单跨21m简支预应力空心板梁混凝土课程设计

题目:单跨21m简支预应力空心板梁设计初始条件：1.公路II级。2.桥宽净13+20.50m3.计算跨径：20.38m4.一期恒载qG1=10.4kN/m二期恒载qG2=5kN/m。5.可变作用按材料力学方法计算后,数值乘0.62。（车道荷载见规范）6.空心板混凝土材料强度等级：C507.其它设计资料和数据参照书本设计例题。8.空心板截面形状见下图：（cm）要求完成的主要任务:说明书主要内容有：1．设计任务书2．教师评定表3．目录4．总说明5．计算恒载内力。永久荷载16．计算活载内力。可变荷载只算车道荷载7．内力组合及弯矩、剪力包络图。8．预应力钢筋设计及验算。9．箍筋设计及锚固区局部承压计算。10．材料抵抗图和弯矩包络图。11．挠度验算。12．空心板钢筋构造图。时间安排：序号设计内容所用时间（天）1设计准备22分析资料，截面简化23说明书编制84计算机辅助出图2合计14指导教师签名：2013年01月19日系主任（或责任教师）签名：2013年01月19日2目录1.设计资料.....................................................51.1设计载荷................................................51.2桥面跨径及净宽..........................................51.3主要材料................................................51.4施工工艺................................................51.5设计依据................................................52.截面几何特性计算.............................................62.1跨中截面几何特性........................................62.2支点截面几何特性........................................63.主梁内力计算.................................................73.1汽车荷载冲击系数计算....................................73.2永久荷载................................................73.3可变荷载................................................83.4作用效应组合计算.......................................113.4.1承载能力极限状态..................................113.4.2正常使用极限状态短期效应组合......................123.4.3正常使用极限状态长期效应组合......................124.钢筋面积的估算及钢筋布置....................................124.1预应力钢筋的估算及布置.................................124.2非预应力钢筋计算及布置.................................134.3换算截面几何特性计算...................................1535.持久状态截面承载力极限状态计算..............................165.1正截面承载力计算.......................................165.2斜截面承载力计算.......................................175.2.1箍筋设计..........................................175.2.2截面复核..........................................196.预应力钢筋应力损失估算......................................206.1锚具变形、回缩引起的应力损失2l.........................206.2加热养护引起的温差损失3l...............................206.3预应力钢绞线由于预应力松驰引起的预应力损失5l...........206.4混凝土弹性压缩引起的预应力损失4l.......................206.5混凝土收缩、徐变引起的预应力损失6l.....................216.6预应力损失组合.........................................227.应力验算....................................................227.1短暂应力验算...........................................237.3持久状态应力验算.......................................247.3.1截面混凝土正应力验算..............................247.3.2预应力钢筋应力验算................................247.3.3混凝土主应力验算..................................258.抗裂性验算..................................................268.1作用短期效应组合作用下的正截面抗裂性验算................268.2作用短期效应组合作用下斜截面抗裂验算...................279.主梁变形计算................................................2849.1荷载短期效应作用下主梁挠度验算.........................289.2预加力引起的上供度计算.................................299.3预拱度的设置...........................................2910.锚固区局部承压计算.........................................305单跨21m简支预应力空心板梁设计1.设计资料1.1设计载荷公路II级，一期恒载qG1=10.4kN/m二期恒载qG2=5kN/m，可变作用按材料力学方法计算后,数值乘0.62，结构重要性系数取γ0=1.0。1.2桥面跨径及净宽标准跨径：kl=21m,计算跨径：l=20.38，桥梁宽度：7m+2×0.50m，板宽：1l=0.99m1.3主要材料预应力钢筋采用ASTMA416-97a标准的低松弛钢绞线（1×7标准型），抗拉强度标准值fpk=1860MPa，抗拉强度设计值fpd=1260MPa，公称直径15.24mm，公称面积140mm2，弹性模量Ep=1.95×105MPa。非预应力钢筋：HRB400级钢筋，抗拉强度标准值fsk=400MPa，抗拉强度设计值fsd=330MPa。直径d＜12mm者，一律采用HRB335级钢筋，抗拉强度标准值fsk=335MPa，抗拉强度设计值fcd=280MPa。钢筋弹性模量均为Es=2.0×105MPa。混凝土：主梁采用C50，Ec=3.45×104MPa，抗压强度标准值fck=32.4MPa，抗压强度设计值fcd=22.4MPa;抗拉强度标准值ftk=2.65MPa，抗拉强度设计值ftd=1.83MPa。锚具、套管、连接件和伸缩缝等根据相关规范选取。1.4施工工艺先张法施工，预应力钢绞线采用两端同时对称张拉。1.5设计依据（1）交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）。（2）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）。62.截面几何特性计算主梁几何特性采用分块数值求合法求得2.1跨中截面几何特性截面净面积A=∑Ai=4952cm2，截面重心至梁顶的距离y=∑Ai×yiA=45cm，截面惯性矩I=∑Ii=4751412.9cm4.2.2支点截面几何特性截面净面积A=∑Ai=4768cm2，截面重心至梁顶的距离y=∑Ai×yiA=46.33cm，截面惯性矩I=∑Ii=4539681.49cm2。73.主梁内力计算3.1汽车荷载冲击系数计算《桥规》规定，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准值和部击系数，按结构基频的不同而不同，对于简支板桥：22ccEIflm当f1.5时0.05；当14fHz时，0.45；当1.5Hz14fHz时，0.17670.0157nlf。由规范计算可得冲击系数μ=0.2233.2永久荷载跨中截面：一期恒载G1:M=2118gl=0.125×10.4×20.382=539.95KN/mV=0KN二期恒载G2：M=2218gl=0.125×5×20.382=259.59KN/mV=0KN截面处：一期恒载G1：M=21332gl=0.1875×10.4×20.382=404.96KN/mV=114gl=0.25×10.4×20.38=52.99KN二期恒载G2：M=22332gl=0.1875×5×20.382=194.69KN/mV=214gl=0.25×5×20.38=25.48KN支点截面：一期恒载G1：M=0KN/mV=112gl=0.5×10.4×20.38=105.98KN二期恒载G2：M=0KN/mV=212gl=0.5×5×20.38=50.95KN4l83.3可变荷载汽车荷载采用公路级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。《桥规》规定桥梁结构整体计算采用车道荷载。公路级的车道荷载由0.7510.57.875(/)kqkNm的均布荷载和k(360-180)(20.38-5)P=[180+]0.75=181.14kN(50-5)的集中荷载的部分组成。而在计算剪力效应时，集中荷载标准值kP应乘以1.2的系数。即计算剪力时，'kkP=1.2P1.2181.14217.37kN。按《桥规》车道荷载的均布荷载应满布于使结构产生不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值作用于相应影响线中一个最大影响线峰值处。跨中截面:弯矩：=0.62()kkkkMqPy汽（不计冲击时）不计冲击20.38120.38=10.62(7.87520.38+181.14)424M汽0.621331.76825.69()kNm计入汽车冲击=(1)()mkkkkMqPy汽0.621.2231331.761009.82()kNm剪力：'=0.62()kkkkVqPy汽（不计冲击时）不计冲击1120.3810.62(7.875217.37)2222V汽0.62(108.68520.06)79.82()kN计入冲击：'=(1)0.62()kkkkVqPy汽1120.3811.2230.62(7.875217.37)222297.62()kN9/4l截面:弯矩：=0.62()kkkkMqPy汽（不计冲击时）不计冲击：=0.627.87538.94+181.143.82M汽（）=0.62306.65+691.95（）619.27()kNm计入冲击：=(1)0.62()kkkkMqPy