混凝土桥课程设计Word文档格式.doc
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环境作用等级为L1级；
（3）施工方法：
支架现浇施工。
3.结构形式：
（1）截面类型为单箱单室等高度简支箱梁，直线梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加强；
（2）桥跨布置：
梁长为40m，计算跨度为38.5m；
（3）桥面宽度：
挡砟墙内侧净宽9.6m，挡砟墙宽0.2m；
人行道宽1.3m，人行道采用悬臂板方式；
上顶板宽为12.6m。
4、设计荷载：
（1）恒载：
①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；
②附属设施（二期恒载）：
二期恒载包括桥上轨道线路设备自重、道砟、防水层、人行道栏杆、挡砟墙、电缆槽及盖板、电气化立柱等附属设施重量。
桥面二期恒载取190+815/1000=190.815KN/m。
（2）活载：
①列车竖向活载纵向计算采用ZK活载；
②列车竖向活载横向计算采用ZK特种活载；
③横向摇摆力：
取100kN集中荷载作用在最不利位置，以水平方向垂直线路中线作用于钢规顶面。
④人行道竖向静荷载：
按5kN/m。
（3）附加力：
①风力：
风力按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）第4.4.1条采用；
②结构温度变化影响力：
按《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）办理，整体升降温25℃，纵向温度荷载按顶板升温5℃考虑。
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：
图1-1温度变化计算模式图
③列车制动力：
桥上列车制动力和牵引力按单线竖向静活载的10%计算。
（4）特殊荷载：
①脱轨荷载：
不计动力系数，亦不考虑离心力，只考虑一线脱轨荷载，其他线路上不作用列车活载；
②地震力：
按《铁路工程抗震设计规范》办理，地震基本烈度为七度。
5、材料：
（1）预应力钢筋：
采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线公称直径为15.2mm，公称面积为140，规格为12-7φ5和15-7φ5；
标准强度fpk=1860MPa；
1000h后应力松弛率不大于4.5%。
（2）普通钢筋：
当钢筋直径大于等于10mm时，采用HRB335钢筋；
当钢筋直径小于10mm时，采用Q235钢筋。
（3）混凝土：
现浇箱型梁采用C50混凝土，轴心抗压标准值为33.5MPa，轴心抗拉标准值为3.1MPa。
6、锚固及张拉体系：
后张法施加预应力。
采用OVM锚，进行两端张拉。
预应力管道采用塑料波纹管成孔，对规格为12-7φ5的钢绞线，采用内径为90mm，外径为106mm的波纹管；
对规格为15-7φ5的钢绞线，采用内径为100mm，外径为116mm的波纹管。
管道摩擦系数=0.2，管道偏差系数k=0.0015，锚具变形和钢束回缩量为6mm。
7、混凝土及钢筋的各项数据：
（1）预应力钢绞线：
抗拉计算强度为，弹性模量为。
在主力作用下，破坏强度安全系数K=2.0，则钢绞线的抗拉强度设计值应为。
对Q235钢筋，弹性模量为；
在主力作用下，其容许应力为。
对HRB335钢筋，弹性模量为；
对C50混凝土，弹性模量为；
其弯曲受压及偏心受压时的容许应力，有箍筋及斜筋时的主拉应力容许值为，纯剪应力容许值为，局部承压应力容许值为（A为计算底面积，Ac为局部承压面积）。
预应力混凝土结构重度按26计，钢筋混凝土结构重度按25计。
二、结构尺寸拟定
1、梁高：
由于设计受到中—活载强度、工后徐变等多方面制约，梁高经过反复比选，最后确定为3.2m等高度梁。
2、上翼缘
（1）翼缘宽度：
上翼缘悬臂宽度为3100mm，两腹板间宽度为5286mm。
（2）翼缘厚度：
按构造要求，顶板厚度不得小于200mm。
故对人行道，受力较小，顶板厚度取为240mm；
对行车道板，受力较大，在跨中顶板厚度取为340mm，在支点处则增大至750mm。
3、腹板
为保证腹板能够承受相应的剪力，构造上要求腹板厚度不得小于150mm。
同时，为了能够在腹板中布置预应力钢束，取跨中腹板厚度为550mm，支座处腹板厚度则增大至1060mm。
受弯构件的翼缘应在与腹板相交处设置梗肋。
上、下翼缘梗肋之间的腹板高度，当无预应力竖筋时，不应大于腹板厚度的15倍。
故取上、下梗肋之间的腹板高度为1910mm。
4、下翼缘
按构造要求，底板厚度不得小于200mm，且在箱梁的端部必须设置横隔板。
故在跨中，底板厚度取为300mm，在支点处由于抗剪、抗弯的要求则增大至850mm。
对于桥面的布置，可见下图：
图2-1桥面布置图
三、荷载内力计算
1、恒载
（1）梁体自重g1：
用CAD软件对跨中截面和支座截面进行面域计算可得：
窄段截面（跨中截面）面积：
；
宽段截面（支座截面）面积：
所以，
取主梁的一半为研究对象，设宽段长度为7m，窄段长度为13m，窄段截面在距支座中心线6.25m处开始发生变化，至距支座中心线1.25m处变化成宽段截面。
由于主梁伸出支座段（伸出长度为0.75m）对于减小跨中截面弯矩有利，且其对支座截面产生的负弯矩（约为-112.19kN·
m）也不是很大，所以，在计算主梁纵向受力时，忽略这部分恒载的作用。
则：
不均匀值：
%=35.3%
按照《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-2005）第4.2.1条第四点的规定，当全跨度上的竖向恒载不均匀时，但实际的不均匀值与平均值相差不大于平均值的10%时，可按均匀计算。
由于此处的不均匀值已经超过10%，故不能采用均匀值计算。
此时，应采用对影响线分段加载的方法进行计算。
根据其竖向恒载的变化，可分三段加载，其加载情况如下图：
图3.3恒载分段加载示意图（单位：
mm）
，其加载长度为26m；
，其加载长度均为6.25m。
（2）附属设施（二期恒载）：
（3）恒载内力计算公式：
由于一恒分三段加载，故恒载计算值也应分三段累加，其值计算如下：
此时，恒载内力计算公式应为：
式中，、、分别为各恒载加载段对应的影响线面积。
2、活载（ZK活载）
（1）活载采用值：
活载采用ZK活载，其换算均布荷载可在《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设函（2004）157号）“附录DZK标准活载的换算均布荷载值”中查得。
（2）列车活载冲击系数：
计算剪力时，；
计算弯矩时，，为梁的加载长度（m）。
对于本桥，
计算时为了偏于安全，都取1.100。
（3）活载内力计算公式：
活载内力采用换算均布活载在影响线上加载计算求得，此外，根据《京沪高速铁路设计暂行规定》（铁建设函（2004）157号）第6.2.9条第1点的规定，对于单线和双线的桥梁结构，各线均应计入ZK活载作用。
故，内力计算公式为：
式中，为列车活载动力系数，计算剪力和弯矩时使用不同的值；
K为ZK活载换算均布荷载值；
Ω为加载范围内同号影响线面积。
3、弯矩及剪力计算
（1）对支座截面，
其剪力、弯矩影响线如下图：
图3.4支座截面影响线图
①恒载作用时，
对剪力影响线，
故，
对弯矩影响线，
故，
②ZK活载作用时，
由，查表得：
对距支座1.25m，1.982m，6.25m的变截面，以及和处进行类似计算，计算结果列于下表：
表3-1最大剪力表（单位：
kN）
主梁截面
支点截面
距支座1.25m
距支座1.982m
距支座6.25m
L/4截面
L/2截面
恒载
9347.38
8610.4
8178.79
5662.22
4495.28
ZK活载
3631.57
3426.71
3308.62
2633.92
2202.53
1111.86
最大剪力Q
12978.95
12037.11
11487.41
8296.14
6697.81
说明：
上表已计入ZK活载动力系数1.100。
表3-2最大弯矩表（单位：
kN·
m）
11223.48
17368.81
46905.31
63534.93
83709.56
4311.02
6727.28
18409.53
25307.19
33728.95
最大弯矩M
15534.50
24096.09
65314.84
88842.12
117438.51
说明：
4、内力组合：
本次计算只考虑主力的内力组合，且未考虑支座不均匀沉降对桥梁受力的影响。
此时，内力组合（主力）：
自重＋二期恒载＋预加力+收缩徐变。
四、钢束布置
由已给图纸可知钢束具体布置数据如下：
表4-1钢束竖弯平弯信息
钢束号
B1
B2
B2'
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F7
F8
竖弯
弯起角度（°
）
3
6
4
曲率半径R（m）
8
10
15
平弯
1
0.3
0.85
20
表4-2钢束竖弯起弯点至跨中距离计算表
弯起高度y（mm）
曲率半径R（mm）
L1（mm）
y2（mm）
y1（mm）
x3（mm）
x2（mm）
x1（mm）
100
8000
1940
10.964
89.036
1730.800
418.688
17140.513
480
10000
4240
54.781
425.219
3718.793
1045.285
14525.922
15000
6540
36.539
443.461
6017.464
1046.347
12226.188
F1,F2
610
11190
20.557
589.443
10797.749
785.039
7707.211
F3,F4
840
13990
819.443
13597.749
4907.211
F5,F6
1070
16490
1033.461
15967.464
2276.188
F7,F8
1300
18490
19.488
1280.512
18211.314
558.052
520.634
表4-3各计算截面的钢束位置及钢束群重心位置计算表（单位：
截面
R（mm）
四分点
未弯起
150
643.610
F1、F2
9665
506.521
350
453.479
F3、F4
550
883.479
F5、F6
675.843
750
1144.157
F7、F8
950
1574.157
764.626
800
171.349
6290
329.645
630.355
1060.355
439.840
1380.160
1810.160
124
150.961
989.861
2022
212.521
417.479
141.392
488.608
105.969
854.031
1284.031
1678.608
2108.608
1290
67.606
182.394
1036.939
135.584
494.416
90.206
539.794
892.394
1322.394
1729.794
2159.794
支点
40
2.096
247.904
1119.362
4.204
625.796
2.797
627.203
957.904
1387.904
1817.203
2247.203
表4-4平弯钢束起弯点至跨中距离计算表
弯起高度z（mm）
z2（mm）
z1（mm）
47
20000
2290
3.046
43.954
2115.489
349.048
16825.463
265
3790
48.719
216.281
3093.286
1395.129
14801.585
11
0.274
10.726
2237.641
104.719
16947.640
231
27.409
203.591
3266.999
1046.719
14976.282
23
2.201
20.799
2141.661
296.695
16851.644
197
169.591
97
69.591
1766.999
16476.282
163
135.591
表4-5钢束长度计算表
半径R（mm）
曲线长度（cm）
靠近锚固端直线段长度（cm）
直线长度（cm）
有效长度（cm）
钢束预留长度（cm）
钢束长度（cm）
41.89
173.32
1714.05
3858.51
4008.51
104.72
373.93
1452.59
3862.48
4012.48
603.22
1222.62
3861.11
4011.11
78.54
1081.26
770.72
3861.04
4011.04
1361.64
490.72
3861.80
4011.80
1600.65
227.62
3865.97
4015.97
55.85
1825.58
52.06
3866.98
4016.98
五、截面几何特性计算
1、计算毛截面的截面特性
利用CAD软件计算控制截面的毛截面截面特性
（1）1/4L截面
1/4L截面的截面尺寸图如下：
图5.11/4L截面图（单位：
利用CAD创建面域，计算得到如下结果：
（单位：
dm）
----------------面域----------------
面积:
1050.3651
周长:
431.0627
边界框:
X:
0.0000--126.0000
Y:
0.0000--32.0000
质心:
X:
63.0000
19.4582
惯性矩:
530765.5136
5077713.2348
惯性积:
XY:
1287605.8477
旋转半径:
X:
22.4792
69.5287
主力矩与质心的X-Y方向:
I:
133075.6854沿[1.00000.0000]
J:
908814.0038沿[0.00001.0000]
对距支座6.25m，1.982m，1.25m变截面，以及跨中截面进行相似计算
2、计算毛截面各分块的截面特性
利用CAD软件计算控制截面的毛截面各分块的截面特性。
（1）跨中截面：
①上翼缘部分（包括上翼缘板和上承托），
用于计算的CAD面域图如下：
图5.5上翼缘部分截面图（单位：
执行操作后，可得到如下结果：
----------------面域--
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