预应力混凝土T形梁设计(计算示例)要点分析.doc

预应力混凝土T形梁设计计算示例 预应力混凝土T形梁设计计算示例 1 1 设计资料及构造布置 2 1.1桥梁跨径及桥宽 3 1.2 设计荷载 3 1.3 材料及施工工艺 3 1.4 设计依据 3 1.5 横截面布置 3 1.6 横截面沿跨长的变化 5 1.7 横隔梁的设置 5 2 主梁内力计算 5 2.1 恒载计算 5 2.2 可变作用计算 6 2.2.1冲击系数和车道折减系数 6 2.2.2.计算主梁的荷载横向分布系数 7 2.2.3. 车道荷载取值 11 2.2.4.计算可变作用效应 11 2.3 主梁作用效应组合 14 3 预应力钢束的估算及其布置 15 3.1跨中截面钢束的估算和确定 15 3.2预应力钢束的布置 16 4．计算主梁截面几何特征 17 4.1截面面积及惯矩计算 17 4.1.1净截面几何特征计算 17 4.1.2换算截面几何特征计算 18 4.1.3有效分布宽度内截面几何特征计算 19 4.1.4截面静矩计算 20 5.主梁截面承载力与应力验算 24 5.1正截面承载力验算 24 5.1.1确定混凝土受压区高度： 24 5.1.2验算正截面承载力： 25 5.1.3验算最小配筋率 25 5.2. 斜截面承载力验算 26 5.2.1斜截面抗剪承载力验算： 26 5.2.2箍筋计算： 27 5.2.3抗剪承载力计算 28 5.3持久状况正常使用极限状态抗裂验算 30 5.3.1．正截面抗裂验算 30 5.3.2．斜截面抗裂验算 30 5.4持久状况构件的应力验算 35 5.4.1．正截面混凝土压应力验算 35 5.4.2．预应力筋拉应力验算 36 5.4.3．截面混凝土主压应力验算 37 5.5短暂状况构件的应力验算 41 5.5.1．预加应力阶段的应力验算 41 6.主梁变形验算 42 6.1荷载引起的跨中挠度 42 6.2结构刚度验算 43 1 设计资料及构造布置 1.1桥梁跨径及桥宽 后张预应力混凝土T形截面梁 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-14+2×1.75m=17.5m 1.2 设计荷载 公路—II级，人群荷载3.0kN/m2，每侧人行栏、防撞栏的每延米重量分别为1.52kN/m和4.99kN/m。 1.3 材料及施工工艺 混凝土：主梁用C50混凝土，栏杆及桥面铺装用C30混凝土； 预应力筋采用：标准强度1860MPa级低松弛钢绞线，单根钢绞线直径(s=15.2mm，公称面积140mm2。 普通钢筋：直径大于和等于12mm的采用Ⅱ级热轧螺纹钢筋，直径小于12mm的均用Ⅰ级热轧光圆钢筋； 钢板：锚头下支承垫板、支座垫板等均采用Q235。 1.4 设计依据 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)，简称《桥规》； 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)，简称《公预规》。 1.5 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。本算例主梁翼板宽度为2500mm，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（上翼板宽度1600mm）和运营阶段的大截面（上翼板宽度2500mm）。桥宽为净—14＋2×1.75m，桥梁横向布置采用七片主梁（如图1所示）。 图1 简支梁结构图 (2) 主梁跨中截面主要尺寸拟定 主梁高度 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25之间，本例选用2300mm的主梁高度，高跨比为1/17.4。 主梁截面细部尺寸 T梁翼板的厚度主要取决于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抗压强度的要求。本设计将预制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度经常由预应力筋预埋管道的构造决定，同时从腹板本身的稳定要求出发，腹板厚度不宜小于其高度的1／15。本设计腹板厚度取200mm。 图2 T梁截面 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10～20％为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按三层布置，一层最多排三束，同时还根据“公预规”第9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求。初拟马蹄宽度为550mm，马蹄高度为250mm（可以根据布置预应力筋的需要调整），马蹄与腹