某路35m预应力简支T梁桥设计(中梁)
一、设计目的
T型桥梁在我国公路上修建很多，预应力混凝土简支T梁是目前我国桥梁上最常用的形式之一，在学习了预应力混凝土结构的各种设计、验算理论后，通过本设计了解预应力简支T梁的实际计算，进一步理解和巩固所学得的预应力混凝土结构设计理论知识，初步掌握预应力混凝土桥梁的设计步骤，熟悉《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）》（以下简称《公预规》）与《公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）》（以下简称《桥规》)的有关条文及其应用。从而使独立分析问题、解决问题的能力以及实践动手能力都会有很大的提高，培养综合应用所学基础课、技术基础课及专业知识和相关技能，解决具体问题的能力。以达到具备初步专业工程人员的水平，为将来走向工作岗位打下良好的基础。
二、设计资料及构造布臵
(一) 设计资料
1．桥梁跨径及桥宽
标准跨径：35m（墩中心距离） 主梁全长：34.96m 计算跨径：33.90m
桥面净空：净—9m + 2×1m = 11m 2. 设计荷载
公路Ⅱ级，人群荷载3.5KN/m2，每侧人行栏、防撞栏重力的作用力分别为1.52KN/m和3.6KN/m. 3. 材料及工艺
混凝土：主梁用C50，栏杆以及桥面铺装用C30。
预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥函设计规范》（JTG D62—2004）的φs15.2钢绞线，每束6根，全梁配6束，f=1860MPa。 pk
普通钢筋采用HRB335钢筋。
按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm、外径77mm的预埋波纹管和夹片式锚具。 4. 设计依据
交通部颁《公路工程技术标准》（JTG B01—2003），简称《标准》；
1
某路35m预应力简支T梁桥设计(中梁) 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004），简称《桥规》；
交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62—2004），简称《公预规》。 5. 基本计算数据（见表1）
表1 基本计算数据 名 称 项 目 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 轴心抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 轴心抗拉设计强度 混 凝 短暂状态 土 容许拉应力 标准荷载组合: 容许压应力 容许主压应力 持久状态 短期效应组合: 容许拉应力 容许主拉应力 标准强度 φ15.2 钢 绞 线 s符 号 fcu,k Ec fck ftk fcd ftd 0.7f'ck 0.7f'tk 0.5fck 0.6fck σst-0.85σpc 0.6ftk fpk Ep fpd 0.75fpk 0.65fpk γ1 γ2 γ3 αEp 单 位 MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa MPa KN/ｍ KN/ｍ KN/ｍ 无纲量 333数 据 50 3.45×10 32.4 2.65 22.4 1.83 20.72 1.757 16.2 19.44 0 1.59 1860 1.95×10 1260 1395 1209 25.0 23.0 78.5 5.65 54容许压应力 弹性模量 抗拉设计强度 最大控制应力σcon 持久状态应力: 标准状态组合 钢筋混凝土 材料重度 沥青混凝土 钢绞线 钢束与混凝土的弹性模量比 表中：考虑混凝土强度达到C45时开始张拉预应力钢束。
?ftk?fck和分别表示钢束张拉时混凝土的抗压、抗
2
某路35m预应力简支T梁桥设计(中梁) 拉标准强度，则
?fckf?=29.6Mpa， tk=2.51Mpa。
（二） 横截面布臵
1.主梁间距与主梁片数
主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼缘板对提高主梁截面效率指标ρ很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。该主梁翼板宽度为2200mm,由于宽度较大，为保证梁的整体受力性能，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，因此主梁的工作截面有两种，预施应力、运输、吊装阶段的小面积（b =1600mm）和营运阶段的大面积（b=2200mm）.净—9m + 2×1m 的桥宽选用五片主梁，如图1所示。
2.主梁跨中截面主要尺寸拟定
(1)主梁高度
预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比在1/15∽1/25，标准设计中高跨比约在1/18∽1/19.当建筑物高度不受限制时，增大梁高往往是较经济方案，因此增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。故主梁采用2200mm.
(2)主梁截面细部尺寸
T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。故预制T梁的翼板厚为150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
在预应力混凝土中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布臵预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15.故取腹板厚为200mm。
马蹄尺寸基本由布臵预应力钢束的需要确定，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%∽20%为合适。故考虑到主梁需要配臵较多的钢束，将钢束按三层布臵，一层最多排三束，同时还根据《公预规》9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽为550mm，高为250mm，马蹄与腹板交接处作三角过度，高为150mm，以减小局部应力。
3
某路35m预应力简支T梁桥设计(中梁) 1/2支点断面%1/2跨中断面%
支座中心线530260半剖面图5650100150跨径中线A2200A150034960/211480A-A500220055053033900/2图1 结构尺寸图 （尺寸单位：mm） 4
200200 某路35m预应力简支T梁桥设计(中梁) 按照以上拟定的外观尺寸，预制梁的跨中截面图（见图2）
图2 跨中截面尺寸图（尺寸单位：mm）
（3）计算截面几何特征
将主梁跨中截面划分为五个规则图形的小单元，截面几何特性列表计算见表2.
（4）检验截面效率指标ρ（希望ρ在0.5以上）
上核心距：
ksI?=
?A?y?41.07
x
下核心距：
kx=
截面效率指标：ρ=
ks?kx41.07?69.73?0.554＞0.5 =
200h?I?A?y?69.73
s
表明以上初拟的主梁中截面是合理的。
5