建筑土木]桥梁工程课程设计

建筑土木]桥梁工程课程设计内容摘要：

钢筋 ,其强度指标为 : 抗拉强度标准值 : skf =400Mpa 抗拉强度设计值 : sdf =330Mpa 弹性模量 : Es =510 Mpa 相对界限受压区高度 : b = （ 2） 箍筋及构造筋采用 HRB335 钢筋 ,其强度指标为 : 抗拉强度标准值 : skf =335Mpa 湖南科技大学土木工程学院 《 桥梁工程 》 课程设计 17 抗拉强度设计值 : sdf =280Mpa 弹性模量 : Es =510 Mpa 预应力钢束数量的确定及布置 对于 A 类部分预应力混凝土构件，根据跨中截面抗裂要求由下式可得跨中截面所需的有效预加力为： / 0 .71 / /s tkpepM W fN A e W  （ ） 式中： sM 为正常使用极限状态按作用短期效应组合计算的弯矩值 ,由表 知sM ；设预应力钢筋截面积重心距截面下缘为 90mm p 则预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距离为 11 82 .5 m m  p b pey ；钢筋估算时截面性质近似取用全截面的性质 计算，跨中截面全截面面积 276 90 00 mmA ；全截面对抗裂性验算边缘的弹性抵抗矩为：63/ 38 46 65 18 00 00 0 / 12 72 .5 30 2 10 m m   bW I y ；所以有效预应力合力为： 66 66/ 0 . 7 5 3 2 7 . 2 5 1 0 / 3 0 2 1 0 0 . 7 2 . 6 5 3 . 0 3 1 0 N1 / / 1 / 7 6 9 0 0 0 1 1 8 2 . 5 / 3 0 2 1 0         s t kpe pM W fN A e W 预应力钢筋的张拉控制应力为 0. 75 0. 75 18 60 13 95 M pac on pkf    ，预应力损失按张拉控制应力的 20%估算，则可得需要预应力钢筋的面积为： 6 23 . 0 3 1 0 2 7 1 5 m m( 1 0 . 2 ) ( 1 0 . 2 ) 1 3 9 5     pep c o nNA 采用 3 束 7  的 钢 绞 线 ， 预 应 力 钢 筋 的 截 面 积 为23 7 140 2940 m m   pA ；采用夹片式群锚。 预应力钢束布置 跨中截面预应力钢筋的布置 后张法预应力混凝土受弯构件的预应力管道布置应符合《桥规》中的有关构造要求，参照已有的设计图纸并按《桥规》中的构造要求，对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置。 （图 ） 湖南科技大学土木工程学院 《 桥梁工程 》 课程设计 18 图 锚固面钢束布置 为了使用施工方便，全部 3 束预应力钢筋均锚固于梁端，这样布置 符合均匀分散的原则。 其他截面钢束位置及倾角计算 （ 1） 钢束弯起形状、弯起角及弯曲半径 采用直线段中接圆弧段的方式弯曲，为使预应力钢筋的预加力垂直作用于锚垫板， 1N 的弯起角 1  ； 2N 的弯起角 2   ； 3N 的弯起角 3  。 各钢束的弯起半径 1 2 3 250 00 m m  R R R。 升高值 1 1300mmc ； 2 900mmc ；3 500mmc。 （ 2）钢束各控制点位置的确定 以 1N 号钢束为例，其弯起布置如图所示 由 cotdLc 确定导线点距锚固点的水平距离 求得 1 1 1c o t 1 3 0 0 c o t 7 .5 9 8 7 4 .4 8 m m   dLc 由2 tan 2bLR确定弯起点至导线点的水平距离： 求得 12 1 1 7 . 5ta n 2 5 0 0 0 ta n ( ) 1 6 3 8 . 5 9 m m22   bLR 所以弯起点至锚固点的水平距离为： 1 1 21 1 1 5 1 3 .0 7 m m  W d bL L L 则 弯 起 点 至 跨 中 截 面 的 水 平 距 离 为 ：1 29900( 4 6 3 . 4 ) 1 1 5 1 3 . 0 7 3 9 0 0 . 3 3 m m2   kx 根据圆弧切线性质，弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的湖南科技大学土木工程学院 《 桥梁工程 》 课程设计 19 水平距离相等，所以弯止点至导线点的水平距离为： 11 21 1c o s 1 6 3 8 .5 9 c o s 7 .5 1 6 2 4 .5 7 m m   bbLL 故弯止点 至跨中截面的水平距离为：12 3 9 0 0 .3 3 1 6 3 8 .5 9 1 6 2 4 .5 7 7 1 6 3 .4 9 m m     k b bx L L 由此计算的各钢束控制要素见表 表 各钢束弯起控制要素 钢束号 升高值 (mm) 弯起角 （176。 ） 弯起半径 （ mm） 支点至锚固点的水平距离（ mm） 弯起点距跨中的水平距离（ mm） 弯止点距跨中截面的水平距离（ mm） 1N 1300 25000 2N 900 25000 3N 500 25000 （ 3）各截面钢束位置及倾角计算 计算钢束上任意一点 i 离梁底距离 iia a c 及改点处钢束的倾角 i ，式中 a为钢束弯起前其重心 至梁底的距离， 100mma ， ic 为 i 点所在计算截面处钢束位置的升高值。 计算时，首先应判断出 i 点位于直线段还未弯起， 0mmic。 故100mmiaa ， 0i ； 当 120 ( ) ( )i k b bx x L L   时， i 点位于圆弧弯起段，按下式计算 ic 及 i ； 22()i i kc R R x x    （ ） 1 ()sin iki xxR   （ ） 当 12( ) ( )i k b bx x L L  时， i 点位于靠近锚固端的直线段，此时 i 按下式计算 ic ， 2( ) ta ni i k bc x x L    （ ） 计算所得数值见表 表 各截面钢束位置及倾角计算表 计算截面 钢束编号 kx (mm) 12bbll （ mm） ikxx （ mm） 1sin iki xxR   （176。 ） ic（ mm） iia a c （ mm） 湖南科技大学土木工程学院 《 桥梁工程 》 课程设计 20 跨中截面 3N 为负值，钢束尚未弯起 0 0 100 2N 100 1N 100 l/4截面 3N 为负值，钢束尚未弯起 0 0 100 2N  0 1 4 7 6 . 3xx   44 144 1N    12i k b bx x L L   255 355 变化点截面 3N  0 1 0 7 1 . 6xx   23 123 2N    12i k b bx x L L   300 400 1N    12i k b bx x L L   594 694 支点截面 3N    12i k b bx x L L   459 559 2N    12i k b bx x L L   858 958 1N    12i k b bx x L L   1239 1339 普通钢筋数量的确定及布置 按构件承载能力极限状态，要求估算非预应力钢筋数量。 在确定预应力钢筋数量后，非预应力钢筋根据正截面承载能力极限状态的要求确定。 设预应力钢筋和非预应力钢筋的合力作用点到截面底边的距离为 80mma则有： 0 200 0 80 189 0 m m    h h a 先假定为第一类 T 型梁截面，由公式 00()2d cd f xM f b x h 计算受压区高度x ： 61 . 0 5 3 2 7 . 2 5 1 0 2 2 . 4 2 2 0 0 ( 1 8 9 0 )2     xx 求得： 76 15 0 m m  fxh 属于第 Ⅱ 类 则根据正截面承载能力计算需要的非预应力钢筋面积为： 湖南科技大学土木工程学院 《 桥梁工程 》 课程设计 21 22 2 . 4 2 2 0 0 7 6 1 2 6 0 2 9 4 0 1 2 3 . 8 7 m m330       c d f p d pssdf b x f AA f 采用 4 根直径为 14mm 的 335HRB 钢筋，提供的钢筋面积为 2616mmsA ，在梁底布置成一排，其间距为 130mm ，钢筋重心到底边的距离为 45mmsa。 主梁截面几何特性计算 后张法预应力混凝土梁主梁截面几何性质应根据不同的受力阶段分别计算。 本桥从设计到施工运营经历了如下三个阶段。 主梁预制并张拉预应力钢筋 主梁混凝土达到设计强度的 90%后，进行预应力的张拉，此时管道尚未压浆，所以其截面特性为计入非预应力钢筋影响的净截面，该截面的截面特性计算中应扣除预应力管道的影响， T 梁翼板宽度为 1600mm。 灌浆封锚，主梁吊装就位并浇筑 300mm 湿接缝 预应力钢筋张拉完成并进行管道压浆、封锚后，预应力钢筋能够参与截面受力。 主梁吊装就位后现浇 300mm 湿接缝，但湿接缝还没有参与截面受力，所以此时的截面特性计算采用计入非预应力和预应力钢筋的换算面积， T梁翼缘板宽仍为 1600mm。 桥面、栏杆 及人行道施工和运营阶段 桥面湿接缝结硬后，主梁即为全截面参与工作，此时截面特性计算采用计入非预应力钢筋和预应力钢筋影响的换算面积， T梁翼板有效宽度为 2200mm。 第一阶段截面几何特性的计算结果见表 ，同理计算的其他阶段及其他截面的几何性质见表。 表 第一阶段跨中 分块名称 iA iy iS )10( 10iI isi yyd  xI )10( 10  III i 混凝土全截面 865000 594600000 270995850 非预应力钢筋换算截面 2955 1955 5770000 0 4295007869 预留管道面积 14103 1890 28486000 0 18347556781 净截面 882058 571884000 22913560500 表 各控制截面不同阶段的截面几何特性汇总表 湖南科技大学土木工程学院 《 桥梁工程 》 课程设计 22 受力阶段 计算截面 iA uy by pe I 1110 uw 810 bw 810 pw 810 续上表 阶段一：孔道压浆前 跨中 756883 8 2 2 l/4 756883 5 5 5 变化点 756883 9 1 1 支点 1192963 8 2 2 阶段二：管道结硬后至湿接缝结硬前 跨中 786058 4 6 6 l/4 786058 2 8 8 变化点 786058 4 6 6 支点 1222138 3 7 7 阶段 跨中 882058 三：湿接缝结硬后。