标准跨径为19m的装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计_王龙

1、装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计一、设计资料1. 桥面净空净7+20.75m人行道2. 设计荷载 公路级和人群荷载标准值为3。3. 主梁跨径和全长标准跨径:lb=19m(墩中心距离)；计算跨径:l=18.5m(支座中心距离)；主梁全长:l全=18.96m (主梁预制长度)。4. 材料钢筋：主钢筋采用HRB335，其它用钢筋采用HPB300。混凝土：C40；垫层：C305. 设计依据公路桥涵设计通甩规范（JTGD602004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）6. 参考资料桥梁工程，姚玲森主编，人民交通出版社，北京。桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥，易建国主编，人

2、民交通出版社，北京。结构设计原理，沈浦生主编。二、任务与要求1、结构尺寸拟定2、行车道板计算1 计算图示2 恒载及内力3 活载及内力4 截面设计、配筋与强度验算3、主梁计算1 主梁的荷载横向分布系数计算2 内力计算3 截面设计、配筋a.配置主筋：偏安全的按计算弯矩最大的梁进行配筋b.截面强度验算c.斜筋配置：偏安全的按剪力最大的梁进行配筋d.箍筋配置4、横梁的计算1 横梁弯矩计算（用偏心压力法）2 横梁截面配筋与验算3 横梁剪力计算及配筋三、结构尺寸拟定1主梁截面尺寸根据公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004），梁的高跨比的经济范围在1/11到1/16之间，此设计中标准跨径为19m，拟定

3、采用的梁高为1.30m，翼板宽1.6m，腹板宽0.18m。 1. 主梁间距和主梁片数：桥面净空：净7+20.75m人行道，采用5片T型主梁标准设计，主梁间距为1.60m。图1. 结构断面形式（单位：mm）四、行车道板计算计算如图所示的T梁翼板，荷载为公路二级，桥面铺装为3cm厚的沥青混凝土面层和9cm厚的混凝土垫层。图2. 永久荷载及其效应（单位：mm）1. 每延米板上的恒载沥青混凝土层面：0.031.023=0.69（KN/m）C30混凝土垫层：g2=0.091.024=2.16(KN/m)T梁翼缘板自重：g3=0.111.025=2.75(KN/m)每延米跨宽板恒载合计：g=5.60KN/

4、m2. 每米宽板条的恒载内力弯矩：MAh=-5.60()2=-1.411(KN/m)剪力：QAh=5.60=3.976(KN)3. 车辆荷载产生的内力公路II级：以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利位置，后轴作用力标准值为P=140KN,轮压分布宽度如下图所示，按照公路桥涵设计通用规范知后车轮地宽度b2及长度a2为：a2=0.20m ，b2=0.60ma1=a2+2H=0.20+20. 12=0.44(m)b1=b2+2H=0.60+20.12=0.84(m)荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度： a=a1+1.4+2l0=0.44+1.4+20.71=3.26(m)冲击系数：1+=1.3 作用于每

5、米板宽条上的剪力为：VAp=(1+)=1.3=27.914(KN)作用于每米板宽条上的弯矩为：MAp=-(1+)(l0-)2=-1.3(0.71-)=-13.957(KN/m)基本组合 恒+汽： 1.2MAh+1.4MAp=-1.21.411-1.413.957=-21.233（KN/m） 1.2VAh+1.4VAp=1.23.976+1.427.914=43.8508(KN)故行车道板的设计作用效应为：MA=-21.233（KN/m），VA=43.851(KN)4. 截面设计、配筋1. 悬臂板根部高度h=140mm，净保护层a=25mm。若选用C12钢筋，则有效高度h0=h-a=115mmr

6、0Mdfcdbx(h0-x/2)故x=14.3mm而且14.3mmb h0=0.56115=64.4mm2. 求钢筋面积ASfsdAS=fcdbx 故AS=7.0510-4(m2)3. 配筋查有关板宽1m内的钢筋截面与间距表，当选用C12钢筋时，需要钢筋间距为150mm时，此时所提供的钢筋截面积为：Ag=7.54cm27.05cm24. 尺寸验算：由上式可知可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅须按构造要求配置箍筋，取分布钢筋用8，间距取20cm承载能力验算 fsdAS=fcdbx 得x=mm Md=fcdbx(h0-x/2)Md=13.8 故承载力满足要求。六、主梁内力计算1、内力计算(1)恒载

7、内力 恒载：假定桥面构造各部分重量平均分配给各土梁承担，计算如下。表1. 结构自重集度构件名单元构件体积及算式（KN/m）主梁g1=0.181.3+0.08+0.1421.60-0.1825=9.76横隔梁边主梁g2=1-0.08+0.1421.6-0.1820.1352518.5=0.64中主梁g2=20.64=1.28 桥面铺装层g3=0.027.0022+120.05+0.127.00235=3.35栏杆和人行道g4=525=2.00合计对于边主梁g=gi=9.76+0.64+3.35+2.00=15.75对于中主梁 g=9.76+1.28+3.35+2.00=16.39表2. 边主梁结

8、构自重产生的内力内力截面位置剪力Q（KN）弯矩M(KNm)X=0Q=15.75218.5=145.7M=0X=14Q=15.752(18.5-218.54=72.8M=15.75215.75418.5-18.54=430.2X=12Q=0M=1815.7518.52=673.8表3. 中主梁结构自重产生的内力内力 截面位置剪力Q（KN）弯矩M(KNm)X=0Q=16.39218.5=151.6M=0X=14Q=16.392(18.5-218.54）=75.8M=16.39216.39418.5-18.54=465.9X=12Q=0M=1816.3918.52=701.2一侧人行道部分每2.5m

9、长时重12.35/2.5=4.94(kN/m)。按人行道板横向分布系数分摊至各梁的板重为：1#梁、5#梁：2#梁、4#梁：3#梁：2. 跨中荷载弯矩横向分布系数（偏心压力法计算）图2. 按偏心压力法计算荷载横向分布系数本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为1.6米，则：=+=(2)2+1.62+02+(-1.6)2+(-21.6)2=25.6m21#梁横向影响线的竖坐标值为：=+=+=0.20+0.40=0.60=-=-=0.20-0. 40=-0.20进而由和计算横向影响线的零点位置，设零点至1#梁位的距离为,则：= 解得：=4.80m零点位置确定后，就可求出各类荷载相应于各个荷载

10、位置的横向影响线竖坐标值和。由和绘制1#梁横向影响线，按照桥规确定汽车荷载最不利位置，图示如下：设人行道缘石至1#梁轴线的距离为，则：=0.3m于是1#梁的荷载横向分布系数可计算如下（以和分别表示影响线零点至汽车车轮和人群荷载集度的横坐标距离）车辆荷载：=0.538人群荷载：=同理可以求得各梁横向影响线的竖标值：公路-II级：=0.538，=0.469，=0.4人群荷载：=0.648，=0.442，=0.23. 梁端剪力横向分布系数计算（按杠杆原理法）公路级 m1汽=1/20.875=0.438 m2汽=1/21.000=0.500 m3汽=1/2（0.938+0.250）=0.594人群荷载

11、 m1人=1.422 m2人=-0.422 m3人=0图3. 按杠杆法计算横向分布系数4. 公路级均布荷载qk,集中荷载Pk及其影响线面积 按照桥规规定，公路II级车道荷载均布荷载qk=7.875kN/m, Pk=175.5kN。计算剪力效应时，集中荷载标准值Pk应乘以1.2的系数。项目42.7832.092.319.25表4. 影响线面积（单位：m2或m）可变作用（人群）（每延米）p人：p人=30.75=2.25（kN/m）5. 可变作用效应表5. 公路-级荷载各梁弯矩M1/8、M1/4计算表梁号内力1+(2)qk(3)(4)Pk(5)yk(6)弯矩效应1#或5#0.5381.37.8754

12、2.78175.54.625803.620.53832.093.469602.552#或4#0.46942.784.625700.290.46932.093.469525.273#0.40042.784.625597.260.40032.093.469447.99表6. 人群荷载各梁弯矩M1/8、M1/4计算表（单位:KNm）梁号内力P人（2）(3)弯矩效应1#或5#0.6842.2542.7865.840.68432.0949.392#或4#0.44242.7842.540.44232.0931.9130.20042.7819.250.20032.0914.44基本荷载组合：按照桥规规定，永

13、久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分项系数为：永久荷载作用系数： 汽车荷载作用系数： 人群荷载作用系数：表7. 荷载组合效应（单位：KNm）梁号内力永久荷载人群汽车1#或5#784.665.84803.62 1926.08588.4649.39602.551444.532#或4#760.6542.54700.291940.83570.4931.91525.271455.713#709.7419.25597.261709.41532.3114.44447.991282.13注：-桥梁结构重要性系数，取=0.9，=0.8表8. 公路-级荷载各梁剪力Q1/8计算表（单位：KN）梁号内力qk(3)

14、(4)Pk(5)yk(6)弯矩效应1#或5#0.5381.37.8752.31210.60.588.372#或4#0.46975.293#0.40064.22表9. 人群荷载各梁弯矩Q1/8计算表（单位:KN）梁号内力P人（2）(3)弯矩效（1）（2）（3）10.6842.252.313.5620.4422.3030.2001.046. 支点剪力Q0的计算计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为：a.支点处按杠杆法计算的结果b. 按跨中弯矩的横向分布系数（同上） c.支点按照直线变化。图4. 汽车荷载作用汽车荷载计算结果如下表计算公式：，表10. 汽车荷载计算表（单位：KN）梁号内力1+剪力效应

15、1#或5#1.30.4380.5389.25-0.2310.92168.682#或4#0.5000.4690.072181.983#0.5940.4000.449204.73人群荷载计算结果如下表：计算公式：，其中表11. 人群荷载计算（单位：KN）梁号内力剪力效应10.6841.4222.251.719.250.9217.7820.422-0.422-1.954.7530.2000-0.463.21表12. 剪力组合值（单位：KN）梁号内力永久荷载人群汽车0.9（1.2+1.4+1.40.8）1#或5#Q0169.6517.78168.68413.6803.5688.37114.932#或4#Q0164.474.75181.98457.4602.3075.2997.183#Q0153.463.21204.73426.9301.0464.2281.97七、截面设计、配筋与验算由弯矩基本组合表可知，1#梁Md值最