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预应力混凝土简支T形梁桥设计计算
一.设计资料及构造布置
(一).设计资料
1.桥梁跨径及桥宽
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9m+2×1.0m人行道+2×0.5m护栏=12m
2.设计荷载
公路级,15.2钢绞线,每束6根,全梁配7束,=1860Mpa。
普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋,直径小于12mm的均用R235钢筋。
按后张法施工工艺要求制作主梁,采用内径70mm,外径77mm的预埋波纹管和夹片锚具。
4.设计依据
(1)交通部颁《公路工程技术标准》(JTG B01—2003),简称《标准》
(2)交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60--2004),简称《桥规》
(3)交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG B62—2004)
(4)基本计算数据见下表
基本计算数据
名称 项目 符号 单位 数据
混
凝
土 立方强度
弹性模量
轴心抗压标准强度
轴心抗拉标准强度
轴心抗压设计强度
轴心抗压标准强度 50
3.45
32.4
2.65
22.4
1.83
短暂状态 容许压应力
容许拉应力
20.72
1.757
持久状态 标准荷载组合
容许压应力
容许主压应力
短期效应组合
容许拉应力
容许主拉应力
16.2
19.44
0
1.59 15.2钢绞线 标准强度
弹性模量
抗拉设计强度
最大控制应力 1860
1260
1395 持久状态应力
标准荷载组合
1209 材料重度 钢筋混凝土
沥青混凝土
钢绞线
25.0
23.0
78.5 钢束与混凝土的弹性模量比 无量纲
5.65 注:考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压,抗拉标准强度,则:=29.6,=2.51。
(二)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梁翼板。上翼缘宽度一般为1.6~2.4m2500mm(考虑桥面宽度)。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(b=1600mm)和运营阶段的大截面(b=2500mm),净-9m+2×1.5m的桥宽选用五片主梁,如下图所示。
2 主梁跨中截面主要尺寸拟定1) 主梁高度
预应力简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25,标准设计中高跨比约在1/18~1/19。1/16~1/18。本设计取用00mm。
2) 主梁截面细部尺寸
T梁翼板的厚度主要取决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时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm,1/12,故翼板根部加厚到250mm在预应力梁中腹板内主拉应力较小,腹板的厚度一般由布置孔管的构造决定,同时从腹板本身稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15。本设计腹板厚度取200mm。
马蹄尺寸基本由布置预应力钢筋束的需要确定,设计表明,马蹄面积占截面总面积的为合适。本设计考虑到主梁需要布置较多的钢束,将钢束按层布置,一层最多排三束,同时还根据《公预规》对钢束净距的要求,初拟马蹄宽度为550mm,高度250mm,马蹄与腹板交接处作三角过渡,高度0mm,以减小局部应力。按上就可绘出预制梁跨中截面图。
跨中截面尺寸图(尺寸单位:mm)
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 分块面积对上缘静距 分块面积的自身惯矩 分块面积对截面形心的惯矩 +
(1) (2) (3)=
(1)×(2) (4) (5) (6)=
(1)×(5) (7)=
(4)+(6) 大毛截面 翼板 7.5 28125 70312.5 75.7921610778 三角托 18.33 9166.5 2778 64.96 2109706 2112484 腹板 110 418000-26.71 2711012 下三角 200 52500 3281 -116.71 3575571 3578853 马蹄 217.5 299062.5 71615 -134.2124838560 9687.5 806854 小毛截面 翼板 18000 45000 88.0618655953 三角托 18.33 9166.5 2778 77.23 2982005 2984783 腹板 1
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