中南大學混凝土橋課程設計(優(yōu)秀)

1、中南大學混凝土橋課程設計書姓名：*學號：xlx班級：土木*班指導老師：*20*年*月混凝土橋課程設計任務書1. 設計題目：客運專線40m預應力混凝土雙線簡支箱梁設計2. 設計資料(1) 橋面布置如圖1所示，橋面寬度：12.6m；(2) 設計荷載：zk活載；(3) 橋面二恒：206kn/m；(4) 主梁跨徑：主梁全長40m；(5) 結構尺寸圖，欄預應力混凝土簡支箱梁橋的構造要求設計，可參照圖lo圖1橋面布置圖3. 設計依據(jù)(1) 鐵路橋涵設計基本規(guī)范(tb10002.1-2005)；(2) 鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范tb 10002.3-2005)；(3) 鐵路混凝土結構耐久性

2、設計暫行規(guī)定(鐵建設函(2005) 157號；(4) 新建鐵路橋上無縫線路設計暫行規(guī)定(鐵建設函(2003) 205號；(5) 高速鐵路設計規(guī)范(試行)(tb 10621-2009)；4. 設計內容(1) 進行上部結構的構造布置并初步擬定各部分尺寸。(2) 主梁的設計：<1>主梁內力計算<2>主梁預應力鋼筋配置及驗算<3>行車道板內力計算及設計<4>繪制主梁設計圖（包括主梁構造圖和配筋圖）5. 設計成果要求：設計計算書：設計計算說明書用word文檔或手寫。整個說明書應滿足計算 過程完整、計算步驟清楚、文字簡明、符號規(guī)范的要求。封面、任務書和計算說

3、 明書用a4紙張打印，按封面、任務書、計算說明書的順序一起裝訂成冊，交指 導老師評閱。圖紙：要求圖面整潔美觀，比例適當，圖中字體采用仿宋體，嚴格按制圖標 準作圖。圖幅為a3圖。一、結構尺寸擬定1二、荷載內力計算及組合 11、荷載與內力的計算12、內力組合3三、預應力筋估算41、數(shù)據(jù)計算42、預應力鋼筋的布置6四、主梁計算71、截面強度檢算72、應力檢算83、預應力計算9五、行車道板計算及設計141、恒載142、活載153、內力組合164、配筋及最小配筋率的檢算1719參考文獻一、結構尺寸擬定梁高：3.2m（梁高與跨度比滿足1/111/15）腹板厚：0.8m（變截而在距支座截而7.25m處）頂板

4、厚：0.35m底板厚：0.3m（變截面在距支座截血7.25m處）具體尺寸見附圖1二、荷載內力計算及組合橋跨l=40 m,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= 11.227618 m2,周長 1=4.466111m慣性矩 lx二 14.92656411m4一期恒載：= a / = 11.227618x25 = 280.690rn/m二期恒載：q 2=206 kn / m恒載：q= + q2 =486.69 kn im（2）恒載內力取支座截面、丄/截而、跨中截而進行計算m = okn m沖截面:6.9knm占-乂/ 1 /2 42173003

5、.5en -mv =-qx-l = okn 2 2跨中截面：2m =x-/-x|-/i =9533%n加2 2 2 (2 丿(3)活載設計荷載使用zk活載。1 441 44沖擊系數(shù) 1 + “ = 1+ / .08=1+ . -0.18 = 1.0598jl廠 0.2v38.5-0.2活載內力按照換算均布活載在影響線上加載計算：內力=(1 + “)k0式屮k換算均布活載；g加載范圍內相應影響線面積。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：q = x 40 x 1 = 20m22由 z = 40tw, a = 0 查表得 k = 84.93rn / m其中/

6、為加載長度，q為最大縱坐標位置(下同)v = 1.0598 x 84.93 x 20 = 1800.116knm=0線路為雙線，折減系數(shù)為1.8：v = 1800.176x1.8 = 3240.317knm=0b：丄/截面4剪力彎矩影響線如下：剪力：q=1x30x0-75 = 11-25w2tn = 30m, a = 0.25 查表得 k = 87.575en /mv = 1.0598 xll.25x 87.575 = 1044.135kn彎矩：0 =丄x40x7.5 = 150m2由心40®°=才查表得k =82.093加m = 1.0598 x 150 x 82.09

7、= 13049.847k® m線路為雙線，折減系數(shù)為1.8：v = 1044.135x1.8 = 1879.443rnm = 13049.847 xl.8 = 23489.725rnc：跨中處剪力彎矩影響線如下：剪力:q = -x20x0.5 = 5m22由/ = 20加,&=0.5 查表得 k = 97.20/mv = 1.0598 x 97.20x5 = 515.0633彎矩：q = lx40xl0 = 200/?22由 / = 40® a =丄查表得 k = 82.06rn / mm = 1.0598 x 82.06 x 200 = 17393.438rn m

8、線路為雙線，折減系數(shù)為1.8：v =515.063x1.8 = 927.113m = 17393.438 xl.8 = 31308.188kn2內力組合剪力組合計算表（單位：kn）支座1/41/2恒載9733.84866.90活載3240.3171879.443927.113控制剪力12974.1176746.343927.113彎矩組合計算表（單位：kn.m）支座1/42恒載073003.597338活載023489.72531308.188控制彎矩096493.225128646.188三、預應力筋估算假定只有受拉區(qū)配有預應力鋼筋板頂平均厚 /?/ =2258809 x 2 寧（12600

9、-800 x 2）=410.7mm梁截面可換算成如下i形截面（單位：mm）h在跨屮截面對壓應力作用點取矩：< v/h0- )2鋼絞線標準強度/,=1860mpa ft=0. 9f/)kk=2.0 假定 /?0=2900mm得：釘 >=57038.63mm2hffg寸)預應力筋使用半徑為15.2mm (a= 139mm2)的鋼筋組成的鋼絲束 取腹板為16束的16015. 2 ,底板為12束的14015.2 實際 a/;=139x (12x14+16x16) =58936m/z?2 > 57038.63 mm2 在梁預加應力階段，要滿足npi.eni m,、亠旦+九(1)在止常運

10、營階段，截而下緣不允許出現(xiàn)拉應力，要滿足npi.en m .+m、 丄、pc + pe pe . gig2q°(?)a ww、ccc人=3.1mpa n = npi = npe/0.8張拉力 n=0.75x /pa,xa/? = =82215720n主軸距離上、下邊緣的距離y = l 246.29mm y2=3200-yi = 1953.71/nm慣性矩 /= 1.49x1013m/n4vvc=1.20xl0lom/n3 vv =7.63x 109m/?3代入(1)：>-0.7x3.6xl0682215720 82215720.97338+11.227618 1.2xlolox

11、lo9 1.2xlo,oxlo9解得：epi < 2569.455/zzm代入(2)：82215720x0.8 82215720x0.8“” 97338+31308.188“11.2276187.63x109x1097.63x109 xlo9 一解得：e/;<, > 1276.350mm再根據(jù)構造要求及具體條件預應力筋配筋如下圖(單位mm)150x12650x16-=1483?lm/n卩 2 122+162際5"宀滿足要求。2、預應力鋼筋的布置在縱向btc跨中r=/?ta4 腹板預應力筋彎起角度a取8°,底板取4°, b = - tanaa =

12、rsina , e = -t , c = -xrb-t cos a2在平面內n2、n4、n6、n8預應力筋平彎角度取4 ° ,n3、n5、n7、n9取8°計算特征尺寸數(shù)據(jù)如下預應力筋立面特征尺寸表（單位：mm）rdabtcen1150003501046.355005.23523.8114330.964493.64n2、n3200006502783.464624.991398.5413836.473271.91n4、n5200009502783.466759.601398.5411701.865427.50n6、n72000012502783.468894.211398.54

13、9567.257583.09n8、n92000015502783.4611028.821398.547432.649738.67預應力筋平面特征尺寸表（單位：mm）rdabtcen1150003501046.355005.23523.8114330.964493.64n2、n3200006502783.464624.991398.5413836.473271.91n4、n5200009502783.466759.601398.5411701.865427.50n6、n72000012502783.468894.211398.549567.257583.09n8> n92000015502

14、783.4611028.821398.547432.649738.67具體布置見圖2、圖3.主梁計算1、截面強度檢算按照翼緣位于受拉區(qū)的i字形截面受彎構件檢算（1）正截面強度檢算：/?o=hp=3200-150x122+650x162122+162=2730mm(二33. 5mp (用 c50 混凝土)，k=2根據(jù)鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范b+2c+12巧 <-,f 3bf =b+2c+2hf =6528.4mm所以fpap>ffhf ,不滿足要求，不按照寬度為b/的矩形截而計算。確定中心軸位置 fpap =/；.bx+(b a -b)h r 得 x=471.40

15、4mm滿足(0=2a )<£< 0.4/?z, = 1092) mmv.h由 km < /；/7x(h()-)+(brb)h/.(h()-),代入數(shù)得：2 2=128646.188x1()6x2=2.573x10“ n.mm < =2.642x 1011滿足要求。(2)斜截面強度檢算齊斜截面抗彎強度檢算斜截面最不利的位置在預應力筋還未彎起的范圍內km<fpaapzpapbzpb)ap =55600mm2 , f/ =0.9 fpk =1674mpa ,m=128646.188kn.m,k=2,帶入數(shù)據(jù)得2x 128646.188=226081.03 kn

16、.m=2.573x 10*1 n.m<2.63xlo11 n.m滿足要求。b、斜截面抗剪強度檢算所有的預應力筋都有彎起，由vh=0.9fpxaph sina得：vz, =0.9 x 1860 x 55600sin (4x 122 +8 x 162)/ (122 + 162) )=10633.16knvcv = 0£ v=2 x 12974.117 xio3 =25948.23kn不滿足加 vrv +v/7 ,所以需要適量的布置斜筋與箍筋。2.應力檢算預加力在構建正截面上產生的軸向力、剪力及彎矩計算公式np =(jpap+(jpapb cos aqp = bpapb sin am

17、 p n pc。e°= 瓦計算圖形如下：3、預應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力損失(用金屬波紋管人由于錨頭變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失：_ al _al2 - ep分批張拉預應力筋吋，先張拉鋼筋對混凝土的彈性壓縮引起的應力損失:由于鋼筋松弛引起的預應力損失：(1)運營階段跨中截面：ali=io2.5mpa支座截面：先=%川嚴切】=36.3mr/cr/2 =-ep=43.9mpa%="®=48.8mpa換算截面特性：1=3.223 xl0,3mm4>'1=1288-56mm2 = 1911.44 mma=

18、11551766mm2a、混凝土法向應力驗算b =a±vol ±my c a i i代入數(shù)得：跨中截面上緣：cr c=1.963+10.741 = 12.704 mpa跨中截而下緣：o-c=11.621-l 6.868=5.247mpa支座截血上緣6=4.423 mpa支座截面下緣cfc=8.692 mpa由計算數(shù)據(jù)知壓應力a <q.5fc=6j5mpa,滿足要求;跨中截面下緣拉應力<0.7fcl=2a7mpa ,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、混凝土剪應力驗算剪應力了 =竺，最大剪應力在中性軸上。i b剪應力驗算表s

19、 (m3)t (mpa)rp (mpa)跨中截面5.88300支座截面5.8832.8562.084tc =t-tp <0.17/c，滿足要求。c、混凝土主應力驗算主拉應力主拉應力a忤0bl剪應力驗算表（單位：mpa）%tc跨中截曲12.70400012.704支座截面&69200.772-0.0628.754主壓應力ap<0.5f（=6.smpa,滿足要求;主拉應力5p < q.7fcl=2.2mpa ,滿足要求。d、撓度檢算b = mecl.ec =3.55 xlo4 mpa /o=1.49xlo,3mm4兄=玉二丄空 =0.689 16.868a，=0.8441

20、 2二 q_0.5 二0 92410.95a-0.45代入得：b = /3pp ec /o=4.127xlo,7n-mm4.127x10175_ ml2 _ 5 400002 x (128646.188 x 106 -9.63 x 1010)=13.06mm < =50mm800撓度滿足要求。e、局部承壓檢算要求 kcfnc其中：0 =4a-底板采用hvm15j2錨具，腹板采用hvm15j6錨具，底板hvm15j2錨具錨板直徑175mm,墊板厚取210mm,波紋管內徑90mm175ona =(+210)%()%=271688mm2° 22a” =(450 x 2)2 452 龍

21、=2538328加加 $2538328 _3271688 一c代入得：-ma = -257.06<0滿足要求。腹板hvm15-16錨具錨板直徑210mm,墊板厚325mm,波紋管內徑loommoa-(+325)%(尸龍=574518mm2 l 2 2a y =(450 x 2)2 45%=2538328mt?aj_ 12538328 a； v 271688代入得:m.-m4=-37.27<0滿足要求。f、抗裂性檢算2 vk&5”仁,/=-/, k=2, fct=3ampaw()跨中下緣：k 嚴 a +mj=13.36 a 0 不滿足要求。支座下緣：kf6g+mj=25.9s

22、0滿足要求。需要在梁跨中截而附近段的下緣配置受力鋼筋，才能滿足抗裂性要求(2)施加預應力階段y, = l 246.29/nm ,>?9 = 1953.7b?/?上緣：6 斗+少8.523mpa<0.75f滿足要求。下緣:近斗晉 “5.237mpa>0.7f,不滿足要求。下緣需要在張拉預應力筋之前進行必要構造措施，以防止混凝土損 壞。五、行車道板計算及設計橋面布置如下圖：道li乍重:% =20x0.35x1=7 kn/加人彳亍道的恒載（取4kn/m2 ）：q2 = 4x1 = 4kn / m外側道祚板重:2, =25x1x0.14=3.5 （距離梁中心 5m）橋面板自重：q.

23、=0.4107x25x1=10.27 kn im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，只算一側內力，即在圖上取控制截面a、b、c、d、e分別算得其內力。a 截面內力為 =4x0.6 + 10 27x0.6 = 8.56ma =(4 + 10.27 )x 0.6 x 0.6/2 = 2.57kn 上緣受拉)=3.5 + 4x1.3 + 7x1.6 + 10.27x3.1 = 51.74b 截面內力為：=3.5x1.7 + 4x1.3x2.45 + 7x1.6x0.8+ 10.27x3.1x3.1x1/2 = 77.00kn 加(上緣受拉)qc = oknc 截面內力為:mc

24、 =(7 + 10.27)x2.4x2.4-(7 + 10.27)x2.4x1.2-77.00 =27.26冊"(上緣受拉)qd = (7 + 10.27) xl.551 = 26.79rnd 截面內力為：a/=77.00-(7 + 10.27)x2.4x0.849(7 +10.27) x 0.8492 一 2 = 48.o30v 加(上緣受拉)e截面內力為:qe =(7 +10.27) x2.4 = 41.45me = 77.00en加(上緣受拉)2、活載人行道活載:q、=4x1= 4kn / 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

25、墊層厚度為0.35米，假定活載自枕木向下按45°角擴散。面積:s=1.2x (2.5+0.35x2) =3.84m2均布活載集度為:/?=(! +“)藉=52.08(1+u)(kn/n?)沖擊系數(shù):了 6k30 + l?h=0.35m懸臂板：1 + “ = 1 + 26 ),30 + 3.1丿= 1.36p=(l+u)=52.08 xl.35=67.6 lkn/m2腹板z間：1 + 1 + 2茹計1.34沖擊系數(shù)相差很小，取平均值1.35 均布活載集度:200184a截而內力為:qa =4xo.6 = 2.wma = 4x0.6 x 0.3 = 0.72rn 加上緣受拉0 = 4 x 0.6 + 67.61 x 0.9 = 63.25rnb 截面內力為：mb =4x0.6x(3.1-0.65) + 67.61x0.9x0.9x1/2= 33.26knm上緣受拉qc = oknc 截面內力為:=67.61x1.5x(1.5/2 + 0.9)-67.61x1.5x(1.5 4- 0.9 )33.36 = 42.80en 加下緣受拉=67.61x(1.5-0.849) = 44.01d 截面內力為：=67.61x1.5x0.849-67.61 x0.8492 x 1 /2-33.26 = 28.47rw 加下緣受拉e截面內力為:=67.61x1.5 =