪力2754.36388.051689.10223.591377.07172.23最大弯矩3623.99103.332250.5243.311829.1324.75 跨中 最大剪力3484.63156.132155.1168.481786.5638.15（四）设计依据与要求 根据《公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范(JTG D62-2004)》要求，按 预应力混凝土构件设计此梁 要求学生按指导教师的安排选择以下三个方案的一个方案进行设计。

要求学生按指导教师的安排选择以下三个方案的一个方案进行设计 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（允许裂缝宽度为 0.1）设mm 计预应力混凝土 T 形主梁三、课程设计应完成的工作三、课程设计应完成的工作 1．编制计算说明书； 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、课程设计进程安排四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1布置任务，收集资料，阅读文献资料教 1-21112.21-222预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置教 1-21112.23-243截面几何性质计算，承载能力极限状态计算教 1-21112.25-264预应力损失计算，应力验算教 1-21112.27-285抗裂验算或裂缝宽度计算，变形（挠度）计算教 1-21112.29-306绘制主要构造图教 1-21112.31-1.167整理计算说明书及绘图，上交设计成果教 1-2111.2-1.3五、应收集的资料及主要参考文献五、应收集的资料及主要参考文献[1]中华人民共和国行业标准.公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,2004 [2]叶见曙.结构设计原理(第三版).北京:人民交通出版社,2014 [3]张树仁等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京:人民交通出版社,2004 [4]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,2009 [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] 邵旭东主编.桥梁工程(第二版).北京:人民交通出版社,2007发出任务书日期：发出任务书日期：20152015 年年 1212 月月 1818 日日 指导教师签名：指导教师签名：禹智涛禹智涛计划完成日期：计划完成日期： 20162016 年年 0101 月月 0303 日日 基层教学单位责任人签章：基层教学单位责任人签章：主管院长签章：主管院长签章：7预应力混凝土简支梁设计预应力混凝土简支梁设计目录目录广东工业大学课程设计任务书广东工业大学课程设计任务书………………………………………………………2部分混凝土部分混凝土 B B 类简支梁设计类简支梁设计…………………………………………………………81.1.主梁全截面几何特性主梁全截面几何特性 …………………………………………………………………………8 1.1 受压翼缘有效宽度的计算………………………………………………………………8 1.2 全截面几何特性的计算 ………………………………………………………………7 2.2.预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置……………………………………………9 2.1 预应力钢筋数量的确定 ………………………………………………………………9 2.2 预应力钢管布置………………………………………………………………………10 2.2.1 跨中截面预应力钢筋布置：……………………………………………………10 2.2.2 锚固面钢束布置…………………………………………………………………11 2.3 非预应力钢筋截面积估算及布置……………………………………………………13 3.3.主梁截面几何特性计算主梁截面几何特性计算………………………………………………………………………14 4.4.承载能力极限状态计算承载能力极限状态计算 ……………………………………………………………………15 4.1 正截面承载力计算……………………………………………………………………15 4.2 斜截面承载力计算 ……………………………………………………………………16 5.5.钢束预应力损失估算钢束预应力损失估算…………………………………………………………………………18 5.1 预应力钢筋与管道间摩擦引起的预应力损失………………………………………18 5.。