结构设计原理课程设计

结构设计原理 课程设计

南京工业大学交通学院 二0 一一年十二月

南 京 工 业 大 学 课 程 设 计 用 纸 第 1 页

一.设计题目

预应力混凝土简支 T 梁设计

二.设计资料

1.桥梁跨径与桥宽 标准跨径：40m（墩中心距

离） 主梁全长：39.96m 计算跨径：39.0m

桥面净空：净 14+2×1.75m=17.5m。

2.设计荷载：公路 I 级车辆荷载，人群荷载 3.0kN/m，结构重要性指数 γ0=1.1。 3. 材料性能参数

(1)混凝土

强度等级为 C50，主要强度指标为： 强度标准值 fck=32.4MPa，ftk=2.65MPa 强度设计值 f cd=22.4MPa，ftd=1.83MPa 弹性模量

4

Ec=3.45×10MPa

(2)预应力钢筋采用 l×7 标准型-15.2-1860-II-GB/T5224-1995 钢绞线，其强度

指标为： 抗拉强度标准值 抗拉强度设计值

5

弹性模量 Ep=1.95×10MPa 相对界限受压区高度 b=0.4， pu=0.2563

(3)预应力锚具采用 OVM 锚具相关尺寸参见附图

(4)普通钢筋

1)纵向抗拉普通钢筋采用 HRB400 钢筋，其强度指标为 抗拉强度标准值 fsk=400MPa 抗拉强度设计值 fsd=330MPa

5

弹性模量 Es=2.0×l0MPa 相对界限受压区高度 b=0.53，

pu=0.1985 2)箍筋及构造钢筋采用 HRB335 钢筋，其强度指标为 抗拉强度标准值 fsk=335MPa

抗拉强度设计值 fsd=280MPa

弹性模量

Es=2.0×10MPa

5

4. 主要结构构造尺寸

主梁高度 h=2300mm，主梁间距 S=2500mm，其中主梁上翼缘预制部分宽为 1600mm，现浇段宽为 900mm，全桥由 7 片梁组成，设 7 道横隔梁。 桥梁结构尺寸参见附图。

5.内力计算结果摘录 （1）恒载内力

1）预制主梁（包括横隔梁）的自重 g1p=24.46kN/m

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2）主梁现浇部分的自重 g1m=4.14kN/m

3）二期恒载(包括桥面铺装、人行道及栏杆) g2p=8.16kN/m

恒载内力计算结果

预制梁自重 弯矩 剪力 MG1PK(kN·m） 现浇段自重 弯矩 剪力 MG1mK(kN·m) 0 153.18 590.34 787.12 二期恒载 弯矩 剪力 MG1mK(kN·m) 0 153.18 590.34 787.12 VG1PK (kN) 476.97 428.05 238.49 0 VG1PK (kN) 80.73 72.45 40.37 0 VG1PK (kN) 80.73 72.45 40.37 0 0 905.02 3487.84 4650.46

2# 梁可变荷载内力计算结果 车道荷载 最大弯矩 最大剪力 对应剪力 251.93 282.948 148.98 18.65 V(kN) 251.93 258.852 150.78 77.77 人群荷载 最大弯矩 对应剪力 32.69 32.56 32.46 14.26 最大剪力 V(kN) 对应弯矩 32.69 37.13 17.74 7.89 0 135.65 183.68 155.26 截面 位置 支点 变截面 L/4 跨中 距支点截 面的距离 M(kN·m) x(mm) 0 0 153.18 2000 590.34 9750 787.12 19500 m) 对应弯矩 M(kN·0 1602.78 1440.72 1483.29 0 59.86 230.67 307.57 (2)活载内力

车辆荷载按密集运营状态A级车道荷载计算，冲击系数1+u=1.2。人群荷载按3.5kN/m计算。

活载内力以2#梁为准，跨中截面按刚接梁法计算横向分布系数，支点截面按杠杆法计算横向分布系数。 (3)内力组合

1）基本组合（用于承载能力极限状态计算）

Md=1.2(MGK1P+ MGK1m+ MGK2)+1.4 MQ1K+1.12 MQ2K Vd=1.2(VGK1P+VGK1m+ VGK2)+1.4 VQ1K+1.12 VQ2K

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2)短期组合（用于正常使用极限状态计算）

Ms= (MGK1P+ MGK1m+ MGK2)+0.7 MQ1K/(1+u)+1.12 MQ2K Vs=(VGK1P+VGK1m+VGK2)+0.7VQ1K/(1+u)+1.12VQ2K

3）长期组合（用于正常使用极限状态计算）

ML= (MGK1P+ MGK1m+ MGK2)+0.4 [MQ1K/(1+u)+ MQ2K] VL= (VGK1P+ VGK1m+ VGK2)+0.4 [VQ1K/(1+u)+ VQ2K]

各种情况下的组合结果见下表

荷载内力计算结果 基本组合Sd 短期组合Ss 长期组合SL Md Vd Ms Vs ML VL (kN·m) (kN) (kN·m) (kN) (kN·m) (kN) 0 1249.499 0 818.07992 0 735.4827 0 1249.499 0 818.0792 0 735.4827 2492.886 1204.554 1360.595 770.563 1286.384 680.29 3849.476 1120.134 2281.595 761.077 1799.9 674.086 8670.5 675.0312 5243.555 438.595 4957.568 381.874 7451.472 628.0032 5243.555 424.925 5222.232 376.586 1154.18 42.0812 6991.423 25.13917 6610.101 11.92067 9270.137 42.0812 7245.213 53.25583 6781.234 29.07933 截面位置 项目 最大弯矩 最大剪力 最大弯矩 最大剪力 最大弯矩 最大剪力 最大弯矩 最大剪力 支点 变截面 L/4 跨中 6.设计要求

按全预应力混凝土设计预应力混凝土T形主梁。

预应力筋束曲线要素长

钢束编号 1 2 3、4 起跨点距跨中 0 2000 9000 曲线水平长度 19500 17500 10500 曲线方程 y=250+4.80652*10-6*x2 y=250+4.91253*10-6*x2 y=150+3.81662*10-6*x2 各截面预应力筋束的位置以及倾角

计算截面 支点截面 变截面点 L/4截面 跨中截面 0 250 150 150 1750 0 0 0 0 10.563 10.789 8.34 界面距离跨中 19500 17500 9750 1号束 2070 1716.2 704.9 钢束到2号束 2006.8 1645.9 614.3 粱底距3、4号束 1563.1 1289.2 502.8 离 合力点 1799.8 1485.3 582.1 1号束 10.582 9.511 5.534 钢束与2号束 10.821 9.688 5.425 水平线3、4号束 8.29 7.421 4.142 夹角 平均值 9.897667 8.873333 5.033667 1号束 0 1.052 5.124 累计角2号束 0 1.065 4.098 度 3、4号束 0 0.932 4.098 全预应力构件各截面几何性质

阶段 截面 A yx ys ep 79.3 W Wx=J/yx Ws=J/ys Wp=J/ep 0.7015 0.5357 0.70832 8.84641 J 0.3738 0.3635 0.369 0.5786 0.4283 0.4465 0.4554 0.6512 0.5102 0.5225 0.5369 0.779517 0.91849 0.767663 0.46976 0.783084 0.41564 0.703246 22.8875 0.697988 1.36997 0.725916 0.59418 0.736836 0.52064 0.977019 9.85482 0.97986 1.31567 支点 阶段1：变截钢束灌面 浆、锚L/4 固前 跨中 支点 阶段2：变截现浇面 600mmL/4 连接段 跨中 支点 阶段3：变截二期荷面 载、活L/4 载 跨中 1.42528 1309.6 990.4 0.81673 1554.5 745.5 632.7 0.5811 0.81673 1560.9 739.1 1207.8 0.5674 0.81673 1563.4 736.6 1387.8 0.5768 1.47832 1261.8 1038.2 31.9 0.7301 0.88935 1425.4 874.6 445.6 0.6105 0.88926 1424.1 875.9 1070.1 0.6358 0.88927 1421.5 878.5 1243.3 0.6473 1.58342 1380.1 919.9 91.2 0.8988 1.01456 1512.5 787.5 586.5 0.7716 1.01456 1516.8 783.2 1154.7 0.7925 1.01456 1506.2 793.8 1331.2 0.8087 1.0119 0.68634 1.018707 0.60746