桥梁工程课程设计---等截面钢筋混凝土简支T形梁桥计算.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流桥梁工程课程设计-等截面钢筋混凝土简支T形梁桥计算.精品文档.等截面钢筋混凝土简支T形梁桥计算一、基本设计资料1.跨度和桥面宽度(1).主梁跨径和全长标准跨径:=25m(墩中心距离)。计算跨径:L=24.5m。主梁全长:L=24.96m。 (2).桥面宽度(桥面净空):净-7m(行车道)+21.0m(人行道)。2.技术标准设计荷载:公路级,人行道和栏杆自重线密度按照单侧6KN/m计算,人群荷载3.0。环境标准:类环境。设计安全等级:二级。4.主要材料钢筋:主筋用HRB400钢筋,其他用HRB300钢筋;混凝土:混凝土简支T形梁及横梁采用C50
2、混凝土;桥面铺装上层采用0.03m沥青混凝土,下层为厚0.06-0.13m混凝土,沥青混凝土重度按23KN/m计,混凝土重度按25KN/m计。6.结构形式及截面尺寸如图1、图2所示,全桥五片T形梁组成,单片T形梁高位1.4m,宽为1.8m五片横隔梁。75 图1桥横断面图(尺寸单位:cm)图2桥纵断面图(尺寸单位:cm)7.设计依据(1)公路桥涵通用规范(JTGD602004),简称桥规(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004),简称公预规;(3)公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ02485),简称基规;(4)公路工程技术标准(JTG B01-2003),简称公技标;
3、(5)公路桥梁板式橡胶支座(JT/T4-2004)二、主梁的计算1 主梁的荷载横向分布系数计算 (1)跨中荷载横向分布系数 桥跨内设有五道横隔梁,具有可靠的横向联系,且承重结构的宽跨比为:B/L=9/24.5=0.3670.5,故可以按修正的刚性梁法来绘制横向分布系数 m 主梁的抗弯及抗扭惯性矩和图3 T型梁单榀简图(尺寸单位:cm)1)求主梁界面的重心位置;翼缘板厚按平均板厚计算:=(10+16)/2=13(cm)则=(180-18)1313/2+14018140/2 /(180-18)13+14018=44.98(cm) 2)抗弯惯性矩 =6627500()T型截面抗扭惯矩近似等于各个矩形
4、截面抗扭惯矩之和,即; 式中: 、单个矩形截面的宽度和厚度。矩形截面截面抗扭惯矩刚度系数。m梁截面划分成单个矩形截面的个数。附表-1 bi、ti 为相应各矩形的宽度与厚度。 t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10.1c0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3查表可知:翼缘板:/=0.13/1.80=0.07,=0.3333腹板: /=0.18/(1.4-0.13)=0.14, =0.3036故=0.33331.80.13+0.30361.27=0.0035666()(2)计算抗扭修正系数:主梁间距相同,
5、将主梁近似看成等截面,则得 =式中,G=0.4E;,0.0178332 m;=3.6m, =1.8m, =-1.8m, =-3.6m, ,=0.08771607 m。 代入上式,计算得=0.8885。(3)按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值= 式中,n=5,=2(3.6+1.8)=32.4;表示单位荷载P=1作用于j号梁轴上时,i号梁轴上所受的作用。计算所得的列于下表:梁号10.55540.37770.20.0223-0.1554 20.37770.288850.20.11120.0223 30.20.20.20.20.2(4)计算荷载横向分布系数:绘制横向分布影响线图,然后求横向分布系
6、数。根据最不利荷载位置分别进行布载。布载时,汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m,人群荷载取为3 kN/,栏杆及人行道每延米重取为6.0 kN/,人行道板重以横向分布系数的方式配到各主梁上。各梁的横向分布系数:汽车荷载 1汽=(0.4962+0.3185+0.1901-0.01243)=0.5086 2汽=(0.3481+0.2592+0.1944+0.1022)=0.45195 3汽=(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4人群荷载 1人=0.59489 2人=0.3974 3人=0.4人行道板 1板=0.0.59489-0.19489=0.4 2板=0.3994+0.0006=0.4
7、3板=0.20000.2000=0.42梁端剪力横向分布系数计算(按杠杆法)端部剪力横向分布系数计算图示 汽车荷载 1汽=0.6667=0.3333 2汽=1.000=0.500 3汽=(0.9444+0.9333)=0.6389人群荷载 1人=1.2222 2人=-0.2222 3人=0(二)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量平均分配给各主梁承担,钢筋混凝土T形梁的永久荷载计算 构件名构件尺寸/cm构件单位长度积及算式/m重度/(KN/m)每延米重量/(KN/m)主梁14010818811800.46262511.5650横隔梁18140971100.05772
8、0.02886251.4430.7215桥面铺装9.53180沥青混凝土(厚3cm):0.054混凝土垫层(取平均厚9.5cm): 0.171 23251.2420 4.27505.51栏杆及人行道 6人行道重力按人行道横向分布系数分摊至各梁的板重为:由于横向分布系数相同,=0.4,则q=0.46kN/m=2.4kN/m。各梁的恒载汇总结果见下表。 各梁的永久荷载值(KN/m )梁 号主 梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层合 计1(5) 330.72152.45.51720.20352(4)11.5651.4432.45.51720.925311.5651.4432.45.51720.925(2)
9、永久作用效应计算1)影响线面积计算表5 影响线面积计算值项目计算面积影响线面积=0永久作用效应计算汇总于表5永久荷载作用效应计算见下表表6永久作用效应计算表梁号(KN.m)(KN.m)(kN)qqqqqq1(5)20.203575.031515.868620.203556.271147.266520.203512.25247.49292(4)20.92575.031570.002820.92556.271177.449820.92512.25248.5831320.92575.031570.002820.92556.271177.449820.92512.25248.58312.可变作用效应(
10、1)汽车荷载冲击系数计算:式中 结构的计算跨径(m) E 结构材料的弹性模量(N/m2)_ 结构跨中截面的截面惯矩(m4) mc 结构跨中处的单位长度质量(kg/m) G 结构跨中处延米结构重力(N/m) g 重力加速度,g=9.81(m/s2)已知 代入上式得=4.070 由于故汽车荷载冲击系数=0.232(2)级均布荷载qk,集中荷载Pk及其影响线面积计算:级车道荷载按照公路级车道荷载的0.75倍采用,均布荷载标准值和集中荷载为 =10.50.75=7.875KN/m计算弯矩时,Pk=计算剪力时,Pk=按最不利方式布载可计算车道荷载影响线面积,其中的影响线面积取半跨布载方式为最不利,表7公
11、路级及其影响线面积表项目顶点位置() (kN)L/2处7.875193.575.03L/4处7.875193.556.27支点处7.875232.212.25L/2处7.875232.23.0625人群荷载(每延米)q人: q人=3kN/m(3)可变作用弯矩效应计算 弯矩计算公式如下:其中,由于只能布置两车道,故横向折减系数=1.0。计算跨中和l/4处弯矩时,可近视认为荷载横向分布系数沿跨长方向均匀变化,故各主梁值沿跨长方向相同。可变作用效应(弯矩)计算公路级车道荷载产生的计算弯矩 KN.m梁号内力(1)1+(2)(3)(4)(5)(6)弯矩效应(1)(2)(3)(4)+(5)(6)10.50
12、860.50861.2327.87575.0356.27193.56.1254.593751112.8636834.653420.45200.452075.0356.276.1254.593759890.1761741.752230.40.475.0356.276.1254.59375 875.2368656.4179人群产生的弯矩(单位KNm)表9人群产生的弯矩(单位KNm)梁号内力(1)(2)(3)弯矩效应(1)(2)(3)10.59490.5949 375.0356.27133.906100.425120.39740.3974 375.0356.2789.450867.058130.40
13、.4375.0356.2790.03667.524基本荷载组合:按桥规4.1.6条规定,永久作用计算值效应可变作用计算值效应的分项系数为:永久作用分项系数:=1.2;汽车作用分项系数:=1.4;人群作用分项系数:=1.4。基本组合公式式中桥梁结构重要性系数,本例取1.0,在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数,人群荷载组合系数取为0.8。表10弯矩基本组合见表(单位KNm)梁号内力永久荷载人群汽车11515.86861147.2665133.906100.42511112.8636834.65343527.026083164.969021570.00281177.4498
14、89.450867.05819890.1761741.75223368.81292526.525831570.00281177.449890.03667.524 875.2368656.41793210.17522407.5517(4)可变作用效应计算:横向分布系数延桥跨变化的影响。通常分两步进行a.跨中剪力V1/2计算b.支点剪力V0计算跨中截面剪力的计算 剪力的荷载横向分布系数为: 表11公路级产生的跨中剪力的(单位kN)梁号内力(1)1+(2)(3)(4)(5)(6)弯矩效应(1)(2)(3)(4)+(5)(6)10.50861.2327.8753.0625232.20.587.8594
15、20.451953.06250.578.073330.43.06250.569.099表12人群荷载产生的跨中剪力(单位kN)梁号内力(1)(2)(3)弯矩效应(1)(2)(3)10.5948933.06255.465620.397433.06253.651130.433.06253.675 支点处按杠杆法计算的; /43/4段为跨中荷载的横向分布系数 支点/4在和间的直线变化。梁端剪力 计算图式及剪力计算:汽车荷载作用及横向分布系数取值如图238kN图7q=10.5kN/m1.0000.5940.4090.4090.4560.5000.4560.5050.5050.4381号梁:2号梁:3号
16、梁:人群荷载作用及横向分布系数沿桥跨方向取值如图-0.4220.3420.3910.6201.4221.0000.9171号梁2号梁3号梁1号梁:2 号梁:3号梁:一.公路桥涵结构按承载能力极限状态时,应采用:1 剪力效应基本组合基本组合公式为表13 剪力效应基本组合表 (单位:KN)梁号剪力效应永久作用人群汽车基本组合值1247.492922.36150.5855474.705305.465687.8594 129.12462248.58319.1846194.6757581.132503.651178.0733113.39193248.583111.025236.8175642.19220
17、3.67569.099100.8546由表13可以看出,剪力效应以3号梁控制设计。主梁正截面设计、配筋与验算1主梁配筋计算由弯矩基本组合计算表可以看出,1号梁弯矩最大,考虑到设计施工方便,并留有一定的安全储备,故按1号梁计算弯矩进行配筋。已知1号梁的跨中弯矩,M=3527.03KN。设钢筋的净保护层为3cm, ,选用C50混凝土,= 22.4MPa钢筋重心至底边距离为a=18cm,则主梁有效高度h0=has=140-18=122cm。翼缘板的计算宽度bf根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第422条规定:T形截面受弯构件位于受压区的翼缘计算宽度,应按下列三者中
18、最小值取用。翼缘板的平均厚度hf =(10+16)/2=13mm 简支梁为计算跨径的1/3。bf=L/3=2450/3=816.7cm相邻两梁轴线间的距离。bf = S=180cmb+2bh+12hf,此处b为梁的腹板宽,bh为承托长度,hf为不计承托的翼缘厚度。bf=b+12hf=18+36+1213=210cm故取bf=180cm判断T形截面的类型故属于第一类T形截面。根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第523条规定:翼缘位于受压区的T形截面受弯构件,其正截面抗弯承载力按下列规定计算。求受拉钢筋的面积As整理得拟采用8根直径为36cm和4根直径为25cm
19、的HRB400钢筋,则正截面抗弯承载力复核(1)跨中截面配筋率验算钢筋重心位置 h0=has=140-21.45=118.55cm查表可知,则截面受压区高度符合规范要求。配筋率 故配筋率满足规范要求。(2)求受压区的高度x(3)正截面抗弯承载力Mu说明跨中正截面抗弯承载力满足要求。 主梁斜截面承载力计算根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)第9310条规定:在钢筋混凝土梁的支点处,应至少有两根并不少于总数1/5的下层受拉的主筋通过。由前表可知,支点剪力以3号梁为最大,考虑安全因素,一率采用3号梁剪力值进行抗剪计算。跨中剪力以1号梁为最大,一率以1号梁剪力值进行计
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