中南大学混凝土桥课程设计优秀

中南大学《混凝土桥》课程设计书姓名：***学号：**********班级：土木****班指导老师：***20**年*月混凝土桥课程设计任务书1.设计题目：客运专线40m预应力混凝土双线简支箱梁设计2.设计资料（1）桥面布置如图1所示，桥面宽度：12.6m；（2）设计荷载：ZK活载；（3）桥面二恒：206KN/m；（4）主梁跨径：主梁全长40m；（5）结构尺寸图，根据预应力混凝土简支箱梁桥的构造要求设计，可参照图1。图1桥面布置图3.设计依据（1）《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）；（2）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005）；（3）《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》（铁建设函（2005）157号）；（4）《新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定》（铁建设函（2003）205号）；（5）《高速铁路设计规范（试行）》(TB10621-2009)；4.设计内容（1）进行上部结构的构造布置并初步拟定各部分尺寸。（2）主梁的设计：1主梁内力计算2主梁预应力钢筋配置及验算3行车道板内力计算及设计4绘制主梁设计图（包括主梁构造图和配筋图）5.设计成果要求：设计计算书：设计计算说明书用Word文档或手写。整个说明书应满足计算过程完整、计算步骤清楚、文字简明、符号规范的要求。封面、任务书和计算说明书用A4纸张打印，按封面、任务书、计算说明书的顺序一起装订成册，交指导老师评阅。图纸：要求图面整洁美观，比例适当，图中字体采用仿宋体，严格按制图标准作图。图幅为A3图。目录一、结构尺寸拟定……………………………………………………1二、荷载内力计算及组合………………………………………11、荷载与内力的计算……………………………………………12、内力组合………………………………………………………3三、预应力筋估算…………………………………………………41、数据计算………………………………………………………42、预应力钢筋的布置……………………………………………6四、主梁计算………………………………………………………71、截面强度检算…………………………………………………72、应力检算………………………………………………………83、预应力计算……………………………………………………9五、行车道板计算及设计………………………………………141、恒载……………………………………………………………142、活载……………………………………………………………153、内力组合………………………………………………………164、配筋及最小配筋率的检算……………………………………17参考文献………………………………………………………………191设计计算书一、结构尺寸拟定梁高：3.2m(梁高与跨度比满足1/11~1/15)腹板厚：0.8m(变截面在距支座截面7.25m处)顶板厚：0.35m底板厚：0.3m(变截面在距支座截面7.25m处)具体尺寸见附图1二、荷载内力计算及组合1、荷载与内力的计算桥跨L=40m，荷载按恒载（一期恒载+二期恒载）和活载计算。（1）恒载计算截面特性（单位：m）：面积Ac=11.227618m2，周长l=4.466111m惯性矩Ix=14.92656411m4一期恒载：111.22761825280.690/qAkNm二期恒载：2q=206mkN/恒载：q=1q+2q=486.69mkN/（2）恒载内力取支座截面、l41截面、跨中截面进行计算支座截面：9733.820qlVkNMkNml41处截面:214866.9k241173003.52424qlVqlNqlqMllkNm2跨中截面：2102211953382222qlVqlkNqlqMllkNm（3）活载设计荷载使用ZK活载。冲击系数1.44110.180.2L1.4410.181.059838.50.2活载内力按照换算均布活载在影响线上加载计算：1K内力式中K——换算均布活载；——加载范围内相应影响线面积。A：支座截面剪力弯矩影响线如下（左为剪力影响线，右为弯矩影响线，下同）：剪力：m20140212由0,40ml查表得mkNK/84.93其中l为加载长度，为最大纵坐标位置（下同）1.059884.93201800.176VkNM=0线路为双线，折减系数为1.8：1800.1761.83240.317VkNM=0B：l41截面剪力弯矩影响线如下：3剪力：211.2575.03021m由0.25,30ml查表得mkNK/575.781.059811.2587.5751044.135VkN弯矩：m1507.540212由41,40ml查表得mkNK/82.091.059815082.0913049.847MkNm线路为双线，折减系数为1.8：1044.1351.81879.443VkN13049.8471.823489.725MkNC：跨中处剪力弯矩影响线如下：剪力：m55.020212由5.0,20ml查表得mkNK/20.791.059897.205515.063VkN弯矩：2200104021m由21,40ml查表得mkNK/82.061.059882.0620017393.438MkNm线路为双线，折减系数为1.8：515.0631.8927.113VkN17393.4381.831308.188MkN2、内力组合4剪力组合计算表（单位：KN）弯矩组合计算表(单位：KN.m)三、预应力筋估算1、数据计算假定只有受拉区配有预应力钢筋板顶平均厚'=22588092(12600-8002)=410.7mmfh梁截面可换算成如下I形截面（单位：mm）支座l41l21恒载9733.84866.90活载3240.3171879.443927.113控制剪力12974.1176746.343927.113支座l41l21恒载073003.597338活载023489.72531308.188控制弯矩096493.225128646.1885在跨中截面对压应力作用点取矩：'0f(h-)2fPphKMA钢绞线标准强度=1860MPapkf=0.9ppkffK=2.0假定0=h2900mm得：2'0=57038.63mmf(h-)2PfpKMAh预应力筋使用半径为15.2mm（A=139mm2）的钢筋组成的钢丝束取腹板为16束的1615.2，底板为12束的1415.2实际=pA139×（12×14+16×16）=589362mm57038.632mm在梁预加应力阶段，要满足''.-+-0.7PipigPitkcccNeMNfAww（1）在正常运营阶段，截面下缘不允许出现拉应力，要满足12.+++-0PepeggqPecccNeMMMNAww（2）tkf=3.1MPaN=PiN=PeN/0.8张拉力N=0.75×pkf×=pA=82215720N主轴距离上、下边缘的距离1y=1246.29mm21y=3200-=1953.71ymm惯性矩=xI1.49×10134mm'103=1.2010cwmm93=7.6310cwmm代入（1）：610-910-9822157208221572097338-+-0.73.61011.2276181.210101.21010pie6解得：2569.455piemm代入（2）：9-99-9822157200.8822157200.897338+31308.188+-011.2276187.6310107.631010pee解得：1276.350peemm再根据构造要求及具体条件预应力筋配筋如下图（单位mm）2222215012+65016=y-=1483.7112+16pemmpippeeee，满足要求。2、预应力钢筋的布置在纵向7腹板预应力筋弯起角度a取80，底板取40，tanaDB，tan2aTR，sinARa，cosBETa，0--2iLCXBT在平面内N2、N4、N6、N8预应力筋平弯角度取40，N3、N5、N7、N9取80计算特征尺寸数据如下预应力筋立面特征尺寸表（单位：mm）RDABTCEN1150003501046.355005.23523.8114330.964493.64N2、N3200006502783.464624.991398.5413836.473271.91N4、N5200009502783.466759.601398.5411701.865427.50N6、N72000012502783.468894.211398.549567.257583.09N8、N92000015502783.4611028.821398.547432.649738.67预应力筋平面特征尺寸表（单位：mm）RDABTCEN1150003501046.355005.23523.8114330.964493.64N2、N3200006502783.464624.991398.5413836.473271.91N4、N5200009502783.466759.601398.5411701.865427.50N6、N72000012502783.468894.211398.549567.257583.09N8、N92000015502783.4611028.821398.547432.649738.67具体布置见图2、图3.四、主梁计算1、截面强度检算按照翼缘位于受拉区的I字形截面受弯构件检算（1）正截面强度检算：80h=hp=3200-222215012+6501612+16=2730mm=33.5cfMP（用C50混凝土），K=2根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》'+2+123fLbch,'fb='+2+12fbch=6528.4mm所以''bhppcfffAf，不满足要求，不按照宽度为'bf的矩形截面计算。确定中心轴位置''=[bx+(b-b)h]ppcfffAf得x=471.404mm满足（0='2a0.4pxh）（=1092）mm由'''00h[(h-)+(b-b)h(h-)]22fcffxKMfbx，代入数得：KM=128646.188×106×2=2.573×1011}.Nmm=2.642×1110}.Nmm满足要求。（2）斜截面强度检算a、斜截面抗弯强度检算斜截面最不利的位置在预应力筋还未弯起的范围内(Z+Z)ppppbpbKMfAAPA=55600mm2，=0.9=1674appkffMP，M=128646.188KN.m，K=2，带入数据得2×128646.188=226081.03KN.m=2.573×1110.Nm112.6310.Nm满足要求。b、斜截面抗剪强度检算所有的预应力筋都有弯起，由=0.9sinbppbvfAa得：2222=0.9186055600sin(412+816)/12+16=10633.16KNbv（（））0CVv93=212974.11710=25948.23KNkV不满足+cvbkvvv，所以需要适量的布置斜筋与箍筋。2、应力检算预加力在构建正截面上产生的轴向力、剪力及弯矩计算公式+cosPPPPPBNAAasinPPPBQAa0PPMNe0+cos=pPppPbpbPAyAyaeN计算图形如下：3、预应力计算采用后张法进行张拉。张拉时，由于钢筋与管道间的摩擦引起的应力损失（用金属波纹管）：-(+)1=1-ekxLcon由于锚头变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失：2LPLEL分批张拉