预应力混凝土梁设计结构设计原理课设.doc

预应力混凝土简支梁设计

交通 1103 10胡靖一. 设计题目

预应力混凝土简支T 梁设计

二. 设计资料

1.桥梁跨径与桥宽

标准跨径： 40m（墩中心距离）

主梁全长：

计算跨径：

桥面净空：净14+2×=。

2.设计荷载：公路－ I 级车辆荷载，人群荷载 m，结构重要性指数γ0=。

3.材料性能参数

(1)混凝土

强度等级为C50(C45) ，主要强度指标为：

强度标准值 f ck=Mpa，f tk=MPa

强度设计值 f cd=MPa，f td=MPa

弹性模量E c=×104×104)MPa

(2)预应力钢筋采用 l ×7标准型 T5224-1995 钢绞线，其强度指标为：

抗拉强度标准值 f pk=1860MPa

抗拉强度设计值 f pd=1260MPa

弹性模量E p=×105MPa

相对界限受压区高度b=，pu =

(3)预应力锚具采用 OVM锚具相关尺寸参见附图

(4)普通钢筋

1) 纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为

抗拉强度标准值 f sk=400MPa

抗拉强度设计值 f sd=330MPa

弹性模量

E s =×l0 5MPa

相对界限受压区高度

b =，

=

pu

2)

箍筋及构造钢筋采用 HRB335钢筋，其强度指标为

抗拉强度标准值 f sk =335MPa

抗拉强度设计值 f sd =280MPa

弹性模量

E s =×105MPa

4. 主要结构构造尺寸

主梁高度 h =2300mm ，主梁间距 S =2500mm ，其中主梁上翼缘预制部分宽为 1600mm ，现浇

段宽为 900mm ，全桥由 7 片梁组成，设 7 道横隔梁。

桥梁结构尺寸参见附图。

5. 内力计算结果摘录

预制主梁（包括横隔梁）的自重

g 1p =m

主梁现浇部分的自重

g 1m =m

二期恒载 ( 包括桥面铺装、人行道及栏杆 )

g =m

2p

恒载内力计算结果

距支点

预制梁自重

现浇段自重 二期恒载

截面 截面的 弯矩 剪力

弯矩 剪力

弯矩 剪力 位置

距离

M (kN ·m)

V G1PK (kN)

M (kN ·m)

V (kN)

M (kN ·m)

V (kN)

x (mm) G1PK

G1mK

G1mK

G2K

G2K

支点 0 0 0 0 变截面 2000 L/4 9750

跨中

1950

0 0

活载内力计算结果

距支点

车道荷载

人群荷载

截面位 截面的 最大弯矩

最大剪力 最大弯矩 最大剪力 置

距离 对应 对应 M(kN ·m)

对应 对应

x(mm)

M(kN ·m)

V(kN)

弯矩 V(kN)

弯矩

剪力

剪力

支点 0 0

变截面

2000 L/4 9750

跨中

19500

三. 设计要求

1. 分别按全预应力混凝土构件和部分预应力混凝土 A 类构件

2. 绘制预应力混凝土T 形主梁的结构图，配筋图(A3 图两张 ) 。

方案一全预应力混凝土梁设计

（一）预应力钢筋数量的确定及布置

首先，根据跨中截面正截面抗裂要求，确定预应力钢筋数量。为满足抗裂要求，所需的有效预加力为

N pe≥ M s W

0. 85(

1 e p)

A W

M s为荷地载短期效应弯矩组合设计值，由表 3 查得 M s =·M; 估算钢筋数量时，

可近似采用毛截面几何性质。按跨中截面尺寸图计算：A c =968750 ㎜2 ,,y 0 =㎜y ，0=㎜ ,I c =㎜4 ,W x =㎜3。

e p为预应力钢筋重心至毛截面重心的距离， e p =y 0 -a p。

假设a p =150㎜，则e p==㎜

由此得到N pe

≥N

j

A p1 =139 ㎜2，抗拉强度标准

拟采用钢绞线，单根钢绞线的公称截面面积

值 f pk=1860MPa,张拉控制应力取con = f pk =×1860=1395MPa，预应力损失按张拉控制应力的 20%估算。

所需预应力钢绞线的根数为：

n p=

N pe

=，取 40 根。( cons)A p

j

采用 5束预应力钢筋束，HVM15-8型锚具，供给的预应力筋截面面积 A p =40

×139=5560㎜2，采用 80 金属波纹管成孔，预留管道直径为 85 ㎜。预应力筋束

的布置见图（ 1）

预应力筋束曲线要素表，表4

钢束编号起弯点距跨中曲线水平长度曲线方程

（㎜）（㎜）

1、2 0 19800 y=240+×10 6 x 2

3 2800 17000 y=160+×10 6 x 2

4、5 12000 7800 y=160+×10 6 x 2

注：表中所示曲线方程以截面底边线为x 坐标，以过起弯点垂线为y 坐标。

各计算截面预应力筋束的位置和倾角，表 5

计算截面锚固截面支点截面变截面点L/4 截面跨中截面截面距离跨中（㎜）19800 19500 17500 9750 0

钢束到1、2 号束2150 2087 240

梁底距 3 号束1400 160

离（㎜）4、5 号束500 160 160 合力点1340 1292 192

钢束与1、2 号束

水平线 3 号束

夹角4、5 号束

（度）平均值

累计角1、2 号束

度（度） 3 号束

4、5 号束 6.4129 （二）截面几何性质计算

截面几何性质的计算需根据不同的受力阶段分别计算。在本方案中，主梁从施工到运营经历了如下几个阶段：

1、主梁混凝土浇筑，预应力筋束张拉（阶段1）

混凝土浇筑并达到设计强度后，进行预应力筋束的张拉，但此时管道尚未灌浆，因此，其截面几何性质为计入了普通钢筋的换算截面，但应扣除预应力筋预留管道的影响。该阶段顶板的宽度为 1600 ㎜。

2、灌浆封锚，吊装并现浇顶板900 ㎜的连接段（阶段2）

预应力筋束张拉完成并进行管道灌浆、封锚后，预应力束就已经能够参与全截面受力。再将主梁吊装就位，并现浇顶板900 ㎜的连接段时，该段的自重荷载由上一阶段的截面承受，此时，截面几何性质应为计入了普通钢筋、预应力钢筋的换算截面性质。该阶段顶板的宽度仍为 1600 ㎜。