資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。中南大學(xué)《混凝土橋》課程設(shè)計書姓名:***學(xué)號:**********班級:土木****班指導(dǎo)老師:***20**年*月

混凝土橋課程設(shè)計任務(wù)書1.設(shè)計題目:客運專線40m預(yù)應(yīng)力混凝土雙線簡支箱梁設(shè)計2.設(shè)計資料(1)橋面布置如圖1所示,橋面寬度:12.6m;(2)設(shè)計荷載:ZK活載;(3)橋面二恒:206KN/m;(4)主梁跨徑:主梁全長40m;(5)結(jié)構(gòu)尺寸圖,根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁橋的構(gòu)造要求設(shè)計,可參照圖1。圖1橋面布置圖3.設(shè)計依據(jù)(1)《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》(TB10002.1-);(2)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》TB10002.3-);(3)《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)函()157號);(4)《新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計暫行規(guī)定》(鐵建設(shè)函()205號);(5)《高速鐵路設(shè)計規(guī)范(試行)》(TB10621-);4.設(shè)計內(nèi)容(1)進行上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造布置并初步擬定各部分尺寸。(2)主梁的設(shè)計:<1>主梁內(nèi)力計算

<2>主梁預(yù)應(yīng)力鋼筋配置及驗算<3>行車道板內(nèi)力計算及設(shè)計<4>繪制主梁設(shè)計圖(包括主梁構(gòu)造圖和配筋圖)5.設(shè)計成果要求:設(shè)計計算書:設(shè)計計算說明書用Word文檔或手寫。整個說明書應(yīng)滿足計算過程完整、計算步驟清楚、文字簡明、符號規(guī)范的要求。封面、任務(wù)書和計算說明書用A4紙張打印,按封面、任務(wù)書、計算說明書的順序一起裝訂成冊,交指導(dǎo)老師評閱。圖紙:要求圖面整潔美觀,比例適當(dāng),圖中字體采用仿宋體,嚴(yán)格按制圖標(biāo)準(zhǔn)作圖。圖幅為A3圖。

目錄一、結(jié)構(gòu)尺寸擬定……………………1二、荷載內(nèi)力計算及組合………11、荷載與內(nèi)力的計算……………12、內(nèi)力組合………3三、預(yù)應(yīng)力筋估算…………………41、數(shù)據(jù)計算………42、預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置……………6四、主梁計算………71、截面強度檢算…………………72、應(yīng)力檢算………83、預(yù)應(yīng)力計算……………………9五、行車道板計算及設(shè)計………141、恒載……………142、活載……………153、內(nèi)力組合………164、配筋及最小配筋率的檢算……17參考文獻………………19

設(shè)計計算書一、結(jié)構(gòu)尺寸擬定梁高:3.2m(梁高與跨度比滿足1/11~1/15)腹板厚:0.8m(變截面在距支座截面7.25m處)頂板厚:0.35m底板厚:0.3m(變截面在距支座截面7.25m處)具體尺寸見附圖1二、荷載內(nèi)力計算及組合1、荷載與內(nèi)力的計算橋跨L=40m,荷載按恒載(一期恒載+二期恒載)和活載計算。(1)恒載計算截面特性(單位:m):面積Ac=11.227618m2,周長l=4.466111m慣性矩Ix=14.92656411m4一期恒載:q1A11.22761825280.690kN/m二期恒載:q2=206kN/m恒載:q=q1+q2=486.69kN/m(2)恒載內(nèi)力取支座截面、1l截面、跨中截面進行計算4支座截面:Vql29733.8kNM0kNmqlq1l4866.9kNl處截面:V21442Mql1lq1l73003.5kNm24241

Vq2lq1l0kN2跨中截面:2ql1q1M2ll95338kNm222(3)活載設(shè)計荷載使用ZK活載。1.441.44沖擊系數(shù)110.1810.181.059838.50.2L0.2活載內(nèi)力按照換算均布活載在影響線上加載計算:內(nèi)力1K式中K——換算均布活載;——加載范圍內(nèi)相應(yīng)影響線面積。A:支座截面剪力彎矩影響線如下(左為剪力影響線,右為彎矩影響線,下同):剪力:140120m22由l40m,0查表得K84.93kN/m其中l(wèi)為加載長度,為最大縱坐標(biāo)位置(下同)V1.059884.932018kN0M=0線路為雙線,折減系數(shù)為1.8:V1800.1761.83240.317kNM=0B:1l截面4剪力彎矩影響線如下:2

1300.7511.25m剪力:22由l30m,0.25查表得K87.575kN/mV1.059811.2587.575k1N01407.5150m2彎矩:2由l40m,1查表得K82.09kN/m4M1.059815082.0913049.847kNm線路為雙線,折減系數(shù)為1.8:V1044.1351.818k7N9M13049.8471.823489.725kNC:跨中處剪力彎矩影響線如下:剪力:1200.55m22由l20m,0.5查表得K97.20kN/mV1.059897.205515.063kN彎矩:14010200m22由l40m,1查表得K82.06kN/m2M1.059882.0620017393.438kNm線路為雙線,折減系數(shù)為1.8:V515.0631.8927.113kNM17393.4381.831308.188kN2、內(nèi)力組合3

剪力組合計算表(單位:KN)112支座ll4恒載活載9733.83240.31712974.1174866.91879.4436746.3430927.113控制剪力927.113彎矩組合計算表(單位:KN.m)11支座ll42恒載活載00073003.523489.72596493.2259733831308.188128646.188控制彎矩三、預(yù)應(yīng)力筋估算1、數(shù)據(jù)計算假定只有受拉區(qū)配有預(yù)應(yīng)力鋼筋板頂平均厚hf=22588092(12600-8002)=410.7mm'梁截面可換算成如下I形截面(單位:mm)4

在跨中截面對壓應(yīng)力作用點取矩:KMAPfp(h0-h2f)'鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)強度fpk=1860MPafp=0.9fpkK=2.0假定h0=2900mmKM得:AP=57038.63mm2h'ffp(h0-)2預(yù)應(yīng)力筋使用半徑為15.2mm(A=139mm2)的鋼筋組成的鋼絲束取腹板為16束的1615.2,底板為12束的1415.2實際Ap=139×(12×14+16×16)=58936mm57038.63mm22在梁預(yù)加應(yīng)力階段,要滿足NPi-NPi.epi+Mwg-0.7ftk(1)Acwc''c在正常運營階段,截面下緣不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力,要滿足NPe+NPe.epe-Mg1+Mg2+Mq0(2)Acwcwcftk=3.1MPaN=NPi=NPe/0.8張拉力N=0.75×fpk×Ap==82215720N主軸距離上、下邊緣的距離y1=1246.29mmy2=3200-y1=1953.71mm慣性矩Ix=1.49×10=1.201013mmmmmm4w'c103wc=7.6310代入(1):82215720-9382215720epi9733810-9+1.21010-9-0.73.610611.2276181.21010105

解得:epi2569.455mm代入(2):822157200.8epe822157200.8+11.22761897338+31308.1880-7.6310109-97.6310910-9解得:epe1276.350mm再根據(jù)構(gòu)造要求及具體條件預(yù)應(yīng)力筋配筋如下圖(單位mm)ep=y2-150122+65016=1483.71mm2122+162epiepepe,滿足要求。2、預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置在縱向6

D,TRtana2,腹板預(yù)應(yīng)力筋彎起角度a取80,底板取40,BtanaBT,CL-Xi-BT02ARsina,Ecosa在平面內(nèi)N2、N4、N6、N8預(yù)應(yīng)力筋平彎角度取40,N3、N5、N7、N9取80計算特征尺寸數(shù)據(jù)如下預(yù)應(yīng)力筋立面特征尺寸表(單位:mm)RDABTCEN1150000000350650950125015501046.352783.462783.462783.462783.465005.234624.996759.608894.2111028.82523.811398.541398.541398.541398.5414330.9613836.4711701.869567.257432.644493.643271.915427.507583.099738.67N2、N3N4、N5N6、N7N8、N9預(yù)應(yīng)力筋平面特征尺寸表(單位:mm)RDABTCEN1150000000350650950125015501046.352783.462783.462783.462783.465005.234624.996759.608894.2111028.82523.811398.541398.541398.541398.5414330.9613836.4711701.869567.257432.644493.643271.915427.507583.099738.67N2、N3N4、N5N6、N7N8、N9具體布置見圖2、圖3.四、主梁計算1、截面強度檢算按照翼緣位于受拉區(qū)的I字形截面受彎構(gòu)件檢算(1)正截面強度檢算:7

h0=hp=3200-150122+650162=2730mm122+162fc=33.5MP(用C50混凝土),K=2根據(jù)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》Lb+2c+12hf',3b'f=b+2c+12h因此fpApfcbfh確定中心軸位置fpAp=fc[bx+(b'f=6528.4mm,不滿足要求,不按照寬度為bf的矩形截面計算。'f-b)hf得x=471.404mm''f'']滿足(0=2a')x(0.4hp=1092)mm(h0-h2f)]'由KMfbx[(h0-2x)+(b'f-b)hf',代入數(shù)得:cKM=128646.188×106×2=2.573×1011}N.mm=2.642×1011}N.mm滿足要求。(2)斜截面強度檢算a、斜截面抗彎強度檢算斜截面最不利的位置在預(yù)應(yīng)力筋還未彎起的范圍內(nèi)KMfp(ApZp+ApbZpb)AP=55600mm2,fp=0.9fpk=1674MPa,M=128646.188KN.m,K=2,帶入數(shù)據(jù)得2×128646.188=226081.03KN.m=2.573×10N.m<2.63101111N.m滿足要求。b、斜截面抗剪強度檢算所有的預(yù)應(yīng)力筋都有彎起,由vb=0.9fpApbsina得:vb=0.9186055(600sivCV02222n(41(2+81)6))/12+K1N68

kV=212974.11710=25948.23KN3不滿足kvvcv+vb,因此需要適量的布置斜筋與箍筋。2、應(yīng)力檢算預(yù)加力在構(gòu)建正截面上產(chǎn)生的軸向力、剪力及彎矩計算公式NPPAP+PAPBcosaQPPAPBsinaMPNPe0pAPyp+pAPbypbcosae0=NP計算圖形如下:3、預(yù)應(yīng)力計算采用后張法進行張拉。張拉時,由于鋼筋與管道間的摩擦引起的應(yīng)力損失(用金屬波紋管):L1=1-e-(+kx)con由于錨頭變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失:LL2LEP分批張拉預(yù)應(yīng)力筋時,先張拉鋼筋對混凝土的彈性壓縮引起的應(yīng)力損失:L4=npcZ由于鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失:9

L5con(1)運營階段跨中截面:L1=102.5MPa支座截面:L1con[1-e-(+x)]36.3MPaL2LE==43.9MPaPLL4=npcZ==0L5con=48.8MPa換算截面特性:I=3.22310mm134y1=1288.56y2=1911.44A=11551766mm2a、混凝土法向應(yīng)力驗算NNPe0yMy'cAII'代入數(shù)得:跨中截面上緣:c=1.963+10.741=12.704MPa跨中截面下緣:支座截面上緣c=11.621-16.868=-5.247MPac=4.423MPa支座截面下緣c=8.692MPa10

由計算數(shù)據(jù)知壓應(yīng)力c0.5fc=16.75MPa,滿足要求;跨中截面下緣拉應(yīng)力tp0.7fct=2.17MPa,不滿足要求。故跨中截面下緣需要配置一定量的普通鋼筋以防止混凝土被拉壞。b、混凝土剪應(yīng)力驗算剪應(yīng)力QSIb,最大剪應(yīng)力在中性軸上。剪應(yīng)力驗算表S(m3)5.883(MPa)P(MPa)跨中截面支座截面005.8832.8562.084c-p0.1f7,滿足要求。c、混凝土主應(yīng)力驗算cx+cx-主拉應(yīng)力tp主拉應(yīng)力cp==cy-(cy)2+c222cx+cx-cy-(cy)+c2222cx=cl+kflMy0I0cy=0c=Kfl-VpbSbI剪應(yīng)力驗算表(單位:MPa)cxcyctpcp跨中截面支座截面12.7048.692000012.7040.772-0.0628.754主壓應(yīng)力cp0.5fc=16.8MPa,滿足要求;11

主拉應(yīng)力tp0.7fct=2.2MPa,滿足要求。d、撓度檢算5Ml2Lff48B800BP1ECI0EC=3.5510I0=1.49104MPa13mm4==16.86811.621=0.689cP1+=0.84420.510.95-0.45=0.924代入得:BP1ECI0=4.1271017Nmmf5Ml2540000482(128646.18810-9.6310610)4.127101748B13.06mm800L=50撓度滿足要求。e、局部承壓檢算要求KcfNcfcAcAdAc其中:底板采用HVM15-12錨具,腹板采用HVM15-16錨具,底板HVM15-12錨具錨板直徑175mm,墊板厚取210mm,波紋管內(nèi)徑90mmAc=(1752+210)90)2-(2=271688mm22Ad=(4502)-45=2538328mm222AAcd'=2538328271688=312

代入得:KcfNc-fcAc=-257.06<0滿足要求。腹板HVM15-16錨具錨板直徑210mm,墊板厚325mm,波紋管內(nèi)徑100mm。2102902Ac=(+325)2-()=574518mm22Ad=(4502)22-45=2538328mm2AAcd'=2538328=2.1271688代入得:KcfNc-fcAc=-37.27<0滿足要求。f、抗裂性檢算Kfc+fct,=2WS00,Kf=2,fct=3.1MPa跨中下緣:Kf-(c+fct)=13.360不滿足要求。支座下緣:Kf-(c+fct)=-25.90滿足要求。需要在梁跨中截面附近段的下緣配置受力鋼筋,才能滿足抗裂性要求(2)施加預(yù)應(yīng)力階段y1=1246.29mm,y2=1953.71mm上緣:cAN+MyI=8.523MPa<0.75fc13

滿足要求。下緣:N-Myc=-15.237MPa>0.7fct'AI不滿足要求。下緣需要在張拉預(yù)應(yīng)力筋之前進行必要構(gòu)造措施,以防止混凝土損壞。五、行車道板計算及設(shè)計橋面布置如下圖:1、恒載道砟重:q1=20×0.35×1=7kN/m人行道的恒載(取4kN/mq2414kN/m2):外側(cè)道砟板重:Q1=25×1×0.14=3.5kN(距離梁中心5m)橋面板自重:q3=0.4107×25×1=10.27kN/m根據(jù)各恒載作用可得如下頁所示恒載作用圖示。由于梁沿中心對稱,只算一側(cè)內(nèi)力,即在圖上取控制截面A、B、C、D、E分別算得其內(nèi)力。14

A截面內(nèi)力為:QA40.610.270.68.56kNM(410.27)0.60.6/22.57kNm(上緣受拉)AQB3.541.371.610.273.151.74kNB截面內(nèi)力為:MB3.51.741.32.4571.60.810.273.13.11/277.00kNm(上緣受拉)QC0kNC截面內(nèi)力為:MC(710.27)2.42.4(-710.27)2.41.2-77.00-27.26kNm(上緣受拉)QD(710.27)1.55126.79kND截面內(nèi)力為:MD77.00-[(710.27)2.40.849-(710.27)0.8492]48.03kNm(上緣受拉)2E截面內(nèi)力為:QE(710.27)2.441.45kNM77.00kNm(上緣受拉)E2、活載人行道活載:q1414kN/m列車活載:由于鋼軌的分栽作用,順梁方向的分布長度取1.2米,枕木長2.5米,軌枕下的墊層厚度為0.35米,假定活載自枕木向下按450角擴散。面積:S=1.2×(2.5+0.35×2)=3.84m2均布活載集度為:15

p=(1+)3.84200=52.08(1+)(KN/m)2沖擊系數(shù):11630Lh=0.35m41h2,取2懸臂板:1126303.11.3腹板之間:1126304.81.34沖擊系數(shù)相差很小,取平均值1.35均布活載集度:p=(1+)3.84200=52.081.35=67.61KN/m2活載示意圖:QA40.62.4kNA截面內(nèi)力為:MA40.60.30.72kNm上緣受拉QB40.667.610.963.25kNB截面內(nèi)力為:MB40.6(3.1-0.65)67.610.90.91/233.26kNm上緣受拉QC0kNC截面內(nèi)力為:MC67.611.5(1.5/20.9)-67.611.5(1.50.9)-33.3642.80kNm下緣受拉16

QD67.61(1.5-0.849)44.01kND截面內(nèi)力為:MD67.611.50.849