32米预应力混凝土简支T型梁桥毕业设计(2)

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2. 理论计算部分

2.1 设计资料与结构尺寸 2.1.1 设计资料

1.标准跨径：32.00m 2.设计跨径：31.60m 3.主梁预制长度：31.96m 4.桥面净空：净9+2×1.0m

5.设计荷载：汽车-20级，挂车-100，人群荷载：3.5KN/m2 6.材料：

(1)钢筋，其技术指标见表1a：

表1 a 钢筋技术指标表

种类 Ⅰ级(MPa) Ⅱ级(Mpa) 弹性模量 抗拉设计强度 240 340 抗压设计强度 240 340 标准强度 240 340 2.1?105 2.0?105 （2）混凝土其技术指标见表1b。

T型主梁、桥面铺装（防水）为C50；栏杆、人行道为C30。

表1b 混凝土技术指标表

种类 设计强度 轴心抗压 C50 C30 22.4MPa 17.5MPa 轴心抗拉 1.83 MPa 2.15 MPa 标准强度 轴心抗压 32.4 MPa 21.0 MPa 轴心抗拉 2.65 MPa 2.10 MPa 弹性模量 3.45?104 3.00?104 7.设计依据：

(1)《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）

(2)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85） (3)《公路砖石及混凝土桥涵设计规范》（JTJ022-85） (4)《公路桥梁荷载横向分布计算》

(5) 中华人民共和国行业标准.城市桥梁设计荷载标准，（CJJ77－98）.北京：中国建

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筑出版社，1998.12.01.

(6) 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG/D60－01－2004）.北京：人民交通出版社，2004.

(7) 中华人民共和国行业标准.公路桥梁抗风设计规范（JTG/TD60－01－2004）. 8.计算方法：极限状态法 2.1.2 横截面布置

1.主梁间距与主梁片数

主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标?很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。本设计主梁翼板宽度2200mm，由于宽度较大，为保证桥梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种：预施应力、运输、吊带阶段的小截面（bi?1600mm）和运营阶段的大截面（bi?2200mm），本桥按二级桥梁净空进行设计，行车道宽度为9m,人行道宽度为1.0m,全桥每跨采用5根预制的钢筋混凝土T型梁，每根梁行车道板宽2.20m，沿主梁纵向布置5根横隔梁。（图2）为桥梁横断面布置及主梁一般构造。

图2桥梁横断面图和纵断面图 2.主梁跨中截面主要尺寸拟定

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（1）主梁高度

预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15-1/25，标准设计中高跨比约在1/18-1/19。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多，综上所述，本设计中取用2100mm，的主梁高度是比较合适的。

（2）主梁截面细部尺寸

T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁的翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。

在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，本设计腹板厚度取200mm。

马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要决定，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%-20%为合适。本设计考虑到主梁需要配置较多的钢束，将钢束按四层布置，一层最多排三束，同时还根据《公预规》9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为550mm，高度250mm，马蹄与腹板交接处做三角过度，高度150mm，以减小局部应力。按照以上拟定的外形预制梁的尺寸，跨中截面图（如图3）所示

（3）计算截面几何特性

图3 跨中截面尺寸图（mm）

将主梁跨中截面划分为五个规划图形的小单元，截面几何特性列表计算见表2

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表2 跨中截面几何特性计算表

分块面分块面积?i分块名称 （cm） 2分块面积对上缘净矩分块面积的自身惯矩Ii(cm4) (4) 大毛截面 积形心至上缘距离yi（cm） di?ys?yi分块面积对界面形心的惯矩2Ix?AdiiI?Ii?Ix (cm4) si??iyi（cm3） (3)=(1)×(2) (cm) (5) （cm4） (6)=(1) ×(5) (7)=(4)+(6) (1) (2) 翼板 三角承托 腹板 下三角 马蹄 3300 500 3400 262.5 1375 8837.5 7.5 18.333 100 180 197.5 24750 9116.5 340000 47250 271562.5 692729 61875 2777.77 8188333 3281.25 71614.5 小毛截面 70.89 60.057 -21.61 -101.61 -119.11 16583793.93 1803421.63 1587773.14 2710205.43 19507389.14 16645668.93 1806199.41 9776106.47 2713486.68 19579003.92 50520465.41 ? 翼板 三角承托 腹板 下三角 马蹄 2400 500 3400 262.5 1375 7937.5 7.5 18.333 100 180 197.5 18000 9166.5 340000 47250 271562.5 685979 45000 2777.77 818833 3281.25 71614.5 78.92 68.087 -13.58 -93.58 -111.08 14948079.36 2317919.79 627015.76 2298769.31 16965803.80 14993079.36 2320697.57 8815349.09 2346019.31 17237366.3 45712511.63 ? 注：大毛截面形心至上缘距离

ys??si =

?Ai692729=78.39（cm）

8837.5i小毛截面形心至上缘距离

ys??s=

?A685979=86.42（cm）

7937.5i（4）检验截面效率指标?

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上核心距：

ks??I?Ayx=

50520465.41=43.44(cm)

8837.5?(210?78.39)下核心距：

ks??I?Ays=

50520465.41=72.93（cm）

8837.5?78.39截面效率指标：

??ks?kx43.44?72.93==0.55＞0.5 h210表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。 2.1.3主横截面沿跨长的变化

本设计主梁采用等高形式，横截面的T粱翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端1880mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从六分点附近（第一道横隔梁处）开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度易开始变化。 2.1.4横隔梁的设置

模型试验结果表明，在荷载作用的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。为减小对主梁设计其主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点和三分点、六分点、支点处设置七道横隔梁，其间距为5.2 m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm，下部240mm；中横隔梁高度为1850mm，厚度为上部180mm，下部160mm。

2.2 主梁作用效应计算 2.2.1 永久作用效应计算

1．永久作用集度 （1）预制梁自重

①跨中截面段主梁的自重（六分点截面至跨中截面，长10.4m）

G(1)=0.79375×25×10.4=206.38(KN)

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