土木工程系桥梁工程课程设计预应力简支桥梁课程设计.doc
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1、西南交通大学峨眉分校桥梁工程课程设计指示书课程名称:桥梁工程设计题目:铁路桥梁设计 院 系: 土木工程系 专 业: 铁道工程 年 级: 二零零八级 姓 名: XXXX 指导教师: XXXX 西南交通大学峨眉校区 2011 年6月12日西南交大峨眉校区课程设计任务书专 业 铁道工程 姓 名 XXXX 学 号 XXXX 开题日期: 2011年5月 12 日 完成日期:2011 年 6月12 日题 目 预应力简支桥梁课程设计 一、设计的目的 使专科科学生在学完基础课和有关专业课之后,能够深入掌握和运用基础知识,独立完成预应力简支梁桥的主要设计工作,以进一步培养学生设计计算、分析和绘图能力。 二、设计
2、的内容及要求1.拟定尺寸; 2.设计桥面板和主梁; 3.绘制结构图; 4.编写说明书及设计分析或小结。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日 目录西南交大峨眉校区课程设计任务书1前 言3第一章 课程设计任务书4一、设计资料4二、设计内容:4第二章 截面尺寸拟定及草算5一、截面形式及分块方式5二、梁高5三、上翼缘尺寸5四、下翼缘尺寸6五、腹板中心距7六、腹板厚度8七、横隔板8八、跨中截面及支座截面轮廓尺寸图8第三章 钢筋混凝土桥面板设计9一、设计说明9二、桥面板计算荷载10三、内力计算12第四章 预应力混凝土主梁计算15一、主梁钢束布置及其位置计算15二、截面几何特性计算
3、20三、主梁荷载及内力计算21四、跨中截面抗弯强度检算26五、抗裂性计算27六、预加应力阶段检算31七、运营阶段计算32八、主应力检算35第五章 设计小结43第六章 结构设计图的绘制43前 言预应力简支梁桥课程设计的目的是使专科学生在学完基础课和有关专业课之后,能够深入掌握和运用所学的基础知识,独立完成预应力简支梁桥的主要设计工作,以进一步培养学生设计计算、分析和绘图能力。课程设计内容包括:拟定尺寸,设计桥面板和主梁,绘制结构图,编写说明书及设计分析或小结。课内外共学时。在设计中,要求学生在教师的指导下,正确运用设计理论和规范。创造性地、独自地完成上述设计任务(整个学期按规定的进度要求分阶段完
4、成)。学生在设计中必须做到:原理正确,计算没有错误,数据表格化,说明简单扼要,编写有条理。整个设计要求:卷面整洁、文句通顺、字迹工整、图纸美观。本指示书对设计过程及叙述要点作提纲性指示,供参考。并推荐一些计算表格,供选用。为逐步推广和应用电算作课程设计,对工作量比较繁重的章节,学生可编写部分电算程序,以节省用于重复计算的时间。第一章 课程设计任务书一、 设计资料1. 计算跨度:Lp20m,梁全长L20m0.6m=20.6m2. 活载:铁路列车竖向活载采用“中活载”3. 设计规范:铁路工程技术规范TBJ285,以下简称桥规4. 材料:(1) 混凝土:采用500号(50)(2) 钢筋及材料:预应力
5、钢筋:245高强钢丝束,钢丝的抗拉极限强度,。普通钢筋:受力钢筋及腹板内箍筋:用10的16Mnq钢筋应力容许值为:主力sg=180MPa主+附sg=230MPa 其余分布钢筋:A3和16Mnq钢筋。5. 施工方法:工厂预制,预应力钢筋采用后张法施工,张拉采用拉丝式体系锚具:JM125型片销锚千斤顶:YC60型穿心式双作用千斤顶孔道成型:采用48mm橡胶管二、 设计内容: 截面尺寸拟定及草算 钢筋混凝土桥面板设计 预应力混凝土主梁设计 编写说明书于上述设计过程中 绘制结构设计图 作出设计分析或小结第二章 截面尺寸拟定及草算一、 截面形式及分块方式T型梁,梁分为两片二、 梁高h=2m(按经济梁高跨
6、度比1/10)三、 上翼缘尺寸、 道碴桥面顶宽:3900mm , ,每片梁的相对宽度:3900/2-30=1920mm、 道碴槽板厚的确定:() 外边板外缘的厚度:120mm() 梗胁处的板厚:80mm() 上翼缘梗胁常用的坡度:tan=1:3() 板顶排水横坡排水坡度:3.75%() 道碴槽板底轮廓线的确定: 挡碴墙的边墙每4m设置一个30mm宽的断缝() 从受力角度及全截面匀称的要求确定内边板的尺寸:、 板顶排水横坡的处理方式:设排水沟,横向双向排水。、 道碴槽板内外挡碴墙之作用:防止道砟散乱,保证碴整体性较好。四、 下翼缘尺寸、 由预应力钢束的布置要求确定() 按跨中截面强度条件估算钢束
7、用量:假设一根钢束的面积y,受拉钢束的计算强度(见.)y,内力偶臂的估算: 式中:=0.922=1.84m 运营荷载下的跨中弯矩:式中:自重(参照) =34.1626()线路设备(参照) ()列车活载(见.及附录三): 按规范规定:1+u =1+(),本设计L=20m而=2.0,则1+u =1+2.0()=1.24=34.1626+18.5+61.504)=5708.33KNm预应力钢筋抗拉极限强度,根据规范: Ry=0.91500Mpa=1350Mpa=1840m为T梁上翼缘板计算厚度 ,其中 b=1050-260/2=920=920120=110400则,可知:hi =163.4mm由公式
8、得:本设计采用的是245高强钢丝束,故每捆钢丝束的截面积为:钢束用量:钢丝束:=,取12束。本设计采用钢丝束数量为12束。、 根据标准设计,束时,下翼缘可采用底宽cm,边厚cm的统一尺寸,以利制造。、 底宽要考虑架梁时单片梁的横向稳定性及支座设置的要求。、 边厚要考虑运输、吊装时偶然碰撞这一可能性因素。、 下翼缘梗胁常用的坡度:150/260=0.58。五、 腹板中心距从整孔梁的侧向稳定,道碴墙内、外边的受力及梁的平面弯曲诸因素考虑,照顾模板尺寸的统一及墩台顶帽尺寸的标准化的标准设计的统一尺寸。本设计的腹板中心距:1800mm.六、 腹板厚度、 从承受剪应力和主应力的角度来看,应是沿梁长变厚度
9、。、 从灌注混凝土的施工要求(见.)、 从稳定性考虑(见.)、 从腹板内弯束的布置和两端张拉的需要要求(见., .)参照标准设计,确定本设腹板厚度及沿梁长方向的变化,由260mm变到780mm。七、 横隔板、 作用及间距要求,每6m一个(见.)、 本设计的横隔板布置及端隔板、中间隔板的厚度160mm。、 维修所需孔洞的设置:维修所需的孔洞为矩形,中间横隔板的孔洞尺寸为800mm 1030mm,端横隔板为610mm 765mm。八、 跨中截面及支座截面轮廓尺寸图图2-1 跨中截面轮廓尺寸图(尺寸单位:mm)图2-2 支座截面轮廓尺寸图(尺寸单位:mm)第三章 钢筋混凝土桥面板设计一、 设计说明1
10、. 计算图式:图3-1 梁横截面图(尺寸单位:mm)图3-2 道砟槽板的计算图式(尺寸单位:mm)2. 板的结构类型:道砟槽板,近于矩形结构,板面有微小坡度,以作排水用,其两边缘设有道砟墙及人行道板,如图3所示。 3. 桥面板设计的控制截面及设计计算时所取的截面,附示意图。线路设备按配置木枕计算。4. 计算时截取的部位及长度:图3-3 一个T型梁的计算受力结构图(尺寸单位:mm)二、 桥面板计算荷载一般常用材料容重,(M3)钢-78.5钢筋混凝土-25.0混凝土或片石混凝土-23.0碎石道碴(包括线路材料)-20.0 恒截() 桥面板自重:钢筋混凝土容重取 板的自重:近似按匀布荷载计。 挡碴墙
11、重:1简化为梯形截面计,作用于重心。() 线路材料重按道碴体积计,作用至挡碴墙根部。() 人行道步板重板厚cm计。本设计每侧人行道宽105cm,人行道与挡碴墙外侧构造间隙1cm。()支架及栏杆重4按钢筋混凝土栏杆柱设计,沿桥长平均为604N/M,简化为一集中荷载,作用于人行道外缘。 活 载() 列车活载按特种活载计,其分布:纵向(顺桥向)取1.2M;横向自枕木头按1:1计。冲击系数。确定列车活载的分布集度及在桥面板上的作用长度。() 人行道活载:按.办理。(道碴桥面) 距梁中心2.45m以内:6=10KPa 从挡碴墙外侧起算。 距梁中心2.45m以外:7=4KPa 计算荷载的作用位置图,绘制作
12、用位置示意图要标注尺寸。荷载图示如下:图 3-4 恒载图示(尺寸单位:mm)图 3-5 活载图示(尺寸单位:mm)三、 内力计算计算过程:首先采用“中活载“中的特种荷载计算,计算截面取受力最大的1-1截面。其中:本设计取铺装层厚度H=0.5m,道砟厚度取3.2m(如图3-1),则横向分布长度为2.5m+20.32m=3.14m。, 则分布荷 载:1.24利用工具CAD计算可以得到:桥面板计算体积:挡楂墙计算体积:道砟计算体积:人行道板计算体积:则由分布荷载计算公式:q=恒载部分:桥面板:挡渣墙:道砟:人行道步板重:支架及栏杆:(集中荷载)活载部分:列车:人行道:距梁中心2.45m以内:,从挡碴
13、墙外侧起算。 距梁中心2.45m以外:。 各项荷载在计算截面上产生的内力见表3.表3.1 桥面板各项荷载在计算截面上产生的内力荷载分类荷载名称单位荷载值在计算截面产生的内力M(KNm)Q(KN)恒载板的自重q1KN/m5.9512.5185.475线路材料重qKN/m7.9812.6646.520挡碴墙重QKN6.9355.9926.935人行道步板重q3KN/m1.9271.4722.023支架栏杆重Q4KN0.7251.4360.725恒载小计23.51914.08221.678活载列车活载KKN/m98.65414.38453.273人行道活载距中心2.45m内K6KN/m126.909
14、5.880距中心2.45m外K7KN/m4.84.5702.688人行道活载小计KN/m115.45411.4798.568注:荷载的单位系考虑了板在设计时取了1.2m宽来计算。 外边板的两种主力组合及内力() 有车时:恒载列车活载距中心2.45m以外的人行道静活载;图3-6 有车时荷载组合图表3.2 有车时各项荷载组合情况下计算截面上的荷载值及内力荷载分类荷载名称单位荷载值在计算截面产生的内力M(KNm)Q(KN)恒载板的自重q1KN/m5.9512.5185.475线路材料重qKN/m7.9812.6646.520挡碴墙重QKN6.9355.9926.935人行道步板重q3KN/m1.92
15、71.4722.023支架栏杆重Q4KN0.7251.4360.725恒载小计23.51914.08221.678活载列车活载KKN/m98.65414.38453.273人行道活载距中心2.45m外K7KN/m4.84.5702.688总荷载总内力总计33.03677.639注:荷载的单位系考虑了板在设计时取了1.2m宽来计算。() 无车时:恒载全部人行道静活载图3-7 无车时荷载组合图表3.3:无车时各项荷载在计算截面上产生的内力荷载分类荷载名称单位荷载值在计算截面产生的内力M(KNm)Q(KN)恒载板的自重q1KN/m5.9512.5185.475线路材料重qKN/m7.9812.664
16、6.520挡碴墙重QKN6.9355.9926.935人行道步板重q3KN/m1.9271.4722.023支架栏杆重Q4KN0.7251.4360.725恒载小计23.51914.08221.678人行道活载距中心2.45m内K6KN/m126.9095.880距中心2.45m外K7KN/m4.84.5702.688人行道活载小计KN/m16.811.4798.568总荷载内力总计25.56130.246注:荷载的单位系考虑了板在设计时取了1.2m宽来计算。() 桥面板最不利荷载组合及计算内力:如图8和表NO.2所示。第四章 预应力混凝土主梁计算一、 主梁钢束布置及其位置计算1. 钢束布置的
17、有关规定管道直径的选定:钢丝束直径约24.5mm,管道直径选40mm(见.)管道间净距: 40mm保护层:35mm, 结构底面保护层厚度50mm(见.,.)。锚具和张拉设备对端部布置的要求:锚固端部增厚,钢筋布置稍密,增加抗压,降低锚下局部应力,以保证其强度达到张拉时的压力,使端部在张拉钢筋时不至于被压溃。2. 跨中截面钢束的排列简述布置的原则:考虑对称性,使之受力对称。单束置最下层,钢筋应尽量向下布置,以保证受力要求,因为下部受力最大。避免钢束成为空间曲线,弯起的考虑,腹板范围的考虑等。图4-1 跨中截面钢束布置示意图(尺寸单位:mm)3. 沿跨度方向钢束的布置配合弯矩和剪力的变化,考虑梁端
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- 土木 工程系 桥梁工程 课程设计 预应力 桥梁
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