桥梁工程课程设计--装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计

1、. 桥 梁 工 程 课 程 设 计 说 明 书题 目 装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计 系（ 部） 建筑与测绘工程学院 专 业 土木工程（交通土建方向） 班 级 土木104班 学生姓名 苏 迪 学 号 17 5 月 13 日至 5 月 26 日 共 2 周 2012年 5 月26 日目 录1. 设计题目与基本资料32. 行车道板计算42.1恒载及其内力42.2汽车荷载产生的内力52.3荷载组合52.4 配筋53. 荷载横向分布系数计算63.1杠杆原理法63.2偏心压力法84. 主梁内力计算124.1恒载内力计算124.2活载内力计算134.3作用效应组合175横隔梁内力计算5.1横隔梁弯矩计算

2、185.2 横隔梁截面配筋与验算196钢筋配置及验算246.1 纵向受拉钢筋的配置246.2 正截面抗弯承载力验算246.3 弯筋和箍筋的配置246.4 斜截面抗剪承载力验算257. 变形验算277.1 裂缝宽度验算278.支座设计与计算288.1确定支座平面尺寸298.2确定支座的厚度308.3验算支座偏转情况318.4验算支座的抗滑稳定性321.1设计题目装配式钢筋混凝简支T梁桥设计1.2设计基本资料（1）桥面净空：净10+2×0.75，根据桥面净空，10+2×0.75外加两边栏杆布置20.25m ，总共12m 。对于翼缘板宽度为2m ,设置六梁式。装配式钢筋混凝土简支

3、T型梁桥横截面主要尺寸如下：取高跨比 ，=34.96m , 所以h=2.2m。梁肋宽度取为18cm , 翼板端部尺寸取10cm , 根部尺寸，取=22cm ，横断面布置见图1（a）。,（2）可变荷载：汽车荷载，公路-级，人群荷载2.5kN/m²；人行道+栏杆=5kN/m²。（3）永久荷载：荷载级，桥面铺装8cm沥青混凝土（重度为）,和10cm厚的砼垫层（重度为）（4）桥梁纵断面尺寸：标准跨径 Lb=35.00m，计算跨径L=34.50m，桥梁全长L=34.96m，纵断面布置见图1（b）。（5）材料：主筋采用HRB335，其他用HPB235，混凝土标号C40。2.行车道板计算

4、2.1汽车荷载产生的内力将后轮作用在铰接缝的轴线上，作用力P=140kN。对于车轮荷载中后轮的着地宽度长度,宽度。1)、车轮荷载在板上的分布图形2）、荷载分布的有效宽度冲击系数：单个车轮：两个车轮：3)、作用在每米宽板条上弯矩单个车轮： 两个车轮： 4）作用在每米板条上的剪力为： 两个车轮： 单个车轮：QAq=QAq,Q'Aqmax=22.98kN2.2恒载及其内力荷载级，桥面铺装8cm沥青混凝土和10cm 厚的的砼垫层，T梁材料的重度，以纵向1m宽板条进行计算。1、每米板上的横载g：桥面铺装层（沥青砼面层）g1：0.08231.0 = 1.84 的砼垫层g2：0.101.025 =

5、2.50 T梁自重g3： 合计：g=gi=8.34 2、每米宽板条的横载内力MAg=-12gl2=-0.5×8.34×12=-4.17kN*mQAg=g×l=8.34×1=8.34kN2.3荷载组合横载+汽车荷载MA=1.2×MAg+1.4×MAq=1.2×-4.17+1.4×-17.46=-29.448kN*mQA=1.2QAg+1.4QAq=1.2×8.34+1.4×22.98=42.18kN2.4 配筋，类环境、1、 x：悬臂梁根部的高度h=18cm, 净保护层2cm, 取HRB335直径

6、为14mm., 有效宽度解得2、 As 按规范D62 5.2.2 条3、 配筋 按间距16cm配置，每米宽配筋板宽配筋，故满足要求。4、尺寸验算 按D62 5.2.9 抗剪上限值验算 按D62 5.2.10 抗剪下限值验算故不需进行斜截面抗剪承载力验算，按构造要求配置分布钢筋，故分布钢筋10 255、承载力验算故满足要求。3、荷载横向分布系数计算3.1杠杆原理法基本假定：忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面板在主梁上断开，而当作是沿板横向支撑在主梁上的简支梁或悬臂梁考虑。当荷载作用在支点处时，应按杠杆原理法计算荷载的横向分布系数。荷载的横截面如下：理论上进行汽车布载时，可以布置3辆，但考

7、虑到道路建成后发生这种概率的可能性很低，故只布置2辆，如上图所示首先绘制1号梁、2号梁、3号梁的影响线，如下图所示在根据公路桥梁设计通用规范规定在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布载。例如，对于车辆荷载规定的车轮横向轮距1.8m，两汽车车轮的横向最小间距1.3m, 车轮距人行道缘石最少0.5m, 求出相应荷载影响线的竖标后，就可以得到和再分给相应梁的最大荷载：1号梁的最大荷载：人群荷载：车辆荷载：其中和 相应为汽车荷载轴重和每延米跨长的人群荷载故： 、 同理，2号梁最大荷载值：车辆荷载：人群荷载：由于人行道上没有布载，因为人行道荷载引起的负反力反而会减小对2号梁受力的影响，故同理，3号梁的最大

8、荷载为：车辆荷载：人群荷载：而后可知，4号梁与3号梁一样， 、 5号梁与2号梁一样， 、 6号梁与1号梁一样， 、 3.2偏心压力法由横断面和纵断面图可知，该桥在跨内设有横隔梁，并假设具有强大的连接刚性，且承重结构的长宽比为：LB=34.506×2.0=2.875>2故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数该桥各根主梁的横截面均相等，材料一致，梁根数6根，梁间距2.00m则：由公式可知：1号梁横向影响线的竖标值为：由与绘制1号梁的影响线（如下图所示）。图中按公路桥梁设计通用规范规定，确定汽车的最不利荷载位置布载进而由与 计算横向影响线的零点位置，设零点位置距1号梁的位

9、置距离为X 米解得：所有 1=7.34-0.57.34×0.524=0.520同理 2=0.392， 3=0.299 4=0.171 5=0.551于是1号梁的荷载横向分布系数的计算如下：车辆荷载：人群荷载：mcr=5=0.551同理，2号梁影响线的竖标值计算如下由 和 绘制2号梁的影响线（下图所示），进而进行汽车的最不利荷载位置布载进而由和计算横向影响线的零点位置，设零点距离1号梁的距离为X 米解得：所有 1=8.88-0.58.88×0.381=0.379同理 2=0.302， 3=0.246 4=0.169 5=0.397于是1号梁的荷载横向分布系数的计算如下：车辆荷

10、载：人群荷载：mcr=5=0.397同理，3号梁影响线的竖标值计算如下由 和 绘制3号梁的影响线（下图所示），进而进行汽车的最不利荷载位置布载进而由和计算横向影响线的零点位置，设零点距离1号梁的距离为X 米解得：所有 1=16.64-0.516.64×0.238=0.237同理 2=0.212， 3=0.193 4=0.167 5=0.243于是1号梁的荷载横向分布系数的计算如下：车辆荷载：人群荷载：mcr=5=0.243故，4号梁和3号梁横向分布系数一样 、5号梁和2号梁横向分布系数一样 、 6号梁和1号梁的横向分布一样 、4.主梁内力计算4.1恒载内力计算1.恒载集度g1=0.2

11、2×2.2+0.18+0.102×2.0-0.222×25=15.215kN/m横隔梁：对于边主梁：g2=2.0-0.222×0.15×6×25×1.65-0.1434.50=0.88kN/m对于中主梁：g2=2×0.88=1.76kN/m桥面铺装层：g3=23×0.08×10+25×0.10×106=7.23kN/m栏杆和人行道:作用于边主梁的全部荷载g为g=gi=15.215+0.88+7.23+1.67=24.995kN/m作用于中梁的全部荷载g为g,=gi=15.21

12、5+1.76+7.23+1.67=25.875kN/m2 恒载内力计算主梁的弯矩与剪力（1）边主梁跨中弯矩Mg=18gl2=18×24.995×34.52=3.72×103kNm跨中处剪力为零支座截面最大剪力为QG=gl2=12×24.995×34.5=431.16kN跨中处剪力为零 中主梁跨中弯矩Mg=18gl2=18×25.875×34.52=3.85×103kNm跨中处剪力为零支座截面最大剪力为QG=gl2=12×25.875×34.5=446.34kN横载内力汇总中主梁横载内力汇总Q(k

13、N)M(kN.m)x=0446.340x=L/203.85×103边主梁横载内力汇总Q(kN)M(kN.m)x=0431.160x=L/203.72×1034.2活载内力计算荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置 公路级汽车荷载人群荷载计算方法1号梁跨中m0.6910.551按“偏心法”计算m支点m0.3751.019按杠杆法计算计算公路-级荷载的跨中弯矩简支梁桥的结构基频：其中=2.156×10Ns/mf=4.058H按D60第4、3、2条之5 ，当1.5Hzf14Hz时，则，双车道不折减;pk=160+4×34.5=298kN=18l2=18×3

14、4.52=148.78m2 y=l4=14×34.5=8.625m故得 =1.240×0.691×(10.5×148.78+298×8.625) =3540.84kN/m(3)计算人群荷载跨中弯矩=0.551×2.5×0.75×148.78 =153.71kN/m (4)计算跨中截面车道活载最大剪力鉴于跨中剪力影响线的较大坐标处于跨中部分,故也采用全跨统一的荷载横向分布系数来计算。的影响线面积: =12×12×34.5×0.5=4.3125m 故得 =1.240×0.691&

15、#215;10.5×4.3125+1.2×298×0.5=192.00kN(5)计算跨中截面人群荷载最大剪力=0.551×2.5×0.75×4.3125=4.455kN (6)支点处车道荷载最大剪力作为荷载横向颁布系数沿桥跨方向变化图形和支点影响力影响线横向分布变化区段长度:a=×34.5-5.68=11.57M对应支点剪力影响线的荷载位置=1.240×1×0.691×10.5×17.25+1.2×298×1+oq=461.60+oq附加三角形荷载重心影响线坐标为:

16、y=1×(34.5-13×6.12)34.5=0.941且 oq=1.240×1×6.122×0.375-0.691×10.5×0.941+(0.375-0.691)×1.2×298×1=-151.97kN故公路-级荷载支点剪力为:Q=461.60-151.97=309.63KN(7)计算支点截面人群荷载最大剪力人群荷载的横向分布系数如图所示=0.551×(2.5×0.75)×17.25+×6.12×(1.019-0.551)×2.5&

17、#215;0.75×0.941=17.82+2.53=20.35KN梁号荷载位置公路级人群荷载2号梁跨中M0.5480.397按“偏心法”计算M按杠杆法计算M支点M0.5503号梁跨中M0.40450.243按“偏心法”计算M按杠杆法算M支点M0.7250对于2号梁:M=2808.08KN·MM=110.75KN·M跨中活载最大剪力Q=152.27KNQ=3.15KN支点载面车道荷载最大剪力Q=366.07+=1.240×1××(0.55-0.548)×10.5×0.941+(0.55-0.548)×1.

18、2×298×1=0.96KN故公路-级荷载支点剪力为Q=366.07+0.96=367.03KN支点处人群荷载最大剪力 =0.397×2.5×0.75×17.25+×6.12×(0-0.397) ×2.5×0.75×0.941 =10.70KN对于3号梁M=2072.75KN·MM=67.79KN·M跨中活载最大剪力Q=112.39KNQ=1.96KN支点载面车道荷载最大剪力Q=270.21+=1.240×1××(0.725-0.4045) &#

19、215;10.5×0.941+(0.725-0.4045) ×1.2×298×1=154.13KN故公路-级荷载支点剪力为Q=270.21+154.13=424.34KN支点处人群荷载最大剪力 =0.243×2.5×0.75×17.25+×6.12×(0 -0.243) ×2.5×0.75×0.941 =6.55KN主梁内力汇总表梁号荷载类型支点最大剪力(KN)跨中最大弯矩(KN·M)最大剪力(KN)1号梁q309.633540.84192.00r20.35153.

20、714.4552号梁q367.032808.08152.27r10.70110.753.153号梁q424.342072.75112.39r6.5567.791.964.3作用效应组合=(·S+ S)=1.0×(1.2 M+ 1.4MP+0.8 ×1.4Mr)荷载组合梁号跨中支座最大弯矩(KN·M)最大剪力(KN)最大剪力(KN)19592.73273.79973.6728519.35216.711043.2237441.77159.541118.805 横隔梁内力计算书5.1 横隔梁弯矩计算从主梁计算得知，当时用G-M法查出下表计算项目荷载位置b3/4

21、b 1/2b1/4b0-0.228 -0.118 -0.003 0.118 0.239 -0.080 -0.035 0.199 0.088 0.191 0.148 0.083 0.202 -0.030 -0.048 0.032 0.018 0.043 -0.006 -0.010 -0.196 -0.100 0.040 0.112 0.229 -0.785 -0.401 0.161 0.446 0.915 -3.023 -1.544 0.620 1.718 3.522 计算荷载的峰值p （2） 计算跨中横隔梁中间截面的弯矩横隔梁跨径为6.4m，冲击系数，各项活载弯矩值为：荷载安全系数的采用如下：

22、负弯矩组合：故横梁内力：正弯矩由汽车荷载控制：负弯矩由人群荷载控制：5.2横隔梁截面配筋与验算（1） 正弯矩配筋，把铺装层折作3cm计入横隔梁截面，则横隔梁翼板有效宽度为：，规范要求取小者，即取，假设，则。按规范有：解得：由公式，得：选用，此时：， ，满足要求。验算截面强度：（2） 负弯矩配筋：取，解得：选用，则验算横隔梁正截面含筋率；均大于规范规定的最小配筋率。6.钢筋配置及验算6.1纵向受拉钢筋计算先假定取纵向受拉钢筋24。6.2正截面抗弯承载力计算各梁取C40砼、；、级钢、 、 T型截面翼缘有效宽度：全桥宽度由边梁控制设计并取较小值混凝土受压面积该值小于翼缘有效宽度板厚为2000

23、5;150=300000mm则受压区高度限于项板内，其高度 =0.56×1944=1088.64mm=.146.87mm截面抗弯力矩验算：正截面符合要求6.3弯起钢筋和箍筋配置取离支座处的剪力设计值 并将其分成两部分支点剪力设计值：V0d=1118.80kN 跨中剪力设计值：当支点到跨中剪力递减坡度：离支点 处剪力设计值：按D62第5.2.10构造配筋剪力设计值为剪力设计值小于或等于164.2KN时可按构造配筋构造配筋长度可用下式计算设支点由弯起钢筋和箍筋共同承担剪力设计值，按80%取用，其值为支点由弯起钢筋承担剪力设计值，按20%取用，其值为按D62第5.2.11计算箍筋间距 对于

24、双箍筋 ， I级钢箍筋间距取200mm，但按第9.3.13条规定，在支座中心跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不应大于100mm。当离支点处，剪力设计值为 取 箍筋间距取180mm按D62第5.2.11计算各排弯起钢筋截面面积：第一排弯起钢筋截面面积，取距支座中心 处，应由弯起钢筋承担那部分剪力设计值由纵筋弯起 ，提供计算第二排弯起钢筋，应取第一排弯起钢筋弯点处，即距支座中心：，其中44mm为架立钢筋的净保护层厚度，22.7mm为架立钢筋的外径，30mm为纵向钢筋的净保护厚度，35.8mm为纵向钢筋的外径。由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值：第二排弯起钢筋面积纵向弯起的 钢筋提

25、供的计算第三排弯起的钢筋，应取第二排弯起钢筋起弯处，即距支座中心：，应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合值 ，且所以不需要设弯起钢筋，但实际仍需 钢筋。箍筋布置如下：自支点一倍梁高一倍范围内，间距为100mm；自一倍梁高处至第二排斜筋下端处，间距为200mm；其他梁段箍筋间距为180mm6.4斜截面抗剪承载力验算计算截面：取距支点 梁段截面验算；先假定斜截面水平投影长度 ，则由此可以计算斜截面距支点：在此截面上，弯起和剪力设计值为按第5.28条含义 规定 此与假设差距很大； 新假设水平投影长度为600m，由此可计算斜截面距支点：按5.2.8条定义 规定，此与假设值很接近，以下均采用540mm。其中

26、、为斜截面受压端正截面剪力设计值，即距支点处截面的剪力为：根据D62第5.2.9T形截面的受弯构件符合以下要求，所以，截面尺寸符合规定。判断是否需要进行斜截面抗剪承载力验算，当符合下列条件时，不进行斜截面抗剪承载力验算，仅需按构造配置箍筋：可见 ，不符合规定，需要验算抗剪承载力：其中 b=200mm 在斜截面内，纵向不弯起钢筋 在距离支点一倍梁高范围内，采用100mm按第9.3.1条规定，HRB330钢筋含箍率不应小于0.18%。而现在，符合规定 c40混凝土，得，在c的长度内有1排弯起钢筋 得 ；于是，Vcs+Vsb=641.41+238.89=880.3则所以，距支座截面的斜截面抗剪承载力

27、符合规定。7、变形验算7.1裂缝宽度验算 钢筋截面面积： 即19303.2梁的有效高度：纵向受拉钢筋配筋率:：（带肋钢筋） （混凝土T型梁受弯构件） 用短期（和长期）效应组合弯矩设计值=5795.37N.m=4887.01kN.m是作用短期效应钢筋应力 作用长期效应钢筋应力：则，根据第6.4.2条，钢筋混凝土构成，1类，2类环境裂缝宽度限值为0.2mm，符合规定。8.支座设计与计算承受剪力最大的3号梁的支点反力为恒载： 汽车荷载： 人群荷载： 则按承载力极限状态设计时，永久作用于可变作用设计效应的基本组合下，其计算反力为：8.1确定支座平面尺寸板式橡胶桥梁支座规格目录表:（短边×长边

28、×厚度）单位mm序号规格序号规格序号规格序号规格序号规格1100×150×1424150×200×4947180×200×2170240×350×3593250×350×352100×150×2125150×250×1448180×200×2871240×350×4294250×350×423100×200×1426150×250×2149180&

29、#215;200×3572240×350×4995250×350×494100×200×2127150×250×2850180×200×4273240×350×5696250×350×565100×200×2828150×250×3551180×260×4274240×400×1497250×350×636120×250×212

30、9150×250×4252180×260×4875240×400×2198250×350×707120×140×1430150×300×1453180×260×5676240×400×2899250×350×778120×140×2131150×300×2154180×302×3577240×500×14100250×600&#

31、215;429120×140×3532150×300×2855180×300×4278240×500×21101250×600×4910120×140×4233150×300×3556180×450×3579240×500×28102300×350×7011120×150×1434150×300×4257180×800×3580240&#

32、215;600×28103300×370×3512140×140×1435150×300×4958182.6×202.6×2881240×600×35104300×400×5613140×140×2136150×350×2159240×220×2182240×1000×14105300×450×2814140×140×2837160×35

33、0×2860240×220×2883240×250×21106300×540×1415140×140×3538150×350×3561240×240×5684250×300×21107300×600×5616140×140×4239160×160×4962240×250×2885250×300×28108350×350×2117

34、150×180×2140160×180×1463240×250×4986250×300×49109350×600×4918150×180×2841160×180×2164240×300×2187250×300×56110350×750×14019150×200×1442160×180×2865240×300×2888250×30

35、0×63111350×770×10520150×200×2143160×180×3566240×300×3589250×330×56112400×500×2121150×200×2844160×450×3567240×300×4990250×350×14113500×500×2822150×200×3545180×200×146

36、8240×300×2191250×350×21114500×900×2823150×200×4246180×200×2069240×350×2892250×350×28115750×750×140根据板式橡胶支座规格目录表选定板式橡胶支座的平面尺寸为 a=50cm , b=18cm 的矩形。局部承压强度条件为 、 C40的由此可得 ，故满足要求计算支座的平面形状系数S，采用中间层橡厚度 t=0.3cm时橡胶支座的平均容许压应力 橡胶支座

37、的弹性模量为：按弹性理论盐酸橡胶支座得承压应力，则满足要求8.2确定支座厚度梁的计算温度t=36,温度变形由两端的支座均摊，则制作承受的水平位移计算活在制动力引起的水平位移，首先要确定作用在每一个制作上的制动力。 一个车道上的制动力为软车辆荷载计算则为：55010%=55kN因为六根梁共有4个支座，每个支座承受的水平力：因此可得需要的橡胶片总厚度以及根据D62规定选用钢板和7层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚度0.25cm 中间层厚 0.5cm ，槽钢板厚0.2cm，则橡胶片的总厚度为 并<6.0cm，故满足要求。8.3确定支座偏转状况制作的平均压缩变形为：按D62规定，应满足 ，故满足

38、要求。计算梁端转角：由关系式和可得设恒载作用下，主梁处于水平状态，而已知公路级荷载下的跨中挠度，代入上式得由此验算偏转情况 ，故满足要求。8.4验算支座的抗滑稳定性已知恒载支点反力为确定汽车荷载引起的最小支承力按D62规定前已经计算得 计算温度变化引起的水平力：（5）验算滑动稳定性故，满足要求，支座不会产生相对滑动（6）验算加劲钢板的厚度故，满足要求补：矩形板式橡胶支座几何尺寸单层橡胶层厚度 ，总厚度钢板侧向厚度保护厚度5mm形状系数有效承压面积，满足剪力变形不计制动力：计入制动力： ； 由此可知，故满足要求。板式橡胶桥梁支座规格目录表:（短边×长边×厚度）单位mm序号规格

39、序号规格序号规格序号规格序号规格1100×150×1424150×200×4947180×200×2170240×350×3593250×350×352100×150×2125150×250×1448180×200×2871240×350×4294250×350×423100×200×1426150×250×2149180×200×357

40、2240×350×4995250×350×494100×200×2127150×250×2850180×200×4273240×350×5696250×350×565100×200×2828150×250×3551180×260×4274240×400×1497250×350×636120×250×2129150×250

41、5;4252180×260×4875240×400×2198250×350×707120×140×1430150×300×1453180×260×5676240×400×2899250×350×778120×140×2131150×300×2154180×302×3577240×500×14100250×600×429120×140×3532150×300×2855180×300×4278240×500×21101250×600×4910120×140×4233150×300×3556180×450×3579240×500×28102300×350×7011120×150×1434150×300×4257180×800