铁路桥梁毕业设计铁路预应力混凝土简支梁桥设计

1 绪论

课题研究意义

桥梁是铁路或公路跨越河流，山谷及其它障碍物的建筑物。桥梁的建成使道路保持畅通，为我国国民经济建设发挥了巨大的作用。钢筋混凝土桥具有可塑性强，省钢，耐久性好，维修费用少，噪音少，美观等特点。而简支梁在我国桥梁建设中也应用的非常广泛，因为其具有不受地基条件限制，适用于跨度不大（一般跨径<60m）。制作，施工方便等优点，所以本铁路预应力混凝土简支梁桥的设计意义很大，同时也可作为我们桥梁专业学生大学毕业前的一次综合考察。

本设计顺序依次为主梁尺寸的拟定及验算，桥台的设计验算，桥墩的设计验算，最后是桩基的设计验算，整篇设计符合桥梁设计的规范，设计过程中，通过查阅一些桥梁设计的资料，使设计更加合理。

预应力混凝土简支梁桥，由于构造简单，预制和安装方便，采用高强钢材，具有很好的抗裂性和耐久性，梁体自重轻，跨越能力大，有利于运输和架设，在现代桥梁中起到越来越重要的作用。目前我国已建成最大跨径为60m的简支梁桥，而且简支梁应用的很广泛。

2 主梁设计

设计依据及设计资料：

(1) 设计题目：铁路预应力混凝土简支梁桥设计 (2) 计算跨度：2242m 16⨯+⨯m

(3) 线路情况：单线，平坡，梁位于直线上，Ⅰ级铁路 (4) 设计活载：某专用线上铁水罐车专用荷载 (5) 设计依据：《铁路桥规》

(6) 材料：24φ5mm 钢绞线 ,断面面积2g 4.717cm A =,公称抗拉直径

g

y 1500MPa R ＝；

考虑到钢丝在钢绞强度有所降低，故抗拉极限i

y 0915001350MPa R .=⨯=

(7) 混凝土强度等级：450 (8) 抗压极限强度a 31.5MPa R =

(9) 抗拉极限强度l 2.8MPa R =

(10) 受压弹性模量4

h 3.410MPa E =⨯

(11) 钢绞线与混凝土的弹性模量比g h

5.89E n E =

=

结构尺寸的选定

截面形式采用工字形，梁体结构及截面尺寸按《桥规》采用标准梁， 跨度m 24p =L ，梁全长m 6.24=L 高度：轨底到梁底260cm

轨底到墩台顶300cm 梁高210cm

每孔梁分成两片，架设后利用两片梁之间的横隔板连接成孔。 每片梁自重G =

1567.6783.8kN 2= 783.6

632.66kN/m 24

G q l ==== 各截面内力计算结果

表2-1 截面内力计算表

截面位置 自重弯矩 其他恒载弯矩 活载弯矩 最大弯矩 最大剪力 ()g kN m M ⋅ ()d kN m M ⋅ ()h kN m M ⋅ kN m ⋅ kN

L /2 374

3L /8

L /4

L /8 1063

支点 0 0 0 0 0

确定力筋数量并计算截面特性 2.3.1 力筋估算（跨中截面）

上翼缘板厚度'

i h 可取其平均厚度

'

i 1217172621.014.5262106627.560.515222217.619223

h ++++⎡⎤⨯+⨯+⨯+⨯⎢⎥⎣⎦=

=-cm 令其中'

g g 0A A ==，即只有y A 起作用。

对压应力作用点取矩可得p y y k M M A R Z ⋅≤=利用上式可估算所需力筋的数量 其公式为：y y k M

A R Z

⋅≥

式中为Z 梁内力偶臂，参照钢筋混凝土梁的经验数据，对T 形截面梁取

'

i 02

h Z h =-

17.6

197188.2cm 2

Z =-

=， 代入有关数据，5

22y y 2.059206.9104661mm 46.61cm 1350188.210

k M A R Z ⋅⨯⨯≥===⋅⨯⨯

选用10根24φ5的钢绞线，面积为

22y 3.140.52441047.1cm A =⨯⨯÷⨯=>2cm

2.3.2 截面几何特性计算（跨中截面）

表2-2 截面几何特性计算

截面分类

截

面

面

积t

A ∑()2

cm

面重心至梁顶水平

线

距

离

y ()cm

截面重心的惯性矩I 4

(cm )

面重心至梁底水平

线

距

离

y ()cm

毛截面 净截面 换算截面

9485 9195 9604

77

6108.55⨯ 6100.53⨯ 6103.57⨯

钢绞线重心到下缘距：

2851754756

130.45mm 11

a +⨯+⨯=

=

正截面抗弯强度计算

设跨中性轴位于上翼缘内（'

i x h ≤）

由'a i y y R b x A R =

得2

y y

i '

a i 47.1135010105.13mm 11.6cm 31.51920

A R x h R b ⨯⨯====<⨯，与假设相符，故破坏弯矩为： '4

p a i 0105.1331.51920105.132100130 1.219210kN m

22x M R b x h ⎛⎫⎛⎫=-=⨯⨯⨯--=⨯⋅ ⎪ ⎪⎝⎭⎝

⎭4

p

1.219210

2.06 2.05920.69

M k M ⨯===>（可）

()00.40.421013.04578.78cm h x =⨯-=≥（可）

预应力损失计算

2.5.1 钢丝回缩和分块拼装构件的接缝压缩损失s3σ

钢判锥型锚头每端钢丝回缩及锚头损失变形对跨中的影响为4mm, 即20.40.8cm L ∆=⨯= 已知钢丝束平均长度：

24480224434224468224308224346224350

2439.02cm 11

T +⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=

=