20m简支T梁毕业设计要点(共34页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上毕 业 论 文 简支T形桥梁设计 班 级： 土木工程系11届道桥1班 学 生： 陈土平（） 指导教师： 林煌老师 专心-专注-专业目录一、 基本设计资料1. 标准跨径：20m.2. 桥面净宽：A.净7.5+21.03. 汽车荷载：公路级；人行道和栏杆自重线密度按照单侧5KN/m计算。4. 人群荷载：3.5KN/5. 主要材料 混凝土：混凝土简支T形梁及横隔梁采用C40混凝土，桥面铺装上层采用0.03m沥青混凝土，下层为厚0.060.13m的C30混凝土，沥青混凝土重度按计，混凝土重度（铺装层）按计。6. 钢材：箍筋采用HPB300，受力筋采用HRB335。由上图，本桥

2、共由5片T形梁组成，单片T形梁高1.50m，宽1.9m，桥上横坡度为2.0%，坡度由C30混凝土桥面铺装所控制；设有五根横隔梁。二、 主梁内力计算2.1. 恒载内力2.1.1. 恒载集度（1） 主梁肋：（2） 横隔梁（边主梁）：（3） 横隔梁（中主梁）：（4） 桥面铺装层：（5） 栏杆和人行道：（6） 边主梁全部集度恒载：（7） 中主梁全部集度恒载：2.1.2. 荷载内力上述计算结果说明，应该计算中主梁的横在内力为最大，但通常活载内力边主梁最大，经何在内力效应组合后，往往边主梁控制设计，因此，本算例只计算边主梁的恒载内力。各截面计算的剪力和弯矩值列于表2-1：边主梁的恒载内力 截面位置内力剪力

3、（KN）弯矩（KNm)X=0Q=191.59M=0X=l/4Q=95.79M=700.49X=l/2Q=0M=933.992.2. 荷载横向分布系数计算2.2.1. 支点荷载横向分布系数（1） 选择横向分布系数计算方法。当荷载位于支点处时，应按杠杆原理法计算荷载分布系数。（2） 绘制1号梁荷载横向分布影响线如图3-1-1。图3-1-1 1号梁：汽车作用时 人群作用时 2.2.2. 跨中荷载横向分布系数（1） 选择横向分布系数计算方法。该桥设有多道横梁，横向连接可靠，并且承重结构的宽跨比为：符合偏心压力法适用条件，采取偏心压力法。（2） 绘制荷载横向分布影响线。本桥各主梁截面尺寸相同，n=5，主

4、梁横向间距1.90m，则：则：由和坐标值绘制1号梁的荷载横向分布影线如图3-2-1所示。图3-2-1（3） 按横向最不利位置排列荷载，并计算荷载横向分布系数。根据桥规的规定，在横向影响线上按横向最不利位置排列荷载，车辆荷载离开侧石（或缘石）最小距离为0.5m。设横向影响线的0点距离1号梁为x，则：解得：设人行道缘石至1号梁轴线的距离为，则：根据几何关系，左轮第一个轮重对应的影响线坐标为（以表示影响线0点汽车车轮的横坐标距离）：同理可得各轮重和人群荷载集度对应的影响线坐标分别为： 则，1号梁的汽车荷载的横向分布系数为：1号梁的人群荷载的横向分布系数为：荷载横向分布系数 梁号荷载位置汽车荷载人群荷

5、载边主梁跨中0.5690.647支点0.3561.2372.3. 汽车冲击力系数简支梁基频计算公式为，则单根主梁： C40混凝土 2.4. 活载内力2.4.1. 计算公路-I级车道荷载的标准值均布荷载：计算弯矩时的集中荷载：计算剪力时的集中荷载：2.4.2. L/2处最大内力计算作荷载横向分布系数延桥跨方向的变化图形和L/2内力影响线，如图2-4-2-1：图2-4-2-1（1）计算车道荷载的跨中弯矩。双车道不折减： 车道均布荷载作用下： 车道均布荷载作用下：车道集中荷载作用下：车道荷载的跨中弯矩为：（2）计算人群荷载的跨中弯矩。纵向每延米人群荷载集度：（3）计算跨中截面车道荷载最大剪力。鉴于跨

6、中剪力影响线的较大坐标位于跨中部分，故也采用全跨统一的荷载横向分布系数：车道均布荷载作用下：车道集中荷载作用下：跨中截面车道荷载最大剪力为：（4）计算跨中截面人群荷载最大剪力。（5） 汽车冲击效应：2.4.3. L/4处最大内力计算作荷载横向分布系数延桥跨方向的变化图形和剪L/4内力影响线，如图2-4-3-1：图2-4-3-1（1）计算车道荷载的l/4处弯矩。双车道不折减： 车道均布荷载作用下： 车道均布荷载作用下：车道集中荷载作用下：车道荷载的跨中弯矩为：（2）计算人群荷载的l/4弯矩。纵向每延米人群荷载集度：（3）计算l/4截面车道荷载最大剪力。采用全跨统一的荷载横向分布系数：车道均布荷载

7、作用下：车道集中荷载作用下：l/4截面车道荷载最大剪力为：（4）计算l/4截面人群荷载最大剪力。（5）汽车冲击效应：2.4.4. 支点处最大剪力计算作荷载横向分布系数延桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线，如图：图2-4-4-1（1）计算支点截面汽车荷载最大剪力。横向分布系数变化区段的长度：影响线面积：车道均布荷载作用下:附加三角形荷载重心的影响线坐标为：附加车道均布荷载剪力为：故车道均布荷载作用下的支点剪力为：车道集中荷载作用下：车道荷载作用下的支点剪力为：（2）计算支点截面人群荷载最大剪力。人群荷载的横向分布系数如图所示。附加三角形荷载重心的影响线坐标为：故可得人群荷载的支点剪力：（3）汽车

8、冲击效应：内力计算汇总表主梁位置荷载类型内力弯矩（KN/m)剪力（KN)0车道205.12人群20.06l/2车道1250.05126.9人群80.884.15l/4车道937.56209.54人群60.6610.362.5. 作用效应组合序号荷载类型内力截面位置0l/2l/4（1）永久作用0191.59933.990700.4995.79（2）汽车荷载0205.121250.05126.9937.56209.54(3)汽车冲击效应066.46405.0241.12303.7767.89（4）人群荷载020.0680.884.1560.6610.36（5）1.2(1)+1.4(2)+0.81.

9、4(4)0539.542961.44182.312221.11419.91（6）(1)+0.7(2)-(3)+(4)0308.711606.3964.201204.80205.31(7)(1)+0.4(2)-(3)+(4)0255.081304.3535.97978.27156.59由表2-5-2可知：1.按承载能力极限状态设计的作用效应组合的设计值为： 2.按正常使用极限状态设计的作用效应组合（1）作用短期效应组合 (2) 作用长期效应组合 三、 行车道板计算由于行车道板宽跨比，按单向板计算，悬臂长度为0.86m。3.1恒载内力计算（以纵向1m宽的板条进行计算）(1) 每延米板上的恒载g。沥

10、青混凝土面层：C30混凝土垫层：T形梁翼板自重：合计：(2) 1米板宽的恒载内力。弯矩：剪力：3.2. 车辆荷载的内力计算图3-2-1图3-2-3将车辆荷载的后轮布置于铰接缝轴线上如图3-2-1，后轴作用力P=140KN,轮压分布宽度如图3-2-2。汽车荷载的着地长度，宽度。荷载对于悬臂根部的分布宽度为：(1)作用于1米宽板条上的弯矩为：(2)作用于1米宽板条上的剪力为：(3)汽车冲击效应：3.3. 作用效应组合1.按承载能力极限状态内力组合计算基本组合：故行车道板的设计内力： 2.按正常使用极限状态设计的作用效应组合（1）作用短期效应组合故行车道板的设计内力： （2）作用长期效应组合故行车道

11、板的设计内力： 四、 配置钢筋及验算4.1主梁钢筋筋计算4.1.1. 计算主梁受拉钢筋的配置梁的跨中弯矩：有效翼缘宽度：为以下三个值的最小值：（1）计算跨径的l/3：（2）相邻两梁的平均间距： （3）则I类环境，最小保护层，假定，则主梁有效高度因为：故，此截面为第一类T形截面，按矩形截面计算。由力矩平衡：取结构重要系数（注以下出现的结构重要系数均取）即：解得：截面主筋面积：直径为1032 HRB335钢筋，则：主筋配置如图：图4-1-1-14.1.2. 主筋正截面抗弯验算钢筋重心位置为：有效高度：根据力的平衡：根据力矩平衡：由规范查得：对主筋使用HRB335，混凝土用C40，界限受压区高度，而

12、所以，主筋采用1032 HRB335，安全。4.1.3. 主梁受斜筋配置（1）抗剪强度上下限复核对于腹板宽度不变的等高度简支梁，距离支点h/2处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计，应满足下列要求：根据构造要求，仅保持最下面两根钢筋通过支点，其余各钢筋在跨间不同位置处弯起或截断。将有关数据带入上式得：所以，截面尺寸满足受剪要求。（2） 构件配筋验算要配置抗剪钢筋。（3） 主筋弯起根据剪力包络图弯起钢筋：图4-1-3-1画出梁的剪力包络图（图4-1-3-1），计算剪力取距梁支座中心h/2处，并由此弯起主筋，其中，有两排主筋不弯起，弯起三排主筋，主筋弯起角度是。在距支座中心线4165mm的点配置斜筋

13、，如上图。其中，在斜筋的起弯点处，有7.98KN的剪力没有对应弯起钢筋，但相对于混凝土与箍筋共同承担的剪力值：，所以，忽略。各排弯起钢筋的计算：将弯起钢筋距支座中心的距离，钢筋面积及其承担的剪力值列表如下：斜筋排次斜筋面积弯起点距支座中心距离（m）承担的剪力值（KN)11608.71.154199.8321608.72.308175.4631608.73.461119.6341231.54.61563.81对于1，计算得对于2，3，,所以肯定满足。对于4，计算得故，斜筋面积满足。4.1.4. 主筋弯起后斜截面抗弯强度的验算根据主筋的抗弯承载力和弯矩包络图（图4-1-4-1）校核：计算每一弯起截

14、面的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，则钢筋的重心位置也不同，有效高度的值也因此不同。为了简化计算，可用同一数值，影响不会很大。图4-1-4-1钢筋的抵抗弯矩：钢筋的抵抗弯矩：跨中截面的钢筋抵抗弯矩为：第一排钢筋弯起处正截面承载力为：第二排钢筋弯起处正截面承载力为：第三排钢筋弯起处正截面承载力为：综上所述，符合规范要求。4.1.5. 计算主梁箍筋配置箍筋间距的计算公式为：选用 HPB300双肢箍（），面积。其中：将以上数据带入公式得：故全跨布置2，并根据规范要求，在支座中心向跨径反向一倍梁高范围内对箍筋进行加密，间距为100mm。配筋率：钢筋混凝土梁中应设置直径不小于8mm切不小于1/4主钢筋直径

15、的箍筋，对于HPB300钢筋来说：满足规范要求。4.2. 斜截面抗剪验算在四分之一跨径处进行斜截面进行截面抗剪验算。l/4处，最大剪力，对应的弯矩。斜截面抗剪验算公式：其中，而通过l/4点的斜截面的水平投影长度而，取m=3.0，代入，得。有上述些裂缝的水平投影长度C作出此斜截面，如图4-2-1所示：图4-2-1可以看出，斜筋及通过次斜截面，故所以，综上所述，斜截面抗剪通过验算。4.3. 裂缝宽度验算裂缝宽度计算公式：其中，采用HPB335钢筋，钢筋直径，所以，裂缝宽度：对于I类环境，裂缝宽度限值为0.2mm。综上所述，裂缝宽度通过验算。4.4. 挠度验算钢筋混凝土受弯构件的长期挠度值，在消除结

16、构自重产生的长期挠度后，梁式桥的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。主梁的刚度计算：本设计中：计算全截面换算截面受压区高度：换算截面全截面抗弯惯矩：全截面换算重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩：换算截面抗裂边缘的弹性低抗矩：构件受拉区塑性影响系数：开裂弯矩：全截面抗弯刚度：计算开裂截面：图4-4-1如上图，假设开裂后中性轴在腹板以内，则有：即：解上述方程，得：所以，假设成立，开裂惯性矩：开裂截面的抗弯刚度：开裂构件等效截面的抗弯刚度：本设计采用C40混凝土，故。由此，计算在消除结构自重产生得长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度：所以，变形满足规范要求。4.5. 设置预拱度对于钢筋混凝土受弯构件，

17、当由荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应产生的长期挠度不超过计算跨径的1/1600时，可不设预拱度。当不满足此条件时，应设预拱度，预拱度的值应按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值只和采用。荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度：所以，需要设置预拱度。预拱度的值按结构自重和l/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和：由此，可看出，梁底缘通过点（0，0），（9.75，-0.031），（19.5，0）计算预拱度方程：毕业设计总结毕业设计是我在大学学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程有助于培养我们的学习能力和

18、独立工作能力。最初的选题，开题到绘图到计算到完成设计。期间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。本次毕业设计课题是简支T形桥设计。桥面净宽为净7.5+21.0m，设计荷载为公路I级，人群荷载为3.5KN/m2 ，标准跨径为20m，计算跨径为19.5m的钢筋混凝土T梁。次设计了上部结构纵、横断面形式，拟定了主桥截面尺寸，并计算主梁内力，进行了配筋设计和结构验算。对于这么实际的桥梁工程，这可能算是我第一次接触。因此算的也很认真。虽然在毕业设计的过程中存在许多问题，但通过自己不断的查阅书籍和导师的悉心指导，最后所有困难都迎刃而解。因此，这对于培养我们的

19、自学能力和独立工作能力是非常有帮助的。经过两个多月的毕业设计，我收获很多，获得许多珍贵的知识，例如：如何用规范，如何独立思考，如何合理安排时间，学会了查找相关资料，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多验算公式。桥梁计的整个设计过程，使所学的理论知识应用到设计中去，从而使自己的专业知识更加扎实。通过自己的努力，我把大学学过的专业知识系统地学习了一遍，结合之前零碎的知识，也用到了很多之前没接触过的东西，充实了我的专业知识。为将来我们跨入工作岗位，从事专业工作打下坚实的基础。结束语本次设计中我的设计指导林煌老师倾注了大量的心血，从选题到开题，到一次又一次的指出我们设计，计算中的具体问题，严格把

20、关，循循善诱，在此表示衷心地感谢。同时，我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。做毕业设计也是再一次系统学习的过程，毕业设计完成，也意味着我新的学习生活要开始。在做设计期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，此过程中的心情是多么的复杂。如今伴着这篇毕业设计终有成稿，复杂的心情烟消云散，甚至自己还感觉到无比的成就感。我要感谢，非常感谢我的导师林煌老师。他为人随和热情，治学严谨细心。在本次设计中他总会以“专业标准”严格要求你，反反复复让你修改。他的认真负责给予了我深刻而细致的指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨，热情鼓励。最终我的毕业设计能够顺利完成。这次毕业设计是对我以

21、往学习总结，也为我以后如何工作学习指明了方向。 由于时间较为短促，设计中还有许多地方需要完善，许多的细节还要认真考虑，但是从这一过程中我收获很多，发现了自己以往学习中很多问题和知识上的缺漏，这有待于在进一步的学习过程中解决。思索的过程是痛苦的，但收获却是丰富和幸福的。 再一次感谢韩老师。最后，再此毕业之际，对在大学三年内，给予我教育和热心帮助的各位老师和同学，表示由衷的感谢，并祝愿你们身体健康，工作胜利、万事如意！主要参考资料桥梁工程.姚玲森编.人民交通出版社，1990年桥梁工程.邵旭东等编.人民交通出版社，2007年桥梁工程.范立础编.人民交通出版社，2001年简支梁桥示例集.易建国编.人民交通出版社，2000年桥梁工程课程设计指导书.桥梁教研室.哈尔滨工业大学教材科，2002年梁桥设计手册.桥梁编辑组.人民交通出版社，1990年公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）人民交通出版社 北京公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004），人民交通出版社桥梁混凝土结构设计原理计算示例黄侨，王永平编著，人民交通出版社，2006桥梁工程课程设计指导书.桥梁教研室.哈尔滨工业大学教材科，2002年拱桥设计手册（上、下）.桥梁编辑组.人民交通出版社，1990年配筋混凝土结构设计原理 袁国干主编，同济大学出版社