【正文】 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 共 26 頁 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題 目 : 永寧高 速公路橋梁上部構(gòu)件設(shè)計(jì) 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(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 2 4 5 . 3 。 2 0 8 。 混凝土：采用 C50， cE =? 104MPa,抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 ckf =,抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 cdf =: 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)制 tkf =, 抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值tdf = 5)設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范 (JTG D622020)》要求，按 A 類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)此板。fb 的計(jì)算 按《公路橋規(guī)》規(guī)定， T 型截面梁受壓翼緣有效寬度 39。fh 可取跨中截面翼緣板厚度的平均值， 即 39。fh =143 ㎜ 2） 全截面幾何特性計(jì)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(hào) 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(jì) ??iA 7510 ?uy ??iS 6943 ??xI ??iI 11247424 ?by I=? ?? iIIx = 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程設(shè)計(jì)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(duì)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(jì)算的彎矩值。5 ㎜ 的 高強(qiáng)鋼絲 。 2NR =35000 ㎜ 。由幾何關(guān)系 2 ta nta n 2l Rl??? ??, 解得 ? = o 鋼束平彎示意圖如下所示： 各截面鋼束位置（ i? ）及其傾角（ i? ）計(jì)算表 （表三） 計(jì)算 截面 鋼束編號(hào) Xk (mm) Lb1+Lb2 (mm) XiXk(mm) Ci (mm) ai=ci+a (mm) 跨中 截面 Xi=0 N1 900 7822 為負(fù)值，鋼束尚未彎起 0 0 100 N2 6753 3658 N3 12445 2091 L/4 截面 Xi=8550 N1 900 7822 0（ XiXk） =76507822 589 689 N2 6753 3658 0（ XiXk） =17973658 46 146 N3 12445 2091 （ XiXk） 0,未彎 0 0 100 支點(diǎn) 截面 X=17100 N1 900 7822 (XiXk)(Lb1+Lb2) 9 1943 2043 N2 6753 3658 6 895 995 N3 12445 2091 6 379 479 1 ()sin iki xxR? ? ??同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 26 頁 3） 非預(yù)應(yīng)力鋼筋截面積估算及布 置 ： 構(gòu) 件按承載能力極限狀態(tài)要求估算非預(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量 : 設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼筋與非預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力作用點(diǎn)到截面底邊的距離 a=80 ㎜ ,則有 h0=ha =225080=2170 ㎜ 假定為第一類 T形截面，由公式 0 39。 T 形梁從施工到運(yùn)營經(jīng)歷了如下三階段： （ 1）主梁預(yù)制 并張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋 主梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 90%后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的張拉，此時(shí)管道 尚 未壓漿，故其截面特性計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋影響 （將非預(yù)應(yīng)力鋼筋換算為混凝土） 的凈截面，該截面的截面特性計(jì)算中應(yīng) 扣除預(yù)應(yīng)力管道的影響， T 梁翼緣板寬度 39。 （ 3） 橋面、欄桿及人行道施工與運(yùn)營階段 橋面濕接縫結(jié)硬后，主梁 即為 全截面參與工作，此時(shí)的截面特性計(jì)算采用計(jì)入非預(yù)應(yīng)力鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋影響的換算面積， T梁翼緣板有效寬度 39。 8 7 0 . 8s L s LM K N m M K N m?? 將計(jì)算過程及結(jié)果列于下表 （ 截面特性見表四 ） ： 由上表結(jié)果知各截面處都滿足 12pE e E?? ； 由 表四 知階段二、階段三的ep均滿足 束界 要求 。反摩阻影響長 度 fl ，即 /f p dl l E ?? ? ? ?? 式中 ??l —— 張拉錨具變形值，查表知 l? =1㎜； d?? = 0( )/l l??? 。若 fxl? 則表示該截面不受反摩阻影響。 39。pcEE= 10?? = pc? —— 全部預(yù)應(yīng)力鋼筋的合力 pN ，在其作用點(diǎn)處所產(chǎn)生的混凝土正應(yīng)力，2p p ppc N N eAI? ?? ，截面特性由表四中第一階段取用 。t ，假定為 90d. 該構(gòu)件所屬的橋位為野外一般地區(qū)，相對(duì)濕度為 75％，則構(gòu)件得名義厚度 h由圖 截面可得 2/Ac u? 2 751000/＝ 247 ㎜ 。 ) / ( ,14)uut t t??）所引起的混凝土正應(yīng)力的平均值： 跨中 截面 ： 1( ) ( 1 1 7 7 . 5 7 2 . 9 7 0 1 6 . 5 4 ) 2 1 2 0 . 0 4 2 3 0 6 . 5 8P I c o n l pN A k N??? ? ? ? ? ? ? ? 2 12, / 2 ( , 9 0 )() ( , 1 4 )p I p I p G u Gp c l n n n p u o pN N e M t MA I W t W?? ?? ? ? ? ? 3 3 2 6 63 9 8 10 10 1194 2200 10 683 10() 10 10 10 10? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?= L/4 截面 ： ( 11 77 .5 37 .0 5 2. 33 16 .5 4) 21 20 .0 4 23 77 .7 9PIN k N? ? ? ? ? ? 2 12, / 4( , 9 0 )()( , 1 4 )p I p I p G u Gp c l n n n p u o pN N e M t MA I W t W???? ? ? ? ? 3 3 2 6 63 3 8 10 10 1327 2200 10 683 10() 10 10 10 10? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? = 所以 pc? =（ +） /2= 321 20 .04 24 5477 49 10psAAA? ? ??? ?=（未計(jì)構(gòu)造鋼筋影響） 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 共 26 頁 Ep? = ㎜ 2001,/psps eIA? ?? 取跨中與 /4l 截面的平均值計(jì)算，則有 跨中截面： 2 1 2 0 . 0 4 1 1 8 9 . 3 2 4 5 4 1 2 4 4 . 32 1 2 0 . 0 4 2 4 5 4p p s sps psA e A ee AA? ? ? ?????= ㎜ L/4 截面： 2 1 2 0 . 0 4 9 8 0 . 5 2 4 5 4 1 2 4 7 . 12 1 2 0 . 0 4 2 4 5 4p p s sps psA e A ee AA? ? ? ?????= ㎜ 9= ( 5 3 0 .9 1 4 + 5 2 6 .8 5 1 ) 1 02094029( 1 2 1 8 .8 1 1 2 3 .5 ) / 2 1 1 7 1 .2 。 2 . 5 1[ ] 0 . 7 0 39。 預(yù)拉區(qū)混凝土沒有出現(xiàn)拉應(yīng)力，故預(yù)拉區(qū)只需配置配筋率不小于 %的縱向鋼筋即可。 此時(shí)有 1 2200GM KNm? ； 21 208GM KNm? ； 22 4 7 5 1 6 8 5 2 1 6 0GQM M K N m? ? ? ? 36 9 9 6 . 9 9 2 1 2 0 . 0 4 5 7 . 2 4 2 4 5 4 1 9 7 3 . 1 9 1 0p I I p I I p l sN A A K N m??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 6( ) ( )p II p n b p l s n b spnp IIA y a A y ae N??? ? ?? =39 9 6 . 9 9 2 1 2 0 . 0 4 ( 1 2 9 4 1 0 0 ) 5 7 . 2 4 2 4 5 4 ( 1 2 9 4 4 5 )1 9 7 3 . 1 9 1 0? ? ? ? ? ? ??=1190 ㎜ 跨中 截面上邊緣 壓應(yīng)力計(jì)算值為 ： 221 2 100() 39。 八、使用階段的主應(yīng)力驗(yàn)算 本例取剪力和彎矩都有較大變化的 L/4 截面進(jìn)行驗(yàn)算。 21 KN? 。ob Soa Sox0 Sob 面積矩（㎜3 108） 同濟(jì)大學(xué) 《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程設(shè)計(jì)說明書 第 19 頁 共 26 頁 221 2 1 000( ) 39。 G Q p e p p nG n GnnV V A b SV S V Sb I b I b I b I??? ?? ? ? ? ? 3 8 3 8993 8 82 4 5 . 3 1 0 1 . 7 7 4 1 0 2 0 1 0 2 . 2 5 9 1 01 8 0 4 8 3 . 4 4 7 1 0 1 8 0 5 0 5 . 5 3 7 1 0( 5 0 2