装配式混凝土简支T型梁桥设计(标准跨径16m)

1、课程编号：021141?桥梁工程?课程设计大纲2周,2学分一、课程设计性质、目的及任务桥梁工程课程设计是土木工程专业交通土建专业方向重要的实践性教学环节，是学生修完?桥梁工程?课程后对梁式桥设计理论的一次综合性演练。其目的是使学生深入理解梁式桥的设计计算理论，为今后独立完成桥梁工程设计打下初步根底。其任务是通过本次课程设计，要求熟练掌握以下内容：1梁式桥纵断面、横断面的布置，上部结构构件主要尺寸的拟定。2梁式桥内力计算的原理，包括永久作用的计算、可变作用的计算尤其是各种荷载横向分布系数的计算、作用效应的组合。3梁式桥纵向受力主筋的配置、弯起钢筋和箍筋的配置，以及正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗

2、弯和挠度的验算，预拱度的设置。4板式橡胶支座的设计计算。二、适用专业交通土建专业三、先修课程材料力学、弹性力学、结构力学、结构设计原理、地基与根底工程、交通规划与道路勘测设计、道路工程、桥涵水力水文四、课程设计的根本要求本设计为装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计上部结构，其下部结构为重力式桥墩和U型桥台，支座拟采用板式橡胶支座。学生在教师的指导下，在两周设计时间内，综合应用所学理论知识和桥梁工程实习所积累的工程实践经验，贯彻理论联系实际的原那么，独立、认真地完成装配式钢筋混凝土T型梁桥的设计。根本要求为：计算书应内容完整，计算正确，格式标准，表达简洁，字迹清楚、端正，图文并茂；插图应内容齐全，尺

3、寸无误，标注标准，布置合理。五、课程设计内容1题目：装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计上部结构2根本资料1桥面净空：净9+2×2永久荷载：桥面铺装层容重=23kN/m³。其他局部=25kN/m²。3可变荷载：汽车荷载，公路-级或级，人群荷载²；人行道+栏杆=5kN/m²。4材料：主筋采用级钢，其他用级钢，混凝土标号C40。5桥梁纵断面尺寸：标准跨径,Lb=25m，计算跨径L=24.5m，桥梁全长L，=24.96m或标准跨径,Lb=30m，计算跨径L=29.5m，桥梁全长L，=2。3设计内容1纵横断面设计。根据给定的根本设计资料，参考标准图、技术标

4、准与经验公式，正确拟定桥梁纵断面和横断面的布置，选取恰当的桥面铺装层，初步确定T形主梁、横隔梁、桥面铺装层等的细部尺寸。绘制桥梁横断面布置图、纵断面布置图，T形梁细部尺寸图。2行车道板计算。确定行车道板类型，进行行车道板恒载内力计算、活载内力计算、作用效应组合，获得行车道板最大设计内力值。3主梁内力计算。选取控制截面分别进行主梁恒载内力计算、活载内力计算，以及作用效应的组合计算含承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态的作用效应组合。其中进行主梁活载内力计算时，荷载横向分布系数的计算，要求根据主梁空间位置及主梁间连接刚度的不同，分别对各片主梁采用杠杆原理法、偏心压力法、修正的偏心压力法、

5、铰接板法、G-M法等来计算荷载横向分布系数，并对荷载横向分布系数的计算结果进行汇总；随后选取其中一种跨中荷载横向分布系数的计算结果与杠杆原理法的计算结果进行主梁内力作用效应的组合计算含跨中最大弯矩值、跨中最大剪力值和支座截面的最大剪力值，形成各片主梁的内力计算汇总表。根据内力计算汇总表，确定主梁各截面的最不利内力值作为设计值。4配置钢筋及验算。根据主梁跨中最大弯矩设计值，进行主梁纵向受拉钢筋的配置；根据主梁跨中最大剪力设计值和支座截面的最大剪力设计值，进行弯起钢筋和箍筋的配置。根据以上钢筋配置进行主梁正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯，和变形、裂缝的验算，设置预拱度，保证主梁有足够的强度、刚度

6、、稳定性和耐久性。绘制跨中截面钢筋布置图，弯起钢筋和箍筋布置图。5板式橡胶支座设计。确定支座的平面尺寸、确定支座的高度、验算支座的偏转情况，验算支座的抗滑稳定性。六、主要参考书1.?桥梁工程?刘夏平主编，科学出版社，20072?公路桥涵设计通用标准?JTG,D60-2004，人民交通出版社,3?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?JTG,D62-2004，人民交通出版社4?桥梁混凝土结构设计原理计算例如?黄侨，王永平编著，人民交通出版社，2006七、评价方式结合学生课程设计期间独立完成的情况、计算说明书的质量综合评价。八、说明本课程设计安排在?桥梁工程?课程讲授完成后集中2周进行。条件许

7、可也可以穿插在课程讲授过程中进行，效果更好。,大纲制定者：朱玉晓,大纲审定者：,大纲批准者：,目录装配式钢筋砼简支T型梁桥设计1主梁设计3一、结构尺寸拟定3二、主梁内力计算3一主梁的荷载弯矩横向分布系数3二、内力计算101恒载内力102、活载内力计算11三、截面设计、配筋与验算。161,截面设计162,截面复核174跨中截面的纵向受拉钢筋计算185腹筋设计184箍筋设计195弯起钢筋及斜筋设计206斜截面抗剪承载力的复核。24四、裂缝宽度验算25五、变形验算26六、横梁的计算271.横隔梁弯矩计算272.,横隔梁截面配筋与验算29七、支座局部承压计算31八、行车道板计算32九、桥型总体布置图和

8、主梁钢筋构造图.装配式钢筋砼简支T型梁桥设计一、课题与设计资料一设计资料1、装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计1桥面净空,净7+2×人行道二设计荷载双学号公路I级和人群荷载标准值为3三主梁跨径和全长标准跨径：,(墩中心距离)；计算跨径：15.50,(支座中心距离)；主梁全长：15.96,(主梁预制长度)。四材料钢筋：主钢筋采用HRB335，其它用钢筋采用R235混凝土：双学号C30五缝宽度限值：类环境允许裂缝宽度。六设计依据?公路桥涵设计通甩标准?JTGD602004?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计标准?JTGD622004七参考资料,?桥梁工程?，姚玲森主编，人民交通出版社，北

9、京。,?桥梁计算例如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?，沈浦生主编。8桥位断面见附件。二、任务与要求1、结构尺寸拟定；2、主梁内力计算；3、主梁正截面、斜截面设计与复核，以及全梁承载能力校核；4、局部承压的计算；5、钢筋混凝土受弯构件的变形与裂缝计算；6、绘制桥型总体布置图和主梁钢筋构造图；7、总说明书包括文件装订。主梁设计一、结构尺寸拟定主梁截面尺寸：根据?公路桥涵设计通用标准?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25m，拟定采用的梁高为0m，翼板宽m，腹板宽。,主梁间距和主梁片数：桥面净空：净9+2

10、×m人行道，采用7片T型主梁标准设计，主梁间距为0m。,二、行车道板计算计算如下图的T梁翼板，荷载为公路一级，桥面铺装为9cm计算行车道板平安考虑的沥青混凝土和8cm的C40混凝土垫层。1每延米板上的恒载g：沥青混凝土面层及C40混凝土垫层T梁翼板自重合计：（2） 每延米宽板条的恒载内力弯矩剪力2. 车辆荷载产生的内力将车的后轮置于图中位置，后轴作用力为P=140kN,轮压分布宽度如下图。对于车轮荷载中后轮的着地长度为，宽度为，那么有：荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：单个车轮：两个车轮：冲击系数作用于每米宽板条上的弯矩为：两个车轮：单个车轮：作用于每米宽板条上的剪力为：3. 荷载组合

11、恒+汽：根本组合：所以，行车道板的设计内力为：,I类环境，取r0=,C40混凝土：fcd=18.4MPa,ftd=,b=HRB335中：fsd=280MPa(1)求混凝土相对受压区高度x悬臂根部高度h=16cm,净保护层厚度2cm,取14钢筋有效高度h0=,按D62条：,r0Mdfcdbx(h0-x/2),故x=取为<b,h0=0.133=(2),求钢筋面积AS按D62条：fsdAS=fcdbx,故AS=(3),配筋,取14钢筋，按间距14cm配置，每米板宽配筋为AS=(4),尺寸验算：按D62条抗剪上限值：按D625.2.10条抗剪上限值：,由上式可知可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅

12、须按第条构造要求配置箍筋，取分布钢筋10,25(5)承载力验算：,fsdAS=fcdbx,得x=,Md=fcdbx(h0-x/2)Md=,满足要求二、主梁内力计算一主梁的荷载弯矩横向分布系数1.跨中荷载弯矩横向分布系数按GM法1主梁的抗弯及抗扭惯矩,求主梁截面的重心位置以下图单位：cm,平均板厚,T形截面抗矩惯扭近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即：,式中：为矩形截面抗扭刚度系数；,为相应各矩形的宽度与厚度。查表可知：,故,单位抗弯及抗扭惯矩：,2横隔梁抗弯及抗扭惯矩,翼板有效宽度计算图如下：横隔梁长度取为两边主梁的轴线间距，即：,根据理论分析结果，值可按之比值由表可查计算得：，所以：,求横

13、隔梁截面重心位置：,横隔梁的抗弯和抗扭惯矩：,，查表得，但由于连续桥面板的单宽抗扭惯矩只有独立宽扁板者的一半，可取；，查表得利用内插值法求得：故,单位抗弯及抗扭惯矩：,(3)计算抗弯参数和抗扭参数：,式中：桥宽的一半；,计算跨径。,按规定第条，取3E，那么：,4计算荷载弯矩横向分布影响线坐标,，查GM图表，可查得下表数值：梁位荷,载,位,置b0K101001.00b/4b/21.290,1.260,1.210,1.110,1.000,0.900,0.810,0.720,0.660,b3/41.560,1.430,1.260,1.090,0.960,0.830,0.730,0.660,0.580

14、,b1.970,1.530,1.300,1.080,0.910,0.790,0.660,0.570,0.480,K000.990,0.990,b/41.530,1.430,1.320,1.260,1.120,0.890,0.620,0.350,0.100,b/22.890,2.100,1.760,1.390,1.000,0.630,0.230,-0.170,-0.560,b3/43.360,2.760,2.110,1.480,0.890,0.380,-0.180,-0.580,-1.060,b4.400,3.500,2.400,1.560,0.630,0.120,-0.560,-1.070,-

15、1.690,用内插法求得各梁位处值如以下图：1号、5号梁：2号、4号梁：3号梁：列表计算各梁的横向分布影响坐标值如下表：梁号计算式荷载位置b011.642,1.450,1.268,1.088,0.950,0.822,0.716,0.642,0.560,3.568,2.908,2.168,1.496,0.838,0.328,-0.256,-0.678,-1.186,-1.926,-1.458,-0.900,-0.408,0.112,0.494,0.972,1.320,1.746,-0.412,-0.312,-0.193,-0.087,0.024,0.106,0.208,0.282,0.374,3

16、.156,2.596,1.975,1.409,0.862,0.434,-0.048,-0.396,-0.812,0.631,0.519,0.395,0.282,0.172,0.087,-0.010,-0.079,-0.162,21.206,1.192,1.166,1.110,1.024,0.936,0.854,0.768,0.712,2.346,1.832,1.584,1.338,1.048,0.734,0.386,0.038,-0.296,-1.140,-0.640,-0.418,-0.228,-0.024,0.202,0.468,0.730,1.008,-0.244,-0.137,-0.0

17、89,-0.049,-0.005,0.043,0.100,0.156,0.216,2.102,1.695,1.495,1.289,1.043,0.777,0.486,0.194,-0.080,0.420,0.339,0.299,0.258,0.209,0.155,0.097,0.039,-0.016,30.920,0.950,1.000,1.050,1.080,1.050,1.000,0.950,0.920,0.750,0.890,0.990,1.140,1.210,1.140,0.990,0.890,0.750,0.170,0.060,0.010,-0.090,-0.130,-0.090,0

18、.010,0.060,0.170,0.036,0.013,0.002,-0.019,-0.028,-0.019,0.002,0.013,0.036,0.786,0.903,0.992,1.121,1.182,1.121,0.992,0.903,0.786,0.157,0.181,0.198,0.224,0.236,0.224,0.198,0.181,0.157,5绘制横向分布影响线如以下图，求横向分布系数。级和人群荷载标准值设计，计算各梁的横向分布系数：汽车荷载：1号梁,2号梁,3号梁,人群荷载：,1号梁,2号梁,3号梁,2.梁端剪力横向分布系数计算按杠杆法汽车荷载：如以下图公路级,m1汽&#

19、180;=1/2,m2汽´=1/2,m3汽´=1/294人群荷载,m1人´,m2人´,m3人´=0人群荷载：如图二、内力计算1恒载内力(1)恒载：假定桥面构造各局部重量平均分配给各土梁承当，计算如下。主梁：横隔梁：对于边主梁：,对于中主梁：,桥面铺装层：××23=0.74KN/m混凝土垫层取平均厚9cm××24=3.46KN/m所以作用于边主梁的全部恒载g为：g=8.86+0.59+4.2=13.65KN/m)作用于中主梁的恒载强度为：=8.86+1.18+4.2=14.24(KN/m)2、恒载内力,计算

20、边主梁弯矩和剪力，有：,边主梁恒载内力,内力截面位置x剪力QKN弯矩MKNmX=0105.8,0X=l/413.65/2×15.5/2)=52.913.65××15.5/4)=307.4X=l/20××15.5/2)=4中主梁恒载内力,内力截面位置x剪力QKN弯矩MKNmX=0110.40X=l/4×15.5/2)=55.2××15.5/4)=320.7X=l/20××15.5/2)=427.62、活载内力计算1荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路级人群荷载备注边主梁跨中,支点40.617G-M

21、法计算杠杆法计算中主梁2跨中支点650.410G-M法计算杠杆法计算中主梁3跨中支点189400G-M法计算杠杆法计算2计算边主梁公路级荷载的跨中弯矩和l/4处弯矩。简支梁的基频：,式中：结构的计算跨径，=,E×,结构跨中截面的惯矩，15,结构跨中处单位长度质量=G/g，=13.65×9.81=1.,39×将以上数值代入公式，可得：=7Hz根据?公路桥涵设计通用标准?JTG,D60f14Hz时，那么可得：,=1，双车道不折减。公路级车道荷载的值和值按公路I级相应值=10.5KN/m，=1801+=222KN。,跨中：=1/8××15.5=301

22、/4跨：=3××故得：,06×1×4××30+222×3.875,=758.23KN,m,06×1×4××22.5+222×0.97,=291.35KN,m,(3)计算边主梁人群荷载的跨中弯矩和l/4处弯矩。,=0.617×3×0.75×30=41.65KN,m,=0.617×3×0.75×22.5=31.24KN,m4计算中主梁2公路级荷载的跨中弯矩和l/4处弯矩。,06×1×65×&

23、#215;30+222×3.875=713.72KN,m,06×1×65××22.5+222×0.97=274.25KN,m5计算中主梁2人群荷载的跨中弯矩和l/4处弯矩。,=0.410×3×0.75×30=27.67KN,m,=0.410×3×0.75×22.5=20.75,KN,m6计算中主梁3人群荷载的跨中弯矩和l/4处弯矩。,06×1×18××30+222×3.875=641.57KN,m,06×1×

24、;18××22.5+222×0.97=2KN,m7计算中主梁3人群荷载的跨中弯矩和l/4处弯矩。,×3×0.75×30=21.6KN,m,=323×0.75×22.5=16.2KN,m弯矩组合表单位：KN·m梁号内力恒载人群汽车1.2恒+1.4汽+人1409.9,1621.71,820.51,21551.07,797.84,31441.56,752.65,(8)计算边主梁、中主梁2、中主梁3跨中截面车道活载的最大剪力鉴于跨中剪力的影响线的较大坐标位于跨中局部，故采用全跨统一的荷载横向分布系数来计算的影响线

25、面积：,=1/2×1/2××边主梁：,06×1×4×××222×0.5=99.06KN中主梁2：,06×1×65×××222×0.5=93.24KN中主梁3：,06×1×18×××222×0.5=83.82KN9计算边主梁、中主梁2、中主梁3跨中截面人群荷载最大剪力边主梁：,=0.617×3×0.75×9KN中主梁2：,=0.410×3×

26、0.75×1.938=1.78KN中主梁3：,=0.320×3×0.75×1.938=1.39KN,10计算边主梁、中主梁2、中主梁3支点截面车道荷载最大剪力,作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图和支点剪力影响线。,横向分布系数变化区域段长度：,a=1/2×3.85=,对应于支点剪力影响线的荷载布置，如下图：,影响线的面积为：,=1/2××1=,因此按以下式子计算：,边主梁：,06×1×4×7×222×1+,=224.37KN+中主梁2：,06×1×65&

27、#215;7×222×1+,=211.2KN+中主梁3：,06×1×18×7×222×1+=KN+附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：,，且因此，按以下式子计算：,边主梁：,=-20.86,KN中主梁2：,=13.03KN中主梁3：,=KN故公路级荷载的支点剪力为：边主梁：,=203.51KN中主梁2：=+=224.23KN中主梁2：=+=255.39KN11计算边主梁、中主梁2、中主梁3支点截面人群荷载的最大剪力为:,根据人群荷载的横向分布系数可得人群荷载的支点剪力为：边主梁：,=0.617×3×0.7

28、5×7.75+3.9/2(1.422-0.617),×3×0.75×0.916=13.99KN中主梁2：,=0.410×3×0.75×7.75+3.9/2(0.42-0.37),×3×0.75×中主梁3：,×3×0.75×7.75+3.9/2(0,)×3×0.75×,剪力组合值单位：KN梁号内力恒载人群汽车1.2恒+1.4汽+人1415.64,0144.00,2448.89,0136.49,3491.97,0117.35,三、截面设计、

29、配筋与验算。由附表查得=13.8MPa，=1.39MPa，=280MPa，=0.56，弯矩计算值M=Md=1621KN,m=(80+140)/2=110mm1） 截面设计采用焊接钢筋骨架，故可设，那么截面有效高度。翼缘的有效宽度为：按计算跨度按翼缘厚度（1） 判定T形截面类型,所以是第一类截面。2求受压区高度，可得整理后，可得出适宜解为,（2） 求受拉钢筋面积将代入方程，可得选择钢筋为，截面面积。钢筋叠高度为6层，布置如图。混凝土保护层厚度去30mm>d=28mm及附表中规定的30mm，钢筋间横向净距：故满足构造要求。2） 截面复核已设计的受拉钢筋中的面积为，。由布置图可以求得，即那么实

30、际有效高度。（1） 判断T形截面的类型由于，故为第一类T形截面。（2） 求受压区高度x，即（3） 正截面抗弯承载力，求得正截面抗弯承载力为,又，故截面复核满足要求。3设计数据及要求梁体采用C30混凝土，轴心抗压强度设计值，轴心抗拉强度设计值。主筋采用HRB335钢筋，抗拉强度设计值；箍筋采用R235钢筋，直径8mm，抗拉强度设计值。取.0简支梁控制截面的弯矩组合设计值和剪力组合设计值为跨中截面l/4跨截面支点截面要求确定纵向受拉钢筋数量和进行腹筋设计。4跨中截面的纵向受拉钢筋计算由前面的计算可知：跨中截面主筋为，焊接骨架的钢筋层数为6层，纵向钢筋面积，截面有效高度，抗弯承载力。5腹筋设计1截面

31、尺寸检查根据构造要求，梁最底层钢筋通过支座截面，支点截面有效高度为截面尺寸符合设计要求。（3） 检查是否需要根据计算配置箍筋跨中段截面：支点截面：<<故可在梁全跨范围内按构造配置箍筋。（4） 计算剪力图分配根据?公路桥规?规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高h=1100mm范围内，箍筋的间距最大为100mm。距支座中心线为h/2处的计算剪力值由剪力包络图按比例求得，为,=KN=278.34=185.62KN，设置弯起钢筋区段长度为,4箍筋设计,采用直径为8mm的双肢箍，箍筋截面面积=2×,在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置。为了计算简便，斜截面内

32、纵筋配筋率及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均取用，计算如下：,跨中截面,=3.4>2.5，取=2.5，=990mm,支点截面,=0.65，=1054那么平均值分别为P=2.5+0.65/2=1.57,=990+1054/2=1022mm箍筋间距,=187mm确定箍筋间距的设计值尚应考虑?公路交规?的构造要求。假设箍筋间距计算值去=180mm1/2h=550及400mm，是满足标准要求的。而且箍筋配筋率。综上可知，符合标准要求。在支座中心向跨径长度方向的1100mm范围内，设计箍筋间距=100mm，此后至跨中截面统一的箍筋间距取=180mm。5弯起钢筋及斜筋设计设采用架立钢筋为

33、，钢筋中心至梁受压翼板上边缘距离。弯起钢筋的弯起角度为，现弯起N1N5钢筋，计算如下：简支梁的第一排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心的截面处。这时为弯起钢筋的弯起角度为，那么第一排弯筋2N5的弯起点1距支座中心距离为939mm。弯筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为。对于第二排弯起钢筋，可得到：弯筋2N4的弯起点2距支座中心距离为。分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值，由比例可求出：，求得所需提供的弯起钢筋截面积为第二排弯筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为,同理可以算出其他排钢筋的数据。弯起钢筋计算表弯起点12345939907876852830距支座中心距离9391846272235744404分配

34、的计算剪力值185.6,168.2,143.58,88.07,49.81,需要的弯筋面积1250,1133,967,593,335,可提供的弯筋面积1609(228)1609(228)1609(228)628(220)628(220)弯筋与梁轴交点到支座中心的距离4661405231331924405按照计算剪力初步布置弯起钢筋和弯矩包络图如下：各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力计算如下表钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载能力梁区段截面纵筋有效高度T形截面类型受压区高度抗弯承载力支座中心-1点1054第一类17,360.6,1点-2点1038第一类34,704.5,2点-3点1023第一类51,1031.6,3点-4点1007第一类68,1342.1,4点到5点998,第一类76,1493.4,5点-跨中990第一类85,1640.3,将表中的正截面抗弯承载力在图上用各平行直线表示出来，