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中南大学土木建学院

混凝土桥课程设计书

题 目：双直线40m预应力简支梁桥设计 院 系：土 木 建 筑 学 院 班 级： 桥 梁 1 班 姓 名： 关 俊 锋 学 号： 1201050321 指导老师： 戴 公 连

40m预应力混凝土简支梁桥设计

一、设计依据

1、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）；

2、《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB10002.3-2005）； 3、《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函（2005）285号)；

4、《新建时速200-250公里客运专线铁路设计暂行规定》(铁建设函（2005）140号)；

二、设计基本情况

1、双直线40m有砟简支梁桥（线间距5.0m） 2、桥式结构及桥面布置：见CAD图。

三、设计荷载

3.1 恒载

结构构件自重按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）第4.2.1条采用。C50混凝土容重取26kN/m3。

二期恒载： 190kN/m。 3.2混凝土收缩徐变

环境条件按野外一般条件计算，相对湿度取70%。根据老化理论计算混凝土的收缩徐变，系数如下：

徐变系数终极极值：2.0（混凝土龄期6天） 徐变增长速率：0.0055 收缩速度系数：0.00625 收缩终极系数：0.00017

3.3设计活载

（1）列车纵向活载采用“ZK活载”，中-活载检算（注意根据规范进行折减）。 （2）竖向动力冲击系数：

按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1-2005)办理：

其中冲击系数1+μ=1+α*6/（30+L），α=4*(1-h)≤2.0,L为桥梁跨度。 3.4结构温度变化影响力

按《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1)办理。整体升降温25℃，纵向温度荷载按顶板升温5℃考虑。

对于单箱单室箱形截面，其横向计算按升温、降温两种情况考虑温度变化的影响力，其计算模式如下：

3.5荷载组合：

按可能的最不利组合情况进行计算。

组合Ⅰ（主力）：自重＋二期恒载＋预加力+收缩徐变+列车活载

组合Ⅱ（主+附）： 自重＋二期恒载＋预加力+收缩徐变+列车活载+温度变化

四、 建筑材料

4.1混凝土

梁体混凝土强度等级采用C50混凝土； 4.2预应力筋

(1)纵向预应力筋

采用抗拉强度标准值为fpk=1860MPa、弹性模量为Ep=195GPa，公称直径为15.20mm高强度、低松驰钢绞线，其技术条件符合其技术条件符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》（GB 5224）的规定；

(2)普通钢筋

普通钢筋: HRB335钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB 1499）, Q235钢筋应符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB 13013）。

五、主要设计指标

各梁部设计均按全预应力构件考虑，其主要设计指标见下表： 序号 1 2 项 目 设计安全系数 预应力筋 （Mpa） 检算条件 强度安全系数 预加应力时的锚下钢绞线控制应力 运营荷载作用下钢绞线应力 运营荷载作用下混凝土压应力 3 混凝土应力 （Mpa） 运营荷载作用下混凝土拉应力 运营荷载作用下混凝土最大剪应力 抗裂荷载作用下混凝土主拉应力 抗裂荷载作用下混凝土主压应力 控制条件 主力 K≥2.2 主+附 K≥1.98 σcon ≤0.75fpk σp ≤0.60fpk 主力： σc ≤0.50fc 主+附：σc ≤0.55fc σct ≤0 无竖向预应力时τc ≤0.17fc σtp ≤0.7fct σcp ≤0.60fc 注：fpk 为预应力钢绞线抗拉强度标准值； fc、fct 分别为混凝土的轴向抗压、抗拉极限强度。

六、梁部计算

计算程序采用同济大学“桥梁博士3.1”。计算荷载包括恒载、活载、温度变化、预应力及混凝土收缩、徐变等。 6.1 计算模型

全桥共分27个节点，26个单元。输入预应力钢束5种，2个施工阶段。共用混凝土473立方米，预应力钢筋19.1吨。

6.2 全梁受力计算

1) 全梁弯矩包络图(单位KN?m)

a)主力作用下全梁弯矩包络图：

b)主+附作用下全梁弯矩包络图：

2)营运阶段正截面强度计算

由弯矩包络图可求出主力及主+附作用下强度安全系数

项目 设计值 允许值

6.3 计算成果

6.3.1营运阶段截面应力计算（单位：Mpa）

主力及主+附组合截面应力见下表 荷载组合 主力组合 主+附组合 支座处 主力组合 跨中 上缘最大 9 9.67 5.76 上缘上缘最最小 大 5.59 5.59 5.74 7.89 9.89 2.5 最大上缘剪应最小 力 2.34 0.46 2.34 0.46 2.47 1.67 上缘上缘最最大 小 11.3 -1.71 12.1 -1.71 5.76 -0.644 主力作用下强度安全系数 主+附作用下强度安全系数 2.53 ≧2.2 2.61 ≧1.98