预制装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计(共23页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上桥梁工程课程设计预制装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计姓 名 组 别 第二组 班 级 指导教师 完成日期 2013.7.12 桥梁工程课程设计任务书第二组一、设计目的：通过本课程设计，完成预制装配式钢筋混凝土公路简支T梁桥设计，掌握中小跨径简支梁桥上部结构的一般设计方法，具备初步的独立设计能力；掌握简支梁桥荷载横向分布系数m、主梁计算内力、横隔梁的计算内力、行车道板计算内力等计算能力；提高综合运用所学理论知识，具有独立分析问题和解决问题的能力；进一步提高桥梁绘图设计的能力。二、设计题目：预制装配式钢筋混凝土简支T型梁设计三、基本设计资料：（一）跨度和桥面宽度标准跨径：1

2、4m（墩中心距）。计算跨径：13.5m。主梁全长：13.9m。桥面宽度（桥面净空）： 净7+21.5（二）技术标准设计荷载：公路-II级，人群3.5kN/m2。环境标准：类环境。设计安全等级：二级。（三）主要材料材料材料规格内容钢筋HRB335（原级）主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋R235（原级）箍筋混凝土C25主梁C30防水桥面铺装（四）结构尺寸横隔梁5根，肋宽10cm。 桥梁纵向布置图（单位cm）180180180180150150700128桥梁横断面图（单位：cm）18014012081420 T型梁尺寸图（单位：cm）（五）构造形式及截面尺寸如图1所示，全桥共有5片T形梁组成，单片T形

3、梁为1.4m，宽1.8m；桥上横坡；为双向1.5%，坡度由C30混凝土铺装控制；设有4根横梁。（六）计算方法极限状态法（七）设计依据(1) 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）。(2) 公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60-2004）。四、桥梁结构的计算（一）行车道板的计算 1、荷载横向分布系数计算（1）计算模式行车道板按照两端固定中间铰接的板来计算（2）荷载及其效应a、每延米板上的恒载个g桥面铺装：T梁翼缘板自重：b、每延米跨宽板恒载合计：永久荷载产生的效应弯矩：剪力：可变荷载产生的效应以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车

4、轮荷载根据公路桥涵设计通用规范4.3.1条后轮着地宽度及长度为： 顺行车方向轮压分布宽度：垂直行车方向轮压分布宽度：荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度：单轮时：根据公路桥涵设计通用规范4.3.2条，局部加载冲击系数：作用于每米宽板条上的弯矩为：单个车轮时：取最大值：作用于每米宽板条上的剪力为：2、基本组合根据公路桥涵设计通用规范4.1.6条恒+汽：故行车道板的设计作用效应为：3、行车道板的截面设计、配筋与强度验算界面设计与配筋悬臂板根部高度，净保护层。若选用钢筋，则有效高度为：根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.2条：化简：解得：验算：根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵

5、设计规范5.2.2条：需要的间距为：，取此时即桥面板布置间距为的钢筋根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.9条，抗剪截面应符合：满足规范要求根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.10条故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋。板内分布钢筋用，间距取25cm。4、行车道板的承载能力验算由可得：承载能力满足要求（二）主梁的计算1、主梁的荷载横向分布系数跨中弯矩横向分布系数(根据偏心受压法计算，考虑主梁抗扭刚度修正)梁的抗弯惯矩及抗扭惯矩平均板厚：主梁截面的重心距顶缘距离：T形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面抗扭惯矩之和：顶板：，查表得腹板：，查表得

6、2、抗扭修正系数根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范3.1.6条，3、各主梁横向分布系数1号主梁的横向影响线具体见下图1号主梁横向影响线同理可求得2号主梁和3号主梁的影响线，由于结构对称，4号主梁的影响线与2号主梁影响线对称，5号主梁的影响线与1号主梁影响线对称.2号主梁横向影响线3号主梁横向影响线对1、2、3号主梁进行最不利加载以求得横向分布系数，加载的位置见下图1号主梁最不利加载2号主梁最不利加载3号两的横向影响线为直线，可直接计算对于公路II级1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：对于人群1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主

7、梁的横向分布系数：对于人行道板和栏杆1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：4、梁端剪力横向分布系数(根据杠杆法计算)1号主梁加载2号主梁加载3号主梁加载对于公路II级1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：对于人群1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：5、作用效应计算（1）永久作用效应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：中梁：边梁：桥面铺装：人行道板及栏杆按照5.5kN/m来计算，根据横向分布系数分摊至各主梁的荷载为：1号主梁：2号主梁：3号主梁：各梁的永久荷载为：1号主梁：2

8、号主梁：3号主梁：（2）永久作用效应计算1号主梁跨中弯矩：支点剪力：2号主梁跨中弯矩：支点剪力：3号主梁跨中弯矩：支点剪力：（3）可变作用效应汽车荷载冲击系数取冲击系数可变作用产生的弯矩公路II级根据公路桥涵设计通用规范4.3.1条规定，公路II级车道荷载按照公路I级车道荷载的0.75倍采用，即均布荷载，各主梁的跨中弯矩：1号主梁：2号主梁：3号主梁： 人群荷载人群荷载：各主梁的跨中弯矩：1号主梁：2号主梁：3号主梁：弯矩基本组合根据公路桥涵设计通用规范4.1.6条规定，永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分项系数为：永久荷载作用分项系数：汽车荷载作用分项系数：人群荷载作用分项系数：结构重

9、要性系数：组合系数：各主梁的弯矩基本组合：1号主梁：2号主梁：3号主梁：（4）可变作用产生的跨中剪力按照跨中的横向分布系数来计算跨中的剪力，横向分布系数沿桥跨没有变化，计算剪力时，根据公路桥涵设计通用规范4.3.1条规定，集中荷载标注值需乘以1.2的系数，即a公路II级各主梁的跨中剪力：1号主梁：2号主梁：3号主梁：人群荷载各主梁的跨中剪力：1号主梁：2号主梁：3号主梁：跨中剪力基本组合各主梁的跨中剪力基本组合：1号主梁：2号主梁：3号主梁：（5）可变作用产生的支点剪力计算支点剪力时荷载横向分布系数是沿桥跨变化的，支点处的横向分布系数由杠杆法求得，第一道横隔板采用跨中的横向分布系数，支点到第一

10、道横隔板处采用线性变化。根据前面的计算结果，公路II级和人群荷载相对应的1、2、3号主梁的横向分布系数沿跨长的变化见下图：公路II级人群荷载公路II级各主梁的支点剪力：1号主梁：2号主梁： 3号主梁： 人群荷载各主梁的支点剪力：1号主梁：2号主梁：3号主梁：支点剪力基本组合各主梁的支点剪力基本组合：1号主梁：2号主梁：3号主梁：6、持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算（1）配置主筋根据前面的弯矩基本组合可知，1号梁的跨中弯矩最大，考虑到施工方便，偏安全地一律按1号梁的弯矩进行配筋计算。假定主梁单向配筋，钢筋净保护层为3cm，钢筋重心至底边距离，则主梁有效高度已知1号梁跨中弯矩，根据公

11、路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.3条：在这里，求解得根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.3条：选用钢筋钢筋的重心距底缘的距离为：实际有效高度：配筋率验算：持久状况截面承载能力极限状态计算实际受压区高度：满足规范要求（2）截面抗弯极限状态承载力为：满足要求（3）根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置根据剪力基本组合，3号梁的支点剪力最大，1号梁的跨中剪力最大，偏安全计，支点剪力以3号梁为准，跨中剪力以1号梁为准：，假定有通过支点，根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.9条，抗剪截面需满足构造要求：根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5

12、.2.10条：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。积算图式如下图所示：内插得到距离梁高处的剪力则由混凝土和箍筋承担的部分：由弯起钢筋承担的部分：设置弯起钢筋区段长度： 第一排弯起钢筋： 其余各排钢筋的计算方法与第一排相同各排钢筋的弯起位置与承担的剪力见下表：弯起钢筋排次弯起点距支座中心距离(m)承担的剪力值(kN)11.3154.422.582.733.718.7各排弯起钢筋的计算：根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.7条，与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力为：在这里，故相应于各排弯起钢筋的面积：则每排弯起钢筋的面积为：弯起，弯起：弯起：弯起：在距支

13、座2.5m处增设辅助斜筋，距支座3.7m处增设辅助斜筋，根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.11条，弯起钢筋的弯起点，应设在按抗弯强度计算不需要该钢筋的截面以外不小于处，满足要求（4）箍筋配置根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.11条，箍筋的间距为：在这里，选用双肢箍筋，距离支座中心处的主筋为，计算剪力，计算可得：选用。根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范9.3.13条，在支座中心向跨径方向长度不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于100mm。综上所述，全梁箍筋的配置为双肢箍筋，由支点至距支座中心2.5处，为10cm，其余地方箍筋间距为25c

14、m。则配箍率分别为：当时，当时，（5）斜截面抗剪承载能力验算根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.7条，当受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪强度验算公式为：为了简化计算，取用平均值，即根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.6条，需要验算的斜截面有：距离支座处截面，相应的，距离支座中心1.3m处截面(弯起钢筋弯起点)，相应的，距离支座中心2.5m处截面(弯起钢筋弯起点及箍筋间距变化处)，相应的，距离支座中心3.7m处截面(弯起钢筋弯起点)，相应的，取，7、持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范6.4.3条

15、，最大裂缝宽度采用下式计算：取1号梁的弯矩进行组合，对于1号梁，永久作用产生的弯矩：，公路II荷载产生的弯矩：(不计冲击力)，人群荷载产生的弯矩：作用短期效应：作用长期效应组合：在这里，取可算得裂缝的宽度为：，满足规范要求8、持久状况正常使用极限状态下挠度验算根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范6.5.2条，刚度可按下式来计算：在这里，换算截面中性轴距T梁顶面的距离：化简：解得：全截面(不考虑开裂)换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积矩：前面已计算得到全截面对重心轴的惯性矩：全截面抗裂边缘弹性抵抗矩：开裂弯矩：开裂截面的惯性矩：开裂截面的抗弯刚度：全截面的抗弯刚度：前面计算得到作用短期效应组合：开裂截面等效的抗弯刚度：根据前面的计算结果可得：结构自重的弯矩，公路II级可变荷载：，跨中横向分布系数，人群荷载，跨中横向分布系数永久作用：可变作用：汽车：人群：根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范6.5.3条，挠度长期增长系数长期挠度的最大值：需要设置预拱度：消除结构的自重后产生的长期挠度：满足规范要求。专心-专注-专业