装配式钢筋混凝土简支t型梁桥设计书

1、 装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计书1、 基本资料1.桥梁长度桥梁标准跨径：20.00m （墩中心距离）计算跨径：19.50 m （支座中心距离）主梁预制长度：19.96 m2. 桥面铺装防水砼厚6.517cm,容重25 KN/m3 3.桥面净空净-14+21.5 m4.设计荷载公路II级荷载，人群3.5kN/m5.材料（1）钢筋，其技术指标见表1； （2）混凝土其技术指标见表2主梁、桥面铺装为C40，栏杆、人行道为C30。 表 1 钢筋技术指标 种 类弹性横量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度R235钢筋F(MPa)2.1105195195235HRB335钢筋F(MPa)2.01052802

2、80335 表 2混凝土技术指标 种 类设计强度标准强度弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉C4018.4MPa1.65MPa26.8MPa2.40MPa3.25104MPaC3013.8MPa1.39MPa20.1MPa2.01MPa3.0104MPa 二、设计过程1，基本资料桥面宽为净14+21.5，桥面横截面由9片T型主梁构成，主梁间距为1.8米，桥面的横断面如图3所示。图3 桥面横断面（单位：cm）根据相关规范的规定以及工程实际的情况，T型梁的尺寸如图4所示。图4 T型梁截面尺寸图（单位：cm）T型梁横截面如图5所示，纵断面如图6所示。图5 T梁横截面图（尺寸单位：cm）图6上部T

3、梁立断面构造图（尺寸单位：mm）2.内力计算桥面铺装为10cm厚的防水砼重度为25kN/m3 T梁翼板自重的重度为25 kN/m3 （1）恒载及内力计算（以纵向1米宽的板条进行计算） =0.11.025=2.5 KN/m=1.025=4.25(KN/m)（2）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=0.60mH=0.1m垂直行车方向轮压分布宽度为：a1=a2+2H=0.20+20.1=0.4m。 b1=b2+2H=0.60+2

4、0.1=0.8m。最外两个荷载的中心距离d=1.40m，则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：a=a+d+2l=0.4+1.4+20.81=3.42m 由于汽车荷载局部加载在T梁的翼板上，故冲击系数取1+=1.3，则作用于每米宽板条上的弯矩为： M=-（1+） =-1.3） =-16.231kN.m作用于每米宽板条上的剪力为： Q=（1+u）=1.3=26.608kN（3）内力组合 1.承载能力极限状态内力组合计算（基本组合）： 承载能力极限状态： M=1.2 M+1.4 M=1.2（-2.214）+1.4（-16.231）=-25.380kN.m Q=1.2 Q+1.4 Q=1.25.4675+

5、1.426.608=43.812kN（4）行车道板配筋三主梁荷载横向分布系数计算 1.用“杠杆法”计算荷载位于支点处各主梁的荷载横向分布系数 按桥规条和条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m，人群荷载取3.5KN/m。在横向影响线上确定.荷载横向最不利的布置位置（图 9）各梁支点处相应于公路级和人群荷载的横向分布系数计算（表10） 梁号公路级人群荷载2号梁m0q=1.00/2=0.50mor=04号梁m0q=（1.000+0.278）/2=0.639mor=05号梁m0q=mor=0四、用“修正的刚性横梁法”计算荷载位于跨中时各主梁的横向分布系数 此桥有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比

6、为： 故可按偏心压力法来计算横向分布系数mc，其步骤如下： (1) 求抗扭修正系数 查桥梁工程表2-5-1 当n=9时，=1.021，并取G=0.425E 计算I和 求主梁的截面重心位移 翼板的平均厚度： 主梁抗弯惯性矩： 主梁的抗扭惯性矩： 对于翼板，查表得 对于梁肋，查表得 计算抗扭修正系数 （2）计算横向影响线竖标值 本桥梁各根主梁的横截面均相等，梁数n=9，梁间距为1.80m，则： 2号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为： 4号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为： 5号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为： （3）画出各主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布载（4） 计算荷载横向分布系数

7、梁号汽车荷载人群荷载2号梁Mcq=（）=0.5580Mcr=0.324号梁mcq=（0.164+0.149+0.138+0.123+0.113+0.098+0.087+0.072）=0.472Mcr=0.175+0.045=0.225号梁mcq=（0.11+0.11+0.11+0.11+0.11+0.11+0.11+0.11）=0.440Mcr=0.112=0.22五、主梁内力计算及内力组合 （一）恒载内力计算 1.主梁抗弯惯性矩 2.计算结构自重集度 结构自重集度计算表 主梁g1=【0.181.00（）（）】25=11.3KN/m横隔梁对于边主梁g2=【（）】（）525/17.5=1.27K

8、N/m对于中主梁g2=21.27=2.54KN/m桥面铺装层g3=【0.114.0025】/9=3.89KN/m合计对于边主梁g=11.3+1.27+3.89=16.46KN/m对于中主梁g=11.3+2.54+3.89=17.73KN/m需要计算的梁号为号主梁，全部为中主梁，所以主梁的自重集度为17.73KN/m边主梁和中主梁自重产生的内力，见下表截面位置x内力剪力Q（KN）弯矩（KNm）X=0边主梁Q=17.5=144.0M=0 中主梁Q=17.5=155.14M=0 X=边主梁Q=（17.50-2）=72.01 M=（17.50-）=472.58 中主梁Q=（17.50-2）=77.57

9、M=（17.50-）=509.04X=边主梁Q=0 M=16.4617.502=630.11中主梁Q=0M=17.7317.502=678.73（二）活载内力计算 1.均布荷载和内力影响线面积计算 均布荷载和内力影响线面积计算表 截面 类型公路级均布荷载（KN/m）人群（KN/m）影响线面积（m2或m）影响线图线M1/210.5*0.75=7.8753.5*0.75=2.625=2=17.502=38.28m2M1/47.8752.625=28.71Q1/27.8752.625=2.19Q07.8752.625=1=8.752.公路-集中荷载Pk计算 计算弯矩效应时：Pk=0.75*【180+

10、（17.50-5）】=172.5KN 计算剪力效应时: Pk=1.2172.5=207KN3.计算冲击系数 因为，混凝土 所以 因此， 介于1.5HZ与14HZ之间，按桥规条规定，冲击系数按照下式计算 4.各梁的弯矩M1/2，M1/4 和剪力Q1/2 因为是四车道，所以考虑车道折减， 梁号截面荷载类型qk或qr（KN/m）Pk(KN)1+mc或yS（KNm或KN）S汽=（1+）（mcqk+miPkyi）S人=mcqkS2号梁M1/2公路级7.875172.51.27320.55838.28143.49502y=4.375359.23人群2.625/0.32038.28 32.2 M1/4公路级

11、7.875172.51.27320.55828.71107.62377.0y=3.281269.40人群2.625/0.32028.7124.1Q1/2公路级7.875172.51.27320.5582.198.2149.260.541.05人群2.625/0.3202.191.84接下表接上表4号梁M1/2公路级7.875172.51.27320.47238.28121.38425.24y=4.375303.86人群2.625/0.2238.2822.11M1/4公路级7.875172.51.27320.47228.7191.03318.91y=3.281227.88人群2.625/0.22

12、028.7116.58Q1/2公路级7.875172.51.27320.4722.196.9441.670.534.73人群2.625/0.2202.191.265号梁M1/2公路级7.875172.51.27320.44038.28113.15396.41y=4.375283.26人群2.625/0.2238.2822.11M1/4公路级7.875172.51.27320.44028.7184.86297.29y=3.281212.43人群2.625/0.2228.7116.58Q1/2公路级7.875172.51.27320.4402.196.4738.580.532.37人群2.625/

13、0.222.191.265.计算各支点截面的最大剪力 绘制各梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响线2号梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响线计算过程如下所示： 4号梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响线：计算过程如下所示： 5号梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响线计算过程如下所示：（三）内力组合 按承载能力极限状态内力组合计算 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 结构重要性系数 弯矩（KNm）剪力（KN）组合表 梁号内力结构自重汽车荷载人群荷载2M1/2678.7350232.215

14、53.34 M1/4630.1137724.11310.92 Q1/2049.261.8471.02 Q0155.14120.35.65360.92 4M1/2678.73425.2422.111434.58 M1/4630.11318.9116.581221.18 Q1/2041.671.2659.75 Q0155.14142.86.25393.09 5M1/2678.73396.4122.111394.21 M1/4630.11297.2916.581190.91 Q1/2038.581.2655.42 Q0155.14141.46.25391.13 注： 与其它可变荷载作用效应组合系数，

15、本例取为0.8（四）内力包络图 弯矩包络图 剪力包络图完成主梁的配筋 b=270 图11 T型主梁配筋图 验算截面尺寸支点截面 =28/2+30=44mmh0=1800-44=1756mm0.5110-3bh0=0.5110-3=1592.29KN360.92KN跨中截面：=28*2+30=86 h0=1200-99=1714mm 0.5110-3bh0=0.5110-3=1492.7KN 0 Vd,l/2=71.02N故按正截面承载能力计算所确定的截面尺寸满足抗弯方面的构造要求判断梁内是否需按计算配置剪力钢筋0.5010-3ftd bh0=0.5010-31.65*270*1756KN=39

16、1.14KN360.92 KN确定计算剪力0.5010-3ftd bh0=0.5010-31.65*270*1714KN =381.79KN 71.02 KN故不需设置剪力钢筋 a 配置箍筋b =0.6 fsv=195Mpa则箍筋选用R235钢筋n8，箍筋间距：箍筋配筋率：六、裂缝及变形验算1.进行 T型截面受弯梁最大裂缝宽度计算作用短期效应组合MS=KN.M作用长期效应组合ML=Es=2.0105 MPa, C1=1.0 , C2=1+0.5=1+0.5=1.42 , C3=1.0 , de=故取=0.02钢筋重心处拉应力ss=MPa跨中截面最大裂缝宽度：Wfk=C1C2C3=故裂缝宽度满足

17、要求2挠度计算2.1相关参数C40混凝土弹性模量：，HRB335钢筋弹性模量：钢筋与混凝土的弹性模量比：截面有效高度：钢筋与混凝土的弹性模量比aES =6.15翼缘平均厚度hf=170mm确定换算截面的几何特征A0=bxo+(bf-b)hf+EsAs =270xo+（1780-270）*170+6.15*4248 =247838+220xo由于Scra -Scrl=0即b Xo 2（bf-b）hf (Xo -hf/2)=EsAs(h0- Xo)*270Xo 2（1780-270）*170 (Xo -170/2)=6.15*4248(1701- Xo)解得Xo=253mm hf=170mm说明此

18、T型截面属于第二类T型截面全截面的换算惯性矩Icr=（bf Xo 3-(bf-b)(x-hf)3）/3+b(h- Xo)3 /3+(h0- Xo)2=17802533-(1780-270)(253-170)3/3+270*(1800-253)3/3+6.154248(1701-253)2=3.9731011mm4 开裂截面的换算惯性矩Icr =（bf Xo x3-(bf-b)( Xo -hf)3）/3+(h0- Xo)2=17802533-(1780-270)(253-170)3/3+6.154248(1701-253)2=6.4091010mm4 换算截面对中性轴的面积矩为S0=2*b Xo 2+2 hf (bf-b)( Xo -hf/2)=2*2702532+2170*(1780-270)(253-170/2)=103.53106mm3换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩W0=2.743108mm32.2计算抗弯刚度对于简支梁=2103.53106/2.743108=0.75Mcr=ftk W0=0.75*2.40*2.743108=493.74KNm全界面抗弯刚度B0=0.95ECI0=0.953.25104