江苏大学桥梁工程课程设计

1、桥梁工程课程设计 桥梁工程课程设计课程设计名称： 钢筋混凝土简支T型梁设计 学 生 姓 名： 周宇林 学 号： 3110402041 所 在 班 级： 交通工程1102 指 导 教 师： 马剑英 任 务 日 期：2014年12月22日-2014年1月2日钢筋混凝土简支T型梁设计一、设计要求及内容1 技术标准：1） 桥面净空：净-9+2×0.75m ；横断面布置图如图12） T梁跨径:标准跨径26m，计算跨径25.70m，桥梁全长25.96m；纵断面布置图如图23）设计荷载：公路-II级，人群荷载3.5KN/m24）地震动峰值加速度为0.05g5）桥面铺装：表层为3cm厚沥青砼，下为6

2、 cm厚防水砼6）桥面横坡：双向1.5%2 设计内容1）上部结构横断面布置图；2）荷载横向分布系数计算；3）T梁内力计算与内力组合；4）T梁正截面抗弯强度计算与配筋；5）T梁挠度计算与预拱度设置；6）绘制T梁的一般构造图；绘制T梁配筋图。3 设计规程及参考资料1 公路桥涵通用设计规范（JTG D602004）2公路钢筋砼与预应力砼桥涵设计规范（JTG D622004）3 姚玲森/邵旭东：桥梁工程 设计： 该桥设计为三等跨公路钢筋混凝土简支梁桥，全桥每跨采用6根钢筋混凝土T形梁，主梁间距为160cm，梁高200cm，宽20cm，主梁翼缘端部高10cm，翼板与梁肋衔接处高20cm；沿主梁纵向布置4

3、根横隔梁，横隔梁高150cm，上、下端厚15cm。图1 横断面布置图（单位：cm）图2 纵断面布置图（单位：cm）二、计算部分(一) 行车道板的计算按桥面铺装为表层为3cm厚沥青混凝土（重度为23kN/m3），下为6 cm厚防水C40混凝土（重度为24kN/m3）,T梁翼板材料重度为25kN/m3, 人行道+栏杆重度为5kN/m ²计算。1.恒载及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）由设计资料知：La=853cm，Lb=160cm；La/ Lb =5.332，所以，中梁的行车道板按照多跨连续单向板计算。边梁的悬臂部分按照悬臂板计算。多跨连续单向板计算每延米板上的恒载g：沥青混凝土层g

4、1：0.03×1.0×23=0.69kN/mC30混凝土层g2：0.06×1.0×24=1.44kN/mT梁翼板自重g3：0.1+0.22×1.0×25=3.75kN/m合计：g=gi=5.88kN/m恒载产生的效应：计算跨度：l0=160-20=140cm；l=l0t=1401020/2=155cm160cm；弯矩：Mog=1/8×g×l²=1/8×5.88×1.55²=1.77kN/m剪力：Vsg=1/2×g×l0=1/2×5.88×

5、;1.4=4.12kN弯矩与剪力计算图示见图3和图4所示。 图3弯矩M计算图示（单位：cm）图4 剪力V计算图示（单位：cm） 悬臂板计算弯矩及剪力计算图示见图5所示。图5 悬臂板计算图示（单位：cm）弯矩：桥面铺装层：Msg1=1/2×(23×1.0×0.03+24×1.0×0.06) ×0.4²=1.72kN/m人行道及栏杆：Msg2=5×1.0×0.75×(0.375+0.4)=2.61kN/m桥面板自重：Msg3=1/2×25×1.0×0.15×0

6、.7²=0.92kN/m合计：Msg=Msgi=1.72+2.61+0.92=5.25kN/m剪力：桥面铺装层：Vsg1=（23×1.0×0.03+24×1.0×0.06）×0.4=0.85kN人行道及栏杆：Vsg2=5×1.0×0.75×0.775=2.91kN桥面板自重：Vsg3=26×1.0×0.7×0.7=12.74kN合计：Vsg=Vsgi=0.85+2.91+12.74=16.5kN2.活载产生的内力单向板将后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为P=140kN，对于车

7、轮荷载中后轮的着地长度为垂直板跨a1=0.2m，平行板跨b1=0.6m。公路桥涵通用设计规范（JTG D602004）平行板跨荷载有效分布宽度：b=b1+2h=0.6+2×0.09=0.78m垂直板跨荷载有效分布宽度：荷载作用于板中央时，a=a1+2h+l/3=0.2+2×0.09+1.55/3=0.90m2l/3=1.03m所以，a=1.03m。又ad/2=0.7m，板的有效工作宽度重叠，所以，a=a1+2h+l/3+d=0.9+1.4=2.3m2l/3+d=2.43m所以取a=2.3m。荷载作用于靠近支座处时，a= a1+2h+t=0.2+2×0.09+(0.

8、1+0.2)/2=0.53m冲击系数： 1+=1.3 活载产生的效应： 弯矩：Mop=(1+)··(l-)=（1+0.3）××(1.55-)=11.47kN/m 剪力：（计算剪力时a取1.03m）Vsp=（1+）·（A1·y1+ A2·y2）=（1+）=（1+0.3）·=74.16kN 其中，A1=，A2=，=1-b/(2l0)=0.72，=1-（a-）/（6l0）=0.79。 悬臂板 人群荷载为3.5KN/m2，其产生的弯矩：Msr=3.5×1.0×0.75×0.38+0.4=2.0

9、5kN/m剪力：Vsr=3.5×1.0×0.75=2.63kN/m 3.荷载组合 单向板 弯矩：M0=Mog+Mop=1.77kN/m+11.47kN/m=13.24kN/m 支点弯矩：Ms=-0.7M0=-0.7×13.24=-9.27kN/m 跨中弯矩：t/h=/2=0.0751/4，Mc=0.5M0=0.5×13.24=6.62kN/m 支点剪力：Vs= Vsg+ Vsp=4.12kN+74.16kN=78.28kN 悬臂板 弯矩：Ms= Msg+ Msr=5.25kN/m+2.05kN/m=7.3kN/m 剪力：Vs=Vsg+ Vsr=16.5k

10、N+2.63kN/m=19.13kN/m(二) 荷载横向分布系数计算1.杠杆原理法用杠杆原理计算各梁在支点荷载作用下的荷载横向分布系数m0。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。根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）在横向影响线上在荷载沿横向最不利位置上进行布载。图中，、分别为汽车荷载轴重和每延米跨长人群荷载集度。计算荷载横向分布系数汽车荷载横向分布系数：moq=q人群荷载横向分布系数：mN=r式中：按杠杆原理法计算的荷载横向分布系数；脚标q和r 分别指汽车和人群荷载；和汽车车轮和每延米人群荷载集度对应的荷载横向分布影响线竖标。图6 杠杆原

11、理法计算荷载横向分布系数（单位：cm）荷载横向分布系数计算过程见表1所示。表1 杠杆原理法计算荷载横向分布系数梁号汽车荷载人群荷载算式结果算式结果1（6）moq=q=×0.8750.438mN=r1.4222（5）moq=q=×10.500mN=r03（4）moq=q=×(1+0.188)0.594mN=r02. 用G-M法计算各梁在跨中荷载作用下的荷载横向分布系数计算截面几何特性主梁抗弯惯矩：Ix=主梁比拟单宽抗弯惯矩：Jx= Ix/b=/160=282500cm³横隔梁抗弯惯矩：横梁的长度(两边主梁的中心距) ：l=160×5=800cm翼

12、板外伸长度： c=(520-15)/2=252.5c/l=252.5/800=0.316，查表得，/c=0.642，所以=0.642×252.5=162.11cm横隔梁截面重心位置：ay=42.79横隔梁抗弯惯矩：Iy=cibiti3=1/12×15×200³+15×200×(200/2-42.79) ²+1/12×162.11×15³+15×162.11×(42.79-15/2) ²×2=5.21cm4横隔梁比拟单宽抗弯惯矩：Jy= Iy/a=5.21/

13、520=1cm³主梁和横隔梁的抗扭惯矩：主梁梁肋：t/b=20/(200-15)=0.11,查表得，c=0.141ITx=cbt³=0.141×(200-15) ³=892759.13cm4横隔梁梁肋：t/b=20/(200-15)=0.11,查表得，c=0.141ITy= cbt³=0.141×(200-15) ³=892759.13 cm4所以，JTx+ JTy=1/3h ³+1/b×ITx+1/a×ITy=8421.59cm ³2计算参数和B=160×6/2=480cm

14、=0.16（3-9）=0.023（3-10）式中：纵、横向截面抗弯刚度之比； B桥宽的一半；扭弯参数。3计算各主梁横向影响线竖标由=0.16查表得影响系数和的值，并且根据桥梁工程p143-p157所示方法得到 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0.5360.5352（5）0.4750.3523（4）0.3890.293（三）内力计算与内力组合1.恒载内力计算主梁：g1=横隔梁：对边主梁g12=5×25/25.96=0.91kN/m对中主梁g22=0.91×2=1.81kN/m桥面铺装：g3=（23×0.03×9+24×0.

15、06×9）6=3.20kN/m栏杆和人行道：g4=5×0.75×2/6=1.25kN/m作用于边主梁（1,6号梁）的全部恒载：g1=g1+g12+g3+g4=22.75+0.91+3.2+1.25=28.1kN/m作用于中主梁（2,3,4,5号梁）的全部恒载：g2= g1+g22+g3+g4=22.75+1.81+3.2+1.25=29.01kN/m影响线面积计算表项目计算面积影响线面积1/2×25.96×25.96/4=84.241/2×25.96×3×25.9616=63.1801/2×25.96=1

16、2.98恒载内力计算见表4-2所示。表4-2 荷载内力计算梁号2（5）3（4）28.184.242367.1428.163.181775.3628.112.98364.741,629.0184.242443.829.0163.181832.8529.0112.98376.552.活载内力计算公路一级，均布荷载qk=10.5kN/m，集中荷载pk=258kN，人群荷载纵向每延米por=3.5kN/m。根据桥梁设计规范，求得简支梁桥的基频：f1=/(2l²) ×4.25Hz取1+=1+0.3=1.3w=1/8×25.96²=84.24m²；y=/4

17、=3.99弯矩：M中q=（1+）··mcq·（qkw+pk·y）=1.3×1×0.53(10.5×84.24+258×3.99)=1318.70kN/m M中r=mcrprw=0.536×(3.5×0.75)×84.24=118.53kN/m剪力： wq=1/2×1/2×25.96×0.5=3.245mQ中q=1.3×1×0.536×(10.5×3.2451.2×285×0.5)=142.89kN

18、Q中r=0.536×(3.50×0.75)×3.245=4.57 kN支点截面车道荷载最大剪力：a=25.96/2-5.2=7.78mw=1/2×25.96×1=12.98mQ0q=1.3×1×0.536×(10.5×12.98+1.2×285×1)-1.3×17.78/2·(0.475-0.536) ×10.5×(25.96-7.78/3)/25.96+(0.475-0.536)×1.2×285=333.27+30.03=3

19、63.3kN支点截面人群荷载最大剪力：Qor=0.536×(3.5×0.75)×12.98+1/2×7.78×(1.422-0.536)×(3.5×0.75)×(25.96-7.78/3)/25.96=26.4kN跨中弯矩计算图示1/4截面弯矩计算图示内力组合设计值包络图（四）截面抗弯强度计算及配筋 混凝土和钢筋的参数，级钢，级钢， 最大弯矩在1,6号梁上，Mmax=2443.8+1318.70+118.53=3881.03kN/m。考虑到施工方便可以仅对最大弯矩的配筋设计即可，一律按1号梁弯矩配筋。内梁的翼缘有效

20、宽度取下列三者中的最小值：1）计算跨径的1/3：b=25.96/3=8.65m；2）相邻两梁的平均间距：b=1.6m；3）b=b+12h=0.2+12×0.15=2.0m，此处，为梁腹板宽度，为受压区翼缘悬出板的平均厚度；所以，内梁的翼缘有效宽度为b=1.7m。外梁的翼缘有效宽度取相邻内梁翼缘有效宽度的一半，加上腹板宽度的1/2，再加上外侧悬臂板平均厚度的6倍或外侧悬臂板实际宽度两者中的较小者,所以，外梁的翼缘有效宽度为b=1.6/2+0.2/2+0.7=1.6m。设钢筋的保护层厚度为3cm，受拉区钢筋重心至受拉区边缘的距离为a=10.5cm，则主梁有效高度h0=h-a=200-10

21、.5=189.5cm。主梁配筋计算相对受压区高度：b=0.56判断T梁类型：fcdbh(h0-h/2)=18.4×10³×1.6×0.15×(1.895-0.15/2)=8037.12 kN/mMd=3881.03kN/m所以，该T梁属于第一类型T型截面。主梁配筋按以下公式计算：0Mdfcdbx(h0-x/2)fcdbx=fsdAs带入数据得，1.0×3881.0318.4×10³×1.6×x(1.895-x/2)18.4×10³×1.6x=280×10&

22、#179;As计算得，x=0.036mb×h0=0.56×1.895=1.062,符合要求，所以，As=3.36×10-3m²=33.6cm²选用825的级钢筋：As=3927mm²33.6 cm²，符合要求。钢筋布置为每层2根，共4层，钢筋横向间距为40mm，竖向每排钢筋采用焊接连接方式。钢筋重心位置：y=2.5×2=5.0cm实际有效高度：h0=h-a-y=200-3-5.0=192cm验算配筋率：=100As/bh0=39.27/(20×192)=1.02%45ftd/fsd=45×1.6

23、5/280=0.27%，且0.2%，所以，配筋率满足要求。正截面抗弯承载力验算计算受压区高度：x=fsdAs/fcdb=280×10³×39.27/(18.4×10³×160)3.73cm正截面抗弯承载力：Mr=fcdbx(h0-x/2)= 18.4×10³×1.6×0.0373×(1.92-0.0373/2)=2087.9<3881.03kN/m斜筋配置最大剪力效应Vmax=376.55+364.74=741.29kN假设有432钢筋通过支点，则：a=3.2+3=6.2cmho=h-a=200-6.2=193.8kN0.51×10-3××180×1938=1125.2kN741.29kN所以，符合要求箍筋设置 验算配箍率：满足要求。所以，箍筋布置如下：采用双肢箍筋，自支点一倍梁高范围内，间距为100mm，近梁端第一根箍筋设置在距端面一个混凝土保护层距离处；自一倍梁高至第四排（自梁高至跨中算起）弯起