【正文】 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計說明書 第 1 頁 共 26 頁 目錄 第一部分 課程設(shè)計任務(wù)書 ……………………… ..……… 2 主梁毛截面幾何特性 計算 …………………………………… .4 預(yù)應(yīng)力鋼束估算及布置 ………………………… .....................5 主梁截面幾何特性計算 ……………………………………… ..9 鋼束布置位置（束界） 校核 ………………………………… ..11 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算 ………………………………………… ..12 預(yù)加應(yīng)力 階段的正截面應(yīng)力驗算 …………………………… ..17 使用階段正應(yīng)力驗算 ……………………… ............... ……… ..17 使用階段主應(yīng)力驗算 ………………………………………… ..18 截面強度計算 ………………………………………… ..............20 錨固區(qū)局部承壓驗算 ………………………………………… 22 1主梁變形（撓度）計算 ……………………………………… 24 1梁的一般構(gòu)造圖和配筋構(gòu)造圖 ……………………………… .附圖 1本科生課程設(shè)計成績評定表 ………………………………… .附表 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計說明書 第 2 頁 共 26 頁 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計任務(wù)書 題 目 : 永寧高 速公路橋梁上部構(gòu)件設(shè)計 預(yù)應(yīng)力混凝 初始條件 ： 永寧高速公路橋梁基本上都采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，上部構(gòu)造采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土簡支空心板或 T 梁，參照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計計算。 （ 1）簡支 T型梁跨徑 35M。計算跨徑 。 （ 2）設(shè)計荷載：汽超－ 20 級，掛車－ 120；無人群荷載；結(jié)構(gòu)重要系數(shù)取 ?0? ； 1 2 1 2 21 2 1 2 22 5 1 . 0 。 2 4 5 . 3 。 2 0 . 0 。 5 0 。2 2 0 0 。 2 0 8 。 4 7 5Q G G GG G GV K N V K N V K N V K NM K N m M K N m M K N m? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 3）環(huán)境：永寧高速公路上，Ⅰ類環(huán)境條件 （ 4）材料：預(yù)應(yīng)力鋼筋采用 s? 5㎜的高強鋼絲，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值 pkf =1570Mpa，彈性模量 pE =? 105MPa,普通松弛級，錨具采用墩頭錨。 非預(yù)應(yīng)力鋼筋：普通鋼筋用 HRB335 級鋼筋，抗拉強度設(shè)計值 sdf =280Mpa，彈性模量均為 sE =? 105Mpa。箍筋采用 R235 級鋼筋，抗拉強度設(shè)計值sdf =195Mpa。 混凝土：采用 C50， cE =? 104MPa,抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值 ckf =,抗壓強度設(shè)計值 cdf =: 抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)制 tkf =, 抗拉強度設(shè)計值tdf = 5)設(shè)計要求：根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 (JTG D622020)》要求，按 A 類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計此板。 6）施工方法：采用后張法施工，預(yù)制主梁時，預(yù)留孔道采用預(yù)埋金屬波紋管成型，鋼絲采用 YCL 型千斤頂兩端同時張拉。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)： 1．主梁毛截面幾何特性計算； 2．預(yù)應(yīng)力鋼束面積的估算及鋼束同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計說明書 第 3 頁 共 26 頁 的布置； 3．主梁截面幾何特性計算； 4．鋼束布置位置（束界）的校核； 5．鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算； 6．預(yù)加應(yīng)力階段的正截面應(yīng)力驗算； 7．使用階段的正應(yīng)力驗算； 8．使用階段的主應(yīng)力驗算； 9．截面強度計算； 10．錨固區(qū)局部承壓驗算； 11．主梁變形（撓度）計算； 繪制 A3幅面的圖紙兩張，即：構(gòu)件一般構(gòu)造圖和鋼束布置圖。 時間安排： 時間 任務(wù) 第 1 天 熟悉資料 第 2 天 計算和驗算 第 3 天 計算和驗算 第 4 天 繪圖 第 5 天 說明書整理 第 6 天 答辯 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計說明書 第 4 頁 共 26 頁 一、 主梁毛截面幾何特性計算 1） 受壓翼緣有效寬度 39。fb 的計算 按《公路橋規(guī)》規(guī)定， T 型截面梁受壓翼緣有效寬度 39。fb ，取下列三者中的最小值： （ 1） 簡支梁計算跨徑的 /3l ,即 /3l =34200/3=11400 ㎜； （ 2） 相鄰兩梁的平均間距，對于中梁為 2020 ㎜； （ 3） ( 2 12 39。 )hfb b h?? ，式中 b為梁腹板寬度， hb 為承托長，這里 hb =0， 39。fh 為受壓區(qū)翼緣懸出板厚度， 39。fh 可取跨中截面翼緣板厚度的平均值， 即 39。fh =（ 910 100+100 710/2） /910=139 ㎜， 故 ( 2 12 39。 )hfb b h?? =180+2 0+12 139=1850 ㎜ 所以，受壓翼緣有效寬度 39。fb =1850 ㎜ 翼緣懸出板厚度 39。fh =143 ㎜ 2） 全截面幾何特性計算 將主梁截面分割成 如下幾部分，求 得 幾何特性如下表 ： 跨中與 L/4截面的全截面幾何特性 （表一） 分塊號 分塊面積 Ai（ cm2) iy （ cm) i i iS A y??( cm2) uiyy? （ cm） 2()x i u iI A y y??（ cm4) iI （ cm4) 1 2 10=1670 5 8350 2 71 10=710 3 18 195=3510 342225 11122313 4 20 =270 50850 6000 5 45 30=1350 210 283500 101250 合計 ??iA 7510 ?uy ??iS 6943 ??xI ??iI 11247424 ?by I=? ?? iIIx = 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計說明書 第 5 頁 共 26 頁 其中 iA —— 分塊面 積 uy —— 分塊面積的重心至梁頂邊的距離 ?? ASiyu / =㎝ cmyhy ub ??? I=? ?? iIIx = 二、鋼筋面積的估算及鋼束的布置 1）預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算 按構(gòu)件正截面抗裂性要求估算預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量 對于 A 類部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件，根據(jù)跨中截面抗裂要求，由式可得跨中截面所需的有效預(yù)應(yīng)力為： / 0 . 71 / /s t kpe pM W fN A e W?? ? 式中的 sM 為正常使用極限狀態(tài)按作用短期效應(yīng)組合計算的彎矩值。由所給的資料可得： sM = MG1+MG2+MQS=2200+683+ 1685= m 設(shè)與預(yù)力鋼筋的重心離截面下緣為 pa =100 ㎜ .則預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點至截面重心軸的距離為 ep =1325100=1225㎜ ,由表可得，跨中截面全截面面積A=751000 ㎜ 2。全截面對抗 裂驗算邊緣的彈性抵抗矩為 ： W=I/ Yb=496890518100/1325= 103 ㎜ 3. tkf = aMP 所以有同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計說明書 第 6 頁 共 26 頁 效預(yù)應(yīng)力合力為： / 0 .71 / /s tkpe pM W fN A e W?? ?= 610? N 預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉控制應(yīng)力為 con? = pkf =? 1570= aMP ，預(yù)應(yīng)力損失按張拉控制應(yīng)力的 20%估算，則可得到需要預(yù)應(yīng)力鋼筋的面積為： 6p21 . 9 5 2 8 1 1 1 0A 2 0 7 3 . 0 5( 1 0 . 2 ) 0 . 8 1 1 7 7 . 5pe c o nN mm? ?? ? ??? 采用 3 束 36162。5 ㎜ 的 高強鋼絲 。 pA =3? 36 = 2mm 施工方法：鐓頭錨具，后張法施工。 2）預(yù)應(yīng)力鋼筋的布置 （ 1） 預(yù)應(yīng)力筋的布置如下圖所示： 全部 3 束預(yù)應(yīng)力鋼筋均錨固于梁端，這樣布置符合均勻分散的原則，不僅能滿足張拉要求，而且 N N2 在梁端均彎起較高，可以提供較大的預(yù)剪力。 （ 2）其它截面鋼束位置及傾角計算 ①鋼束彎起形狀、彎起角 ? 及彎曲半徑 采用直線段中接圓弧曲線段的方式彎曲； N1 的彎起角 取 90， N N3 的彎起角取 60；各鋼束的彎曲半徑為： 1NR =50000 ㎜ 。 2NR =35000 ㎜ 。 3NR =20200 ㎜ 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計原理》課程設(shè)計說明書 第 7 頁 共 26 頁 ② 鋼束各控制點位置的確定 以 N3 號鋼束為例，其彎起布置如圖 見 CAD詳圖 如 下： 由 ?cot??cLd 確定導(dǎo)線點距錨固點的水平距離 ?cot??cLd =400 cot6o=3806 ㎜ 由 02 tan 2bLR ??? 確定彎起點至導(dǎo)線點的水平距離 02 tan 2bLR ???=20200 tan30=1048 ㎜ 所以彎起點至錨固點的水平距離 2w d bL L L??=3806+1048=4854 ㎜ 則彎起點至跨中截面的水平距離為 kX =(34200/2+199) wL =12445 ㎜ 由圓弧切線性質(zhì)，彎止點至導(dǎo)線的水平距離為： 1 2 0cosbbLL ??? =1048 cos6o =1042 故彎止點至跨中截面的水平距離為： ( 12k b bx L L??)=12445+1042+1048=17299 ㎜ 同理可得 N N2的控制點位置，將鋼束的控制參數(shù)匯總于下表中 各鋼束彎 曲控制要素 （ mm） （表二） 鋼束號 升高值（ mm） 彎起角 彎起半徑R(mm) 支點至錨固點的水平距離 d(mm) 彎起點至跨中距離Xk(mm) 彎止點至跨中水平距離 Ld Lb2 Lw Lb1 N1 1950 90 50000 47 900 8722 12312 3935 16247 3887 N2 910 60 35000 145 6753 17245 8658 1834 10492 1824 N3 400 60 20200 199 12445 17299 3806 10