某装配式钢筋混凝土简支T型梁桥.doc

石家庄铁道学院毕业设计某装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计与计算 2009届 工程力学 系专 业 工程力学 学 号 20052011 学生姓名 何 强 江 指导教师 刘 军 黄 羚 完成日期 2009年6 月 2 日毕业设计成绩单学生姓名何强江学号20052011班级力0501-1专业工程力学毕业设计题目某装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算与设计指导教师姓名刘军黄羚指导教师职称副教授副教授评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长(主任) 签字：年 月 日毕业设计任务书题 目某装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算与设计学生姓名何强江学号20052011班级力0501-1专业工程力学承担指导任务单位工程力学系导师姓名刘军黄羚导师职称副教授副教授一、文献综述为了跨越各种障碍(如河流、沟谷或其他线路等)，必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分。特别是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，一般说来桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的1020%，而且随着公路等级的提高，其所占比例还会加大。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要快速机动的现代战争中具有非常重要的地位。无论公路桥梁或是铁路桥梁，中小跨径桥梁占有主动地位，其中混凝土简支梁桥由于其结构简单、受力明确、施工方便，是我国量大面广的中小跨径桥梁的首选结构。二、主要内容设计一座三跨12m装配式钢筋混凝土简支T梁桥，连续桥面。其下部结构桥墩为三桩式盖梁结构，盖梁为现浇钢筋混凝土结构，混凝土强度等级：C30，盖梁长13.8m，高1.1m，宽1.2m。墩柱采用直径1.0m圆形钢筋砼柱，高4.3m，采用C30砼现浇。每根柱下设直径1.2m钻孔灌注桩一根，桩长13.5m，混凝土强度等级：C30水下混凝土。桩头间设1.00.7m矩形截面现浇钢筋砼系梁。掌握桥梁设计的一般程序和步骤，掌握主梁、盖梁的荷载横向分布系数计算方法，及其配筋，行车道板的设计理论和支座的计算。三、设计依据及参考文献设计依据：(1)公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)；(2)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D622004)；(3)公路桥涵地基与基础设计规范(JTG D632007)；参考文献：桥梁设计常用数据手册 桥梁设计常用数据手册编写委员会主编 人民交通出版社 ANSYS工程分析软件应用实例 叶先磊、史亚杰编著 西南交通大学出版社 混凝土简支梁（板）桥 易建国主编、顾安邦主审 人民交通出版社 桥梁工程 姚玲森主编、向海帆、顾安邦主审 人民交通出版社 桥梁工程 刘夏平、于天来等编著 科学出版社 四、进度计划第6周 - 第 7周：熟悉设设计内容，写开题报告。第8周 - 第10 周：资料搜集、设计建模计算。第11周 - 第15 周：设计计算与制图。第16周：修改论文，完成答辩。教研室主任签字时 间 年 月 日毕业设计开题报告题目某装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算与设计学生姓名何强江学号20052011班级力0501-1班专业工程力学一、 文献综述为了跨越各种障碍(如河流、沟谷或其他线路等)，必须修建各种类型的桥梁与涵洞，因此桥涵是交通线路中的重要组成部分。特别是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，一般说来桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的1020%，而且随着公路等级的提高，其所占比例还会加大。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要快速机动的现代战争中具有非常重要的地位。无论公路桥梁或是铁路桥梁，中小跨径桥梁占有主动地位，其中混凝土简支梁桥由于其结构简单、受力明确、施工方便，是我国量大面广的中小跨径桥梁的首选结构。二、达到的目标通过老师提供资料和查阅参考文献的基础上，完成某装配式钢筋混凝土简支T梁计算与设计，主要包括桥梁下部结构计算、主梁计算、盖梁计算及绘制相关设计图。三、应收集的资料及参考文献桥梁设计常用数据手册 桥梁设计常用数据手册编写委员会主编 人民交通出版社 ANSYS工程分析软件应用实例 叶先磊、史亚杰编著 西南交通大学出版社 混凝土简支梁（板）桥 易建国主编、顾安邦主审 人民交通出版社 桥梁工程 姚玲森主编、向海帆、顾安邦主审 人民交通出版社 桥梁工程 刘夏平、于天来等编著 科学出版社 四、进度计划第 6 周 - 第 7周：熟悉设设计内容，写开题报告。第 8 周 - 第10 周：资料搜集、设计建模计算。第11 周 - 第15 周：设计计算与制图。第16 周：修改论文，完成答辩。指导教师签字时 间 年 月 日摘要设于墩柱顶部的盖梁是钢筋混凝土简支梁桥下部结构的主要承力构件。本文以北京某一六跨25m连续简支T梁桥为工程实例，着重设计与分析计算了其盖梁部分。通过人工和ANSYS程序分别计算出盖梁在各种受力情况下的内力，并根据荷载组合得到的最大弯矩或最大剪力的数据，选择构件型号及截面，验算构件的弯曲强度，抗剪强度和挠度。在计算内力的时候，选择合适的方法计算横向分布系数是非常重要的。经过对比，电算比手算更加迅速及精确。盖梁的主要作用是支撑桥梁上部结构并将全部荷载传递到桥梁的基础。盖梁的设计是所有桥梁设计中的重要环节，必须认真对待。关键词：盖梁设计 配筋 验算AbstractBent cap located at the top of the pillar are the primary load bearing component of the substructure of reinforced concrete simply supported bridgeIn this paper the design and analysis of bent cap is focused based on the engineering background of a six spans consecutive 25-meter bridge by simply supported T-beam in Beijing. The internal forces of bent cap are calculated by artificial and ANSYS software in various loading situations respectively. Based on moment or shearing maximum which derived by the composed load，the component models and cross-section are chosed. At the same time, the component deflection, bending strength and shearing strength are checked. While the internal forces are calculated, it is important to choose suitable way for the calculation of horizontal distribution coefficient. To contrast, by the program is more quickly and precise than by artificialThe main role of bent cap are for supporting the upper structure of the bridge and delivering the full loading through the pillar to the basis structure. It is an important component element of bridge design, which the designer should be handled carefully.Key words：the design of capping beams reinforcement placement checking 目录 第1章 绪论11.1 课题研究的目的及意义11.2 国内外研究现状11.3 论文研究的内容及设计思路21.3.1 主要研究内容21.3.2 设计的总体思路2第2章 装配式钢筋混凝土T形梁桥简介32.1 构造布置32.1.1 主梁的布置32.1.2 横隔梁的布置32.2 截面尺寸32.2.1 主梁梁高和肋宽32.2.2 主梁翼板尺寸42.2.3 横隔梁尺寸42.3 主梁钢筋构造42.3.1 装配式T形简支梁桥的钢筋分类42.4 装配式主梁的联结构造7第3章 某大桥设计方案83.1 工程基本概况83.1.1 工程概况83.1.2 工程地质概况83.1.3 设计依据及规范93.1.4 桥梁设计标准93.2 桥梁设计的总体布署103.2.1 下部结构设计布署103.2.2 上部结构设计步署103.2.3 附属结构设计步署10第四章 桥墩盖梁计算114.1 设计资料114.2 盖梁计算114.2.1 荷载计算124.2.2 盖梁内力计算154.2.3 盖梁内力组合194.2.4 盖梁截面配筋和验算214.2.5 盖梁裂缝宽度验算26第五章 结论与展望295.1 结论295.2 展望29参考文献30致谢31附录A 英文翻译32附录B CAD图纸49石家庄铁道学院毕业设计49 第1章 绪论1.1 课题研究的目的及意义为了跨越各种障碍(如河流、河谷、山沟及其他线路等)，我们不得不修建各种类型的桥梁与涵洞，所以桥涵是交通线路中的重要组成部分。尤其是现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。从经济方面来说，一般情况下桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的1020%，随着公路等级的提高，其所占比例还会越来越大。而从国防方面来说，桥梁是交通运输的咽喉，在需要快速机动的现代战争中具有非常重要的地位。不管是公路桥梁还是铁路桥梁，中小跨径桥梁都占有主动地位，其中混凝土简支梁桥由于其结构简单、受力明确、施工方便，更是我国量大面广的中小跨径桥梁的首选结构。1.2 国内外研究现状我国是世界上文明发达最早的国家之一，我们的祖先在世界桥梁建筑史上也写下了不少辉煌灿烂的篇章。在秦汉时期，我国已广泛修建石梁桥。世界上现在尚保存着的最长、工程最艰巨的石梁桥，就是我国于10531059年在福建泉州建造的万安桥，也称洛阳桥。1240年建造的福建漳州虎渡桥，也是最令人惊奇的一座梁式石桥。此桥总长约335m，某些石梁长达23.7m，沿宽度用三根石梁组成，每根宽1.7m高1.9m，重量达200t，该桥一直保存至今。举世闻名的河北省赵县的赵州桥(又称安济桥)，是我国古代石拱桥的杰出代表。据史科记载，在距今约三千年的周文王的时候，我国就已在宽阔的渭河上架过大型浮桥。而近代的大跨径吊桥(或称悬索桥)和斜拉桥也是由古代的藤、竹吊桥发展而来的，在所有各国有关桥梁的历史书上，大都承认我国是最早建造吊桥的国家。至今尚保留下来的古代吊桥有四川泸定县的大渡河铁索桥(1706年)，以及灌县的安澜竹索桥(1803年)等。 在新中国成立后，随着社会主义建设的向前发展，桥梁建设同其他各条战线一样，也出现了突飞猛进的局面。1957年，第一座长江大桥武汉长江大桥的胜利建成，它不仅结束了我国万里长江无桥的状况，还标志着我国的现代化桥梁技术水平提高到了新的起点。1969年我国又胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥，这是我国自行设计、制造、施工，并使用国产高强钢材的现代化大型桥梁。1993年建成的世界上跨度最大的结合梁斜拉桥杨浦大桥，主跨为602m。1998年建成的香港青马大桥，为钢箱梁悬索桥，主跨1377m，而1999建成的钢箱梁悬索桥江阴长江大桥，主跨已达1385m。纵观国外桥梁建设发展的历史，对于促进和发展现代桥梁有深远影响的，是继意大利文艺复兴后18世纪在英国、法国和其他西欧国家兴起的工业革命。它推动了工业的发达，从而也促进了桥梁建筑技术方面空前的发展。1855年起，法国建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的石拱桥。目前，最大跨度的石拱桥是1946年瑞典建成的绥依纳松特桥，跨度为155m。世界上跨度最大的连续刚构桥，为1998年建成的挪威斯托尔马(Stolma)桥，主跨301m，桥跨布置94m+301m+72m。世界上第一座具有钢筋混凝土主梁的斜拉桥，是1925年在西班牙修建跨越坦波尔河的水道桥(主跨60.35m)。目前世界上跨径最大的斜拉桥，为1999年建成的日本的多多罗桥，主梁为钢箱梁，主跨达890m1。1.3 论文研究的内容及设计思路1.3.1 主要研究内容完成某装配式钢筋混凝土简支T梁计算与设计，主要包括桥梁下部结构计算、主梁计算、盖梁计算及绘制相关设计图，充分了解桥梁的构造、设计规范与计算知识。1.3.2 设计的总体思路本桥为三跨12m装配式钢筋混凝土简支T梁桥，连续桥面。道路与河道交角为99，本次设计桥梁为斜桥，斜交角度9。桥梁总长36m（斜长），全宽14.64m。桥面设1.5%的单向横坡,由支座垫石变高形成。桥墩为柔性排架墩，钻孔灌注桩基础。第2章 装配式钢筋混凝土T形梁桥简介T形梁桥是国内外所建造的装配式钢筋混凝土简支梁桥中最为普遍的桥梁。典型的装配式T形梁桥上部结构是由几片T形截面的主梁并列在一起装配连接而成。T形梁的顶部翼板构成行车道板，与主梁梁肋垂直相连的横隔梁的下部以及T梁翼板的边缘，均设焊接钢板联结构造将各主梁联成整体，这样就能使作用在行车道板上的局部荷载分布给各片主梁共同承受。 2.1 构造布置2.1.1 主梁的布置当设计给定桥面宽度(包括行车道和人行道宽度)，我们如何选定主梁的间距(或片数)，这是构造布局中首先要解决的课题。近几年来，各地所采用的主梁间距做法不一，一般均在1.62.2m之间。对于行车道净宽7m并附加两侧人行道的上部结构，也就是选用四梁式或五梁式的差别。 2.1.2 横隔梁的布置横隔梁在装配式T形梁桥中起着保证各根主梁相互连结成整体的作用，它的刚度愈大，桥梁的整体性愈好，在荷载作用下各主梁就能更好地共同工作。T形梁的端横隔梁是必须设置的，它不但有利于制造、运输和安装阶段构件的稳定性，而且能显著加强全桥的整体性；有跨间横隔梁的梁桥，荷载横向分布比较均匀，且可以减轻翼板接缝处的纵向开裂现象。故当T形梁桥的跨径稍大时(一般在13m以上时)，宜根据跨度、荷载、行车道板构造等情况，在跨径内增设13道横隔梁。2.2 截面尺寸2.2.1 主梁梁高和肋宽对于跨径10m、13m、16m和20m的标准设计所采用的梁高相应为0.9m、1.1m、1.3m、1.5m。当出现建筑高度受到严格限制的情况时，主梁高度就要适当减小，但需要增加钢筋的用量，必要时尚须增加主梁的片数。当吊装允许时，可适当增加梁高，取得较大的抗弯力臂。通过对跨径10m和20m的T形梁进行的经济分析表明，梁高与跨径之比(俗称高跨比)的经济范围大约为1/111/16，跨径大的取用偏小的比值。主梁梁肋的宽度，在满足抗剪强度需要的前提下，一般都做得较薄，以减轻构件的重量。但是，从保证梁肋的屈曲稳定条件以及不致使捣固混凝土发生困难方面考虑，梁肋也不能太薄。目前常用的梁肋宽度为1518cm，视梁内主筋的直径和钢筋骨架的片数而定。 2.2.2 主梁翼板尺寸一般装配式主梁翼板的宽度视主梁间距而定，在实际预制时，翼板的宽度应比主梁中距小2cm，以便在安装过程中易于调整T梁的位置和制作上的误差。根据受力特点翼板通常都做成变厚度的，即端部较薄，向根部逐渐加厚。为了保证翼板与梁肋连结的整体性，翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/10。当该处设有承托时，翼板厚度可计入承托加厚部分厚度；当承托底坡tan1/3时，取1/3。翼板厚度的具体尺寸有两种处理方法：一是考虑翼板承担全部桥面上的恒载与活载，板的受力钢筋全部设在翼板内，在铺装层内只有局部的加强钢筋网，这时翼板做得较厚一些，端部厚度不应小于10cm，当主梁之间采用横向整体现浇连接时，其悬臂端厚度不应小于14cm；另一种是翼板只承担本身自重、桥面铺装层恒载和施工临时荷载，活载则与布置有受力钢筋的钢筋混凝土铺装层共同承担，在此情况端部厚度可适当减小。2.2.3 横隔梁尺寸跨中横隔梁的高度通常可做成主梁高度的3/4左右。梁肋下部呈马蹄形加宽时，横隔梁延伸至马蹄的加宽处。为便于安装和检查支座，端横隔梁底部与主梁底缘之间宜留有一定的空隙，或可做成和中横隔梁同高；但从梁体在运输和安装阶段的稳定要求来看，端横隔梁又宜做成与主梁同高。如何取舍，可视工地施工的具体情况来定。横隔梁的肋宽通常采用1218cm，且宜做成上宽下窄和内宽外窄的楔形，以便脱模工作。2.3 主梁钢筋构造2.3.1 装配式T形简支梁桥的钢筋分类简支梁承受正弯矩作用，故抵抗拉力的主钢筋设置在梁肋的下缘。随着弯矩向支点处减小，主钢筋可在跨间适当位置处切断或弯起。为保证主筋在梁端有足够的锚固长度和加强支承部分的强度，桥规规定，至少有2根，并不少于20%的主钢筋应伸过支承截面11。简支梁两侧的受拉主钢筋应伸出支点截面以外，并弯成直角顺梁端延伸至顶部，与顶层纵向架立钢筋相连。两侧之间不向上弯曲的受拉主钢筋伸出支承截面以外的长度不应小于10倍钢筋直径（环氧树脂涂层钢筋为12.5倍钢筋直径）；R235钢筋应带半圆钩。由主钢筋弯起的斜向钢筋用来增强梁体的抗剪强度，当根据计算无主钢筋弯起时，尚需配置专门的焊于主筋和架立筋上的斜钢筋。斜钢筋与梁的轴线一般布置成45角。弯起钢筋的末端应留有锚固长度：受拉区不应小于20倍钢筋直径，受压区不应小于10倍钢筋直径，环氧树脂涂层钢筋增加25%；R235钢筋尚应设置半圆弯钩。弯起钢筋应按圆弧弯折，圆弧半径(以钢筋轴线计算)不小于10d(d为钢筋直径)。钢筋混凝土梁应设置直径不小于8mm且不小于1/4主筋直径的箍筋，其最小配筋百分率规定：对于R235钢筋不应小于0.18%；对于HRB335钢筋不应小于0.12%。每根箍筋所箍受拉钢筋每排应不多于5根；所箍受压钢筋，每排不多于3根。箍筋间距不大于梁高的1/2，且不大于40cm。当所箍为按受力需要的纵向受压钢筋时，不应大于所箍钢筋直径的15倍，且不应大于40cm，在钢筋绑扎搭接接头范围内的箍筋间距，当绑扎搭接钢筋受拉时不应大于主钢筋直径的5倍，且不大于10cm；当搭接钢筋受压时不应大于主钢筋受压时不应大于主钢筋直径的10倍，且不大于20cm。在支座中民向跨径方向相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于10cm。 箍筋的末端应做成弯钩。弯钩角度可取135。弯钩的弯曲直径应大于被箍的受力主钢筋的直径，且R235钢筋不应小于箍筋直径的2.5倍，HRB335钢筋不应小于箍筋直径的4倍。弯钩平直段长度，一般结构不应小于箍筋直径的5倍，抗震结构不应小于箍筋直径的10倍。在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于10cm，直径不小于8mm。近梁端第一根箍筋应设置在距端面一个混凝土保护层距离处13。梁与梁或梁与柱的交接范围内可不设箍筋；靠近交接面的一根箍筋，其与交接面的距离不宜大于5cm。受扭矩作用的梁，箍筋应制成封闭式。弯钩应箍牢纵向钢筋，相邻箍筋的弯钩接头，其纵向位置应交替布置。纵向钢筋应沿截面周边均匀对称布置，其间距不应大于30cm。为了防止梁肋侧面因混凝土收缩等原因而导致裂缝，T形截面梁的腹板两侧，应设置直径为68mm的纵向钢筋。每腹板内钢筋截面面积宜为(0.0010.002)bh，式中b为腹板宽度，h为梁的高度，其间距在受拉区不应大于腹板宽度，且不应大于20cm，在受压区不应大于30cm。钢筋的间距为1015cm。架立钢筋布置在梁肋的上缘，主要起固定箍筋和斜筋并使梁内全部钢筋形成立体或平面骨架的作用。 为了防止钢筋受到大气影响而锈蚀，并保证钢筋与混凝土之间的粘着力充分发挥作用，钢筋混凝土边缘，需要设置保护层。若保护层厚度太小，就不能起到以上作用，太大则混凝土表层因距离钢筋太远容易破坏，且减小了钢筋混凝土截面的有效高度，受力情况也不好。因此桥规规定：主钢筋与梁底面的净距不应小于钢筋的公称直径，且应不小于3cm,不大于5cm，当净距大于5cm时，应在保护层内设置直径不小于6mm、间距不大于10cm的钢筋网。主筋与梁侧面净距应不小于2.5cm。混凝土表面至箍筋或防裂分布钢筋间的净距应不小于1.5cm。为了使混凝土的粗骨料能填满整个梁体，以免形成灰浆层或空洞，规定各主筋之间的净距应不小于3cm。主筋在三层及三层以下时，除不小于3cm外，还要不小于钢筋直径。在三层以上时，不应小于4cm，并不小于钢筋直径的1.25倍。在装配式T形梁中，钢筋数量多，如按钢筋最小净距要求(在高度方向钢筋的净距也要满足3cm或1.25d的要求)，排列就有困难，在此情况下可将钢筋叠置，并与斜筋、架立钢筋一起焊接成钢筋骨架。在实践中采用表面呈螺纹形或竹节形的钢筋，并选用较小直径的钢筋，有条件时还可将箍筋与主筋接触处点焊固结，以增大粘结强度，从而改善其抗裂性能。在焊接钢筋骨架时，为保证焊接质量，使焊缝处强度不低于钢筋本身强度，对焊缝的长度必须满足下述要求：(1)对于利用主钢筋弯起的斜筋，在起弯处应与其它主筋相焊结，可采用每边各长2.5d的双面焊缝或一边长5d的单面焊缝。弯起钢筋的末端与架立钢筋(或其他主筋)相焊结时，采用长5d的双面焊缝或10d的单面焊缝。其中d为受力钢筋直径。(2)对于附加的斜筋，其与主筋或架立筋的焊缝长度，采用每边各长5d的双面焊缝或一边长10d的单面焊缝。(3)各层主钢筋相互焊结固定的焊缝长度，采用2.5d的双面焊缝或5d的单面焊缝。通常对于小跨径梁可采用双面焊缝，先焊好一边再把骨架翻身另一边，这样既可以缩短接头长度，又可减小焊接变形，但当骨架较长而不便翻身时，就可用单面焊缝。T梁翼缘板内的受力钢筋沿横向布置在板的上缘，以承受悬臂的负弯矩，在顺主梁跨径方向还应设置少量的分布钢筋。按桥规要求，板内主筋的直径不小于10mm，每米板宽内不应少于5根。分布钢筋的直径不小于8mm，间距不大于20cm，其截面面积不少于板截面面积的10%，在有横隔梁的部位应增加分布钢筋的截面面积，以承受集中轮载作用下的局部负弯矩，所增加的分布钢筋每侧应从横隔梁轴线伸出l/4(l为板的跨径)的长度。T形梁在浇筑桥面铺装层以前，尚应按施工荷载验算顶部主筋的受力。如施工荷载很大，则板内配筋由施工荷载控制。对于各种受力钢筋，如通过计算和作图允许将其在梁内切断，则被切断的钢筋应当比理论切断点再放长一个规定的锚固长度，保证该钢筋从理论切断点起能充分受力。最小锚固长度根据受力状态及钢筋种类而定，可参照桥规规定采用。 2.4 装配式主梁的联结构造在横隔梁靠近下部边缘的两侧和顶部的翼板内均埋有焊接钢板，焊接钢板则预先与横隔梁的受力钢筋焊在一起做成安装骨架。当T梁安装就位后即在横隔梁的预埋钢板上再加焊盖接钢板使之联成整体。端横隔梁的焊接钢板接头构造与中横隔梁相同，但由于其外侧(近墩台一侧)不好施焊，故焊接接头只设于内侧。相邻横隔梁之间的缝隙最好用水泥砂浆填满，所有外露钢板也应用水泥灰浆封盖。为了简化接头的现场施工，也可采用螺栓接头，此种接头方法基本上与焊接钢板接头相同，不同之处是盖接钢板不用电焊，而是用螺栓与预埋钢板连接，为此钢板上要预留螺栓孔。还有一种强度可靠整体性好的接头型式就是图所示的扣环接头。这种接头的做法是：横隔梁在预制时在接缝处伸出钢筋扣环A，安装时在相邻构件的扣环两侧再安上腰圆形的接头扣环B，在形成的圆环内插入短分布钢筋后就现浇混凝土封闭接缝，接缝宽度约为0.200.50m。这种接头在工地不需要特殊机具，但现浇混凝土数量较多，接头施工后也不能立即承受荷载。第3章 某大桥设计方案3.1 工程基本概况3.1.1 工程概况某桥位于某区规划某路上，位于东四环西侧、某公园北约78m，上跨两湖连通渠。规划此路为城市次干路，红线宽60m，分上下行两幅路，单侧路面交通为单向3车道，北桥在修建两湖连通渠工程时已建成。连通渠在拟建桥处上口宽36m。新建桥梁不缩窄设计河道上口宽，不减小设计河道行洪断面，为满足连通渠通航要求，设计跨河桥的梁底高程须高于设计常水位2.5m以上。本次设计桥梁为斜桥，与河道交角99拟建桥梁为三跨简支T梁现浇连续桥面结构，桥长36m，桥梁标准跨径12m。宽14.64m，机动车道宽10.5m，单侧设人行道3.54m（含栏杆），另一侧设防撞护栏。主梁为宽腹T梁，下部为盖梁、桩接柱结构。桥梁面积约527m2。3.1.2 工程地质概况(1)地层土质：在勘察深度范围内，按着地层岩性和工程性质分为人工堆积层和第四纪洪冲积层两大层。人工堆积层：表层1.103.40m为中下密的房渣土层，轻亚粘土、亚粘土填土1层。第四纪沉积层：标高32.6234.79m以下为中下密中密的亚粘土、轻亚粘土层，中中上密的轻亚粘土、亚粘土1层；标高25.4225.85m以下为密实的细砂、中砂层；标高21.5922.22m以下为中密的卵石层间有密实的粗砂1层。标高17.7918.35m以下为中密中上密的重亚粘土、中亚粘土层，中上密的轻亚粘土、亚粘土1层；标高10.8211.75m以下为密实的细砂层。本次最大钻深28.0m，达标高7.92m，止于细砂层。关于上述土层的分布规律、埋藏条件及特征，原位测试的综合统计结果，详见“剖面图”及“地层岩性及土的物理力学性质综合统计表”。地下水条件：2003年7月实测钻孔水位标高见表3-1。表3-1 实测钻孔水位标高序号埋深（单位：m）标高（单位：m）地下水类型第一层水3.703.8032.0932.22层间滞水第二层水12.4013.0022.9223.29潜 水第三层水23.9025.1010.8211.75潜 水.(2)工程地质评价：抗震设防烈度及地震影响：根据中国地震动参数区划图GB18306-2001，拟建场区的抗震设防烈度为度。设计基本地震加速度为0.20g。地震液化判定：根据本次钻探实测数据，本场地无土层液化问题。3.1.3 设计依据及规范北京市规划委员会（第120期） 2007年5月13日；北京市测绘设计研究院于2006年12月提供的桥区地形图；某建设集团有限公司提供的某路水系连通渠桥梁工程岩土工程勘察报告（2003市081）技术规范：公路桥涵设计通用规范 （JTG D602004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D622004）公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D632007）城市桥梁设计荷载标准 （CJJ7798）公路桥梁抗震设计细则（JTG/T B02-01-2008）3.1.4 桥梁设计标准(1)设计荷载：城-B级(2)结构安全等级：二级，=1.0；环境类别：II类；(3)设计基准期：桥梁结构的设计基准期为100年；(4)地震动峰值加速度系数0.2g(5)梁底高于设计常水位2.5m以上、梁底净高高于50年一遇设计洪水位0.5m以上；3.2 桥梁设计的总体布署本桥为三跨12m装配式钢筋混凝土简支T梁桥，连续桥面。道路与河道交角99，本次设计桥梁为斜桥，斜交角度9。桥梁总长36m（斜长），全宽14.64m。桥面设1.5%的单向横坡,由支座垫石变高形成。桥墩为柔性排架墩，钻孔灌注桩基础。3.2.1 下部结构设计布署桥台为三桩式盖梁桥台，盖梁为现浇钢筋混凝土结构，混凝土强度等级：C30，盖梁长14.4m，高1.1m，宽1.2m。钻孔灌注桩桩径1.2m，桩长14m，混凝土强度等级：C30水下混凝土。桥墩为三桩式盖梁结构，盖梁为现浇钢筋混凝土结构，混凝土强度等级：C30，盖梁长13.8m，高1.1m，宽1.2m。墩柱采用直径1.0m圆形钢筋砼柱，高4.3m，采用C30砼现浇。每根柱下设直径1.2m钻孔灌注桩一根，桩长13.5m，混凝土强度等级：C30水下混凝土。桩头间设1.00.7m矩形截面现浇钢筋砼系梁。3.2.2 上部结构设计步署上部结构采用预制钢筋混凝土宽腹T梁，梁长（斜长）11.96m，梁高0.85m，预制翼板宽1.1m，梁间距1.6m，翼板湿接头宽0.5m。横桥向设9片T梁，边梁2片，中梁7片。预制T梁混凝土强度等级：C40。桥面采用复合式桥面铺装，总厚度190mm，下层为100mmC40纤维混凝土桥面铺装，聚丙烯晴纤维含量：0.9kg/m3。上层为90mm沥青混凝土铺装。桥面横坡1.5%。90mm沥青混凝土铺装分为上下两层，上层为细粒式沥青砼AC-13(C)40mm，下层为中粒式沥青砼AC-16(C)50mm。3.2.3 附属结构设计步署桥梁支座选用GJZ20030041矩形板式橡胶支座，共54块。两端桥台各设3m长现浇钢筋混凝土桥头搭板，纵坡为5%。两端桥台处设XLM80型桥梁伸缩缝。中间各梁间设连续桥面。栏杆采用钢栏杆，其花饰、颜色由业主确定。桥墩柱、盖梁抗冻等级：F250；桥面砼抗渗等级：W6。为防止冲刷，桥中心线上下游河底及边坡均采用厚0.4m浆砌石护砌。护砌范围桥中心线上游与北桥护砌接顺，桥中心线下游护砌30m。第四章 桥墩盖梁计算4.1 设计资料桥墩为三柱式柔性排架墩，由柱、盖梁组成。基础为单排桩基础。所有构件均为现浇C30钢筋砼构件。桥面设计荷载等级为：城-B级；安全等级二级： 。本桥为六跨25m桥面连续简支T梁桥； 桥面布置及桥墩尺寸：图4-1 盖梁尺寸图4.2 盖梁计算盖梁高1.1m，正投影宽1.2m，柱高4.3m。计算盖梁、柱的线刚度比：柱按两端固结取计算长度为0.543m。因此，盖梁按刚构计算，加载（支座）位置和编号如图4-2所示。图4-2 盖梁计算模型及型号4.2.1 荷载计算4.2.1.1 恒载计算(1)上部恒载计算：主梁荷载计算： 预制T梁边梁重（1片）： kN中梁重（1片）： kN T梁现浇部分现浇部分全桥共重 二期荷载： 地袱： q1=0.18825=4.7 kN/m (单侧) 栏杆： q2=（186+732+134+1682）0.01/36.45=0.75 kN/m （单侧） 桥面砼铺装： q3=14.40.126=37.44 kN/m （全桥） 沥青砼铺装层：q4=10.50.0924=22.68 kN/m （全桥） 人行道： q5=3.120.3725=28.86 kN/m （单侧） 挂檐板： q6=0.0726=1.82 kN/m（单侧） 单片梁所受到的二期荷载：q=(4.7+0.75+37.44+22.68+28.86+1.82)/9=10.7 kN/m综合解得单梁二期荷载G4=157.1 kN所以上部结构在盖梁顶面支座处产生的恒载反力见表4-1。表4-1 上部结构在盖梁顶面支座处产生的恒载反力加载位置自重（kN）二期（kN）上部恒载（kN）1号152.36157.1309.462号144.56157.1301.663号144.56157.1301.664号144.56157.1301.665号144.56157.1301.666号144.56157.1301.667号144.56157.1301.668号144.56157.1301.669号152.36157.1309.46 (2)盖梁自重计算kN/m4.2.1.2 活载计算(1)汽车荷载设计荷载等级为城-B: kN/m,kN/m,kN纵向计算：单车道单孔布载汽车荷载在桥墩盖梁处产生的反力(记入冲击系数)：kN单车道双孔布载汽车荷载在桥墩盖梁处产生的反力(记入冲击系数)：kN横向计算：汽车荷载横向分配系数采用杠杆原理1计算。跨中最不利弯矩布载各加载点荷载值：图4-3 盖梁计算模型及型号各个加载位置荷载值计算结果见表4-2表4-6(单位：kN)。表4-2 靠左布置三列车加载位置分配系数(车)双孔布载(车)加载位置分配系数(车)双孔布载(车)1号006号0.519437.212号007号0.481405.23号0.494416.158号0.494416.154号0.438 368.979号0.0065.055号0.544458.2700表4-3 靠左布置一列车加载位置分配系数(车)双孔布载(车)加载位置分配系数(车)双孔布载(车)1号006号002号007号003号0.494173.48号004号0.438 153.79号005号0.06924.200表4-4 靠右布置一列车加载位置分配系数(车)双孔布载(车)加载位置分配系数(车)双孔布载(车)1号006号002号007号0.1552.73号008号0.438153.74号0 09号0.4131455号0000表4-5 靠右布置两列车加载位置分配系数(车)双孔布载(车)加载位置分配系数(车)双孔布载(车)1号006号0.438307.52号007号0.594416.993号008号0.438307.54号0 09号0.413289.935号0.11983.5400表4-6 靠右布置三列车加载位置分配系数(车)双孔布载(车)加载位置分配系数(车)双孔布载(车)1号006号0.438368.972号007号0.594500.43号0.08874.138号0.438368.974号0.438 368.979号0.413347.95号0.594500.400(2)人群荷载纵向计算：单孔布载人群荷载在桥墩盖梁处产生的反力：双孔布载人群荷载在桥墩盖梁处产生的反力：横向计算：人群荷载横向分配系数采用铰接梁法2计算。中跨跨中最不利弯矩布载各加载点荷载值：图4-4 人群荷载布置图各个加载位置荷载值计算结果见表4-7(单位：kN)。表4-7 人群荷载分布系数加载位置分配系数(人)双孔布载(人)加载位置分配系数(人)双孔布载(人)1号0.33446.166号0.0557.62号0.27838.427号-0.00014-0.023号0.22230.688号-0.056-7.744号0.16723.089号-0.111-15.345号0.11115.340004.2.2 盖梁内力计算弯矩：下侧受拉为正，剪力：绕物体逆时针转动为正，表中数字右上角“+”表示右截面，“-”表示左截面。此处分别采用了手工计算和用ANSYS计算。4.2.2.1 手工计算：(1)恒载作用下盖梁内力计算各加载点集中力值见表4-1。 图4-5 盖梁截面位置编号表4-8 盖梁在恒载作用下的内力(弯矩单位： 剪力单位：kN)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)A-502.34-375.49671.83E184.01351.2849.62B219.36307.645.98F219.36-5.98-307.64C184.01-49.62-351.28G-459.05-671.83375.49D-430.11-406.88406.88-502.34+(2)活载作用下盖梁内力计算求跨中最不利弯矩图4-6 跨中最不利活载布置汽车荷载作用下，各加载点集中力值见表4-6。汽车荷载作用下，按E,F不利加载时，盖梁内力见表4-9。 表4-9 按EF不利加载时盖梁的内力 (弯矩单位： 剪力单位：kN)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)A-192.54+0144.23E204.49431.2462.27B70.25144.2370.10F305.3662.27-438.13C183.8270.10-298.87G-567.44-807.10347.9D-494.12+-298.87431.24-493.32+人群荷载作用下，各加载点集中力值见表4-7。人群荷载作用下，盖梁内力见表4-10。 表4-10 人群荷载作用下盖梁的内力(弯矩单位： 剪力单位：kN)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)A-65.45-46.1665.26E3.745.62-1.98B18.9226.84-3.84F0.53-1.98-1.96C12.7-3.84-26.92G-1.48-5.78-15.34D-30.91-26.925.6221.75+求D支点最不利弯矩图4-7 G支点最不利活载布置汽车荷载作用下，各加载点集中力值见表4-6。汽车荷载作用下，按G点不利加载时，盖梁内力见表4-11。表4-11 G点最不利加载是盖梁内力(弯矩单位： 剪力单位：kN)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)截面位置弯矩剪力(左)剪力(右)A-192.54+0144.23E204.49431.2462.27B70.25144.2370.10F305.3662.27-438.13C183.8270.10-298.87G-567.44-807.10347.9D-494.12+-298.87431.24-493.32+4.2.2.2 下面是采用ANSYS计算的过程(1)恒载作用下盖梁内力计算各加载点集中力值见表4-1 图4-8 ANSYS实体模型图表4-12 恒载作用下盖梁内力（ANSYS计