装配式钢筋混凝土T型梁桥设计说明书.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date装配式钢筋混凝土T型梁桥设计说明书装配式钢筋混凝土T型梁桥设计说明书装配式钢筋混凝土T型梁桥设计设计说明书1. 设计基本资料1桥梁横断面尺寸:净-9+21.00m。横断面布置见图1。图12可变荷载:公路-级,人群荷载2.5kN/m2,人行道+栏杆=5kN/m2。3永久荷载:桥面铺装层容重=23kN/m3。其他部分=25kN/m3。4材料:主筋采用级钢,其他用级钢,混凝
2、土标号C40。5桥梁纵断面尺寸:标准跨径 Lb=25m,计算跨径L=24.5m,桥梁全长L,=24.96m。纵断面布置见图2。图2 桥梁纵断面布置图(尺寸单位:cm)图3 T梁细部尺寸图(尺寸单位:cm)2. 行车道板计算中梁板按铰接悬臂板计算,边梁板按悬臂板来计算。注明:由于边梁主要承受自重和人群荷载,受力比梁中处小的多,故边梁可按中梁处的行车道板来配筋。2.1恒载及其内力桥面铺装为80mm的沥青混凝土面层和平均90mm厚的混凝土垫层1、每延米板条上恒载g的计算:沥青混凝土面层g:0.081.0231.84KN/mC40混凝土垫层g 2:0.091.0252.25 KN/mT梁翼板自重g 3
3、:1.0253.75 KN/m合计:g7.84KN/m表2-12、每米宽板条的恒载内力为:2.2汽车荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰缝轴线上,后轴作用力标准值为P=140KN,后轮着地宽度为=0.60m,着地长度为=0.20m, 则:荷载对悬臂根部的有效分布宽度为(采用铰接悬臂法计算):单个车轮:0.54+1.5=2.04(m)1.4 m两个车轮:0.54+1.4+20.75=3.44(m) 由规范:汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数用0.3。作用于每米宽板条上的弯矩为:单个车轮: 两个车轮: 作用于每米宽板条上的剪力为:2.3荷载组合承载能力极限状态内力组合(用于验算强
4、度)2.4 配筋验算尺寸,承载力1) 基本参数:混凝土,级钢:,净保护层厚度:,悬臂根部高度为,板内钢筋取12。计算有效高度解出:2) 验算:3) 按第5.22条按间距配置每米板宽配筋4) 尺寸验算按第5.29条抗剪上限值:按第5.20条抗剪下限值:不需要进行斜截面抗剪承载力计算。5) 正截面承载力验算:承载力满足要求3. 荷载横向分布系数计算3.1杠杆原理法杠杆原理法:把横向结构视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。基本假设:忽略主梁之间横向结构的联系作用,横面板在主梁上断开。适用条件:荷载作用在靠近支点处时;横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁。(1)绘制1 2 3 4号梁荷载横向分布影响线,
5、如图5所示(2)求荷载横向分布系数1号梁:汽车荷载: 图5 杠杆原理法计算横向分布系数(尺寸单位:cm) 人群荷载:由此可得:1号梁在汽车荷载和人群荷载作用下的最不利横向分布系数分别为: 2号梁:同理2号梁的最不利荷载横向分布系数分别为:汽车荷载:. m=0.5 m=03号梁的最不利荷载横向分布系数分别为: m= 0.594 m=04号梁的最不利荷载横向分布系数分别为: m= 0.5 m=05、6、7号梁与3、2、1号梁对称,结果相同。3.2偏心压力法解:此桥在跨度内设有横隔梁,具有强大的横向连接刚性,荷载作用于跨中,且承重结构的长宽比为: =2.192故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算分
6、布系数本桥各根主梁的横截面均相等,n=7,主梁间距为1.6m,则=a=2(31.6)+2(21.6)+21.6+0 =68.82m1号梁=+=+=0.488=0.1892号梁:=3号梁:=4号梁:=图6 偏心压力法计算横向分布系数(尺寸单位:cm)人行道缘石至1号梁轴线的距离: 1号梁活载横向分布系数可计算如下:由和绘制1号梁横向影响线,如图6所示,图中按桥规规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置,再由和计算横向影响线的零点位置。设零点至1号梁位的距离为X,则:解得X=6.82m零点位置已知后,就可求出相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值。汽车荷载:m人群荷载:m=2号梁活载横向分布系数可计算如下
7、:由和绘制2号梁横向影响线,如图6所示,图中按桥规规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置,再由和计算横向影响线的零点位置。设零点至2号梁位的距离为X,则:解得X=8.007 m。零点位置已知后,就可求出相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值。汽车荷载:m人群荷载:m=3号梁活载横向分布系数可计算如下:由绘制3号梁横向影响线,如图6所示,图中按桥规规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置,再由计算横向影响线的零点位置。设零点至3号梁位的距离为X,则:解得X=11.215 m。零点位置已知后,就可求出相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值。汽车荷载:m人群荷载:m=4号梁活载横向分布系数可计算如下:由绘制4号梁
8、横向影响线,如图7所示,图中按桥规规定确定了汽车荷载的最不利荷载位置,再由计算横向影响线的零点位置。汽车荷载:m人群荷载:m=5、6、7号梁与3、2、1号梁对称,结果相同。3.3修正偏心压力法主梁抗扭刚度不是无穷大,不可以忽略,需考虑主梁抗扭刚度。解:(1)计算I和I翼板的换算平均高度:h=(100+180)2=140(mm)求主梁截面重心位置: a主梁抗扭惯矩:I= =1.8410主梁抗扭惯矩按式=查桥梁工程表5-3计算对于翼板:tb=1401600=0.092750.1 查表得 C=对于梁肋tb=180(1800-140)=0.120.1 查表并内插得 C=0.308.则 (2)计算抗扭修
9、正系数由表5-2知,n=7时,=1.021,并取G=0.425E=(3)计算横向影响线竖标值:1)对1号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为:=0.441=0.1382) 2号梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为:=0.342=0.0373) 3号梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为:=0.259=0.0534) 4号梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为:=0.150=0.150图7 修正偏心压力法计算横向分布系数 (尺寸单位:cm) (4)计算荷载横向分布系数各梁的横向影响线和布载图式如图7所示1) 1号梁汽车荷载:人群荷载:2) 2号梁 汽车荷载:人群荷载:3) 3号梁 汽车荷载:人群荷
10、载:4) 4号梁汽车荷载:人群荷载:5、6、7号梁与3、2、1号梁对称,结果相同。3.4铰接梁法横向铰接板(梁)法:把相邻板(梁)之间视为铰接,只传递剪力。基本假定:竖向荷载作用下接合缝内只传递竖向剪力采用半波正弦荷载来分析跨中荷载横向分布的规律。解:(1)计算梁截面的I抗弯惯矩(2) 计算梁截面的抗扭惯矩偏心距e = 596 mm(3) 计算刚度参数 因此,可忽略不计,按铰接板法计算。(4) 计算跨中荷载横向分布影响线从附录I铰梁荷载横向分布影响线竖标表中,在=0.400.60之间按直线内插法求得= 0.550 的影响线竖标值,和,。计算见下表4-1荷载竖标值(i号板荷载作用位置)板号123
11、4567ij10.4625291651531010000.66822773541009990.550667.25280.542.56.751.50.25010001234567ij20.429139924054123110000.6277440246314109990.55028142924437142010071234567ij30.465240388237531239980.635246437246314110000.55043244424244376210001234567ij40.4155423738723754159990.64312464362463149980.550737244
12、4232443771012将表中,和,之值按一定比例尺绘于各号梁的轴线下方,连接成光滑的曲线后,就得各梁的荷载横向分布影响线,如图8所示。图8铰接梁法计算横向分布系数 (尺寸单位:cm) (5) 计算荷载横向分布系数按桥规规定沿横向确定最不利荷载位置后,就可以计算跨中荷载横向分布系数,计算过程如下:1)1号梁:汽车荷载: 人群荷载:2)2号梁:汽车荷载:人群荷载:3)3号梁:汽车荷载:人群荷载:4)4号梁:汽车荷载:人群荷载:3.5 G-M法比拟正交异性板法:将主梁和横隔梁的刚度换算成两向刚度不同的比拟弹性平板来求解。解:(1)计算几何特性1) 主梁抗弯惯矩:2) 主梁的比拟宽度抗弯惯矩:3)
13、 横隔梁抗弯惯矩每根横隔梁的尺寸如图所示,确定翼板的有效宽度,横隔梁的长度取两根边主梁的轴线距离,即 横隔梁截面重心位置:横隔梁抗弯惯矩为: 横隔梁比拟单宽抗弯惯矩为:4) 主梁和横隔梁的抗扭惯矩对于T梁翼板刚性连接的情况,应由式5-54来计算抗扭惯矩。 对于主梁梁肋: 主梁翼板的平均厚度 查表5-3,得则 对于横隔梁梁肋:1查表得:,得08则所以:(2) 计算参数和式中B为桥梁承重结构的半宽,=5600(3) 计算各主梁横向影响线坐标由,查桥梁设计手册G-M法计算图表得和的值,见下表(表5-1)系数梁位荷载位置校核B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-BK 100.930.97
14、1.001.051.081.001.000.970.938.05B/41.071.071.061.061.040.980.940.880.827.98B/21.241.181.161.091.010.940.830.790.687.963B/41.481.381.251.050.980.890.760.780.688.13B1.791.511.231.070.880.790.680.640.537.96K O00.810.891.001.121.191.121.000.890.818.02B/41.641.501.321.241.080.890.620.410.197.97B/22.492.1
15、61.811.431.010.680.27-0.23-0.578.023B/43.412.732.201.570.890.41-0.18-0.57-1.078.09B4.033.352.361.590.730.13-0.57-1.07-1.617.84校核在范围内,满足要求。用内插法求实际梁位处的和值,实际梁位与表列梁位的关系如图所示。对于号梁:对于号梁:对于号梁:对于号梁:现将号梁横向影响线坐标值计算,见下表5-1梁号算式荷载位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B1号梁16291.4371.2601.0690.9400.8370.7330.6990.5963.6803.2
16、671.5471.5770.8190.274-0.322-0.765-1.286-2.052-1.569-1.007-0.4790.1210.5631.0541.4631.882)-0.381-0.169-0.114-0.053-0.0010.0550.1180.1660.3153.3372.7432.0991.4670.8390.368-0.145-0.520-0.9710.4770.3920.3000.2100.1200.053-0.036-0.021-0.1392号梁1.3221.2541.1811.0740.9910.9160.8300.7710.6672.7602.3191.9121
17、.4360.9630.5900.136-0.307-0.693-1.439-1.064-0.730-0.3610.02910.3260.6941.0791.360-0.241-0.178-0.122-0.0610.0050.0550.1160.1810.2282.5192.1411.7891.3750.9680.6440.252-0.127-0.4650.3600.2560.2560.1960.1380.0920.036-0.018-0.0663号梁1.1041.0971.0711.0431.0090.9810.9190.8570.8071.7721.6021.4141.2731.0600.8
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