混凝土结构课程设计任务书-2021.6.5

预应力混凝土简支T梁设计

一、设计资料

1.主要技术指标

（1）跨径：标准跨径40m，预制长度为39.94m，计算跨径为38.m （2）设计荷载：公路—Ⅰ级，人群荷载3.0kN/m2 （3）桥面宽度：净-11.0m+2×1.5m(护栏) （4）结构安全等级：一级

（5）环境类别：Ⅱ类,相对湿度70% 2.设计依据

（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）

（2）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018） 3.主要材料

（1）混凝土：预制T梁和现浇湿接缝混凝土为C50，现浇铺装层为C40，护栏为C30。 （2）预应力钢绞线：采用标准的1×7低松弛钢绞线，钢绞线规格为s15.2mm，

fpk1860MPa，Ep1.95105MPa。

（3）普通钢筋：采用HRB400，fsk400MPa，Es2.0105MPa。 （4）锚具：采用夹片锚具。 4.主梁尺寸

中梁各部分尺寸如图1所示。

图1 中梁尺寸（单位：mm）

5.作用效应

中梁作用效应计算结果见表-1及表-2。

表1 恒载作用效应计算结果

截面 位置 跨中 1/4 截面 支点 预制梁自重标准值G1 弯矩 MG1kNm 现浇湿接缝标准值G21 弯矩 MG21kNm 桥面及护栏标准值G22 弯矩 MG22kNm 剪力 VG1(kN) 剪力 VG21(kN) 剪力 VG22(kN) 4109.88 3085.39 0.00 0.00 207.58 466.86 440.80 330.45 0.00 0.00 22.71 46.85 1401.92 1052.06 0.00 0.00 72.07 144.25 表2活载作用效应计算结果 公路－I级荷载 截面 位置 最大弯矩 MQ1k 对应V (kN) kNm 2944.28 43.49 最大剪力 VQ1k (kN) 人群荷载 对应M 最大弯矩 MQ2k 对应V (kN) kNm 350.31 0.00 19.03 44.80 最大剪力 VQ2k (kN) kNm 2578.00 对应M kNm 175.17 215.08 0.00 跨中 136.00 9.00 20.27 44.80 1/4截面 2152.96 237.30 253.00 2168.00 262.75 支点 0.00 326.6 326.6 0.00 0.00 注：表内数据中汽车荷载未计冲击系数。冲击系数0.204。 6.施工方法

采用后张法施工，预制主梁时，预留孔道采用预埋金属波纹管成型，钢绞线采用两端同时张拉；主梁安装就位后现浇600mm宽的湿接缝。最后施工桥面铺装层。 7.设计要求

根据教学要求按全预应力混凝土或部分预应力混凝土构件设计简支T梁。

二、课程设计内容和基本要求

1.设计计算内容 1）作用效应组合

按《公路桥规》规定要求进行作用效应组合。 2）毛截面几何特性计算

根据给定的控制截面尺寸计算毛截面几何特性。 3）钢筋数量确定及布置

① 根据主要控制截面（跨中截面）的抗裂要求，估算预应力钢筋数量，按照正截面承载能力要求确定非预应力筋数量，并进行横断面布置。

② 综合考虑全梁的内力（弯矩和剪力）变化规律，合理地布置预应力筋，进行纵断设计。

③ 注意满足有关构造要求，精心处理构造细节。 4）截面几何特性计算

根据不同的受力阶段，分别计算主梁净截面及换算截面几何特性。 5）预应力损失计算

按《桥规》规定确定预应力钢筋张拉控制应力，并计算相关各项预应力损失及有效 预应力。

6）承载能力极限状态计算 ① 正截面承载能力计算； ② 斜截面承载能力计算； ③ 局部承压区承载力计算与验算。 7）持久状况正常使用极限状态计算

① 正截面抗裂计算与验算

在作用频遇（或准永久）组合下，构件正截面混凝土拉应力计算与验算。 应力计算时，注意截面几何特性的选用，后张法构件管道压浆前采用净截面，预应 力筋与混凝土粘结后采用换算截面。

② 斜截面抗裂计算与验算

在作用频遇组合下，构件斜截面混凝土主拉应力计算与验算。 ③ 变形计算、验算及预拱度设置

构件在使用阶段控制截面的挠度计算与验算。

当预加力产生的长期反拱值小于按频遇组合计算的长期挠度时应设预拱度，其 值按二者值之差采用。

8）持久状况和短暂状况构件应力计算与验算 ① 持久状况应力计算与验算 a. 正截面混凝土法向压应力 b. 斜截面混凝土主应力 c. 受拉区钢筋拉应力 ② 短暂状况应力计算与验算

构件在制作、运输及安装等施工阶段，在预加力和自重等作用下，截面上（下）缘混凝土的法向应力计算与验算。

应力计算时，应注意截面几何特性根据荷载作用时的实际截面情况来确定，作用取其标准值，汽车荷载应考虑冲击系数。 2.设计图纸

绘制梁的一般构造图、预应力筋构造图。 3.基本要求

结构设计计算书工整，内容完整，层次清楚，表达准确，格式规范；设计计算方法

正确、结果可靠；图纸绘制规范、能准确反映设计意图。

三、设计期限

根据教学计划安排时间内完成。

四、参考文献

1. 叶见曙.结构设计原理[M].第4版.北京：人民交通出版社，2018 2.《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）

3. 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362--2018）