桥梁工程课程设计(26页).doc
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1、-桥梁工程课程设计-第 26 页桥梁工程概论课程设计题 目:装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计(上部结构)专 业: 土 木 工 程 班 级: 4班 学 号: 姓 名: 指导老师: 四川大学锦城学院 目 录第一章 设计任务书31.1 基本设计资料31.1.1 跨度和桥面宽度3技术标准31.1.3 主要材料3构造形式及截面尺寸3第二章 主梁的荷载横向分布系数计算5主梁荷载横向分布系数的计算52.1.1 刚性横梁法计算横向分布系数52.1.2 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数7第三章 主梁的内力计算93.1 永久作用效应93.1.1 永久荷载:93.1.2 永久作用效应计算103.2 可变作用效应1
2、13.2.1 汽车荷载冲击系数计算:113.2.2 公路-级均布荷载q11可变作用弯矩效应计算12可变作用剪力效应计算14第四章 主梁截面设计、配筋及验算184.1 主梁受力钢筋配置18截面抗弯承载力验算20斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算20斜截面抗剪承载力计算20弯起钢筋设计21箍筋设计244.3.4 斜截面抗剪验算25第五章 主梁的裂缝宽度验算30最大裂缝宽度按下式计算30效应组合30第六章 主梁的挠度验算32抗弯刚度计算32挠度验算34第七章 设计总结36附 录 设计人简介37第一章 设计任务书1.1 基本设计资料 跨度和桥面宽度1) 标准跨径:m(墩中心距离)2) 计算跨径:m(支座中
3、心距离)3) 主梁全长:6m(主梁预制长度)4)桥面宽度(桥面净空): 净7m(行车道)2人行道技术标准1) 设计荷载标准:公路级,人行道和栏杆自重线密度按单侧6kN/m计算,人群荷载3kN/m22) 环境标准:类环境3)设计安全等级:二级 主要材料1) 混凝土:混凝土简支T梁及横梁采用C40混凝土;桥面铺装上层采用沥青混凝土,下层为0.060.13m的C30混凝土,沥青混凝土重度按23kN/m3,混凝土重度按25kN/m3计。2)钢筋:主筋用HRB335,其它用R2351.1.4构造形式及截面尺寸 图1.1 桥梁横断面和主梁纵断面图(单位:cm)如图1.1所示,全桥共由5片T形梁组成,单片T
4、形梁高为,宽;桥上的横坡为双向2%,坡度由C30混凝土混凝土桥面铺装控制;设有5根横梁。第二章 主梁的荷载横向分布系数计算 刚性横梁法计算横向分布系数1)计算主梁的抗弯惯性矩I:求主梁的重心位置:翼缘板厚按平均厚度计算,其平均厚度为:h=13cm则,=抗弯惯性矩II=(180-18) 13+(180-18) )+18140+18140(-41.09)cm=8771607 cm因为每一片T型梁的截面形式完全一样,所以:式中,n=5,=2)m=32.4 m表 值计算梁号10203计算横向分布系数:根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时,汽车荷载距人行道边缘距离不小于,人群荷载取3KN/m,栏杆
5、及人行道板每延米重取6.0KN/m,人行道板重以横向分布系数的方式分配到各主梁上。图2.1 横向分布系数计算图式(单位:mm)各梁的横向分布系数:汽车荷载:m m m人群荷载:m=0.6444 m=0.4211 m人行道板:m m=0.4244-0.0244=4 m 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数图 梁端剪力横向分布系数计算图式(尺寸单位:mm)汽车荷载:m0.6667=0.3334 m m人群荷载:m=1.2222 m=-0.2222 m=0第三章 主梁的内力计算3.1 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,则永久荷载计算结果如下表所示表 钢筋混凝土T形梁永久
6、荷载计算表构建名构件尺寸(mm)单位长度体积重度每米延重主梁25横隔梁中梁6818251.705边梁501250.8752前面铺装沥青混凝土(3cm)23混凝土垫层(25栏杆及人行道6人行道重力按人行道板横向分布系数分配至各梁的版重为:由于横向分布系数均相同,则各梁永久荷载汇总结果见下表表3.2 各梁的永久荷载值(单位(KN/m)梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层总计1(5)0.87522.45722(4)1.7052.421.18731.70521.187 永久作用效应计算表 影响线面积计算表项目计算面积影响线面积=5=3(=2.525永久荷载效应计算见下表:表 永久作用效应计算表梁号qq
7、qqqq1(5)572515727757210.1207722(4)510810.1213510810.1213.2 可变作用效应 汽车荷载冲击系数计算:汽车荷载冲击系数计算:结构的冲击系数和结构的基频f相关,故应先计算结果的基频,简支梁桥的基频简化计算公式为其中:,故可由下式计算: 公路-级均布荷载q公路级车道荷载按照公路级车到荷载的0.75倍采用,均布荷载标准值q和集中荷载P为:q计算弯矩时:P=KN/m计算剪力是:P=1.2=216.72KN/m表3.5 公路-级车道荷载及其影响线面积计算表项目顶点位置qPl/2处180.65l/4处180.63l/2处216.7210.1支点处216.
8、722.525可变作用人群(每延米)荷载:q=31KN/m=3KN/m3.2.3 可变作用弯矩效应计算弯矩计算公式:,由于只能布置两车道,则车道荷载横向折减系数=1.0,荷载横向分布系数沿主梁纵向均匀变化,故各主梁值沿跨长方向相同。表3.6 公路-级车道荷载产生的弯矩计算表梁号内力m1+qPyM11.30055180.65.0538752538753553875表3.7 人群荷载产生的弯矩计算表梁号内力mqM1359373.89902643645.9000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: 基本组合公式如下: 其中:=1.0,表9 表3.8 弯矩基本组合计算表
9、梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩组合值1233.2.4 可变作用剪力效应计算在进行可变作用的剪力计算时,应计入横向分布系数沿主梁纵向桥跨方向的影响。通常按如下方法处理:先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应;再用支点剪力荷载分布系数并考虑支点至l/4为直线变化来计算剪力效应。1) 跨中截面剪力的计算公式为:表3.9 公路-级车道荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力1+qPy剪力11.30052.525216.720.5276.8864366.7127表3.10 人群荷载产生的剪力计算表梁号内力mq剪力效应132.52578323.196733.03002) 支点处剪力的计算图 汽车荷载产生的支点
10、剪力效应计算图式图 人群荷载产生的支点剪力计算图式(单位:cm)在汽车荷载作用下,横向分布系数如图4所示,支点处剪力计算如下:1号梁: =2134=KN2号梁: =21=1KN3号梁: =212+=17KN在人群荷载作用下,横向分布系数如图5所示,支点处剪力计算如下:1号梁: =20.2=23.89KN2号梁:38+ 3)KN=8.3873KN3号梁: 20.13 3)KN=KN3) 剪力效应基本组合基本组合公式为: 各分项系数和弯矩基本组合相同。表3.11 剪力效应节本组合表 (单位:KN)梁号内力永久荷载人群汽车荷载基本组合值12023.891022076.886439.0903.03第四
11、章 主梁截面设计、配筋及验算4.1 主梁受力钢筋配置由弯矩基本组合计算表9可以知道,1号梁M最大,考虑到设计施工方便,并留有一定安全储备,故按1号梁的弯矩进行配筋。设钢筋净保护层厚度为3cm,钢筋重心至底边距离为=18cm,则主梁的有效截面高度为:=h-=140-18=122cm。已知1号梁跨中弯矩M=kN.m,下面判别主梁为第一类T形截面或第二类T形截面:若满足 M,则受压区全部位于翼缘内,为第一类截面,否则为第二类截面形式。式中为桥跨结构重要性系数,取为1.0;T形梁受弯构件翼缘计算跨度的确定,取下列三者中的最小值:1)按计算跨度的1/3: /3=2020/3=673cm2) 按相邻梁的平
12、均间距:d=180cm3)b+2+12=(18+2x18+12x13)=210cm此处,b为梁腹板宽度,其值为180cm,为承托长度,其值为81cm,为受压区翼缘悬出板的平均厚度,其值为13cm。由于,故=3=18cm,为承托根部厚度,其值为6cm。所以,取=180cm判别式左端: M=判别式右端:因此,受压区位于翼缘内,属于第一类T形截面。应按宽度为的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。设混凝土截面受压区高度为,则利用下式计算: M=2631.2020=)整理得 +0.1589=0解得 67根据式子:=7选用6根直径为36mm和4根直径为28mm的HRB335钢筋,则:=(61.07+)=8
13、cm图 钢筋布置图(单位: cm)钢筋布置图如图6所示,钢筋的重心位置:=2(4.91+21)/(44.91+610.18)=1cm=h-=(140-)=1cm查表可知,=0.56,故67m0.2%cm故配筋率按照截面实际配筋面积计算截面受压区高度x为:满足规范要求。=cm=cm截面抗弯极限状态承载力为:=kN.m所以抗弯承载力满足要求。斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算斜截面抗剪承载力计算由表11 剪力基本组合表可以知道,支点剪力以3号梁为最大,考虑安全因素,一律采用3号梁的剪力值进行抗剪计算,跨中剪力以1号梁为最大,一律以1号梁的剪力值进行计算。 =5KN =12KN 假设最下排2根钢筋没有弯
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