m预应力混凝土空心板设计.docx

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1、现代预应力混凝土结构理论(课程设计)题目：30m部分预应力混凝土梁设计西南交通大学桥梁与隧道工程系二〇一二年一月现代预应力混凝土理论目录1设计资料21.1设计荷载21.2桥面跨径及净宽21.3主要材料21.4设计依据22构造布置及尺寸23梁断面的毛截面特性计算44主梁内力54.1永久荷载（横载）产生的内力54.2可变荷载（活载）产生的内力荷载横向分布系数65预应力钢筋面积的估算及预应力钢筋的布置95.1估算预应力钢筋面积95.2普通钢筋数量的估算95.3钢筋的布置116主梁换算截面的几何特性（以跨中截面为例）126.1换算截面面积126.2

2、换算截面重心位置136.3换算截面惯性矩136.4换算截面弹性抵抗矩137承载能力极限状态计算137.1跨中截面正截面抗弯承载力计算138预应力损失148.1预应力钢绞线与管道壁之间的摩擦损失158.2锚具变形、钢筋回缩引起的应力损失158.3混凝土的弹性压缩引起的损失158.4预应力钢筋松弛引起的损失168.5混凝土收缩徐变引起的应力损失168.6永存预应力值189预应力度计算1810正常使用极限状态状态计算1910.1正截面抗裂性验算1910.2斜截面抗裂性验算（略）1910.3裂缝宽度验算1910.4挠度验算2111持久状态应力验算2

3、111.1跨中截面混凝土法向应力验算2111.2跨中截面预应力钢绞线拉应力验算2412短暂状态应力验算（略）2425现代预应力混凝土理论1设计资料1.1设计荷载本桥设计荷载等级确定为汽车荷载（公路—I级）。1.2桥面跨径及净宽标准跨径：Lk=30m设计梁长：L0=29.94m计算跨度：L=29.20m1.3主要材料[1]主梁采用C50混凝土预制，防水混凝土和沥青混凝土磨耗层，铰缝及桥面现浇层用C50混凝土浇筑。[2]钢筋普通钢筋主要采用HRB335钢筋，预应力钢筋为钢绞线。[3]锚具锚具为YM15-n1。1.4设计依据《公路桥涵设计通用规范

4、》（JTGD60-2010），以下简称《通用规范》。《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）。2构造布置及尺寸预制梁的横断面具体尺寸图如下图所示：25现代预应力混凝土理论图1预制梁跨中截面（单位：cm）图2预制梁支座截面（单位：cm）图3预制梁立面图（单位：cm）25现代预应力混凝土理论1梁断面的毛截面特性计算通过有限元软件ANSYS分别计算支座处以及跨中处的预制梁截面特性，计算结果见下图所示：图4跨中预制截面特性图5跨中预制截面+现浇特性25现代预应力混凝土理论图6支座预制截面特性图7支座预制截面+现浇特性1

5、主梁内力1.1永久荷载（横载）产生的内力[1]预制梁自重（一期横载）25现代预应力混凝土理论根据ANSYS计算的结果，截面特性如下所示：支座处的截面面积为：763800mm2其对应的横载集度为：跨中截面面积为：677000mm2其对应的荷载集度为：截面过渡段横载集度成线性变化。取大值。[1]铰缝及桥面现浇层（二期横载）桥面现浇层的截面面积为：109200mm2接头处浇筑的混凝土截面面积为：69700mm2其对应的荷载集度为：[2]桥面铺装（二期横载）桥面铺装层的面积为：95550mm2其对应的荷载集度为：[3]横载集度g荷载的集度等于一期横

6、载与二期横载之和：[4]上部横载内力计算设为计算截面离左支座的距离，并令,则：主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：，其计算结果如表1：表1横载作用效应作用效应跨中（）四分点（）支座（）弯矩（）2745.292058.970剪力（）0188.03376.071.1可变荷载（活载）产生的内力荷载横向分布系数根据设计要求，取荷载的横向分布系数为0.45。活载内力计算25现代预应力混凝土理论[1]冲击系数的计算《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.2规定，汽车冲击系数的计算采用以结构基频为主要影响因素的计算方法，对于简支梁桥，结构

7、频率f可采用下式计算:，cm4，m，KN/m代入上式有：冲击系数可按下式计算：当当当故当时，冲击系数故冲击系数[2]按《通用规范》（JTGD60—2004）第4.3.1规定，公路—I级车道荷载的均布荷载标准值为KN/m。集中荷载标准值内插为：1)求跨中截面的最大弯矩和最大剪力所用的公式为：式中：S——所求截面汽车标准荷载的弯矩和剪力；——横向车道折减系数，在本设计中取=1.0；——车道均布荷载标准值；25现代预应力混凝土理论——车道集中荷载标准值；——影响线上同号区段的面积；y——影响线上最大纵坐标。可变作用（汽车）标准效应：1)求四分点截

8、面的最大弯矩和最大剪力：可变作用（汽车）标准效应：2)求支点截面的最大剪力可变作用（汽车）标准效应：[1]内力组合公路桥涵结构设计按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应