30米装配式预应力混凝土简支梁桥设计计算书毕业设计

东莞理工学院建筑工程系土木工程13级路桥班毕业设计

毕业设计说明书

题目

30米装配式预应力混凝土简支梁桥设计

院 系 建筑工程系 班 级 2013级土木一班 学生姓名 指导教师 提交日期 2016.7.1

摘 要

摘要

本设计主要完成一跨30米装配式预应力混凝土简支梁桥上部结构的设计计算，采用箱形截面梁，主要完成箱梁的构造设计、内力计算、截面配筋设计及验算。根据要求完成梁纵断面布置，并确定有关构件细部尺寸。根据规范要求，进行相应的计算验算，主要包括桥梁行车道板的内力计算及组合；主梁的内力计算及组合；横隔梁的内力计算及组合。平板橡胶支座的设计及验算；预应力钢束面积的估算及钢束的布置；钢束布置位置的校核；正截面、斜截面承载力计算；钢束张拉控制力、钢束预应力损失估算；按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算；进行构件正截面与斜截面的抗裂验算；主梁变形（挠度）计算；锚固区局部承压验算与锚固区设计。本设计严格按照任务书及规范要求进行，完成相应的验算，并绘制出施工图。

关键词：构造设计、内力计算及组合、截面配筋、承载力计算、

预应力损失、验算

目 录

目录

第一章 设计背景 ............................................................................................................................. 1

（一） 总体概述 ..................................................................................................................... 1 （二） 设计资料 ..................................................................................................................... 1 （三） 设计规范 ..................................................................................................................... 2 （四） 设计要点 ..................................................................................................................... 2 第二章 梁的构造布置及构造尺寸 ................................................................................................. 3

（一） 简支梁的特点 ............................................................................................................. 3 （二） 箱梁横截面布置 ......................................................................................................... 3

1． 主梁间距和主梁片数 ............................................................................................... 3 2． 主梁跨中截面尺寸拟订 ........................................................................................... 4 3． 横截面沿跨长变化 ................................................................................................... 5 4． 横隔梁的布置 ........................................................................................................... 5

第三章 行车道板内力计算及组合 ................................................................................................. 7

（一） 边梁悬臂板荷载效应计算 ......................................................................................... 7

1． 永久作用 ................................................................................................................... 7 2． 可变作用 ................................................................................................................... 8 3． 承载能力极限状态作用基本组合 ........................................................................... 8 （二） 中主梁连续板荷载效应计算 ..................................................................................... 9

1． 永久作用 ................................................................................................................... 9 2． 可变作用 ................................................................................................................. 10 3． 作用效应组合 ......................................................................................................... 12 （三） 截面设计、配筋与承载力验算 ............................................................................... 13 第四章 主梁内力计算及组合 ....................................................................................................... 14

（一） 永久作用效应计算（按边主梁计算） ................................................................... 14

1． 一期永久作用集度 ................................................................................................. 14 2． 永久作用效应 ......................................................................................................... 16 （二） 可变作用效应计算 ................................................................................................... 17

1． 冲击系数和车道折减系数计算 ............................................................................. 17 2． 计算主梁的荷载横向分布系数（修正刚性横梁法） ......................................... 17 3． 车道荷载取值 ......................................................................................................... 22 4． 可变作用效应计算 ................................................................................................. 22 （三） 主梁作用组合 ........................................................................................................... 25 第五章 橫隔梁内力计算及组合 ................................................................................................... 27

（一） 确定作用在跨中橫隔梁上的可变作用 ................................................................... 27 （二） 跨中橫隔梁的作用效应影响线 ............................................................................... 28

1． 绘制弯矩影响线 ..................................................................................................... 28 2． 绘制剪力影响线 ..................................................................................................... 29 （三） 截面作用效应计算 ................................................................................................... 30 第六章 支座设计计算 ................................................................................................................... 32

（一） 选定支座的平面尺寸 ............................................................................................... 32 （二） 确定支座厚度 ........................................................................................................... 32 （三） 验算支座的偏转 ....................................................................................................... 33

目 录

1． 支座的平均压缩变形δ ......................................................................................... 33 2． 计算梁端转角? ..................................................................................................... 33

3． 验算偏转情况 ......................................................................................................... 34 （四） 验算支座的抗滑稳定性 ........................................................................................... 34

1． 计算温度变化引起的水平力 ................................................................................. 34 2． 验算滑动稳定性 ..................................................................................................... 34

第七章 预应力钢束面积的估算及钢束的布置 ........................................................................... 35

（一） 预应力钢束数量的估算 ........................................................................................... 35 （二） 预应力钢束布置 ....................................................................................................... 36

1． 跨中截面积锚固端截面的钢束位置 ..................................................................... 36 2． 钢束起弯角度及线形的确定 ................................................................................. 37 3． 钢束计算 ................................................................................................................. 37 4． 非预应力钢筋截面估算及布置 ............................................................................. 40

第八章 钢束布置位置的校核 ....................................................................................................... 42

（一） 对钢束群重心位置进行核对 ................................................................................... 42 第九章 计算主梁截面几何特性 ................................................................................................... 43

（一） 截面面积及惯性矩计算 ........................................................................................... 43

1． 计算小截面的几何特性（预加力阶段及阶段二） ............................................. 43 2． 计算大截面（结构整体化层后的截面及阶段三）的几何特性 ......................... 46 （二） 截面静距计算 ........................................................................................................... 47 （三） 截面几何特性汇总 ................................................................................................... 51 第十章 钢束预应力损失计算 ....................................................................................................... 53

（一） 钢束预应力损失估算 ............................................................................................... 53

1． 预应力钢束与管道壁间的摩擦损失 ..................................................................... 53 2． 由锚具变形、钢束回缩引起的预应力损失 ......................................................... 54 3． 混凝土弹性压缩引起的预应力损失 ..................................................................... 55 4． 由钢束应力松弛引起的预应力损失 ..................................................................... 55 5． 混凝土收缩和徐变引起的预应力损失 ................................................................. 56 （二） 成桥后四分点截面由张拉钢束产生的预加力作用效应计算 ............................... 58 （三） 预应力损失汇总及预加力计算 ............................................................................... 59 第十一章 正截面、斜截面承载力计算 ....................................................................................... 61

（一） 跨中截面正截面承载力计算 ................................................................................... 61 （二） 斜截面抗剪承载力计算 ........................................................................................... 64

1． 截面抗剪强度上下限复核 ..................................................................................... 64 2． 距离支点h/2处截面进行截面尺寸验算 ............................................................. 65

第十二章 按短暂状况和持久状况进行构件的应力验算 ........................................................... 69

（一） 短暂状况构件的应力验算 ....................................................................................... 69

1． 预加应力阶段的应力验算 ..................................................................................... 69 2． 吊装应力验算 ......................................................................................................... 72 （三） 持久状况构件的应力验算 ....................................................................................... 73

1． 正截面混凝土法向压应力验算 ............................................................................. 73 2． 斜截面混凝土主压应力验算 ................................................................................. 76

第十三章 构件正截面与斜截面的抗裂验算 ............................................................................... 82