装配式预应力混凝土箱型梁(OK)

设计资料及要求

一、设计资料

1．标准跨径：40.00m

2．计算跨径：39.60m

3．桥面净空：净14.50m+2×0.5m

4．设计荷载：公路—Ⅰ级

5．材料：预应力钢筋：Φj15mm钢绞线

非预应力钢筋：Ⅰ、Ⅱ级钢筋；

混凝土：小箱梁为C50号，铰缝采用C40SCM灌浆料以加强铰缝；桥面铺装为12cm厚C40防水砼（S6）+ 10cm沥青砼;

栏杆采用C25号混凝土。

二．设计依据：

（1）交通部.公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004)；北京：人民交通出版社.2004 （2）交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62－2004），北京：人民交通出版社.2004

三.构造形式与尺寸

该桥桥面净空为“净14.50m+2×0.5m”，横断面设计如图1。采用后张法预应力，板块断面及构造尺寸见图1-2。

图1 桥梁横断面图（单位：cm）

图2－1 边梁截面尺寸（单位：cm）

图2－2 中梁截面尺寸（单位：cm）四、设计内容

1．主梁几何特性计算

2．恒载内力计算

3．荷载横向分布计算

(1) 跨中的荷载横向分布系数：采用刚接板法

(2) 支点的荷载横向分布系数：采用杠杆法

(3) 横向分布系数沿桥跨的变化

4．活载内力计算

(1)弯矩

(2)剪力

5．主梁内力组合（基本组合、作用短期效应组合、作用长期效应组合）6．预应力钢筋的设计

（1）预应力钢筋面积的估算

（2）预应力钢筋的布置

7．换算截面几何特性计算

（1）换算截面面积

（2）换算截面重心位置

（3）换算截面的惯矩

（4）截面抗弯模量

8．跨中正截面强度验算

9．预应力损失计算

（1）摩擦损失

（2）钢筋变形、回缩损失△

（3）钢筋松弛损失

（4）预应力钢筋分批张拉损失

（5）混凝土收缩徐变损失

（6）永存预应力值

10、跨中截面正应力计算

（一）混凝土应力

（二）预应力钢筋的最大应力

11、支点截面主应力验算

12、使用阶段变形验算

五、参考文献

1．邵旭东，桥梁工程，北京：人民交通出版社

2．姚玲森，桥梁工程，北京：人民交通出版社

3．叶见曙，结构设计原理，北京：人民交通出版社

设计部分

1 主梁几何特性计算

1.1 计算截面几何特性

本设计采用分块面积法，因为只在距支点1m 处开始变截面，为简便计算，可近似按等截面计算，所以只需分别计算边主梁、中主梁预制时和使用时跨中截面的几何特性。主要计算公式如下：

毛截面面积：A A m i =∑ (1—1) 各分块面积对上缘的面积距：Ai y S i i =⋅ (1—2) 毛截面重心至梁顶的距离：y S A i i s =∑ (1—3) 毛截面惯性距计算移轴公式：()

2

y y I I A m i i i s =+-∑ (1—4)

式中A m ——分块面积；

y i ——分块面积重心至梁顶的距离； y s ——毛截面重心至梁顶的距离；

S i ——各分块对上缘的的面积距；

I i ——各分块面积对其自身重心的惯性距。

利用以上公式，分别计算边主梁、中主梁预制时和使用时跨中截面的几何特性，将结果列入一下各表中。

其中：矩形自身惯性矩3012bh I = ， 三角形自身惯性矩3

036

bh I =

按照CAD 得出，边梁的417522337.1296x I cm =，448600721.4320y I cm =

2

110281.43

62n

i i A c m ==∑ 中梁的 416491324.7180x I cm =，433311795.3188y I cm =，

2

1

9471.4362n

i i A cm

==∑

1.2 检验截面效率指标ρ

以边梁跨中截面分析： 上核心距：s K =

()s I Ai h y ∑-=17522337.1296

22.09810281.4362120-42.8778cm =⨯

（）

下核心距：x K =

s

I

Ai y ∑⋅=

17522337.129639.74710281.436242.8778cm =⨯ 截面效率指标：s x k k h ρ+==22.09839.7470.5150.5120

+=>

以中梁跨中截面分析： 上核心距：s K =

()s I Ai h y ∑-=16491324.7180

23.469471.4362120-45.7750cm =⨯

（）

下核心距：x K =

s I

Ai y ∑⋅=

16491324.718038.0379471.436245.7750

cm =⨯ 截面效率指标：s x k k h ρ+==23.4638.037

0.5120.5120

+=>

根据设计经验，一般截面效率指标取55.0~45.0，且较大者较经济。上述计算表明，初拟的主梁截面是合理的。

2 主梁内力计算

2.1 恒载内力计算

2.1.1 第一期恒载（主梁自重）

在距主梁端部1m 处为过渡宽度。 1）边主梁自重荷载：

边主梁荷载集度：41×10281.4362102525.7036kN/m g S γ-==⨯⨯=边主