混凝土简支T形梁桥毕业设计.doc

1.B河水文设计原始资料及计算1.1设计原始资料（1）桥面平面图（2）桥位地质纵剖面图（3）设计流量：Qs=500m3/s 设计流速：Vs =2.66m/s（4）河床比降 7（5）河流无流冰现象,亦无流木和较大漂浮物,不通航,无抗震要求.（6）标准冰冻深度：hd=1.40m ,雨季在7、8、9月份（7）含沙量：p=18/ m3（8）桥位处于重丘陵区,汛期多为六、七级风,风压0.75KPa1.2河段类型判断平面外形顺直微弯,河床横断面呈浅矩形,过渡段存有沙洲，所以综合分析判断：B河段属于平原区河流顺直微弯河段。1.3设计流量和设计流速的复核根据地质纵剖面图绘出的河床桩号（见下表1.1），绘制河流纵断面图(图1.1)河床桩号 表1.1桩号6+056.456+057.756+124.956+126.056+197.45标高478.95477.05476.95477.45478.95图1.1河流纵断面图(单位:)由于滩槽不易划分,故河床全部改为河槽过水面积、水面宽度、湿周计算表 表1.2桩号河床标高水深平均水深水面宽度过水面积6+056.45478.9500.951.31.246+057.75477.051.91.9567.2131.046+124.95476.9521.751.11.926+126.05477.451.50.7571.453.556+197.45478.950合计179.24150.43Wc=187.75Bc=141.00 mhc=1.33 mi=7mc=27Vc= mc×hc2/3×i1/2=27×1.332/3×0.0071/2=2.731 m/sQs= Wc×Vc=187.75×2.731=512.745 m3/sQcQs=500 m3/sVs=2.7312.66m/s （基本吻合）1.4 拟定桥长B河属河流顺直微弯河段，查规范公路工程水文勘测设计规范（JTGC30-2002），采用6.2.1-1式计算 kq=0.84 n3=0.90 Qp=500m3/s Qc=512.745 m/s Bc=141m桥孔最小净长度为：Lj=kq·（）·Bc=0.84××141.00=115.787 m综合分析桥型拟订方案为6×20 分离式钢筋混凝土简支 T型梁桥，采用双柱式桥墩建桥后实际桥孔净长: Lj=6×（201.5）= 111m（适当压缩河床满足要求）。1.5计算桥面标高（1）雍水高度Fr=2.7312/9.8×1.33=0.5271 即设计流量通过时为缓流v0M= vc=vs=2.66 m/s桥孔侧收缩系数e=1-0.375=1-0.375=0.95桥墩阻水引起过水断面折减系数r=0.075冲刷系数p=1.3冲刷前桥下含桥墩在内的毛计算过水断面面积A =164.543净水面积A=(1-r)=(1-0.075)152.20 m河滩路堤阻断面积A=A- A=187.75-164.543=23.207 m河滩路堤阻断流量Q=A=23.207 m=61.73/500=0.1235=12.35水流阻力系数V=×(+V)=×(+2.66)=2.97Z=0.07×(2.97-2.66)=0.12 m桥下雍水高度Z,= Z /2 =0.06m（2）波浪高度该河段宽浅且为季节性河流,所以可以不计算波浪高度。(3)计算水位Hj=Hs+h=478.95+0.08+0.38=1101.02m（4）桥面标高不通航河段 hT=0.5m建筑高度 hD=1.75+0.14=1.89m桥面标高 Hq=Hj+hT+hD=1101.02+0.5+1.89=1103.41m路面标高 484.61m1.6冲刷计算（1） 一般冲刷公路工程、水文勘测设计规范（JIG C302002）7.3.1-2A= =1.39Q2= ,取Q2= Qp=500 m3/s =0.952 , = 1.33 m , = 1.8 mm E=O.86, h=1.95 mhp左= =( 1.39×0.86×1.8 )=5.09 m第二层为泥岩不记入冲刷，不考虑对基础布置的影响，可将基础埋于同一标高，以满足设计要求。（2） 局部冲刷V=E· hp2/3=0.86×1.81/6×5.092/3=2.8054m/sV0=0.0246 =0.0246×0.7013 m/sk1=0.8·（）=0.8×（）=1.35V0,=0.462××V0=0.462×（1.8/1.5）0.06×0.70=0.326m/sn1= = =0.678VV0hb= k·k1 B10.6（V0- V0,）（）n1=1.05×1.35×1.5×(0.7013-0.326)×（）0.678=2.44 m（3）桥下河槽最低冲刷线标高Hm= Hs-1.98-1.21=478.95-5.09-2.44=471.42 m1.7方案比选方案比较表 表1.3方案类别 比较项目第一方案第二方案主桥：混凝土T型简支梁桥（6×20m）主桥：预应力混凝土T型梁桥（4×30m）桥长（m）120120最大纵坡（%）22工艺技术要求技术较先进，工艺要求较严格，采用混凝土T梁，需要采用吊装设备，且在近几年混凝土T型梁桥施工中有成熟的施工经验和施工技术工艺较先进，有成熟的施工经验和施工工艺，使用范围广，相对板的自重也较小，但制作麻烦，需要使用大量的钢筋使用效果属于静定结构，桥面平整度较好，使用阶段易于养护，养护经费较低。属于静定结构，桥面平整，行车条件较好，但养护较麻烦从对比来看，我比较倾向于混凝土T型梁桥。2设计资料及构造布置2.1设计资料2.1.1桥梁跨径及桥宽标准跨径=20.00 m 主梁全长=19.96 m 计算跨径=19.50 m桥面净空=2×( 3.20 + 3×3.75 + 1.75 ) = 2×16.2=32.4 m2.1.2 设计荷载 高速公路, 公路级2.1.3 设计依据(1)交通部颁公路工程技术标准（JTG B012003），简称标准。(2)交通部颁公路桥涵设计通用规范（JIG D602004），简称桥规。(3)交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JIG D622004），简称公预规。2.1.4 材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30。主梁钢筋采用公路钢筋混凝土及预应力桥涵设计规范（JIG D622004）中的HRB335钢筋,其他采用R235钢筋。2.1.5设计材料基本数据见下表2.1基本数据 表2.1名称项目符号单位数据C50砼立方强度fcu，kMPa50弹性模量EcMPa3.45×104轴心抗压标准强度fckMPa32.4轴心抗拉标准强度ftkMPa2.65轴心抗压设计强度fcdMPa22.4轴心抗拉设计强度ftdMPa1.83HRB335标准强度fpkMPa1860弹性模量Ep MPa1.95×105抗拉设计强度fpdMPa1260材料重度C50砼r1KN/m325.0C30砼r4KN/m3242.1.6.结构尺寸（1）1/2主梁断面(如图2.1) 图2.1 1/2主梁断面(单位:)（3） 横梁断面(如图2.2)图2.2横梁断面(单位:)2.2.主梁计算2.2.1主梁跨中截面主要尺寸拟订(1) 主梁跨中截面主要尺寸拟订(如图2.3)图2.3主梁跨中截面(单位:)求主梁界面的重心位置a平均板厚： cma=39.26 cmI=160+ =8719742.76cm =8.71974276×10 =单位宽度抗弯及抗扭惯矩2.2.2横梁抗弯及抗扭惯矩横梁抗弯及抗扭惯矩(如图2.4)图2.4横梁抗弯及抗扭惯矩(单位:)翼板有效宽度计算横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即根据比值可查附表，求得所以=0.84672 c=0.84672×2.325=1.97m求横梁截面重心位置横梁的抗弯和抗扭惯矩和 =0.04477=4.477=，查表得=1/3但由于连续桥面的单宽抗扭惯矩可取=1/6。，查表=0.284故= =单位抗弯及抗扭惯矩和2.2.3计算抗弯参数式中：B -桥宽的一半 L-计算跨径 ,按公预规3.1.6条，取，则2.2.4计算荷载弯矩横向分布影响线坐标 已知，查GM图表荷载弯矩横向分布影响线坐标 表2.2梁位 荷载位置 b0_b00.500.751.001.251.401.251.000.750.50 1.251.351.451.501.251.000.600.25-0.10 2.402.151.851.501.050.650.25-0.20-0.503.602.902.101.300.300.25-0.20-0.50-0.90 b5.003.602.501.250.500.10-0.53-0.85-1.25 00.800.921.001.131.201.131.000.920.80 1.101.131.181.201.100.900.870.730.60 1.401.351.301.201.000.800.700.520.50 1.801.681.401.150.900.720.600.450.35 b2.301.801.481.100.850.600.500.400.25用内插法求各梁位处横向分布影响线坐标值1号，9号梁：K=2号，8号梁：K= 3号，7号梁：K= 4号，6号梁：K=5号梁：K=(系梁位在o点的K值)列表计算各梁的横向分布影响线坐标值如表2.3各梁的横向分布影响线坐标值 表2.3梁号计算式 荷载位置b3/4b1/2b1/4b0-1/4b-1/2b-3/4b-b1号K=2.0801.7871.4451.1220.8720.6530.5440.4220.294=4.2843.2202.2741.2470.4020.164-0.374-0.679-1.1071-2.204-1.473-0.829-0.0270.4700.4890.9181.0991.365-0.412-0.275-0.155-0.0050.0880.0910.1720.2050.2553.8722.9452.1191.2420.4900.255-0.202-0.473-0.816=0.7740.5890.4240.2480.0980.051-0.040-0.095-0.1632号1.6681.5711.3671.1670.9330.7460.6330.4730.4003.2042.6492.0181.3660.5480.382-0.052-0.401-0.768-1.536-1.078-0.651-0.2000.3850.3640.6850.8741.168-0.287-0.201-0.122-0.0370.0720.0680.1280.1630.2182.9172.4471.8961.3290.6200.4500.076-0.238-0.549=0.5830.4890.3790.2660.1240.0900.015-0.048-0.1103号1.3341.3021.2741.201.0220.8220.7370.5660.5222.1471.9741.7621.501.0940.7270.327-0.101-0.412-0.813-0.672-0.488-0.300-0.0720.0950.4100.6670.934-0.152-0.126-0.091-0.056-0.0130.0180.0770.1250.1751.9951.8481.6711.4441.0810.7450.4040.024-0.237=0.3990.3700.3340.2890.2160.1490.0810.005-0.0474号1.0671.1071.1601.1921.1110.9250.8840.7510.6221.1681.2841.4011.4731.2671.2080.6440.305-0.034-0.101-0.177-0.241-0.281-0.156-0.1030.2400.4460.656-0.019-0.033-0.045-0.052-0.029-0.0190.0450.0830.1231.1491.2511.3561.4211.2381.0090.6890.3880.089=0.2300.2500.2710.2840.2480.2020.1380.0780.0185号0.8000.9201.0001.1301.2001.1301.0000.9200.8000.5000.7501.0001.2501.4001.2501.0000.7500.5000.3000.1700-0.120-0.200-0.12000.1700.3000.0560.0320-0.022-0.037-0.02200.0320.0560.5560.7821.0001.2281.3631.2281.0000.7820.556=0.1110.1560.2000.2460.2730.2460.2000.1560.111绘制横向分布影响线图求横向分布系数(图2.5)图2.5横向分布影响线图1号梁：两行汽车： 三行汽车： 防撞墙：0.751-0.155=0.5962号梁：两行汽车： 三行汽车： 防撞墙：0.571-0.102=0.4693号梁：两行汽车： 三行汽车： 防撞墙：0.395-0.041=0.3544号梁：两行汽车： 三行汽车： 防撞墙：0.232+0.025=0.2575号梁：两行汽车： 三行汽车： 防撞墙：0.117+0.117=0.2342.2.5梁端剪力横向分布系数计算（按杠杆法） 公路一级(图2.6)图2.6梁端剪力横向分布影响线1号梁：2号梁：3号梁：4号梁：5号梁：2.2.6.作用效应计算 1.永久作用效应 （1）永久荷载 假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担 主梁(图2.7)图2.7主梁截面(单位:) g =0.51=12.75 横隔板(图2.8)图2.8横隔板截面(单位:) 每延米重力 桥面铺装(图2.9)图2.9桥面铺装(单位:) 沥青混凝土： 混凝土垫层：（取平均厚度9cm） 合计： 栏杆 防撞墙重力7.850若将两侧防撞墙按横向分布系数分摊至各梁的板重力 1号，9号梁： 2号，8号梁： 3号，7号梁： 4号，6号梁： 5号梁：各梁的长久荷载 （单位：） 表2.4梁号主梁 横梁 防撞墙 铺装层 合计1（9）12.751.7444.6794.71623.0172（8）12.751.7443.6824.71622.8923（7）12.751.7442.7794.71621.9894（6）12.751.7442.0174.71621.227 512.751.7441.8374.71621.047（2）永久作用效应计算影响线面积计算 表2.5项目 计算面积 影响线面积 永久作用效应计算 表2.6梁号 q qqqqq1（9）23.01747.531093.99823.01735.65820.55623.0179.75224.4162（8）22.89247.531088.05722.89235.65816.10022.8929.75223.1973（7）21.98947.531045.13721.98935.65783.90821.9899.75214.3934（6）21.22747.531008.91921.22735.65756.74321.2279.75206.963521.04747.531000.36421.04735.65750.32621.0479.75205.2082. 可变作用效应 （1）汽车荷载冲击系数 简支梁的自振频率为： (2)公路I级均布荷载，集中荷载及其影响线面积。 按照桥规4.3.1条规定，公路一级车道荷载的均布荷载标准值为： ， 可变作用效应 表2.7项目顶点位置l/2处10.523847.53l/4处10.523835.63支点处10.52389.75l/2处10.5238(3)可变作用效应（弯矩）计算公路I级产生的弯矩 表2.8梁号内力弯矩效应 10.9460.9461.248010.547.5335.652384.8753.6561959.0011469.211 20.8180.81847.5335.654.8753.6561693.9351270.417 30.7060.70647.5335.654.8753.6561462.0031096.473 40.6020.6027.5335.654.8753.6561246.637934.953 50.4960.4967.5335.654.8753.6561027.129770.326 （4）可变荷载剪力效应计算按照桥规4.3.1条规定，集中荷载标准值需乘以1.2的系数。 跨中剪力的计算 跨中剪力 表2.9梁号 内力 弯矩效应 10.9461.248010.52.438285.60.5198.813 20.8181.248010.52.438285.60.5171.912 30.7061.248010.52.438285.60.5148.374 40.6021.248010.52.438285.60.5126.517 50.4961.248010.52.438285.60.5104.240支点剪力的计算 计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为： a . 支点处按杠杆法计算的 b . 按跨中弯矩的横向分布系数 c . 支点l/4处在和之间按照直线变化 图2.10支点剪力效应的横向分布影响线支点剪力效应计算： 式中：相应于某均布活载作用处的横向分布图纵坐标 相应于某均布活载作用的数值 相应于某集中活载的数值梁端剪力效应计算汽车荷载作用产生的支点剪力效应计算（单位：KN） 表2.111号梁： 2号梁：3号梁：4号梁：5号梁：3.基本荷载组合基本荷载组合：按桥规4.1.6条规定，永久作用设计值效应与可变作用的设计 但效应的分项系数为r ，永久荷载作用分项系数，汽车荷载作用分项系数 设计安全等级级取弯矩基本组合表（单位：KN*m） 表2.12 梁号 内力 永久荷载汽车 11093.9981959.0014055.399820.5561469.2113041.563 21088.0571693.9353677.177816.1001270.4172757.904 31045.1371462.0033300.969783.9081096.4732475.752 41008.9191246.6372955.995756.743934.9532217.026 51000.3641027.1292638.417750.326770.3261978.848剪力效应基本组合 剪力效应以I号梁（最大）控制设计 桥规4.1.6基本组合 安全等级级取1.0，永久作用分项系数取1.2，汽车荷载分项系数取1.4剪力效应组合表（单位：KN） 表2.13梁号剪力效应永久荷载汽车荷载 1 224.416273.216654.602 0198.813278.338 2 223.197316.226710.553 0171.912240.677 3 214.293305.197684.427 0148.374207.724 4 206.963305.756676.414 0126.517177.124 5 205.208241.703584.634 0104.240145.936 2.3.持久状况承载能力极限状态下界面设计，配筋与验算 2.3.1.跨中截面的纵向受拉钢筋计算 (1) 由弯矩基本组合表8可知，1号梁Md值最大，考虑到施工方便，偏安全地一律按1号梁计算弯矩进行配筋。 设钢筋净保护层为3cm，满足附表1-8中的规定，采用焊接钢筋骨架，设 主梁尺寸图如图2.11图2.11主梁尺寸(单位:)则主梁有效高度混凝土保护层厚度c取32mm=d,且满足附表1-8中的规定钢筋间横向净距故满足构造要求（2）截面复核则实际有效高度由于故为第一截面按截面实际配筋计算受压高度x=求得正截面抗弯承载力：又所以截面复核满足要求，设计安全。2.3.2.腹筋设计 根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置 由表11可知，支点剪力效应以2号梁为最大，为偏安全设计，一律用了3号梁数值。跨中剪力效应以1号梁为最大，一律以1号梁为准。 假定有通过支点。按公预规9.3.10条的构造要求根据公预规5.2.9规定，构造要求需满足 = =937.696710.553KN按公预规5.2.10条规定支座截面：跨中截面：介于两者之间应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算（1）斜截面配筋的计算图式，按公预规5.2.6条与5.2.4条规定最大剪力取距支座中心h/2处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%，弯起钢筋承担不大于40%。计算第一排弯起钢筋时，用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。计算以后每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋点处有弯起钢筋承担的那部分剪力值。已知1号梁跨中弯矩，按公预规5.2.3公式(5.2.3-2)（1)钢筋数量计算 判定T型截面类型，故受压混凝土合力产生的力矩，x属于第一类T形截面 计算受压高度x , 求受拉钢筋面积, 布置如图2.12图2.12(单位:)（2）由内插法可得：距梁高处的剪力效应KN其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为应有弯起钢筋包括斜筋承担的剪力计算值最多为设置弯起钢筋区段长度： 弯起钢筋 图2.14（3）弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋（HRB335）为222，钢筋重心至梁受压翼板上缘距离为弯起钢筋的弯起角度为45度，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配到的剪力，由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规定，来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置。首先要计算弯起钢筋上，下弯起钢筋上，下弯起点之间垂直距离现拟弯起钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离，分配的剪力计算值，所需的弯起钢筋面积值列入表12根据公桥规规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯折点应位于制作中心截面处，这时为： 弯筋的弯起角为45度，则第一排弯筋（2N7）的弯起点距支座中心距离为1178.1mm弯筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为对于第二排弯起钢筋：设第二排弯筋（2N6）的弯起点2距支座中心距离为：1178+800=1928mm分配给第二排钢筋的计算剪力值，有比例关系计算其中，设置弯起港机区段长度为6141.53mm所需弯起钢筋面积为：第二排弯起钢筋与梁轴线交点距支座中心距离为对于第三排钢筋，设第三排弯筋（2N5）的弯起点3距支座中心距离为1978+400=2378mm分配给第三排弯筋的计算剪力值，有比例关系计算所需弯起钢筋面积为第三排弯起钢筋与梁轴线交点3距支座中心距离为对于第四排弯起钢筋设第四排弯筋（2N4）的弯起点4距制作中心距离为2378+500=2878mm分配给第四排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第四排弯起钢筋与梁轴线交点4距支座中心距离为对于第五排弯起钢筋设第五排弯筋（2N3）的弯起点5距制作中心距离为2878+600=3478mm分配给第五排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第五排弯起钢筋与梁轴线交点5距支座中心距离为对于第六排弯起钢筋设第六排弯筋（2N2）的弯起点6距制作中心距离为3478+700=4178mm分配给第六排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第六排弯起钢筋与梁轴线交点6距支座中心距离为对于第七排弯起钢筋设分配给第七排弯起钢筋的计算剪力值，由比例关系计算所需弯起钢筋面积第七排弯起钢筋与梁轴线交点7距支座中心距离为弯起钢筋计算 表2.14弯起点 1 2 3 4 5 6 711788004005006007009001178197823782878347841785078272.252249.954214.499196.759174.594147.996116.965需要的1833.711683.531444.6681325.2381175.950996.805787.801可提供的16902321609232160923216092321609232160923216092325891424.51860.32396.13031.93767.74703.5 弯起钢筋N7，N6提供的弯起面积小于截面所需的钢筋面积，因此需要在与N7相同的弯起位置加焊接斜筋2N/2弯起面积1609+402=20111833.7,在与N6相同的弯起位置加焊接斜筋2N/3，使得总弯起面积1609+226=18351683.53，从而满足要求。 按照计算剪力初步布置弯起钢筋如图图2.13 剪力包络图现按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋的弯起点位置。由已知跨中截面弯矩计算值，支点中心处，做出梁的计算弯矩包络图如图15.在L/4截面处，因K=4.875m,L=19.5m，故弯矩计算值为各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力计算如表13钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载能力 表2.15梁区段截面纵筋有效高度mmT形截面类型受压区高度抗弯承载能力 mm1608支座中心-1点1300.1第一类11.17582.8429022.2032171点2点41282.2第一类22.341144.8938259.8548262点3点61264.3第一类33.511685.7837452.92664343点4点81246.4第一类44.682205.1696585.68184024点5点101228.5第一类55.852703.4075629.56696525点6点121210.6第一类67.033181.1434526.965112606点7点141192.7第一类78.193637.086