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40m预应力混凝土装配式T形梁设计说明书
(一)设计题目:
40m预应力混凝土装配式T形梁设计。
(二)基本资料:
(1)、简支梁跨径:标准跨径Lb=40m,计算跨径L=38.88m。
(2)、设计荷载:公路一级,人群荷载为3.0KN/m2,结构重要性系数r0=1.0
(3)、环境:桥址位于野外一般地区,一类环境,年平均相对湿度75%。
(4)、材料:预应力钢筋采用ASTM A416—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=1260 MPa,公称直径15.24mm,公称面积140mm2。弹性模量Ep=1.95×105MPa,锚具采用夹片式群锚。
非预应力钢筋:受力钢筋采用HRB335级钢筋。抗拉强度标准值fsk=335MPa,抗拉强度设计值fsd=280MPa。钢筋弹性模量为Es=2.0×105MPa。构造钢筋采用R235级钢筋,抗拉强度标准值fsk=235MPa,抗拉强度设计值fsd=195MPa。钢筋弹性模量为Es=2.1×105MPa。
混凝土:主梁采用C60,Ec=3.6×104MPa,抗压强度标准值fck=38.5MPa,抗压强度设计值fcd=26.5MPa,抗压强度标准值ftk=2.85MPa,抗拉强度设计值ftd=1.96MPa。
(5)、设计要求:根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62—2004)》要求,按A类预应力混凝土构件设计此梁。
(6)、施工方法:采用后张法施工,预制主梁时,预留孔道采用预埋金属波纹管成型。钢绞线采用千斤顶两端同时张拉;主梁安装就位后现浇400mm宽的湿接缝,最后施工80mm厚的沥青桥面铺装层。
(三)设计内容:
1、根据资料给定的构件截面尺寸,型式,估计预应力钢筋的数量,并进行合理布局。
2、计算主梁的截面几何特性,确定预应力钢筋张拉控制应力,估算预应力损失及计算各阶段相应有效应力。
3、进行强度计算。
4、进行施工和使用阶段应力验算。
5、抗裂性验算。
6、主梁的反拱度和挠度计算。
7、绘制施工图,整理说明书。
(四)主要资料参考:
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
《结构设计原理》叶见曙主编 人民交通出版社
(五)主梁尺寸
主梁各部分尺寸如图所示
变化点截面 支点截面
图一 主梁各部分尺寸图(尺寸单位:mm)
主梁内力组合
序号 荷载类型 跨中截面 四分点截面
支点截面
(KN.m)
(KN)
(KN.m)
(KN)
(KN) 1 第一期恒载 3138 0 2387 222.12 444.23 2 第二期恒载 1080 0 810 75.38 150.75 3 人群 140.94 0.01 103.72 10.22 16.34 4 公路一级
不计冲击系数 2366.72 150.86 2213.6 210.68 270.5 冲击系数(1+u)=1.104
(六)主梁全截面几何特征值
1)受压翼缘有效宽度的计算
按《公路桥规》规定,T形截面梁受压翼缘有效宽度,取下列三者中的最小值:
简支梁计算跨径的L/3,即L/3=38880/3=12960mm;
相邻两梁的平均间距,对于中梁为1980mm;
,式中b为梁腹板宽度,为承托长度,这里承托长度等于0,为受压区翼缘悬出板的厚度,可取跨中截面翼板厚度的平均值,即 ,所以有
所以,受压板翼缘的有效宽度=1684mm。
全截面几何特性的计算
在工程设计中,主梁几何特性多采用分块数值求和法进行,其计算式为全截面面积: A = 全截面重心至梁顶的距离:式中 ——分块面积;——分块面积的重心至梁顶边的距离。且 ;则 ;
式中——分块面积对其自身重心轴的惯性矩;
——对x-x(重心)轴的惯性矩。
主梁跨中(I—I)截面的全截面几何特性如下表所示。根据图一可知变化点处的截面几何尺寸与跨中截面相同,故几何特性也相同。为
A==664800mm,=873mm,=445.487×109mm4 =580078×103mm3
跨中截面分块示意图(带湿接缝)
分块号 分块面积Ai (mm2) Yi (mm) Si=Aiyi(mm3) yu-yi(mm) Ix=Ai(yu-yi)2mm4 (mm4) 145600 40 5824×103 833 101.030×109 0.078×109 85200 120 10224×103 753 48.309×109 0.068×109 323200 1010 326432×103 —137 6.
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