预应力简支T梁毕业设计

1目录摘要..............................................................................................4第一章方案选择.........................................................................5第二章主梁设计.........................................................................62.1.基本设计资料...........................................................................62.2.主梁内力计算...........................................................................62.3.恒载内力计算...........................................................................82.4.活载内力计算...........................................................................92.5.汽车作用效应计算.................................................................112.6.内力组合.................................................................................152.7.施工方法.................................................................................162.8.截面设计.................................................................................162.9.预应力钢筋数量的确定及布置.............................................172.10.非预应力钢筋面积估算及布置...........................................202.11.主梁截面几何特性计算.......................................................21第三章持久状况截面承载能力极限状态计算.......................243.1.正截面承载力计算.................................................................243.2.斜截面承载能力计算.............................................................2423.2.1.h/2处斜截面抗剪承载能力计算.............................................243.2.2变截面处斜截面抗剪承载力计算...........................................26第四章应力损失计算...............................................................284.1.预应力钢筋与管道间摩擦引起的应力损失.........................284.2.锚具变形、钢丝回缩引起的应力损失.................................294.3.预应力钢筋分批张拉时混凝土弹性压缩引起的应力损失304.4.钢筋松弛引起的预应力损失.................................................314.5.混凝土收缩、徐变引起的应力损失.....................................31第五章应力验算.......................................................................345.1.短暂状况正应力验算.............................................................345.2.持久状况正应力验算.............................................................345.3.持久状况下的混凝土主应力验算.........................................36第六章抗裂性验算...................................................................406.1.作用短期效应组合作用下的正截面抗裂验算.....................406.2.作用短期效应组合作用下的斜截面抗裂验算.....................41第七章主梁挠度计算...............................................................437.1.在短暂效应作用下主梁挠度验算.........................................437.2.预应力所引起的上拱值验算.................................................447.3.预拱度的设置.........................................................................443第八章锚固区局部承压计算...................................................458.1.局部受压区尺寸要求.............................................................458.2.局部抗压承载力计算.............................................................46参考文献....................................................................................47致谢............................................................................................484摘要本桥采用预应力混凝土T型梁桥，桥长90米，三跨结构，跨径30米，桥宽2x9米为双向四车道。设计中完成桥梁在恒载、活载等引起的结构内力和变形计算；并且分析了预应力T梁在恒载和活载作用下的受力性能，对全桥进行预应力钢束的布置计算等。本设计采用的装配式预应力钢筋混凝土T型梁桥，这种结构可以减少施工时间，可以充分利用机械化，可以提高工作的效率，质量也能得到一定的提高，由于是预应力，可以充分发挥材料的工作性能，充分利用资源，而且可以增加桥梁的标准跨径。而且易于就地取材，所用的材料价格较低，外形美观，施工方便。本设计严格遵守相关规范，以指定的相关规范为基础，在老师的指导和帮助下，顺利完成设计。5第一章方案选择初选桥型方案：拱桥方案，门式刚构桥方案，预应力混凝土简支T型梁桥方案三种桥型主要优缺点比较：拱桥：造型美观，构造较简单，耐久性能好，维修养护费用较少，与周围环境协调性好，也可以就地取材与其他梁式桥相比能节省大量的水泥钢材等，同时也降低了工程的造价。但是拱桥的自重较大，水平力较大，增加了下部结构的工程量，下部结构和地基(特别是桥台)经受更大的水平推力作用，因此对工程地质要也求高，由于工程所处地区的天然地基是软土地基，所以不宜修建拱桥；且因拱圈（或拱肋）在合龙前不能自身维持平衡，拱桥在施工过程中的难度及危险性也远大于梁式桥。门式刚构桥：门式钢架桥省略了主梁与桥台之间的伸缩缝，改善了桥头行车的平顺性，也提高了结构的刚度。由于钢架桥的梁端是固结的，所以在竖向荷载的作用下可以降低跨中的正弯矩，从而提高了梁的承载能力，也可以减小梁高。当桥面净空确定的时候，也可以选择门式钢架桥门式刚构桥来增加桥下净空。但是在竖向荷载作用下，柱脚处产生水平反力，梁上部主要受弯，但弯矩值比同跨径的简支梁小，梁内还有轴向压力，因而其受力状态在梁桥与拱桥之间，因此刚架桥跨中的建筑高度就可做的比简支梁小，对于有通航要求的区域，可以优先考虑这种桥型。但普通钢筋混凝土制造的刚架桥在梁柱链接处容易产生裂缝，需在该处配置更多的钢筋，从而增加了工程造价，使工程的经济性变差。另外，门式刚架桥在有温度变化时，内部产生较大的附加应力。预应力混凝土简支T型梁桥：目前中小跨径桥梁应用中最广泛的就是混凝土梁式桥。这种桥梁具有能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性能强、整体性好、构造简单、施工技术较低、施工方法简单以及美观等优点。预应力混凝土桥梁更具有降低主梁高度和跨越能力较大大的优点，同时预应力钢筋混凝土梁可以改善桥梁的受力性能，提高了提高了非预应力钢筋的利用率，充分发挥了非预应力钢筋的抗拉性能，也能够抵消梁下缘的拉应力，从而使混凝土构件在荷载作用下不致开裂，推迟了梁下缘混凝土的开裂，使裂缝的宽度减小。特别是预应力技术的应用，给现代装配式结构提供了最有效的接头和拼装手段，使桥梁建设的技术和运营质量均产生了飞跃式的发展。从受力特点上看，混凝土梁式桥分为简支梁（板）桥、连续梁（板）桥和悬臂梁（板）桥。简支梁桥属于静定结构，是桥梁建设实践中受力和构造最简单的桥型，应用最为广泛。通常在跨径25m~50m时，采用预应力简支T梁，其优点是设计简单、构造简单，整体性好、接头也方便。通过以上比选，选择预应力混凝土简支T型梁桥方案。6第二章主梁设计2.1.基本设计资料标准跨径：LK=30m计算跨径：L=29.5m桥面净空：2ⅹ净—7.5+1.5+0.5主梁间距：2.4m（全桥由四片梁组成）主梁高：2.0m设计荷载：公路—Ⅰ级荷载,,结构重要系数Υ0=1.0材料规格：C50混凝土fck=32.4MPa，ftk=2.65MPafcd=22.4MPa，ftd=1.83MPaCE=3.45×104预应力钢筋采用1×7标准型—15.2—1860—Ⅱ—GB/T5224—1995钢绞线。fpk=1860MPa，fpd=1260MPaEp=1.95×105MPa，ζb=0.4,普通钢筋采用HRB400钢筋fsk=400MPa，fsd=330MPaEs=2.0×105MPaζb=0.53,ζpu=0.1985箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋fsk=400MPa，fsd=280MPaEs=2.0×105MPa2.2.主梁内力计算主梁全截面几何特性，跨中截面尺寸见图2-17受压翼缘有效宽度计算按《公路桥规》规定，T形截面梁受压翼缘板的有效宽度bf,取下列三者中的最小值：a)简支梁计算跨径l/3，即295009833.3;33lmmb)主梁间距，对于中梁为2400mmc)（b+2bh+12hf’），当hh/bh1/3时取（b+6bh+12hf’），hh/bh=120/6001/3故取（b+6bh+12hf’）=2006120122604040mm综上所述，受压翼缘有效宽度'fh=2400mm。全截面几何特性计算在工程设计中，主梁几何特性多采用分块数值求和法进