《结构设计原理》课程设计

《预应力混凝土梁》课程设计

一•设计资料

（一）主梁跨径和全长

标准跨径：|标30m ;计算跨径：I计29.2m ;主梁全长：I全29.96m。

（二）设计荷载

公路一I级

（三）环境

I类环境

（四）材料

预应力筋均采用ASTMA416 —97a标准的低松弛钢绞线（ 1 X 7标准型），d=15.24mm,

A P 140mm2,抗拉强度标准值f pk 1860MP a ,抗拉强度设计值f pd 1260MP a ,弹性模量E p 1.95 105MP a。锚具采用夹片式群锚。

非预应力钢筋采用：R235级钢筋，抗拉强度标准值f sk 235MP a,抗拉强度设计值f sd 195MP a，钢筋弹性模量E s 2.1 105MP a ；HRB335级钢筋，抗拉强度标准值f sk 335MP a，抗拉强度设计值f sd 280MP a，钢筋弹性模量E s 2.0 105MP a。

混凝土：梁体采用C50, E c 3.45 104MP a，抗压强度标准值J 32.4MP a，抗压强度设计

值f cd 22.4MP a ;抗拉强度标准值f tk 2.65MP a，抗拉强度设计值f td 1.83MP a。

（五）施工方法

采用后张法施工，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线两端同时张拉，张拉控制应力

3

按规范选取。桥面采用沥青混凝土桥面铺装层，厚100mm,重力密度23.0 ~ 24.0 kN/m。

（六）已知内力

汽车荷载效应标准值（弯矩：剪力：

I I I II

二•设计成果及要求

（一） 设计计算书一份。内容包括：

1根据正截面抗弯及斜截面抗剪设计预应力筋及腹筋； 2、 梁的正截面抗弯承载力验算 3、 梁的斜截面抗剪承载力验算 4、 施工阶段应力验算 5、 使用阶段应力验算 6、 局部承压验算 7、 变形验算

（二） 施工图1~2张

1梁的一般构造图 2、 预应力钢束构造图 3、 梁的横截面图 4、 其它构造图

三•主梁全截面几何特性

（一）

受压翼缘有效宽度b f 的计算

按《公路桥规》规定，

T 形截面受压翼缘有效宽度 b f ，取下列三者中的最小值：

1、 简支梁计算跨径的邑，即土

29200

9733mm ；

3

3 3

2、 相邻两梁的平均间距，对于中梁为

2500mm ;

3、

（ b 2b h 12h f ）,这里 b=160mm , b h 380mm , h 'f 150mm ，又— -，则取

b h 38 3

b 6h n 12h f 160 6 50 12 150

2260mm 。

故取受压翼缘有效宽度为 b f 2260mm 。 （二）

全截面几何特性的计算

跨中及变化点截面计算结果如下：

全截面面积A 774000 mm 2

全截面重心至粱顶的距离九649mm 全截面惯性矩I 383.55 109mm 4

11一

11

四•主梁内力计算

五•钢筋面积的估算及钢束布置

（一）预应力钢筋截面积估算 设预应力钢筋截面重心距截面下缘为 a p 100mm ，则预应力钢筋的合力作用点至截面重心轴的距

e p y b a p 1251mm ；钢筋估算时，截面性质近似取用全截面的性质来计算，

跨中截面全截面面

的20%估算，则可得需要预应力钢筋的面积为

锚，70金属波纹管成孔。 （二） 预应力钢筋布置

1.

跨中截面预应力钢筋的布置

离为

A 774000mm 2

，全 截面对抗裂验算边缘的弹性抵抗矩为

l/y b 383.55 109 /1351

283.9 106mm 3 ;对全预应力混凝土构件，有效预加力合力为:

M s /W

N pe

°85

(A W

4647.5 106 /283.9 106

3.38 106 N

。85 (总0曾評

预应力钢筋的张拉控制应力为

con

0.75 f pk 0.75 1860 1395MP a ，预应力损失按张拉控制应力

A P

pe

(1 0.2) con

3.38 106 0.8 1395

2

3028mm

采用4束6

15.24钢绞线，预应力钢筋的截面积为

A p 4 6 139 3336mm 2。采用夹片式群

参考已有的设计图纸并按 《公路桥规》中的构造要求，对跨中截面的预应力钢筋进行初步布置

(a )预制梁端部 (b )钢束在端部的锚固位置 (c )跨中截面钢束位置

2.

锚固面钢束布置

为使施工方便，全部 4束预应力钢筋均锚于梁端(如图)。这样布置的原则，不仅能满足张拉的要求， 而且N1、N3在梁端均弯起较高，可以提供较大的预剪应力。

3 •其他截面钢束位置及倾角计算

(1)

钢束弯起形状、弯起角 及弯曲半径

采用直线段中接圆弧曲线的方式弯曲；为使预应力筋的预加力垂直作用于锚垫板，

N2、N3

和N4弯起角 均取0 8°, N1弯起角 均取0 12o ;各钢束的弯曲半径为：

R NI 45000mm ;

R N3 30000mm ; R N2 R N4 15000mm 。

(2) 钢束各控制点位置的确定

以N4号钢束为例，

由L d c cot 0确定导线点距锚固点的水平距离

由L b2 R tan

确定导线点距锚固点的水平距离

2

L w L d L b2 2846 1049 3895mm

则弯起点至跨中截面的水平距离为

29200

X k ( 252) L w 14852

3895 10957 mm

2

根据圆弧切线的性质，图中弯止点沿切线方向至导线点的距离与弯起点至导线点的水平距离

N1

(b )

图2 端部及跨中预应力钢筋布置图

c cot 0

400 cot 8° 2846 mm

L b2

所以弯起点至锚固点的水平距离为

R tan -0

tan^

1049 mm