110905127申文浩

1、桥梁工程课程设计 装配式钢筋砼简支T型梁桥设计，钢筋混凝土空心板桥设计专 业: 土木工程(道桥方向)学 号：110905127姓 名：申文浩指导老师：管巧艳桥梁工程课程设计任务书一、目的桥梁结构课程设计是桥梁工程实践环节课，通过课程设计，切实掌握桥梁工程的主要理论知识，对中、小型桥梁的构造原理和设计计算方法有进一步的理解，培养设计动手能力，对桥涵设计规范的运用更加熟练，能独立完成钢筋混凝土梁桥设计，提高计算机绘图的能力。并为毕业设计以及今后专业工作中奠定必要基础。二、要求在一周的时间内通过指导教师的指导，完成任务书中的全部内容，要求构造要合理，计算要正确，主梁钢筋布置图要满足要求。三、课题与设

2、计资料（一）课题：装配式钢筋砼简支T型梁桥设计，预应力混凝土简支空心板桥设计（二）设计资料1、装配式钢筋砼简支T型梁桥设计或预应力混凝土简支空心板设计（1）桥面净空（自行确定，二车道或三车道，有人行道或无人行道）比如 净7+2×1.0m人行道（2）设计荷载（单学号）公路-级，人群荷载标准值3kN/m2（双学号）公路-级，人群荷载标准值3.5kN/m2（3）主梁或板的跨径和全长标准跨度lb=16m（学号尾数为0）、17m（学号为1、9）、18m（学号为2）、19m（学号为3）、21m（学号为4、5）、22m（学号为6）、23m（学号为7）、24m（学号为8）计算跨径l=15.5、16.

3、5、17.5、18.5、20.5、21.5、22.5、23.5m主梁全长l全=15.96、16.96、17.96、18.96、20.96、21.96、22.96、23.96m（4）材料钢筋：主钢筋采用HRB335，其它用钢筋采用R235。混凝土：（单学号）C35（双学号）C40（5）裂缝宽度限值：类环境（允许裂缝宽度0.20mm）。（6）设计依据公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范（JTGD62-2004）（7）参考资料：桥梁工程教材 桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥，易建国主编，人民交通出版社，北京。结构设计原理等四、设计内容与要求设计计算内容包括

4、：1.截面尺寸拟定2.行车道板的计算（空心板无此项）；3.主梁的计算；4.横梁的计算（空心板无此项）本设计要求编制计算说明书一份，绘制主梁钢筋图一张（A3图幅）五、内容要求第一部分：行车道板的计算（一）计算图式考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋，故行车道板可按两端固结和中间铰接的板计算。（二）恒载及其内力（三）活载及其内力（四）截面设计、配筋与强度验算第二部分：主梁的计算（一）主梁的荷载横向分布系数1.跨中荷载横向分布系数计算根据主梁截面形式及横向连接形式及刚度选用合适的方法。2.梁端荷载横向分布系数计算采用杠杆原理法计算。（二）内力计算1.恒载内力计算2.活载内力计算3.内力组合

5、（三）截面设计、配筋与验算（1）配置主筋：偏安全地按计算弯矩最大的梁进行配筋。（2）截面强度验算。（3）斜筋配置：偏安全地按剪力最大的梁进行配筋。（4）箍筋配置。（5）斜截面抗剪强度验算。（四）裂缝宽度验算（五）变形验算第三部分：横梁的计算（一） 横梁弯矩计算（二） 横梁截面配筋与验算（三） 横梁剪力计算及配筋第四部分：制图与编写计算说明书（一）制图图纸是表达设计意图的重要手段，线条、字体要符合工程制图要求，并采用惯用的图例符号，以便读图。在A3图纸上进行图幅布置，绘制主梁钢筋布置图（包括钢筋数量表）。（二）计算说明书要求计算步骤条理清楚、有算式、有说明，并附有必要的示意图，字迹工整，书面清晰

6、。2014年8月装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计计算说明书、设计资料1、 桥面净空净-7m + 2×0.75m人行道2、主梁跨径和全长标准跨径：=23.00m；计算跨径：=22.50m； 主梁全长：=22.96m；3、 设计荷载公路-级，人群荷载标准值3kN/m24、 材料钢筋：主筋采用HRB335钢筋，其他用R235钢筋混凝土：C355、 裂缝宽度限值类环境（允许裂缝宽度0.20mm）。6、 设计依据 公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004） 公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范（JTGD62-2004）7、 参考资料：桥梁工程教材桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥易建国主编，人

7、民交通出版社，北京结构设计原理等、设计内容一、 截面尺寸拟定 如图1-1所示，横断面为五片主梁，其中横梁用五根。 二、行车道板计算（一）计算图式考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全场设置连接钢筋，故行车道板可按两端固定和中间铰接的板计算，（二） 永久荷载及其内力效应1.每延米上的荷载沥青混凝土层面： C35混凝土垫层：T梁翼缘板自重：每延米宽板恒载合计：2.永久荷载产生的效应弯矩： 剪力： （三）活载及其内力效应公路-级：以重车后轮作用于铰接缝轴线上为最不利位置，此时两边的悬臂板各承受一般的车轮荷载：按照桥规规定后车轮着地宽度及长度为：，顺行车轮压分布宽度：垂直行车方向轮压分布宽度：荷载作用于悬臂

8、根部的有效分布宽度：按照桥规规定，局部加载冲击系数：作用于每延米宽板条上的弯矩为： 作用于每延米宽板条上的剪力为： 4.内力基本组合按桥规规定：恒活：故行车道板的设计作用效应为：（四）截面设计、配筋与强度验算悬臂板根部高度h140mm，净保护层a=20mm。若选用钢筋，则有效高度为： 又因 则 又因 查看有关板宽1m内钢筋截面与间距表，当选用钢筋时，需要钢筋间距为15mm时，此时所提供的钢筋截面面积为： 按公桥规规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求即： 按公桥规规定： 故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋。板内分布钢筋用间距取250mm。承载能力验算： 即有上述计算

9、可知承载能力满足要求。三 、主梁的计算（一）主梁的荷载横向分布系数1、此桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为：L/B =22.5÷（5×1.60）=2.8125>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，本桥的各根主梁的横截面均相等，n=5，主梁间距为1.6m，则=+ =+ =1号梁：2号梁：3号梁：2.绘制横向分布影响线图，求横向分布系数 汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m，人群荷载取标准值为3.0，各个梁的横向分布系数：汽车荷载：人群荷载： 人行道板： （二）内力计算：1. 恒载内力计算（1） 恒载：假定桥面构造各部

10、分重量平均分配给各主梁承担构件名构件简图尺寸单元构件体积及算式容量每延米重量主梁 横隔梁中梁+边梁 桥面铺装沥青混凝土：混凝土垫层（取平均厚度9cm）：注：人行道部分未计入其中，一侧人行道部分每2.5m长时重12.35KN，1.0m长时重KN，按人行道板横向分布系数分摊至各梁的板重为：各梁的恒载汇总于表如下：梁号主梁（KN）横梁（KN）铺装层（KN）栏杆及人行道（KN）合计（KN）1（5）9.760.664.201.9816.62（4）9.761.334.201.9817.2739.761.334.201.9817.27（2）恒载内力计算：项目计算图示影响线面积恒载内力计算表：梁号（KN.m）

11、（KN.m）（KN）1(5)16.6042.78710.1516.6032.09532.6916.69.25153.552(4)17.2742.78738.8117.2732.09554.1917.279.25159.75317.2742.78738.8117.2732.09554.1917.279.25159.752.活载内力计算（可变作用效应）（1） 汽车荷载冲击系数取 （2） 公路一级均布荷载，集中荷载及其影响线面积项目影响线顶点位置 238 10.542.7832.09支点处9.252.312梁端剪力横向分布系数计算（按杠杆法）公路一级：人群荷载：按照桥规规定，公路一级车道荷载为，。人

12、群荷载（每延米）（3）可变作用效应（弯矩）计算 公路一级产生的弯矩梁号内力（1）（2）（4）（5）（6）弯矩效应（1）×（2）（3）×（4）+（5）×（6）10.5381.010.542.782384.625833.873.4693.469625.4620.46942.784.625726.9232.093.469545.2430.4042.784.625619.9832.093.469465.03人群荷载产生的弯矩梁号内力弯矩效应10.6842.6342.781.076.9632.0957.7320.44242.7849.7332.0937.3030.2042.

13、7822.5032.0916.883.基本荷载组合：按桥规规定，永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分项系数为：永久荷载作用分项系数：G11.2；汽车荷载作用分项系数：Q11.4；人群荷载作用分项系数：QJ1.4。弯矩基本组合见表3-10。弯矩基本组合表（单位KN·m） 梁号内力永久荷载人群汽车0S0d0（GtSGkQjSQjkcQjSQjk）1710.1576.96833.872456.02532.69625.461842.222738.8149.73726.922265.26554.1937.30545.241699.143738.8122.50619.982040.1455

14、4.1916.88465.031530.29注：0-桥梁结构重要性系数，这里取01.0.c -与其他可变荷载作用效应的组合系数，这里取c0.8.（4）可变荷载剪力效应计算计算可变荷载剪力效应应计入横向分布系数沿桥向变化的影响。通常分两步进行，先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应；再用支点剪力荷载横向分布系数并考虑支点至/4为直线变化来计算支点剪力效应。剪力计算时，按照桥规规定，集中荷载你标准值Pk需乘以1.2的系数。 跨中剪力的计算公路-级产生的跨中剪力（单位KN） 梁号内力（1）（2）（3）（4）（5）（6）弯矩效应（1）×（2）×（3）×（4）（5）×

15、;（6）10.5381.310.52.312285.60.589.8820.46981.8830.4069.81人群荷载产生的跨中剪力（单位KN） 梁号内力（1）（2）（3）（4）弯矩效应（1）×（2）×（3）×（4）10.6842.6252.3121.04.1520.4422.6830.201.21 支点剪力V0的计算计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为：a.指点处杠杆原理法计算的b. /43/4按跨中弯矩的横向分布系数（同前）c.支点/4处在和之间按照直线变化支点剪力效应计算式为：式中：、-相应于某均布活载作用处的横向分布图纵坐标； -相应于某均布活载作用的

16、数值； -相应于某集中活载的数值。公路一级产生的支点剪力梁号内力剪力效应11.3127.39165.612145.39189.053172.76224.59人群均布荷载产生的支点剪力效应计算式为：式中： -跨中横向分布系数； - 支点处横向分布系数。梁端剪力效应：汽车荷载效应计算：汽车荷载作用下如图3-8所示，计算结果如表3-13所示。人群荷载作用如图所示。计算结果如下表所示。人群荷载产生的支点剪力效应计算表（单位：KN） 梁号123公式 计算值1/2×18.5×0.684×2.631/8×18.5(1.4220.684) ×2.63×

17、;0.91720.7561/2×18.5×0.442×2.631/8×18.5(0.4220.442) ×2.63×0.9175.931/2×18.5×0.20×2.631/8×18.5(00.20) ×2.63×0.9173.75剪力效应基本组合表（单位KN） 梁号内力永久荷载人群汽车0S0d0（GtSGkQjSQjkcQjSQjk）1153.5520.76165.61439.3704.1589.88168.232159.755.93189.05463.0102.6881.

18、88152.023159.753.75224.59510.3301.2169.81128.41注：0-桥梁结构重要性系数，这里取01.0c -与其他可变荷载作用效应的组合系数，这里取c0.8（三）截面设计、配筋与验算1、 配置主筋由弯管基本组合表可知，1号梁（=2456.02KN.m）值最大，考虑到施工方便，偏安全地一律按1号梁计算弯矩进行配筋。主梁尺寸图如图（1）设钢筋净保护层为3cm，钢筋重心至底边距离a30+0.07×1300=120mm，则主梁有效高度h0ha130-10.51180mm首先确定翼缘的计算宽度三者比较取较小值，混凝土为，柱钢筋采用则，梁的设计安全等级为一级（）

19、故属于第一类T型截面（2）求受压区高度x则 解得 （3） 求受拉钢筋面积，将及各已知值代入现选择钢筋为：，截面面积为2.截面复核则 ，则属于第一类T型梁由公式得：即，解得代入 则承载力满足要求。又 故截面复核满足要求3.斜筋配置：（偏安全地按剪力最大的梁进行配筋）由表可知，支点剪力效应以3号梁为最大，为偏安全计，一律用3号梁数值。跨中剪力效应以1号梁最大，一律以1号梁为准。 510.33KN 168.23KN1） 截面尺寸的检验对于腹板宽度不变的等高度简支梁距支点处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计。应满足下列要求：根据构造要求，设最下面两根钢筋（）通过支点，其余各钢筋在跨间不同位置弯起或截断

20、。支点截面的有效高度：代入上式得：设计最大剪力取距支点处的剪力组合设计值即 剪力包络图2） 设计剪力的分配对于简支梁的剪力包络图，可用直线方程描述式中：为计算截面至跨中的距离；为跨中截面处的计算剪力；为支点中心处的计算剪力；为距离跨中为处截面上的计算剪力；为简支梁的计算跨径。由支点剪力组合设计值：跨中剪力组合设计值：两点连线，绘制出剪力包络图。其中，跨中附近： 部分，可不进行斜截面承载能力计算，箍筋按构造要求配置。在支座中心线附近范围内箍筋的间距最大为100mm，跨支点中心线处的设计剪力值为。假设混凝土和箍筋共同承担65%的剪力，即则弯起钢筋承担的剪力组合设计值为：3） 弯起钢筋设计：计算第一

21、排弯起钢筋时，取用距支座中心处应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值，即第一排弯起钢筋的截面面积由式：由纵筋弯起，提供的需要弯起钢筋的区段：以后各排取前一段弯起钢筋起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值，由于弯起赶紧按弯起，所以弯起点距支座中心距离就是各弯起钢筋的竖向中心距叠加。计算第二排弯起钢筋时，应取第一排弯起钢筋起弯点处即距支座中心由剪力包络图按比例关系求得：第二排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起钢筋，提供的计算第三排弯起钢筋时，应取第二排弯起钢筋起弯点处即距支座中心应由弯起钢筋提供的那部分剪力组合设计值，由剪力包络图按比例求得：第三排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起钢筋，提供的计算第四排弯

22、起钢筋时，应取第三排弯起钢筋起弯点处即距支座中心应由弯起钢筋提供的那部分剪力组合设计值，由剪力包络图按比例求得：第四排弯起钢筋的截面面积为：由弯起钢筋提供的计算第四排弯起钢筋时，应取第三排弯起钢筋起弯点处即距支座中心应由弯起钢筋提供的那部分剪力组合设计值，由剪力包络图按比例求得：由纵筋弯起提供的4.箍筋计算由下式确定箍筋配筋率：其中， ，由于支座与跨中纵筋不同，可分段计算（当两者差别不大时，也可取平均值计算）支座截面处：，代入上式得：则 选用直径为8mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积为箍筋间距为： 取距支座3m处截面：选用直径为8mm的双肢箍筋，单肢箍筋的截面面积为，箍筋的间距为，取综上所述，

23、在支座附近的处范围内，设计箍筋间距为，由距支座中心的至距支座3m范围内，箍筋间距取，其余均取5.全梁承载能力复核上述计算中，仅根据控制截面的弯矩确定了底部纵向受力钢筋的数量和布置方式，并根据各截面的剪力，计算了所需要的箍筋和弯起钢筋的数量。但该截面上钢筋能否弯起，上应满足正截面及斜截面抗弯的要求。同时，在实际绘制施工图时，为了节约钢筋，方便施工，也会对计算处的弯起钢筋的位置做一些调整。对某些纵向钢筋，在其不需要的弯起钢筋的位置做一些调整。对某些纵向钢筋，在其不需要点，可以截断。因此，应对最后的配筋进行全梁的承载能力的校核。即综合考虑正截面抗弯和斜截面抗剪等方面，使所设计的钢筋混凝土梁沿梁长方向

24、任意一个截面都能满足抗弯和抗剪的要求。全梁承载能力的校核，常用图解法。通过弯矩包络图、结构抵抗图和剪力包络图来完成。1）全梁正截面抗弯承载能力的校核正截面的抗弯承载能力的校核，用弯矩包络图和结构抵抗图来完成。若以梁跨中截面处的横坐标为原点，其纵坐标表示该截面正作用的最大弯矩（向下为正），则简支梁弯矩包络图可描述为：式中：为跨中截面处的弯矩，为距跨中为x处截面上的弯矩；x为截面距跨中的距离；l为亮的计算跨径。由已知弯矩，按上式作出梁的弯矩包络图，如图：各排弯起钢筋弯起后，按照下部钢筋的数量计算各截面正截面的抗弯承载能力，绘制结构抵抗图。各截面正截面的抗弯承载能力计算如下：由支座中心到1点，纵向钢

25、筋为假设截面为第一类，则：说明假设正确，即截面类型为第一类 符合要求，将x值代入式子，求得各截面所能承受的弯矩设计值为：同理，可求出其他各截面的承载力。正截面抗弯承载能力计算表梁区段表面纵筋有效高度T型截面类型受压区高度抗弯承载力钢筋充分利用点支座中心1点1252第一类16.3559.58m1点2点1234第一类32.61095.6l2点3点1216第一类48.91608.2K3点4点1202第一类61.41984.9j4点5点1187第一类73.92345.7i5点跨中1172第一类86.42691.8h将表中正截面抗弯承载能力，在图中用各平行直线（与弯矩包络图相同的比例）表示出来即得到结构

26、抵抗图。由上图可知，结构抵抗图外包括弯矩包络图，说明该梁正截面抗弯承载能力满足了要求。2）全梁斜截面抗剪承载能力的校核a.选定斜截面的顶端位置，由图可得到距支座中心为处截面的横坐标为正截面有效高度为现取斜截面投影长度则得到选择的斜截面顶端位置A，其横坐标为b.斜截面抗剪承载能力复核。A处正截面的剪力及相应的弯矩计算如下：A点处正截面的有效高度（主筋为）则实际剪跨比m及斜截面投影长度c分别为，将要复核的斜截面为图中截面（虚线）斜角斜截面内纵向受拉主筋有想用的主筋配筋率为箍筋的配筋率（）弯起钢筋为 （弯起钢筋相交很少，偏于安全不考虑）故距离支座处为的斜截面抗剪承载能力满足要求，同理，可得其他截面也

27、满足要求。（四）持久状况正常使用裂缝宽度验算采用荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应的影响荷载短期效应组合：荷载长期效应组合跨中截面裂缝宽度按式：其中，主筋采用带肋钢筋梁式受弯构件采用焊接骨架应再1.3，故应 取将上式代入得：计算裂缝宽度小于允许值0.2mm满足规范要求。（五）持久状况正常使用变形验算荷载短期效应作用下的跨中截面挠度按下式近似计算：，式中：为开裂截面抗弯刚度，为全截面抗弯刚度1） 计算初步判断中和轴位置由即故中和轴位于T型梁梁肋，应重新计算由即解得：计算开裂截面换算截面惯性矩为：2） 计算，计算换算截面形心至顶面高度将以上数据代入得：荷载短期效应作用下的跨中截面挠度为：长期挠度为

28、：应设置预拱度预拱度按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度之和采用计算挠度小于规范限值，故满足规范要求。（六）钢筋计算：1号钢筋：水平直线段长度：圆弧长：竖直线段长：1号钢筋总长：2号钢筋：水平直线段长度：圆弧长：竖直线段长：2号钢筋总长：3号钢筋：水平直线段长度：圆弧长：竖直线段长：3号钢筋总长：4号钢筋：水平直线段长度： 圆弧长：竖直线段长：4号钢筋总长：5号钢筋：水平直线段长度：圆弧长：竖直线段长：5号钢筋总长：6号钢筋：水平直线段长度：圆弧长：竖直线段长：6号钢筋总长：7号钢筋：水平直线段长度：圆弧长：竖直线段长：7号钢筋总长：四、横梁的计算（一）横梁弯矩计算（偏心压力法） 1、 求各梁的横向影响线竖标值由于该桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接性，且承重结构的长宽比为：/B18.5/（5×1.6）2.32，故可按偏心压力法来绘制影响线图。本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n5，梁间距为1.60m，则： ²i²i²i²i²i²i (2×1.60)²(1.60)²0²(1.60)²(2×1.60)²由上式，