河南理工大学钢筋混凝土课程设计

河南理工大学钢筋混凝土结构课程设计说明书专业名称：年级班级：学生姓名：学号：指导老师跨度：24.4恒荷载值：28.4kN/m活荷载值：26.6kN/m土木工程学院二零一五年目录预应力钢筋混凝土桥梁设计说明书 (2)1、截面尺寸确定 (2)2、内力计算 (2)3、纵筋计算 (3)4、箍筋计算 (6)5、预应力筋计算 (7)6、抗裂验算 (9)7、变形验算 (12)8.桥梁的配筋图（包括梁纵截面和剖面详图） (13)预应力钢筋混凝土桥梁设计说明书1、截面尺寸确定截面采用上翼缘''1200,200f f b h ==腹板300,120w b h ==下翼缘600,200f f b h ==图1跨中截面图 图2端截面图2、内力计算 2.1内力设计值：均布荷载设计值 1.228.4 1.426.671.32/G k Q k P g q kN m =γ⨯+γ⨯=⨯+⨯= 跨中弯矩设计值221171.3224.45307.6388M pl kN m ==⨯⨯=⋅ 支座剪力设计值 1171.3224.4870.10422V pl kN ==⨯⨯= 2.2荷载的标准组合和准永久组合下的内力值跨中弯矩 2211()(28.426.6)24.44093.188k k k M g q l kN m =+=⨯+⨯=⋅2211(0.5)(28.40.526.6)24.43103.31488q k k M g q l kN m =+=+⨯⨯=⋅ 支座剪力11()(28.426.6)24.467122k k k V g q l kN =+=⨯+⨯= 3、纵筋计算3.1中和轴位置估算。

取60mm p a =（预估配置一排预应力筋），截面有效高度01600-60=1540p h h a mm =-=。

按下式判别中和轴位置：''''106200() 1.019.11200200(1540)226600.96105255.5404ff c f fh M f b h h N mm M kN m=α-=⨯⨯⨯⨯-=⨯⋅>=⋅故中和轴在翼缘板内。

按下式计算中和轴位置：60'22105307.6310(112)(112)1540158.531.019.112001540c f M x h mm f b h ⨯=--=--⨯⨯=α⨯⨯⨯ 3.2预应力筋估算 3.2.1界面特性：截面面积42120020012003002006007210A mm =⨯+⨯+⨯=⨯，截面重心到上边缘的距离：()()4120020010030012006002002006001001400=683.337210y mm ⨯⨯+⨯⨯++⨯⨯+=⨯截面惯性矩：333311411111200683.33600916.67900483.33300716.67 2.11103333I mm =⨯⨯+⨯⨯-⨯⨯-⨯⨯=⨯，1183max2.1110 2.310916.67I W mm y ⨯===⨯ 3.2.2计算控制应力和有效应力，20.850.851080918/con pyk f N mm σ==⨯=，20.750.75918688.5/pe con N mm σ=σ=⨯=，暂取850p e mm =3.2.3估算预应力筋的用量：按二级抗裂要求应满足式kpc tk M f W -σ≤式中pe pe pn pc n nN N e y A I σ=+,由于此时未配置钢筋，净截面几何特征值暂取为截面几何特征值。

则1()pe pe p p pc pe p N N e eA A WA Wσ=+=σ+所以682484093.110 2.12.3104397.9918501()7210 2.310k tk p p pe M f W A mm e A W ⨯--⨯≥==⎛⎫++σ ⎪⨯⨯⎝⎭查表知选用32T 6Φ预应力螺纹钢筋24826p A mm = 3.2.4非预应力钢筋用量计算，选用335HRB 钢筋作为非预应力钢筋，根据正截面承载力估算非预应力筋s A 。

由式'1c f y s py p f b x f A f A α=+可得'121.019.11200158.537704826275.040300c f py ps yf b x f A A mm f α-⨯⨯⨯-⨯===-<。

受拉区和受压区非预应力钢筋按构造要求配置，受拉区配335HRB 级212,678s A mm 6Φ=。

受压区配335HRB 级'212,904s A mm 8Φ=所配置的钢筋满足正截面受弯承载力的要求。

3.2.5预应力筋的布置：预应力筋布置为两孔，每孔3根。

按二次抛物线形布筋。

预应力筋在跨中截面处距下边缘60mm ，在两端面上弯之距离下边缘900mm 处，故矢高()90060840e mm =-=，长度为2512.52m =则预应力筋的曲线方程为（以跨中为原点）220.8412.5y x =，预留孔洞直径为80mm 的圆形孔洞。

3.3截面几何特征55442.010 2.0106.15, 6.153.2510 3.2510ps EpEs c c E E E E ⨯⨯α===α===⨯⨯，跨中截面的净截面和换算几何特征值计算见下表表格 0-1截面换算几何特征值名称 单员面积2/i A mm重心之截面下边缘的距离/i y mm2/i i A y mm 24/i i A y mm 4/z I mm腹板430016004810⨯=⨯800638410⨯ 8307210⨯381300121600=102410⎛⎫⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⨯ 上翼缘 4200900=1810⨯⨯1500627010⨯ 8405010⨯38190012200=610⎛⎫⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⨯ 下翼缘 4200300=610⨯⨯1006610⨯ 8610⨯38130012200=210⎛⎫⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⨯ 孔洞24280=21.010π-⨯⨯⎛⎫⎪⎝⎭-⨯ 6060.610-⨯ 80.03610-⨯4628064= 4.010π⎛⎫-⨯⨯ ⎪⎝⎭-⨯ s A()s40.349101=678E α⨯-6060.209410⨯80.1256410⨯'s A()s40.466101=904E α⨯-154067.176410⨯8110.05210⨯p A()p42.485101=4826E α⨯-6061.49110⨯80.894610⨯n ∑A 471.81510⨯ 86.6710⨯ 117.2410⨯ 111.03210⨯0A ∑474.310⨯86.6810⨯117.2410⨯3.3.1净截面：42n =71.81510mm A ⨯，64666.7910=928.4871.81510i i n n A y y mm A ∑⨯==⨯，()2284284()1031.967238.141071.81510928.482079.1110n i i i n nI I A y A y mm =∑+-=+⨯-⨯⨯=⨯ 3.3.2换算截面：42074.310A mm =⨯，6040668.2810=899.4374.310i i A y y mm A ∑⨯==⨯，()2200084284()1031.967239.041074.310899.43=2260.3210i i i I I A y A y mm =∑+-=+⨯-⨯⨯⨯ 4、箍筋计算取腹板截面厚度改变处计算，由于该截面距支座很近，故近似取该截面剪力870.104V kN =。

4.1验算截面尺寸。

1200446300w h b ≤==< 00.250.25 1.019.13001540=2206050861.564c c f bh N V kNβ=⨯⨯⨯⨯>=满足要求4.2抗剪钢筋的计算000.8sin 0.70.8sin cs p py pb p svt yvpy pb p V V V f A A f bh f h f A s≤++α=++α 00.70.8sin 0.7 2.430015400.877048260.1344=1175706861.564t py pb pf bh f A N V kN+α=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯>= 按构造配箍筋即可，采用2Φ10@200双肢箍筋 5、预应力筋计算张拉控制应力20.850.85*1080918/con pyk f N mm σ=== 5.1锚具变形和钢筋内缩所示1l σ：选用夹片式锚具，锚具变形和预应力回缩值5,0.0015,0.5a mm =κ=μ=，由预应力筋曲线方程知曲率半径2''112.59320.84c r m y ===⨯反向摩擦影响长度为51000()5 2.010=12.59m 0.510009180.001593pf con caE l r =μσκ+⨯⨯=⎛⎫⨯⨯+ ⎪⎝⎭()()12()(1)12.320.5291812.590.00151x/12.5993=158.951x/12.59l con f c x l r μσ=σκ+-⎛⎫=⨯⨯⨯+⨯- ⎪⎝⎭- 5.2摩擦损失2l σ：2()l con x θσ=σμ+κ第一批预应力损失为12lI l l σ=σ+σ计算截面21/l N mm -σ⋅22/l N mm -σ⋅2/lI N mm -σ⋅0,0x θ== 158.95158.9512.5,0.1344x θ==1.14 78.90 80.045.3预应力筋松弛损失4l σ预应力松弛损失为240.0327.54/l con N mm σ=σ= 5.4混凝土收缩徐变应力损失5l σ4'44826678=0.77%71.81510904=0.13%71.81510p snsn A A A A A ++ρ==⨯ρ==⨯考虑自重影响，完成第一批预应力损失lI σ后，跨中截面混凝土法向应力值为pI pI pn GpcI nnN N e M y A I -σ=+，221128.424.42113.52888G k M g l kN m ==⨯⨯=⋅ ()3()482691880.04=4044.9910pI p con lI N A N =σ-σ=⨯-⨯ ()pn n p e =y a =928.4860=868.48mm --pcIσ=336248224044.99104044.9910868.482113.52810/mm y 71.815102079.1110=5.63N/mm 0.00673y /mm N N ⨯⨯⨯-⨯+⨯⨯+ 预应力筋水平处pn y e =2225.63/0.00673868.48/mm =11.47/mm pcI N mm N N σ=+⨯'2511.47553005530040=126.42/1151150.0077pccul f N mm σ++⨯σ==+ρ+⨯ 钢筋's A 水平处()1540928.48=611.52y mm =---()'25.630.00673611.52=1.51/pcI N mm σ=+⨯-'''25'1.51553005530040=65.06/1151150.0013pc cul fN mm σ++⨯σ==+ρ+⨯ 总预应力损失452280.0427.54126.42=234/80/L lI l l N mm N mmσ=σ+σ+σ=++>取2234/L N mm σ= 6、抗裂验算6.1完成全部损失后截面的有效应力合力为：()''553(4826918234678126.4290465.06=3156.4610pn p con l s l s l N A N=σ-σ)-A σ-A σ=⨯--⨯-⨯⨯ pn N 作用点到净截面重心轴的偏心距为()()'''5539182344826928.4860678126.42868.4890465.06611.523156.4610=896.06mmcon l p pn l s sn l sn s pn py y y A e N (σ-σ)A -σA +σ=-⨯⨯--⨯⨯+⨯⨯=⨯ 6.2由公式得截面下边缘混凝土有效预压应力为：334823156.46103156.4610890.06928.4871.815102079.1110=4.395+12.55=16.945/pnpn pn pc nn n N N e y A I N mm σ=+⨯⨯⨯=+⨯⨯⨯ 6.3 由公式得荷载作用下截面下边缘的应力为：620804093.110899.43=16.29/2260.3210k ck M y N mm I ⨯σ==⨯⨯ 所以2216.2916.945=0.655/ 2.4/ck pc tk N mm f N mm σ-σ=--<=满足要求6.4施工阶段的抗裂验算由于混凝土达到90%时进行张拉，故'0.9ck ck f f =。