参考调整用调整标色版 页 王育涵 锦城学院 桥梁工程课程设计 桥梁工程课程设计

1、桥梁工程概论课程设计题 目：装配式钢筋混凝土简支T形 梁桥设计（上部结构） 专 业： 土木工程 学 号： 080318028 姓 名： 王育涵 指导老师： 陈艳玮 四川大学锦城学院目录第一章 设计任务书31.1 基本设计资料31.1.1 跨度和桥面宽度3技术标准3主要材料3构造形式及截面尺寸3第二章 主梁的荷载横向分布系数计算42.1主梁荷载横向分布系数的计算42.1.1 刚性横梁法计算横向分布系数42.1.2 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数5第三章主梁的内力计算63.1 永久作用效应63.1.1 永久荷载：63.1.2 永久作用效应计算83.2 可变作用效应83.2.1 汽车荷载冲击系数

2、计算：83.2.2 公路-级均布荷载9可变作用弯矩效应计算9可变作用剪力效应计算10第四章 主梁截面设计、配筋及验算154.1 主梁受力钢筋配置154.2截面抗弯承载力验算174.3斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算17斜截面抗剪承载力计算17弯起钢筋设计18箍筋设计224.3.4 斜截面抗剪验算22第五章 主梁的裂缝宽度验算25第六章 主梁的挠度验算27第七章 设计总结30附 录 设计人简介31第一章 设计任务书1.1 基本设计资料 跨度和桥面宽度1) 标准跨径：22.8m（墩中心距离）2) 计算跨径： 22.3m（支座中心距离）3) 主梁全长： 22.76m（主梁预制长度）4）桥面净空： 净7

3、m（行车道）2×1m人行道 技术标准1) 设计荷载标准：公路级，人行道和栏杆自重线密度按单侧6kN/m计算，人群荷载3kN/m22) 环境标准：类环境3）设计安全等级：二级 主要材料1) 混凝土：混凝土简支T梁及横梁采用C40混凝土；桥面铺装上层采用0.03m沥青混凝土，下层为0.060.13m的C30混凝土，沥青混凝土重度按23kN/m3,混凝土重度按25kN/m3计。2）钢筋：主筋用HRB335，其它用R235 构造形式及截面尺寸 图1 桥梁横断面和主梁纵断面图（单位：cm）如图1所示，全桥共由5片T形梁组成，单片T形梁高为1.4m，宽1.8m；桥上的横坡为双向2%，坡度由C30

4、混凝土混凝土桥面铺装控制；设有5根横梁。第二章 主梁的荷载横向分布系数计算2.1主梁荷载横向分布系数的计算 刚性横梁法计算横向分布系数因为每一片T型梁的截面形式完全一样，所以：式中，n=5，=2×（3.6）m=32.4 m表2.1 值计算表梁号10.60.40.20-0.220.40.30.20.1030.20.20.20.20.2计算横向分布系数：根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m，人群荷载取3KN/m,栏杆及人行道板每延米重取6.0KN/m，人行道板重以横向分布系数的方式分配到各主梁上。图2.1 横向分布系数计算图式（单位：mm）从

5、而可以得出各梁在不同荷载作用下的分布系数：汽车荷载：m=0.5×(0.5355+0.3387+0.1900-0.0100)=0.5223 m=0.5×(0.3637+0.2689+0.1926+0.095)=0.4609 m=0.5×(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4人群荷载：m=0.6445 m=0.4221 m=0.2×2=0.4人行道板：m=0.6492-0.25=0.4 m=0.4247-0.025=0.4 m=0.2+0.2=0.4 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数端部剪力横向分布系数计算图式见下：图2.2 梁端剪力横向分布系数计算图

6、式（尺寸单位：mm）汽车荷载：m=0.5×0.6475=0.3238 m=0.5×1.0=0.5 m=0.5×(0.9444+0.3333)=0.6389人群荷载：m=1.2222 m=-0.2222 m=0第三章 主梁的内力计算3.1 永久作用效应 永久荷载：假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，则永久荷载计算结果如下表所示表3.1钢筋混凝土T形梁永久荷载计算表构建名构件尺寸（mm）单位长度体积重度每米延重主梁0.46262511.5650横隔梁中梁0.06342251.5855边梁0.03171250.7927前面铺装沥青混凝土（3cm）0.054231.

7、2420混凝土垫层(9.5cm)0.171254.27505.5170栏杆及人行道6人行道重力按人行道板横向分布系数分配至各梁的板重为：1号梁 mq=0.3992×6=2.3952KN/m 2号梁 mq=0.3997×6=2.3982KN/m3号梁mq=0.4×6=2.4KN/m表3.2 各梁的永久荷载值(单位（KN/m）梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层总计1(5)11.5650.79272.39525.51720.27472(4)11.5651.58552.32985.51721.0675311.5651.58552.40005.51721.0675 永久作

8、用效应计算表3.3 影响线面积计算表项目计算面积影响线面积=62.16=47.04(=2.708)0.5x22.4=11.153.2 可变作用效应 汽车荷载冲击系数计算：结构的冲击系数和结构的基频f相关，计算公式为I=×(180-18) ×13+(180-18) ×(41.09-)+×18×140+18×140×(-41.09)cm=8771607 cm由于1.5Hz,那么：由此可得：1+=1+0.2655=1.2655 公路-级均布荷载qq=10.5×0.75KN/m=7.875KN/m计算弯矩时：计算剪力是：P

9、=186.9×1.2=224.28KN/m按最不利方式布载可计算车道荷载影响线面积，计算过程见表5，其中V1/2的影响线面积取半跨布载为最不利，表3.4 公路-级车道荷载及其影响线面积计算表项目顶点位置qPl/2处7.875186.962.16l/4处7.875186.946.62l/2处7.875224.2811.15支点处7.875224.282.788每延米人群荷载：q=3×1KN/m=3KN/m3.2.3 可变作用弯矩效应计算弯矩计算公式：，由于只能布置两车道，则车道荷载横向折减系数=1.0，计算跨中和L/4处弯矩时，可近似认为荷载横向分布系数沿跨长方向均匀变化，因

10、此沿主梁的纵向相同。表3.5公路-级车道荷载产生的弯矩计算表梁号内力m1+qPyM10.52231.26557.87562.16186.95.5751022.26170.522346.624.1813759.202420.460962.165.575893.26330.460946.624.1813669.952930.462.165.575775.23390.446.624.1813581.4302表3.6 人群荷载产生的弯矩计算表梁号内力mqM10.6445362.16120.18640.644546.6290.140020.422162.1678.71320.422146.6259.03

11、5030.462.1674.5920.446.6255.944永久作用设计值与可变作用设计值的分项系数为：永久荷载作用分项系数： 汽车荷载作用分项系数：人群荷载作用分项系数： 基本组合公式如下： （）表3.7 弯矩基本组合计算表梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩基本组合11260.2754120.18641012.26173064.1056945.206590.1400759.20242298.088021309.555878.7132893.26332910.1944982.166959.0350669.95212182.653531309.55874.592775.23392740.34

12、01982.166955.944581.43022055.25983.2.4 可变作用剪力效应计算在进行可变作用的剪力计算时，应计入横向分布系数沿主梁纵向桥跨方向的影响。通常按如下方法处理：先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应;再用支点剪力荷载分布系数并考虑支点至l/4为直线变化来计算剪力效应。表3.8永久作用效应计算表梁号qqqqqq1（5）20.274762.161260.275420.274746.62945.206520.274711.15226.06292（4）21.067562.161309.555821.067546.62982.166921.067511.15234.90263

13、21.067562.161309.555821.067546.62982.166921.067511.15234.90261） 跨中截面剪力的计算公式为：表3.9公路-级车道荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力m1+qPy剪力10.52711.2647.8752.8224.640.589.524620.46011.2647.8752.8224.640.578.145130.41.2647.8752.8224.640.567.9375表3.10人群荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力mq剪力效应10.644532.78755.389620.422132.78753.529830.432.78753.34

14、52） 支点处剪力的计算图3.1 汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式图3.2人群荷载产生的支点剪力计算图式（单位：cm）在汽车荷载作用下，横向分布系数如图4所示,支点处剪力计算如下：1号梁：2号梁：3号梁：在人群荷载作用下，横向分布系数如图5所示，支点处剪力计算如下：1号梁：2号梁：3号梁：3) 剪力效应基本组合基本组合公式为：各分项系数和弯矩基本组合相同。表3.11 剪力效应节本组合表 (单位：KN)梁号内力永久荷载人群汽车荷载基本组合值1226.062926.3895144.4259503.028005.389688.6306130.11922234.90269.3719194.49175

15、64.668003.529878.2114113.44933234.90269.6168231.8677617.268703.34567.877198.7743第四章 主梁截面设计、配筋及验算4.1 主梁受力钢筋配置由弯矩基本组合计算表8可以知道，1号梁M=3064.1056KNm最大，考虑到设计施工方便，并留有一定的安全储备，因此按1号梁的弯矩进行配筋计算。设钢筋净保护层厚度为30mm，钢筋重心至底边距离为=180mm，则主梁的有效截面高度为：=h-=1400-180=1220mm。下面判别主梁为第一类T形截面或第二类T形截面。T形梁受弯构件翼缘计算跨度的确定：按计算跨度考虑：=/3=223

16、00/3=743mm按梁净间距考虑：=b+=1620+180=1800mm按翼缘高度考虑：/=130/1220=0.110.1，不受此项限制所以=1800mm.采用C40的混凝土，则=1.0，=19.1MPa.判别式左端为：判别式右端为：因此，受压区位于翼缘内，属于第一类T形截面。应按宽度为的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。设混凝土截面受压区高度为x,则利用下式计算：即：整理得解得则：选用6根直径40mm和4根直径为32mm的HRB335钢筋，则钢筋布置如图3-1所示，钢筋重心位置为：图4.1钢筋布置图（单位： cm）查表得，故，则截面受压区高度符合规范要求。配筋率为故配筋率满足规4.2截面

17、抗弯承载力验算按截面实际配筋面积计算截面受压区高度x为：截面抗弯极限状态承载力为：抗弯承载力满足要求。4.3斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算 斜截面抗剪承载力计算由表2-11可知，支点剪力以3号梁为最大，考虑安全因素，一律采用3号梁剪力值进行抗剪计算。跨中剪力效应以1号梁为最大，一律以1号梁剪力值进行计算。；假定最下排2根钢筋没有弯起而通过支点，则有：，根据下式：故端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件，可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置钢筋。而本例中，应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。（1）斜截面配筋的计算图式1）最大剪力取用矩支座中心（梁高一半）处截面的数据，其中混凝土与箍筋共

18、同承担的剪力不小于，弯起钢筋（按弯起）承担的剪力不大于。2）计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用距支座中心处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。3）计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时，取用第一排弯起钢筋最下面弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置及计算图式如图8-8所示。由内插法可得，距支座中心处的剪力效应为 图4.2弯起钢筋配置及计算图式（尺寸单位：mm） 由内插法可得，距支座中心h/2处的剪力效应为 KN=591.604KN 则，=0.6×591.604KN=354.9624KN =0.4×591.604KN=236.6416KN相应各排弯起钢筋的

19、位置见图41及承担的剪力值见于下表：表4.1弯起钢筋的位置与承担的剪力值计算表钢筋排次弯起钢筋距支座中心距离（m）承担的剪力值（KN）11.213236.641622.345209.9733.409151.3744.40296.86855.33946.47 各排弯起钢筋的计算。与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载力按下式计算：式中， 弯起钢筋的抗拉设计强度（MPa） 在一个弯起钢筋平面内弯起钢筋的总面积（mm2） 弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角=300MPa，=45°，所以各排弯起钢筋的面积计算公式如下：计算得每排弯起钢筋的面积如下表：表4.2每排弯起钢筋面积计算表弯起排数每排弯起钢筋计算

20、面积（mm2）弯起钢筋数目每排弯起钢筋实际面积（mm2）11487.3765236203621319.73602 3620363951.414223210694608.849823210695292.0805216402在靠近跨中处，增设216的辅助斜钢筋，面积为402mm主筋弯起后持久状况承载力极限状态正截面承载力验算：计算每一弯起截面的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，则钢筋的重心位置也不同，有效高度ho的值也不同。为了简化计算，可用同一数值，影响不会很大。236钢筋的抵抗弯矩M1为 = =663.75KN·m232钢筋的抵抗弯矩M2为= =524.16KN·m跨中截面的钢

21、筋抵抗弯矩 =3039.97KN第一排钢筋弯起处正截面承载力为第二排钢筋弯起处正截面承载力为第三排钢筋弯起处正截面承载力为第四排钢筋弯起处正截面承载力为第五排钢筋弯起处正截面承载力为4.4.箍筋设计箍筋间距的计算式为：-异号弯矩影响系数，本例取；-受压翼缘的影响系数，本例取； -斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，当时，取；-同一截面上的箍筋的总截面面积；-箍筋的抗拉强度设计值，选用R235箍筋，则；-用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的梁腹宽度；-用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的有效高度；-用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值分配于混凝土和箍筋共同承担的分配系数，取；-用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值

22、。选用2 B 10双肢箍筋，则面积；距支座中心处的主筋为2B36，；有效高度；，则，最大剪力设计值。把相应参数值代入上式得：参照有关箍筋的构造要求，选用。在支座中心向跨中方向长度不小于1倍梁高范围内，箍筋间距取为。由上述计算，箍筋的配置如下：全梁箍筋的配置为210双肢箍筋，在由支座中心至距支点段箍筋间距可取为，其他梁段箍筋间距为。箍筋配筋率为：当间距时，当间距时，均满足最小配筋率R235钢筋不小于的要求。4.5. 斜截面抗剪承载力验算斜截面抗剪强度验算位置为：1）距支座中心h/2（梁高一半）处截面。2）受拉区弯起钢筋弯起点处截面。3）锚于受拉区的纵向主筋开始不受力处的截面。4）箍筋数量或间距有

23、改变处的截面。5）构件腹板宽度改变处的截面。因此，本算例要进行斜截面抗剪强度验算的截面包括（见图4-4） 图4-4斜截面抗剪验算截面图（尺寸单位：cm)1）距支点处截面1-1，相应的剪力和弯矩设计值分别为：，2）距支座中心处截面2-2（第一排弯起钢筋弯起点），相应的剪力和弯矩设计值分别为： ，3）距支座中心2.345m处截面3-3（第二排弯起钢筋弯起点及箍筋间距变化处），相应的剪力和弯矩设计值分别为：，4）距支座中心处截面4-4（第三排弯起钢筋弯起点），相应的剪力和弯矩设计值分别为：，5）距支座中心4.402m处截面4-4（第三排弯起钢筋弯起点），相应的剪力和弯矩设计值分别为：，验算斜截面抗剪

24、承载力时，应该计算通过斜截面顶端正截面内的最大剪力和相应于上述最大剪力时的弯矩。最大剪力在计算出斜截面水平投影长度值后，可内插求得；相应的弯矩可从按比例绘制的弯矩图上量取。受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪强度验算公式为：-斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪能力设计值；-与斜截面相交的普通弯起钢筋的抗剪能力设计值； -斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积；-异号弯矩影响系数，简支梁取为1.0；-受压翼缘的影响系数，取1.1；-箍筋的配筋率，总。计算斜截面水平投影长度C为： -斜截面受压端正截面处的广义剪跨比，当时，取；-通过斜截面受压端正截面内由使用荷载产生的最大剪力组合设计值；

25、-相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值；-通过斜截面受压区顶端正截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的合力点至受压边缘的距离；为了简化计算可近似取值为（可采用平均值），则有：由值可内插求得各个斜截面顶端处的最大剪力和相应的弯矩。斜截面1-1：斜截面内有2 B 40纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：则：斜截面截割2组弯起钢筋2 B 36+2 B 32，故：斜截面2-2：斜截面内有2 B 40纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：斜截面斜割2组弯起钢筋2 B 36+2 B 32，故：由图3-4可以看出，斜截面2-2实际共斜割3组弯起钢筋，但由于第三排弯起钢筋与斜截面交点靠近受压区，实际的斜截

26、面可能不与第三排钢筋相交，故近似忽略其抗剪承载力。以下其他相似情况参照此方法处理。斜截面3-3：斜截面内有4 B 36纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：斜截面斜割2组弯起钢筋2 B 32+2 B 28，故：斜截面4-4：斜截面内有6 B 40纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：斜截面斜割2组弯起钢筋2 B 28+2 B 22，故：斜截面5-5：斜截面内有6 B 36+2 B 32纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：斜截面斜割2组弯起钢筋2 B 32+2 B 16，故：所以斜截面抗剪承载力复合要求。4.6.持久状况斜截面抗弯极限承载能力验算钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载能力不足而

27、破坏的原因，主要是由于手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和箍筋满足构造要求时，可不进行斜截面抗弯承载力机选。第五章 主梁的裂缝宽度验算5.1持久状况正常使用极限状态下的裂缝宽度验算根据最大裂缝宽度公式计算：-钢筋表面形状系数，取；-作用长期效应影响系数，长期荷载作用时，和分别为按作用长期效应组合和短期效应组合计算的内力值；-与构件受力性质有关的系数，取；-纵向受拉钢筋直径，当用不同直径的钢筋时，改用换算直径，本例中-纵向受拉钢筋配筋率，对钢筋混凝土构件，当时，取；当时，取；-钢筋的弹性模量，对HRB335钢筋，；-构件受拉翼缘宽度；-构件受拉翼缘厚度；-受拉钢筋在使用荷载作用下的应力，即