桥梁工程课程设计--装配式钢筋混凝土简支T形梁桥.doc

Lanzhou University of Technology 桥梁工程课程设计 装配式钢筋混凝土简支T形梁桥姓 名： 学 号： 专 业： 班 级： 指导教师： 系 主 任： 院 长： 目录1、 设计资料.22、 计算要求及工作量.23、 主梁设计.3、结构尺寸拟定.31. 主梁截面尺寸.32. 主梁间距和主梁片数.3、主梁的计算.31. 主梁荷载横向分布系数计算.32. 作用效应计算.113. 持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算.184. 持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算.285. 持久状况正常使用极限状态下挠度验算.29四、行车道板的计算.31、永久荷载效应计算.31、截面设计、配筋与强度验算.33五、横梁的计算.34、横梁弯矩的计算.34一、设计资料1.桥面净空净防撞栏。2. 主梁跨径和全长标准跨径：；计算跨径：；主梁全长：。3. 设计荷载公路级，荷载，人群。4.材料钢筋：主筋用HRB335级钢筋，其他用R235级钢筋。 混凝土：C50， 容重；桥面铺装采用沥青混凝土；容重；5. 设计依据公路桥涵设计通用规范（JTJ D602004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTJ D622004）；6. 参考资料 结构设计原理：叶见曙，人民交通出版社； 桥梁工程：姚玲森，人民交通出版社；混凝土公路桥设计：桥梁计算示例丛书 混凝土简支梁(板)桥(第三版) 易建国主编.人民交通出版社(5)钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计闫志刚主编.机械工业出版社二、计算要求及工作量1. 主梁截面设计2. 计算主梁的荷载横向分布系数3. 主梁内力计算4. 进行作用效应组合，绘出弯矩和剪力包络图；5. 进行主梁正截面、斜截面设计及全梁承载力验算；6. 行车道板内力计算7. 图纸绘制：（A3图纸）桥梁总体布置图（绘出平、纵、横三个视图）、主梁一般构造图、配筋图。三、主梁设计（一）、结构尺寸拟定1. 主梁截面尺寸：根据公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004），梁的高跨比的经济范围在1/11到1/16之间，此设计中标准跨径为13m，拟定采用的梁高为1.10m，翼板宽2.00m，腹板宽0.18m。 2. 主梁间距和主梁片数：桥面净空：净防撞栏，采用7片T型主梁标准设计，主梁间距为2.00m。全断面7片主梁，设5道横隔梁，横隔板厚0.15m,高度取主梁高的3/4左右,即0.90m。路拱横坡为双向1.54%，由C50混凝土三角垫层控制，断面构造形式及截面尺寸如图1所示。(a)主梁横断面图（单位：cm）（b）主梁纵断面图（单位：cm）图1（二）、主梁的计算1.主梁荷载横向分布系数计算（1）.跨中荷载弯矩横向分布系数（采用GM法计算主梁荷载横向分布系数)。 主梁的抗弯及抗扭惯矩和（如图2） 图2求主梁截面的重心位置：平均板厚：T形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即： 式中：矩形截面抗扭惯矩刚度系数（查表）; 相应各矩形的宽度与厚度。查表可知：对于翼板：，查表1得，表1t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.13时，取m=3。为了简化计算可近似取C值为（可取平均值），则有：由C值可内插求的各个斜截面顶端处的最大剪力和弯矩。按公预规取，。a.斜截面1-1斜截面内有232纵向钢筋，则纵向钢筋的配筋百分率及箍筋的配箍率分别为： 则 斜截面截割2组弯起钢筋232+225，故 b.斜截面2-2斜截面内有232纵向钢筋，则纵向钢筋的配筋百分率及箍筋的配箍率分别为： 则斜截面截割1组弯起钢筋225，故 c.斜截面3-3斜截面内有432纵向钢筋，则纵向钢筋的配筋百分率及箍筋的配箍率分别为： 则斜截面截割1组弯起钢筋225，故 d.斜截面4-4斜截面内有432+225纵向钢筋，则纵向钢筋的配筋百分率及箍筋的配箍率分别为： 则斜截面截割斜钢筋216，故 所以斜截面承载力符合要求。持久状况斜截面抗弯极限承载力验算钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力不足而破坏的原因，主要是受拉区纵向钢筋锚固不好或弯起钢筋位置不当而造成，故当受弯构件的纵向钢筋满足构造要求时可不进行斜截面抗弯承载力验算。4. 持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算按公预规6.4.3条的规定，最大裂缝宽度按下式计算： 式中：考虑钢筋表面形状的系数，取; 考虑荷载作用的系数，长期荷载作用时，其中为长期荷载效应组合下的内力，为短期效应组合计算的内力； 与构件形式有关的系数，; 纵向受拉钢筋的直径，取； 含筋率，代入后 受拉钢筋在使用荷载作用下的应力，按公预规6.4.4条公式计算： 根据前文计算，取1号梁的跨中弯矩效应进行组合：短期效应组合： 长期效应组合： 选短期组合时，钢筋应力： 钢筋的弹性模量，HRB335钢筋，代入后可得到： 满足公预规6.4.2条“在一般正常大气条件下，钢筋混凝土受弯构件不超过最大裂缝宽度的要求”。但是还应满足公预规9.3.8条规定，在梁腹高的两侧设置直径为68的纵向防裂钢筋，以防止产生裂缝。若用68，则，介于0.00120.002之间，可行。5. 持久状况正常使用极限状态下挠度验算按公预规6.5.1条和6.5.2条规定： 式中：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。 换算截面中性轴距T梁顶面的距离。按下式求解： 代入后：化简: 解方程得： 已算得全截面对重心轴的惯性矩： 全截面抗裂边缘弹性抵抗矩: 为开裂截面的惯性矩，按下式计算： 代入后：根据上述的计算结果，结构的自重弯矩为447.63。公路-I级可变荷载；,跨中横向分布系数为；永久作用：可变作用：式中：作用短期效应组合的频遇值系数，对汽车。根据公预规6.5.3条规定，当采用C50混凝土时，挠度长期增长系数，施工中可通过预拱度消除永久作用挠度，则：，符合规范的要求。4、 行车道板的计算（1） 、永久荷载效应计算考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋，故行车道板可按两端固定和中间铰接的板进行计算，计算图式见图12.行车道板计算图式（尺寸单位：cm） 图121. 每延米板上的恒载g沥青混凝土面层：C50混凝土垫层：T梁翼缘板自重：每延米跨板恒载合计：2. 永久荷载产生的效应弯矩：剪力：3. 可变荷载产生的效应公路-I级，以重车后轮作用于铰缝轴线上位最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载（如图13）。有效分布宽度计算图式（尺寸单位：cm） 图13按照桥规4.3.1条后车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：按照桥规4.3.2条规定，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：4. 基本组合按桥规4.1.6条的组合规定。恒载+汽车荷载故行车道板的设计作用效应为： (2) 、截面设计、配筋与强度验算悬臂板根部高度，净保护层。若选用12钢筋时，则有效高度为：按公预规5.2.2条： 解得： 查有关板宽1m内钢筋截面与间距表，当选用12钢筋时，需要钢筋间距为145mm，此时所提供的钢筋面积为：按公预规5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即：按公预规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8，间距取25cm。承载能力验算： 承载能力满足要求。5、 横梁的计算（1） 、横梁弯矩的计算对于具有多根内横梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只要计算跨中横梁的内力，其他横梁可偏于安全地仿此设计。从主梁计算已知和，当时，查G-M法用表并内插计算，列入表15内。各主梁横向分布影响线坐标值 表15系数项荷载位置b3b/4b/2b/40-0.117-0.066-0.0090.0600.155-0.035-0.017-0.0050.0350.1050.0820.0490.015-0.025-0.0500.0150.0090.004-0.005-0.009-0.102-0.057-0.0080.0560.146绘制横梁跨中截面的弯矩影响线，加载求（如图14）。图14集中荷载换算成正弦荷载的峰值计算，可采用下式： 式中：p正弦荷载的峰值； l主梁计算跨径； 集中荷载的数值； 集中荷载离支点的距离。公