波形刚腹板简支梁桥课程设计

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钢-混凝土组合结构桥梁波形钢腹板PC组合简支梁设计

学院：土木工程学院

班级：桥梁1201

2023年1月10日

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波形刚腹板梁课程设计

设计摘要

本次课设选择了迈达斯作为有限元软件进行辅助计算，并利用其计算结果进行验算。波形钢腹板PC箱型梁采用体内预应力钢筋布置的形式，未设置横隔梁。在计算中，采用先假设一个符合基本要求的箱梁截面，用迈达斯计算出结果，根据该结果进行验算。假使不符合要求，则进行对截面适当调整，直到满足受力要求为止。

设计内容

一、技术参数

1.荷载及马路等级：马路-II级，两车道，二级马路；2.设计车速：80km/h。2.结构形式：简支梁；

3.计算跨径：L=40.0m；桥宽：B=12.0m

4.防撞护栏采用新泽西护栏（宽度50cm，高100cm，具体重量请根据自己

拟定的图纸计算）；

5.桥面铺装采用：1cm厚的沥青改性防水层，9cm厚的沥青混凝土；6.材料：

混凝土：主梁顶、底板采用C50混凝土；

钢材：波形钢腹板采用Q345C（屈服应力：345MPa；设计荷载作用下允许剪应力为120MPa）；

预应力钢束：（抗拉强度标准值为fpk?1860MPa，?15.2高强度低松弛钢绞线

抗拉强度设计值ftk?1260MPa，正常允许拉应力ftk?1209MPa。）7.施工方法：满堂支架施工。

二、设计及计算内容

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1.根据所给技术参数拟定波形钢腹板PC预应力混凝土简支梁桥相关参数（主梁、波形钢腹板以及顶、底板预应力钢束、体外束等）；

2.计算结构在自重（一期恒载+二期恒载）作用下支座反力和截面内力（弯矩、剪力）；

3.计算结构在马路-II级荷载作用下的内力包络图（弯矩、剪力）；4.对正常使用极限状态下跨中截面混凝土顶、底板外缘应力进行验算；5.对正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算。

截面尺寸和材料

一、材料

箱梁采用C50混泥土和Q345C钢材组成的组合材料构成。如图1根据所给的资料选择钢绞线采用7束?15.2高强度低松弛钢绞线，面积为0.00098㎡，预埋导管直径0.13米。如图2

图1；箱梁材料图2：钢束

二、截面尺寸

1、截面选择波形钢腹板PC箱型梁，波形板选择1600型，厚度为25mm。

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2、根据兼职梁桥的高跨比：1/15.8~1/19.2，选择主梁梁高为2.45m（1/16）。截面具体尺寸如图：

图3：箱寸表

梁尺

3、新泽西护栏尺寸如下图所示

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迈达斯建模

1、桥梁模型

跨度为40m的简支梁模型，横截面形式在前面已经阐述为单箱型梁截面形式，如下图所示：

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2、预应力布置

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钢束布置3根，在底板布置3根，具体如

钢束布置图

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静力荷载

静力荷载分为一期恒载、二期恒载、预应力荷载

二期载:张拉力：

荷

预应

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车道荷载

车道荷载布置

车辆荷载根据中国马路交通工程技术标确凿定

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车道荷载

移动荷载分析控制数据

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工作界面：

工作项目栏

达斯运行结果

1、

算结果

自重用下的弯矩图：

计

剪力图：

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从上面两个图来看:

最大弯矩在跨中且最大为24610.9KN.m;支座反力为2641.1KN。

马路二级荷载作用下包络图剪力包络图：

弯矩包络图：

从上面的计算结果来看最大剪力为778.7KN，最大弯矩为6930.0KN*m

应力验算

1、正常使用状态下跨中截面的应力

板顶应力；最大应力为-5782KPa

板底应力；最大应力为9235KPa

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2、预应力的应力图：

板顶应力：由图最大应力为180KPa

板底应力：由图最大应力为-2495KPa

根据《马路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第7.1.5条，使用阶段预应力混凝土受弯构件正截面混凝土最大压应力应符合下式规定：

?kc??pt?0.5fck

其中：

?kc为荷载标准组合下截面边缘混凝土的压应力；?pt为由预加力产生的混凝土拉应力；

fck?32.4MPa。

根据公式?kc??pt?0.5fck板顶、板底应力是否符合要求板顶应力验算：

?kc?-5782KPa?-5.78MPa?pt?-180KPa??0.18MPa?kc??pt?5.96MPa?0.5?32.4?16.2MPa；

故符合要求.

板底应力验算

?kc?9235KPa?9.24MPa?pt?-2495KPa??2.5MPa?kc??pt?11.74MPa?0.5?32.4?16.2MPa；

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故符合要求.

3、正常使用极限状态下支点截面波形钢腹板的剪应力进行验算正常使用下的剪力：

设计荷载作用下波形钢腹板的剪应力应根据下式验算：

?d?[?]

其中：

?d——设计荷载下（标准荷载）波形钢腹板的剪应力，?d??Q??T，?Q为由竖向剪力引起的剪应力，?T为由扭矩引起的剪应力，此处简化暂令

?T