課程名稱： 結構設計原理
學院： 建築工程學
專業： 土木工程
學號年級
學生姓名
指導教師
（一）設計題目3
（二）設計資料3
（三）設計內容4
（四）資料參考4
（五）主梁尺寸4
（六）主梁全截面幾何特徵值8
（七）鋼筋面積的估算及鋼束布置14
（八）主梁截面幾何特性計算22
（九）持久狀況截面承載能力極限狀態計算28
（十）鋼束預應力損失估算31
（十一）應力驗算36
（十二）抗裂性驗算41
（十三）主梁變形計算43
（一）設計題目：
40m預應力混凝土裝配式t形梁設計。
（二）基本資料：
（1）、簡支梁跨徑：標準跨徑lb=40m，計算跨徑l=38.88m。
（2）、設計荷載：公路一級，人群荷載為3.0kn/m2，結構重要性係數r0=1.0
（3）、環境：橋址位於野外一般地區，一類環境，年平均相對濕度75％。
（4）、材料：預應力鋼筋採用astm a416—97a標準的低鬆弛鋼絞線（1×7標準型），抗拉強度標準值fpk=1860mpa，抗拉強度設計值fpd=1260 mpa，公稱直徑15.24mm，公稱面積140mm2。
彈性模量ep=1.95×105mpa，錨具採用夾片式群錨。
非預應力鋼筋：受力鋼筋採用hrb335級鋼筋。抗拉強度標準值fsk=335mpa，抗拉強度設計值fsd=280mpa。
鋼筋彈性模量為es=2.0×105mpa。構造鋼筋採用r235級鋼筋，抗拉強度標準值fsk=235mpa，抗拉強度設計值fsd=195mpa。
鋼筋彈性模量為es=2.1×105mpa。
混凝土：主梁採用c60，ec=3.6×104mpa，抗壓強度標準值fck=38.
5mpa，抗壓強度設計值fcd=26.5mpa，抗壓強度標準值ftk=2.85mpa，抗拉強度設計值ftd=1.
96mpa。
（5）、設計要求：根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範（jtg d62—2004）》要求，按a類預應力混凝土構件設計此梁。
（6）、施工方法：採用後張法施工，預製主梁時，預留孔道採用預埋金屬波紋管成型。鋼絞線採用千斤頂兩端同時張拉；主梁安裝就位後現澆400mm寬的溼接縫，最後施工80mm厚的瀝青橋面鋪裝層。
（三）設計內容：
1、根據資料給定的構件截面尺寸，型式，估計預應力鋼筋的數量，並進行合理布局。
2、計算主梁的截面幾何特性，確定預應力鋼筋張拉控制應力，估算預應力損失及計算各階段相應有效應力。
3、進行強度計算。
4、進行施工和使用階段應力驗算。
5、抗裂性驗算。
6、主梁的反拱度和撓度計算。
7、繪製施工圖，整理說明書。
（四）主要資料參考：
《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》
《結構設計原理》葉見曙主編人民交通出版社
（五）主梁尺寸
主梁各部分尺寸如圖所示
變化點截面支點截面
圖一主梁各部分尺寸圖（尺寸單位：mm）
主梁內力組合
衝擊係數（1+u）=1.104
（六）主梁全截面幾何特徵值
1）受壓翼緣有效寬度的計算
按《公路橋規》規定，t形截面梁受壓翼緣有效寬度，取下列三者中的最小值
(1) 簡支梁計算跨徑的l/3,即l/3=38880/3=12960mm；
(2)相鄰兩梁的平均間距，對於中梁為1980mm；
(3),式中b為梁腹板寬度，為承托長度，這裡承托長度等於0，為受壓區翼緣懸出板的厚度，可取跨中截面翼板厚度的平均值，即 ,所以有
所以，受壓板翼緣的有效寬度=1684mm。
2）全截面幾何特性的計算
在工程設計中，主梁幾何特性多採用分塊數值求和法進行，其計算式為全截面面積： a = 全截面重心至梁頂的距離：式中 ——分塊面積；——分塊面積的重心至梁頂邊的距離。
且 ；則 ；
式中——分塊面積對其自身重心軸的慣性矩；
——對x-x（重心）軸的慣性矩。
主梁跨中（i—i）截面的全截面幾何特性如下表所示。根據圖一可知變化點處的截面幾何尺寸與跨中截面相同，故幾何特性也相同。為
a==664800mm，=873mm，=445.487×109mm4 =580078×103mm3
跨中截面分塊示意圖(帶溼接縫)
跨中截面（不帶溼接縫）
支點截面全截面幾何特性（不帶溼接縫）
截面分塊示意圖
支點截面（帶溼接縫）
變化點截面全截面幾何特性（不帶溼接縫）
截面分塊示意圖
變化點截面（不帶溼接縫）
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