桥梁设计说明书

1、装配式钢筋混凝土T型梁桥设计课程设计说明书一、 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1-1。2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。6混凝土弹性模量 Eh=3.00104MPa。纵断面布置见图1-2。图1-1 横断面布置图（单位：cm） 图1-2 纵断面布置图（单位：cm）6.设计依据（1）公路桥涵设计通用规范（JT

2、G D60-2004）（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）二、 行车道板的计算（一） 恒载及其内力1. 计算图示由设计资料知：La=610cm,Lb=200cm；La/Lb=610/170=3.62，所以，行车道板可以按照多跨连续单向板计算。2. 等跨简支板内力计算（以纵向1m宽的板条进行计算）计算跨度： l0=170-18=152cm；l=l0+t=152+(22+10)/2=168cm170cm。弯矩及剪力计算图示见图2-1和图2-2。桥面铺装层g1=230.11.0=2.3kN/m；桥面板自重g2=251.0（0.22+0.1）/2=4kN/m； 合

3、计：g=g1 +g2 =2.3+4=6.3kN/m； 弯矩：Mog=1/8gl2 =1/86.31.682=2.22kN/m2； 剪力：Vsg=1/2gl0 =1/26.31.52=4.79kN。（二） 汽车荷载产生的内力汽车后轴轴载P=140kN，车轮着地尺寸：垂直板跨a1=0.2m，平行板跨b1=0.6m， 则得荷载有效工作宽度，b=b1+2h=0.6+20.11=0.82m 荷载作用于板中央时，a=a1+2h+l/3=0.2+20.1+1.68/3=0.96md/2=0.7m,板的有效工作宽度有重叠，所以a=a1+2h+l/3+d=0.2+20.1+1.68/3+1.4=2.36m2*l

4、/3+d=2.49m图2-1 弯矩M计算图示（单位：cm）(a)剪力V计算图示（单位：cm）（b）剪力V影响线图2-2 剪力V计算图示所以，取a=2.49m。弯矩：Mop= =11.33kN/m2；剪力：荷载作用在靠近支座处时，a=a1+2h+t=0.2+20.1+(0.18+0.1)/2=0.54m；计算剪力时取a=1.09m。A1=P/2aA2=y1=1-b/(2l0)=0.733y2=1-(a-a)/(6l0)=0.939VSP= =74.92kN（三） 荷载组合1. 弯矩计算M0=1.2 Mog+1.4 Mop =1.21.95+1.411.33=18.21kN/m2；支点弯矩：Ms=

5、 -0.7 M0 = -0.718.21=12.74kN/m2；跨中弯矩：t/h=(0.18+0.1)/(21.6)=0.08750.25；所以，Mc= +0.5 M0 =0.518.21=9.10 kN/m2；2. 支点剪力计算Vs=1.2Vsg+1.4VSP =1.24.35+1.474.92=110.11kN三、 荷载横向分布系数计算（一）杠杆原理法用杠杆原理法计算支点荷载作用下各梁的荷载横向分布系数。1. 绘制1号梁、2号梁和3号梁的荷载横向影响线，如图3-1（b）、（b）和（d）所示。图3-1 杠杆原理法计算荷载横向分布系数（单位：cm）2. 在横向影响线上在荷载沿横向最不利位置上进

6、行布载。图中，Pq、Por分别为汽车荷载轴重和每延米跨长人群荷载集度。和 分别为汽车车轮和人群荷载集度的影响线坐标。3. 荷载横向分布系数计算1（6）号梁：汽车荷载 人群荷载 2（5）号梁：汽车荷载 人群荷载 3（4）号梁：汽车荷载 人群荷载 4. 计算结果汇总，见表3-1表3-1 荷载横向分布系数梁号荷载位置汽车荷载人群荷载1（6）支点m00.4271.4412（5）0.503（4）0.50（二）偏心压力法该桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚度，且承重结构的宽跨比为B/L=10.20/24.5=0.420.5所以，可用偏心压力法计算跨中荷载作用下各梁的荷载横向分布系数mc。1. 该桥

7、各根主梁截面均相等，梁数n=6，梁间距为1.7m，则 50.582. 1（6）号梁计算1) 计算1（6）号梁横向影响线坐标值0.381 -0.1902) 绘制1（6）号梁横向影响线，见图3-2（b）。3) 计算1（6）号梁的荷载横向分布系数汽车荷载 =0.604人群荷载0.5863. 2（5）号梁计算1) 计算2（5）号梁横向影响线坐标值0.381 -0.0482) 绘制2（5）号梁横向影响线，见图3-2（c）。3) 计算2（5）号梁的荷载横向分布系数汽车荷载 =0.0.439人群荷载0.4174. 3（4）号梁计算1) 计算3（4）号梁横向影响线坐标值0.238 0.0952) 绘制3（4）

8、号梁横向影响线，见图3-2（d）。3) 计算3（4）号梁的荷载横向分布系数汽车荷载 =0.388人群荷载0.210+0.038=0.248图3-2 偏心压力法计算荷载横向分布系数（单位：cm）5. 计算结果汇总，见表3-2。表3-2 荷载横向分布系数梁号荷载位置汽车荷载人群荷载1（6）跨中mc0.6040.5862（5）0.4390.4173（4）0.3880.248（三）修正的偏心压力法1. T梁的细部尺寸见图3-3。2.图3-3 主梁截面尺寸（单位：cm）3. 计算I和IT翼缘板的有效高度：h=(20+10)/2=15m；主梁截面重心位置：cm主梁抗弯惯矩：I 主梁抗扭惯矩：对于梁肋：t1

9、/b1=20/185=0.108,查表得，c1=0.318；对于翼缘：t2/b2=15/200=0.0750.1,查表得，c2=1/3。则有，IT = c1b1t13+c2b2t23=1/3200203+0.3185153=669000；4. 计算抗扭修正系数5. 1（6）号梁计算1) 计算1（6）号梁横向影响线坐标值0.502 -0.1692) 绘制1（6）号梁横向影响线，见图3-4（b）。3) 计算1（6）号梁的荷载横向分布系数汽车荷载 =0.571人群荷载0.5506. 2（5）号梁计算1) 计算2（5）号梁横向影响线坐标值0.362 -0.0282) 绘制2（5）号梁横向影响线，见图3

10、-4（c）。3) 计算2（5）号梁的荷载横向分布系数汽车荷载 =0.477人群荷载0.3967. 3（4）号梁计算1) 计算3（4）号梁横向影响线坐标值0.232 0.1022) 绘制3（4）号梁横向影响线，见图3-4（d）。3) 计算3（4）号梁的荷载横向分布系数汽车荷载 =0.382人群荷载0.243+0.091=0.334图3-4 修正的偏心压力法计算荷载横向分布系数（单位：cm）8. 计算结果汇总，见表3-3。表3-3 荷载横向分布系数梁号荷载位置汽车荷载人群荷载1（6）跨中mc0.5710.5502（5）0.4770.3963（4）0.3820.334（四） 铰接梁法1. T梁的细部

11、尺寸见图3-5。图3-5 主梁截面尺寸（单位：cm）2. 计算刚度参数 2.5，取P=2.5代入：所以箍筋间距取250mm，不设弯起钢筋（=1.0，=1.0）(4) 设置弯起钢筋根据要求画出剪力图，由弯起钢筋承担的剪力为20%，图中有标示，在上方所画区域既是许配弯起钢筋的部分，及距支点3326.9mm以内。弯起钢筋的间距以离支点最远处的弯起钢筋的间距作为依准，L=2000-230-22-532=1758mm,取间距为1760mm，布置两根即21760=3520mm3326.9mm。为安全起见布置三排弯起钢筋，按照规定，在H/2处再焊接一根弯起钢筋。其布筋图如下。 图5.1 弯起筋及箍筋配筋图图

12、5.2 主梁配筋图综上所诉主梁配筋如图5.2弯起筋及箍筋配筋如图5.1弯起筋图5.1标注很明确，对于箍筋，分三段配 第一段距支点一倍梁高2000mm范围内箍筋间距100mm；第二段距跨中截面2147.3mm箍筋间距为300mm;第三段 在一、二两段之间箍筋间距250mm.因为一号梁的弯矩和剪力均最大，其他梁可按一号梁配置。（六）变形验算（一）裂缝宽度验算 根据规范，最大裂缝宽度按下式计算：式中：钢筋表面形状系数，光面钢筋取1.4，带肋钢筋取1.0；作用长期效应影响系数， () 为按长期（短期）效应组合计算的内力值，取弯矩或应力均可；与构件受力性质相关的系数，钢筋砼板式受弯构件取1.15，其他受

13、弯构件取1.0；由作用短期效应组合引起的开裂截面纵向受拉钢筋应力；纵向受拉钢筋直径，当采用不同直径的钢筋时，应改用换算直径，对于焊接钢筋骨架应乘以1.3的系数；纵向受拉钢筋配筋率； ,构件受拉翼缘的宽度和厚度；受拉钢筋直径： =1.0（带肋钢筋） =1.0（钢筋混凝土T形受弯构件）对于1号梁：于是，作用短期效应钢筋应力：则： 故满足要求对于2号梁：于是，作用短期效应钢筋应力：则： 故满足要求对于3号梁：于是，作用短期效应钢筋应力：则： 故满足要求（二）挠度计算根据公预规规定：钢筋混凝土受弯构件的刚度为全截面的抗弯刚度开裂构件等效截面的抗弯刚度， 开裂截面的抗弯刚度，开裂弯矩，构件受拉区混凝土塑

14、性影响系数，全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩全截面换算截面惯性矩开裂截面换算截面惯性矩混凝土轴心抗拉强度标准值计算如下：1） 计算构件全截面换算截面面积：2） 计算构件全截面换算截面重心轴距截面上边缘距离和下边缘距离： 3） 计算构件全截面换算截面惯性矩： 4） 计算构件全截面换算截面对下边缘的抵抗矩： 5） 计算换算截面下部对重心轴的面积矩： 6） 就算开裂截面的中和轴位置，设中和轴在受压翼缘以下，则构件换算截面的受压区高度可以解下式得： =528.1mm=150mm 与初始假设相符，所以有效。7） 计算开裂截面惯性矩： 8） 计算受拉区砼塑性影响

15、系数：9） 计算开裂弯矩10) 全截面抗弯刚度 11）开裂截面的抗弯刚度12）计算开裂（截面）构件等效截面的抗弯刚度B13）计算构件挠度。正常使用阶段考虑长期作用影响的荷载短期效应组合产生的挠度为：（为挠度长期增长系数；对C40砼，=1.45）所以该构件应设与挠度。14）恒载与荷载频遇值的一半产生的挠度：该梁应设20.67 21mm的预拱度。15）按规范规定，钢筋混凝土受弯构件在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600：所以挠度符合规定。（七） 支座设计与计算（一） 确定支座的平面尺寸由于主梁肋宽为20cm,故初步选定板式橡胶支座的平面尺寸为，（顺桥），则按构

16、造最小尺寸确定，首先，根据橡胶支座的压应力限值验算支座是否满足要求，支座压应力标准值：所以，支座压力为：故满足要求。（二） 确定支座高度 支座的高度由橡胶层厚度和加劲钢板厚度两部分组成，应分别考虑计算。 假定支座水平放置，且不考虑混凝土收缩徐变的影响，温差时引起的温度变形，由主梁两端均摊，则每一支座的水平位移为：式中，为构件计算长度，因此，不计入制动力时，cm制动力：由于小于公路1级汽车荷载制动力的最低限值165KN，故取165KN计算。本设计中采用6根梁，每根梁采用2个支座，共12个支座，且假设桥墩为刚性墩，各支座抗推刚度相同，因此制动力可平均分配，则一个支座的制动力为：因此，计入制动力时，

17、橡胶厚度的最小值为：式中，=1.0MP此外，从保证受压的稳定考虑，矩形板式橡胶支座的橡胶厚度应满足：由上述分析可知，按计入制动力和不计入制动力计算的橡胶厚度最大值为1.07cm，小于3.6cm,因此，橡胶总厚度的最小值取3cm，选择加劲钢板，桥规（JTGD62）中规定，单层加劲钢板厚度应按下式计算：且单层加劲钢板厚度不小于2cm。本设计中为应力校正系数，取1.3；=19*44=836，、为一块加劲钢板的上、下橡胶层的厚度，本设计中取8mm。为加劲钢板轴向拉应力限值，取钢材屈服强度的0.65倍，取钢材的屈服强度为340MP，因此=0.65*340MP=221MP；为支座压力标准值，将上述各项代入计算公式得：=0.68由于计算所得=0.68mm2mm，故取=2mm。按板式橡胶支座的构造规定，加劲板的上下保护层不应小于2.5mm，取3mm，中间橡胶层厚度取8mm。取布置4层钢板。此时，橡胶厚度。加劲板总厚度，故支座高度（三） 支座偏转情况验算支座的平均压缩变形为式中：橡胶体积模量（取2000MP）； 支座抗压弹性模量，可按下式计算：将上述各值代入计算式，得在恒载车道荷载和人群荷载作用下，主梁挠曲在支座顶面引起的倾角，应按结构力学的方法计算，则有：恒载产生的转角：车道均布荷载产生转角：车道集中荷载产生转角：人群荷载产生的转角：故转角：=0.0018rad，小