【正文】 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒 論 課題研究意義 橋梁是鐵路或公路跨越河流，山谷及其它障礙物的建筑物。 橋梁的建成使道路保持暢通，為我國國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮了巨大的作用。鋼筋混凝土橋具有可塑性強，省鋼，耐久性好，維修費用少，噪音少，美觀等特點。而簡支梁在我國橋梁建設(shè)中也應(yīng)用的非常廣泛，因為其具有不受地基條件限制，適用于跨度不大（一般跨徑 60m）。制作，施工方便等優(yōu)點，所以本鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋的設(shè)計意義很大，同時也可作為我們橋梁專業(yè)學生大學畢業(yè)前的一次綜合考察。 本設(shè)計順序依次為主梁尺寸的擬定及驗算，橋臺的設(shè)計驗 算，橋墩的設(shè)計驗算，最后是樁基的設(shè)計驗算，整篇設(shè)計符合橋梁設(shè)計的規(guī)范，設(shè)計過程中，通過查閱一些橋梁設(shè)計的資料，使設(shè)計更加合理。 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋，由于構(gòu)造簡單，預(yù)制和安裝方便，采用高強鋼材，具有很好的抗裂性和耐久性，梁體自重輕，跨越能力大，有利于運輸和架設(shè)，在現(xiàn)代橋梁中起到越來越重要的作用。目前我國已建成最大跨徑為 60m 的簡支梁橋，而且簡支梁應(yīng)用的很廣泛。 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 2 2 主梁設(shè)計 設(shè)計依據(jù)及設(shè)計資料： (1) 設(shè)計題目：鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋設(shè)計 (2) 計算跨度： 2 242m16 ??? m (3) 線路情況：單線，平坡，梁位于直線上，Ⅰ級鐵路 (4) 設(shè)計活載：某專用線上鐵水罐車專用荷載 (5) 設(shè)計依據(jù)：《鐵路橋規(guī)》 (6) 材料： 24φ 5mm 鋼絞線 ,斷面面積 2g ? ? ,公稱抗拉直徑 gy 1500MPaR ＝ ；考慮到鋼絲在鋼絞強度有所降低，故抗拉極限 iy 0 9 15 00 13 50 MPaR.? ? ? (7) 混凝土強度等級： 450 (8) 抗壓極限強度 a ? (9) 抗拉極限強度 l ? (10) 受壓彈性模量 4h 10 MP aE ?? (11) 鋼絞線與混凝土的彈性模量比 gh En E?? 結(jié)構(gòu)尺寸的選定 截面形式采用工字形，梁體結(jié)構(gòu)及截面尺寸按《橋規(guī) 》采用標準梁， 跨度 m24p ?L ，梁全長 ?L 高度：軌底到梁底 260cm 軌底到墩臺頂 300cm 梁高 210cm 每孔梁分成兩片，架設(shè)后利用兩片梁之間的橫隔板連接成孔。 每片梁自重 G = kN2 ? 7 8 3 . 6 6 3 2 . 6 6 k N /m24Gq l? ? ? ? 各截面內(nèi)力計算結(jié)果 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 3 表 21 截面內(nèi)力計算表 截面位置 自重彎矩 其他恒載彎 矩 活載彎矩 最大彎矩 最大剪力 ? ?g kN mM ? ? ?d kN mM ? ? ?h kN mM ? kNm? kN L /2 374 3L /8 L /4 L /8 1063 支點 0 0 0 0 0 確定力筋數(shù)量并計算截面特性 力筋估算（跨中截面） 上翼緣板厚度 39。ih 可取其平均厚度 39。i12 17 17 26 26 21066 152 2 2 2 192 23h? ? ? ???? ? ? ? ? ? ??????? ?cm 令其中 39。gg0????，即只有 yA 起作用。 對壓應(yīng)力作用點取矩可得 p y yk M M A R Z? ? ? 利用上式可估算所需力筋的數(shù)量 其公式為：y ykMA RZ?? 式中為 Z 梁內(nèi)力偶臂，參照鋼筋混凝土梁的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，對 T 形截面梁取 39。i0 2hZh?? 1 7 .61 9 7 1 8 8 .2 c m2Z ? ? ?， 代入有關(guān)數(shù)據(jù)，5 22y y 2 . 0 5 9 2 0 6 . 9 1 0 4 6 6 1 m m 4 6 . 6 1 c m1 3 5 0 1 8 8 . 2 1 0kMA RZ? ? ?? ? ? ?? ? ? 選用 10 根 24φ 5 的鋼絞線，面積為 22y 3. 14 0. 5 24 4 10 47 .1 c mA ? ? ? ? ? ? 2cm 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 4 截面幾何特性計算（跨中截面） 表 22 截面幾何特性計算 截面分類 截 面 面 積tA? ? ?2cm 面重心至梁頂水平 線 距 離y ? ?cm 截面重心的慣性矩 I 4(cm) 面重心至梁底水平 線 距 離y ? ?cm 毛截面 凈截面 換算截面 9485 9195 9604 77 ? ? ? 鋼絞線重心到下緣距： 2 8 5 1 7 5 4 7 5 6 1 3 0 . 4 5 m m11a ? ? ? ??? 正截面抗彎強度計算 設(shè)跨中性軸位于上翼緣內(nèi) （ 39。ixh? ） 由 39。a i y yRbx A R? 得 2yyi39。ai 4 7 . 1 1 3 5 0 1 0 1 0 5 . 1 3 m m 1 1 . 6 c m3 1 . 5 1 9 2 0ARxhRb ??? ? ? ? ??，與假設(shè)相符，故破壞彎矩為： 39。4p a i 0 1 0 5 . 1 33 1 . 5 1 9 2 0 1 0 5 . 1 3 2 1 0 0 1 3 0 1 . 2 1 9 2 1 0 k N m22xM R b x h? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?4p 1 .2 1 9 2 1 0 2 .0 6 2 .05 9 2 0 .6 9Mk M ?? ? ? ?（可） ? ?00. 4 0. 4 21 0 13 .0 45 78 .7 8 c mhx? ? ? ? ?（可） 預(yù)應(yīng)力損失計算 鋼絲回縮和分塊拼裝構(gòu)件的接縫壓縮損失 s3? 鋼判錐型錨頭每端鋼絲回縮及錨頭損失變形對跨中的 影響為 4mm, 即 2 0 .4 0 .8 cmL? ? ? ? 已知鋼絲束平均長度： 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 5 2 4 4 8 0 2 2 4 4 3 4 2 2 4 4 6 8 2 2 4 3 0 8 2 2 4 3 4 6 2 2 4 3 5 0 2 4 3 9 . 0 2 c m11T ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??? 5s3 0 .8 2 .0 1 0 6 5 .6 M Pa2 4 3 9 .0 2? ? ? ? ? 5g 2. 0 10 MPaE ?? ， 4h 10 MP aE ?? 鋼筋混凝土的彈性模量比： 5g4h 2 .0 1 0 5 .8 8 23 .4 1 0EE? ?? ? ?? 錨固口摩擦損失為： 39。k 1350 1026 MP a? ? ? ? 39。 7 7 10 26 71 .81 MP a? ? ? ? 39。39。k k k0. 07 95 4. 18 M P a? ? ?? ? ? 摩阻損失 s4? 查表得 ?? ， ?k 從張拉端至計算截面的管道長度，一般可取半徑的平均值， 即： ?? 從張拉端至計算截面的長度上鋼筋彎起角之和 一般可采取各鋼絲束的平均和，即： 5 .2 3 6 5 .3 4 4 5 .1 0 5 5 .3 9 2 5 .1 0 5 4 .0 0 9 1 0 6 9 6 0 52 2 2 24 0 .0 0 4 5 .0 0 4 5 .0 0 7 2 0 0 4 0 8 0110 .1 8 4 3 r a dq? ? ?? ? ? ? ? ? ? ??? k x? ? ? ? ? ? ? 查表，內(nèi)插值得， 0 1 2 2 0 1 1 30 1 1 3 0 1 2 1 3 0 1 2 0 1 1 4 20 0 1... ( . . ) ..? ?? ? ? ? ? ∴ s4 k 2 954 .18 121 .07 MP a? ??? ? ? ? 分批張拉混凝土壓縮引起的應(yīng)力損失 s6? 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 6 考慮4L截面處的有關(guān)數(shù)據(jù) 4L處凈截面積為 9286cm2 ,截面重心到梁底的距離為 ,對重心軸的慣性矩 I= 610? ,ej == 2js 6 h y y ij1 1 1 c o s α22eNNn n AN N A I? ? ? ????? ? ????? y k s 3 s 4 s 6? ? ? ? ?? ? ? ? 2jk s 3 s 4 y yij11 c o s α2eN nAN A I? ? ? ? ???? ? ? ????? ∴ k s3 s4y 2jyjj111 c os α2eN nAN A I? ? ?? ???????????? 代入有關(guān)數(shù)據(jù)得 2y = y 26954 .18 65. 6 109 747 .47 MP a10 1 1 107 .31 9 51. 787 4 8320 928 6 53. 34 10? ???? ???? ? ? ? ? ??? ??? 故 s6 7 747 .47 MP a? ? ? ? 鋼筋應(yīng)力松弛引起的應(yīng)力損失 s2? ∵ jy 1350MPaR ? 傳力錨固時， jyy7 4 7 .4 7 M Pa 0 .5 6 7 5 M PaR? ? ? ?，故必須考慮 s2? 又∵ jyy0. 65 87 7. 5M PaR? ?? ∴按《橋規(guī)》 s2 5 5 74 7 37 .37 MP a??? ? ? ? 混凝土收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失 s1? 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 7 s1 g ( )En? ? ???? ? ? 截面面積為 29485cmA? ，截面與大氣接觸的周邊長度 ?? 理論長度 2 ??? 按 28 天齡期查表得 6159 10 MP aE ?? ?? ， ??? 5g 2. 0 10 MPaE ?? ， y 74 M Pa?? 跨中截面的 k? 為 1y y y c os α 51 .7 84 7 74 7. 47 10 38 70 .8 kNNA ? ?? ? ? ? ? 2y y j ghjj j j3 3 2 2 62 10 10387 10 387 10 ( 131 5 ) 10 235 10 ( 1 31 5 ) 10928 6 10 10 10N N e M eA I I???? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ??? + ? L /4 截面處的 h? 為： yN = yA y? cos? = ??? 310 2y y j ghjj j j3 3 2 2 62 1 0 1 0381 10 381 10 ( 107 .3 ) 10 235 10 107 . 3 10 kN928 6 10 8 10 8 10N N e M eA I I???? ? ? ???????? ? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ??? ? 平均的 h? = 8 .0 5 7 .6 7 7 .8 6 M P a2? ? ? s1? = )( 56 ????????? ? kN 彈性工作階段的正應(yīng)力計算 石家莊鐵道學院畢業(yè)設(shè)計 8 傳力錨固時，預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力 ? ?y k s 3 s 4 s 6 9 5 4 .1 8 ( 6 5 .6 1 0 9 3 1 .9 2 ) 7 4 7 .6 6 M Pa? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? 在運營階段，預(yù)應(yīng)力鋼筋有效應(yīng)力 ? ?y 1 k s 1 s 2 s 3 s 4 s 6? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?????? ? 傳力錨固時混凝土正應(yīng)力 鋼筋預(yù)加應(yīng)力的合力 3y 7 4 7 4 .7 5 1 .7 8 4 7 3 8 7 .0 8 1 0N ? ? ? ? yN 至凈截面重心軸的距離 0e 2 1 0 7 9 .0 1 3 .0 4 5 1 1 7 .9 5 5 c m? ? ? ? 凈截面的回轉(zhuǎn)半徑 r 6225 2 .8 8 1 0 5 6 9 4 .6 c m9286Ir A ?? ? ? 混凝土的正應(yīng)力