余航

广东工业大学课程设计任务书

题目名称 学生学院 专业班级 姓 名 学 号

《结构设计原理》课程设计 ——预应力混凝土简支梁设计 土木与交通工程学院 道路与桥梁工程08（1） 余航 3108003809

一、课程设计的内容

根据给定的桥梁基本设计资料（主要结构尺寸、计算内力等）设计预应力混凝土简支T形主梁。主要内容包括：

1．预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置； 2．截面几何性质计算；

3．承载能力极限状态计算（正截面与斜截面承载力计算）； 4．预应力损失估算；

5．应力验算（短暂状况和持久状况的应力验算）；

6．抗裂验算（正截面与斜截面抗裂验算）或裂缝宽度计算； 7．主梁变形（挠度）计算； 8．锚固局部承压计算与锚固区设计； 9．绘制主梁施工图。

二、课程设计的要求与数据

通过预应力混凝土简支T形梁桥的一片主梁设计，要求掌握设计过程的数值计算方法及有关构造要求规定，并绘制施工图。要求：设计合理、计算无误、绘图规范。 （一）基本设计资料

1．桥面净空：净14+2?1.0m

2．设计荷载：公路—Ⅰ级荷载，人群荷载3.5kN/m2，结构重要性系数?0=1.0 3．环境标准:Ⅱ类环境 4．材料性能参数 （1）混凝土

强度等级为C50，主要强度指标为：

强度标准值 fck=32.4MPa，ftk=2.65MPa 强度设计值 fcd=22.4MPa，ftd=1.83MPa 弹性模量 Ec=3.45?104MPa

1

（2）预应力钢筋采用ASTM A416—97a标准的低松弛钢绞线（1?7标准型），其强度指标为： 抗拉强度标准值 fpk=1860MPa 抗拉强度设计值 fpd=1260MPa 弹性模量 Ep=1.95?105MPa 相对界限受压区高度 ?b=0.4，?pu=0.2563 公称直径为15.24mm，公称面积为140mm2 （3）非预应力钢筋

1）纵向抗拉非预应力钢筋采用HRB400钢筋，其强度指标为：

抗拉强度标准值 fsk=400MPa 抗拉强度设计值 fsd=330MPa 弹性模量 Es=2.0?105MPa 相对界限受压区高度 ?b=0.53，?pu=0.1985 2）箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，其强度指标为： 抗拉强度标准值 fsk=335MPa 抗拉强度设计值 fsd=280MPa

弹性模量 Es=2.0?105MPa 图1 主梁跨中截面尺寸（尺寸单位： mm）5．主要结构尺寸

主梁标准跨径Lk=25m，梁全长24.96m，计算跨径Lf=24.3m。

主梁高度h=1400mm，主梁间距S=1600mm，其中主梁上翼缘预制部分宽为1580mm，现浇段宽为20mm，全桥由9片梁组成。主梁跨中截面尺寸如图1所示。主梁支点截面或锚固截面的梁肋宽度为360mm。

（二）内力计算结果摘录 1．恒载内力

（1）预制主梁的自重 g1p=11.45kN/m

（2）二期恒载（包括桥面铺装、人行道及栏杆） g2p=6.51kN/m 恒载内力计算结果见表1。 2．活载内力

汽车荷载按公路—Ⅰ级荷载计算，冲击系数1??=1.193，人群荷载按3.5kN/m2计算。 活载内力以2号梁为准。活载内力计算结果见表2。 3．内力组合

（1）基本组合（用于承载能力极限状态计算）

Md?1.2(MG1k?MG2k)?1.4MQ1k?1.12MQ2k Vd?1.2(VG1k?VG2k)?1.4VQ1k?1.12VQ2k （2）短期组合（用于正常使用极限状态计算） MS?(MG1k?MG2k)?0.7MQ1k1???MQ2k

2

（3）长期组合（用于正常使用极限状态计算） Ml?(MG1k?MG2k)?0.4(各种情况下的组合结果见表3。

表1 恒载内力计算结果

预制梁自重 截面位置 距支点截面 距离x(m) 弯矩 剪力 弯矩 二期恒载 剪力 MQ1k1???MQ2k)

MG1k （kN.m） 0.0 170.65 631.9 842.56 VG1k （kN） 138.69 123.85 69.34 0.0 MG2k （kN.m） 0.0 97.33 360.4 480.51 VG2k （kN） 79.1 70.64 39.55 0.0 支点 变截面 0.0 1.3 6.075 12.15 L/4 跨中 表2 活载内力计算结果 公路—Ⅰ级 距支点截截面位置 面距离弯矩 剪力 弯矩 人群荷载 剪力 x(m) 支点 变截面 0.0 1.3 6.075 12.15 MQ1k (kN.m) 0.0 377.91 1003.64 1342.92 对应V （kN） 351.14 285.5 111.83 73.81 VQ1k （kN） 398.03 324.64 173.55 106.93 对应M (kN.m) 0.0 421.67 1054.31 1299.17 MQ2k 对应V (kN.m) 0.0 39.25 104.24 139.48 （kN） 36.47 28.51 9.4 0.0 VQ2k （kN） 36.47 28.6 12.87 5.74 对应M (kN.m) 0.0 37.15 78.18 69.74 L/4 跨中 注：车辆荷载内力MQ1k、VQ1k中已计入冲击系数1??=1.193。

表3 荷载内力计算结果

基本组合Sd 截面位置 项 目 短期组合Ss 长期组合Sl Md （kN.m） 0.0 0.0 894.61 953.52 2712.61 2754.36 3623.99 3484.63 Vd （kN） 793.79 859.44 665.02 719.92 297.76 388.05 103.33 156.13 3

Ms （kN.m） 0.0 0.0 528.97 552.55 1685.43 1689.10 2250.52 2155.11 Vs （kN） 460.29 487.81 390.52 413.57 183.91 223.59 43.31 68.48 Ml （kN.m） 0.0 0.0 410.39 451.51 1370.51 1377.07 1829.13 1786.56 Vl （kN） 350.11 365.83 301.62 335.79 150.15 172.23 24.75 38.15 支点 最大弯矩 最大剪力 最大弯矩 最大剪力 最大弯矩 最大剪力 最大弯矩 最大剪力 变截面 L/4 跨中

（三）施工方法要点

后张法施工，采用金属波纹管和夹片锚具，钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，当混凝土达到设计强度时进行张拉，张拉顺序与钢束序号相同。

（四）设计要求

1．方案一：按全预应力混凝土设计预应力混凝土T形主梁。

2．方案二：按部分预应力混凝土A类构件设计预应力混凝土T形主梁。

3．方案三：按部分预应力混凝土B类构件（允许裂缝宽度为0.1mm）设计预应力混凝土T形主梁。

※学生应按指导教师要求选择其中一个方案进行设计。

三、课程设计应完成的工作

1．编制计算说明书；

2．绘制施工图（主要包括：主梁支点横断面图、主梁跨中横断面图、主梁钢束布置图、主梁混凝土数量表、主梁钢束数量表）。

四、课程设计进程安排 序号 1 2 3 4 5 设计各阶段内容 布置任务，收集资料，预应力钢筋及非预应力钢筋数量的确定及布置 截面几何性质计算，承载能力极限状态计算 预应力损失计算，应力验算 抗裂验算或裂缝宽度计算，变形（挠度）计算 绘制主要构造图，整理计算说明书，上交设计成果 地点 教2-201 教2-201 教2-201 教2-201 教2-201 起止日期 01.03-04 01.05 01.06 01.07 01.08-09 五、应收集的资料及主要参考文献

[1]叶见曙.结构设计原理(第二版).北京:人民交通出版社,2005

[2]张树仁等.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理.北京:人民交通出版社,2004 [3]中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范(JTG D62-2004).北京:人民交通出版社,2004

[4]闫志刚主编.钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计.北京:机械工业出版社,2009 [5]易建国主编.混凝土简支梁(板)桥(第三版).北京:人民交通出版社,2006 [6]胡兆同,陈万春.桥梁通用构造及简支梁桥.北京:人民交通出版社,2001 [7]白宝玉主编.桥梁工程.北京:高等教育出版社,2005

发出任务书日期：2010 年 12 月 28 日 指导教师签名：禹智涛

计划完成日期： 2011 年 01 月 09 日 基层教学单位责任人签章：

主管院长签章：

4