波形剛腹板簡支梁橋課程設(shè)計(jì)

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鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)橋梁波形鋼腹板PC組合簡支梁設(shè)計(jì)

學(xué)院：土木工程學(xué)院

班級：橋梁1201

2023年1月10日

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波形剛腹板梁課程設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)摘要

本次課設(shè)選擇了邁達(dá)斯作為有限元軟件進(jìn)行輔助計(jì)算，并利用其計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算。波形鋼腹板PC箱型梁采用體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋布置的形式，未設(shè)置橫隔梁。在計(jì)算中，采用先假設(shè)一個符合基本要求的箱梁截面，用邁達(dá)斯計(jì)算出結(jié)果，根據(jù)該結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算。假使不符合要求，則進(jìn)行對截面適當(dāng)調(diào)整，直到滿足受力要求為止。

設(shè)計(jì)內(nèi)容

一、技術(shù)參數(shù)

1.荷載及馬路等級：馬路-II級，兩車道，二級馬路；2.設(shè)計(jì)車速：80km/h。2.結(jié)構(gòu)形式：簡支梁；

3.計(jì)算跨徑：L=40.0m；橋?qū)挘築=12.0m

4.防撞護(hù)欄采用新澤西護(hù)欄（寬度50cm，高100cm，具體重量請根據(jù)自己

擬定的圖紙計(jì)算）；

5.橋面鋪裝采用：1cm厚的瀝青改性防水層，9cm厚的瀝青混凝土；6.材料：

混凝土：主梁頂、底板采用C50混凝土；

鋼材：波形鋼腹板采用Q345C（屈服應(yīng)力：345MPa；設(shè)計(jì)荷載作用下允許剪應(yīng)力為120MPa）；

預(yù)應(yīng)力鋼束：（抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fpk?1860MPa，?15.2高強(qiáng)度低松弛鋼絞線

抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ftk?1260MPa，正常允許拉應(yīng)力ftk?1209MPa。）7.施工方法：滿堂支架施工。

二、設(shè)計(jì)及計(jì)算內(nèi)容

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1.根據(jù)所給技術(shù)參數(shù)擬定波形鋼腹板PC預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋相關(guān)參數(shù)（主梁、波形鋼腹板以及頂、底板預(yù)應(yīng)力鋼束、體外束等）；

2.計(jì)算結(jié)構(gòu)在自重（一期恒載+二期恒載）作用下支座反力和截面內(nèi)力（彎矩、剪力）；

3.計(jì)算結(jié)構(gòu)在馬路-II級荷載作用下的內(nèi)力包絡(luò)圖（彎矩、剪力）；4.對正常使用極限狀態(tài)下跨中截面混凝土頂、底板外緣應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算；5.對正常使用極限狀態(tài)下支點(diǎn)截面波形鋼腹板的剪應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算。

截面尺寸和材料

一、材料

箱梁采用C50混泥土和Q345C鋼材組成的組合材料構(gòu)成。如圖1根據(jù)所給的資料選擇鋼絞線采用7束?15.2高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，面積為0.00098㎡，預(yù)埋導(dǎo)管直徑0.13米。如圖2

圖1；箱梁材料圖2：鋼束

二、截面尺寸

1、截面選擇波形鋼腹板PC箱型梁，波形板選擇1600型，厚度為25mm。

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2、根據(jù)兼職梁橋的高跨比：1/15.8~1/19.2，選擇主梁梁高為2.45m（1/16）。截面具體尺寸如圖：

圖3：箱寸表

梁尺

3、新澤西護(hù)欄尺寸如下圖所示

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邁達(dá)斯建模

1、橋梁模型

跨度為40m的簡支梁模型，橫截面形式在前面已經(jīng)闡述為單箱型梁截面形式，如下圖所示：

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2、預(yù)應(yīng)力布置

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鋼束布置3根，在底板布置3根，具體如

鋼束布置圖

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靜力荷載

靜力荷載分為一期恒載、二期恒載、預(yù)應(yīng)力荷載

二期載:張拉力：

荷

預(yù)應(yīng)

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車道荷載

車道荷載布置

車輛荷載根據(jù)中國馬路交通工程技術(shù)標(biāo)確鑿定

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車道荷載

移動荷載分析控制數(shù)據(jù)

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工作界面：

工作項(xiàng)目欄

達(dá)斯運(yùn)行結(jié)果

1、

算結(jié)果

自重用下的彎矩圖：

計(jì)

剪力圖：

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從上面兩個圖來看:

最大彎矩在跨中且最大為24610.9KN.m;支座反力為2641.1KN。

馬路二級荷載作用下包絡(luò)圖剪力包絡(luò)圖：

彎矩包絡(luò)圖：

從上面的計(jì)算結(jié)果來看最大剪力為778.7KN，最大彎矩為6930.0KN*m

應(yīng)力驗(yàn)算

1、正常使用狀態(tài)下跨中截面的應(yīng)力

板頂應(yīng)力；最大應(yīng)力為-5782KPa

板底應(yīng)力；最大應(yīng)力為9235KPa

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2、預(yù)應(yīng)力的應(yīng)力圖：

板頂應(yīng)力：由圖最大應(yīng)力為180KPa

板底應(yīng)力：由圖最大應(yīng)力為-2495KPa

根據(jù)《馬路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》第7.1.5條，使用階段預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面混凝土最大壓應(yīng)力應(yīng)符合下式規(guī)定：

?kc??pt?0.5fck

其中：

?kc為荷載標(biāo)準(zhǔn)組合下截面邊緣混凝土的壓應(yīng)力；?pt為由預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土拉應(yīng)力；

fck?32.4MPa。

根據(jù)公式?kc??pt?0.5fck板頂、板底應(yīng)力是否符合要求板頂應(yīng)力驗(yàn)算：

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

故符合要求.

板底應(yīng)力驗(yàn)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、正常使用極限狀態(tài)下支點(diǎn)截面波形鋼腹板的剪應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算正常使用下的剪力：

設(shè)計(jì)荷載作用下波形鋼腹板的剪應(yīng)力應(yīng)根據(jù)下式驗(yàn)算：

?d?[?]

其中：

?d——設(shè)計(jì)荷載下（標(biāo)準(zhǔn)荷載）波形鋼腹板的剪應(yīng)力，?d??Q??T，?Q為由豎向剪力引起的剪應(yīng)力，?T為由扭矩引起的剪應(yīng)力，此處簡化暫令

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