公路桥梁课程设计-装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计

1、 目录一 设计课题二. 设计目的三. 设计资料 四. 设计参考书五. 设计内容：（一） 行车道板的计算:1.结构自重及其内力计算2.汽车荷载作用计算3.内力组合4.翼缘板截面配筋5.截面复核（二）主梁的计算:1.结构自重产生的内力2 .汽车荷载和人群荷载计算3.汽车荷载和人群荷载汇总（三）主梁内力组合:1.内力汇总2.主梁配筋3.主梁配筋截面复核（四）横隔梁内力计算:1.群定计算荷载2.绘制内力影响线3.确定横隔梁设计内力一设计课题：装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计。二设计目的：通过本课程设计，使学生掌握荷载横向分布系数的计算、内力计算，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

2、和设计计算方法有进一步的理解，培养动手、设计能力，对最新桥涵设计规范的运用更加熟练，能独立完成钢筋混凝土T梁梁桥的设计。三设计资料：一级公路，双向六车道，单向车道（采用分离式），设计速度100km/h，要求设有人行道。主要设计指标：荷载等级：汽车荷载为公路级，人群荷载取3.0KN/桥面净空：车道宽+安全宽+人行道=3.753+0.52+1=1.25m标准跨径：=20M计算跨径：=19.5M资料钢筋：主钢筋，弯起钢筋和架立钢筋用HRB400钢筋，其它用R235钢筋。钢筋混凝土：主梁用混凝土，桥面铺装用混凝土（重度为24KN/,沥青混凝土重度23KN/）.(3)安全等级：一级四设计参考书：公路桥涵

3、设计通用规范（JTGD60-2004）人民交通出版社 北京桥梁工程李辅元 人民交通出版社混凝土简支梁（板）桥易建国，人民交通出版社公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）人民交通出版社 北京公路桥涵钢筋混凝土受弯构件的计算李美东，中国水利水电出版社，知识产权出版社五设计内容 结构尺寸，主梁的高度与梁的间距，活载大小等相关，对于跨径为20M的设计桥梁高采用1.5M，高跨比为1/111/16，而梁肋宽为180MM，桥面净宽13.25M，即设计6片梁，梁的翼缘板宽为=2200mm，翼缘板端部宽80mm,翼缘板根部宽140mm,横隔梁高度为主梁高度的3/4，即h横=3/41.

4、5m1.1m，横隔梁的间距为4850mm，横隔梁的肋宽上部为160mm,下部为150mm,具体图示如下：（一）行车道板的计算1.设计一座梁式装配式钢筋混凝土T形简支梁截面如上图，计算跨径19.5m，桥面净宽11.25+20.5+1m，桥面铺装2cm的沥青表面处治（重力密度为23KN/）和平均9cm厚混凝土层（重力密度为24KN/）,T形翼缘板的重力密度25KN/，设计标准为公路级，人群荷载3.0KN/,结构重要系数为1.1，计算行车道板和主梁的内力。（1）结构自重及其内力（按纵向1m宽的板条计算）沥青表面处治： =0.02123=0.46KN/M平均9cm厚混凝土：=0.09124=2.16K

5、N/MT梁翼缘板自重：=125=2.75KN/M合计： g=+=0.46+2.16+2.75=5.37KN/M(2)每米宽板条上的永久作用内力=-g=-5.37()=-2.74KNM=g=5.37=5.42KN2.汽车车辆荷载后轮作用于铰缝轴上，后轮作用力P=140KN.轮压分布宽度如下图：车辆荷载后轮着地长度=0.2m，宽度=0.6m,则：=+2H=0.2+20.11=0.42m=+2H=0.6+20.11=0.82m荷载对于悬臂梁根部的有效宽度：a=1.92m故冲击系数=0.3，则1+=1.3作用于每米宽板条的弯矩：=-（1+）（-）=-1.3（1.01-）=-19.07KNM作用于每米宽

6、板条的弯矩：=（1+）=1.3=23.7KNM3.内力组合（1）基本组合：=1.2+1.4=1.2（-2.74）+1.4(-19.07)=-30KNM=1.2+1.4=1.25.42+1.423.7=39.7KNM (2)短期效应组合： =+0.7=-2.74+0.7(-19.07)1.3=13KNM =+0.7=5.42+0.723.71.3=18.2KNM4.已知钢筋混凝土梁 =30KNM =1.1 混凝土 HRB400钢筋（1）确定基本数据=0.53 =360MPa =16.7MPa =1.57MPa =0.45/=0.002 h=110mm(2)假设计算取=25mm,则=h-=110-

7、25=85mm(3)计算X与X=-=85-=28mm=1298 m=1298mm=0.002100085=170m 故选16155， =1297 m5.截面复核 板厚h=110mm =85mm =30KNM =1.1 混凝土 =1297 m 求弯矩（1）确定基本数据=0.53 =360MPa =16.7MPa =1.57MPa=0.45/=0.002=/=1297/100085=0.015(2)求XX=28mm=33 KNM 故截面承载能力满足要求。（二）主梁的计算1.结构自重产生的内力已知每侧的栏杆及人行道构件质量的作用力为5KN/M，主梁结构自重内力计算图示如下图：（1）计算结构自重集度主

8、梁=0.181.5+()(2.2-0.18)25=12.3KNM横隔梁边主梁=（1.1-）152519.5=1KN/M中主梁=12=2 KN/M桥面铺装层=0.0213.2523+（0.06+0.12）13.25246=5.78 KN/M人行道=51/6=0.83 KN/M合计边主梁g=+=12.3+1+5.78+0.83=19.91 KN/M中主梁=12.3+2+5.78+0.83=20.91 KN/M(2)结构自重内力计算内力截面位置剪力Q(KN) 弯矩M(KNM) 2.汽车荷载和人群荷载产生的内力计算（1）荷载横向分布系数的计算当荷载位于支点处时，按杠杆原理法计算荷载横向分布系数，绘制出

9、1号梁2号梁3号梁的荷载横向影响线如下图，再根据桥规规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的位置布置，例如：对于汽车荷载，汽车横向轮距为1.8m，两列汽车车轮的横向最小间距为1.3m,车轮间距离人行道缘石最少为0.5m,由此，求出相应荷载位置的影响线竖标值，按式可得1号2号3号的荷载横向分布系数为：1号梁 公路-级 人群荷载 2号梁 公路-级 人群荷载 3号梁 公路-级 人群荷载 荷载位于跨中时，按偏心压力法计算汽车荷载和人群荷载的横向分布系数。1）2）由1号梁在两个边梁处的横向影响线的竖标值为： 同理求出2号梁的： 同理求出3号梁的： 3）绘制出荷载横向分布影响线，并按最不利位置布置1号梁

10、：令荷载横向分布影响线的零点至1号梁的距离为X，可按比例求得 并据此计算出对应各荷载点的影响线竖标值和汽车荷载 人群荷载 2号梁：令荷载横向分布影响线的零点至2号梁的距离为X，可按比例求得 并据此计算出对应各荷载点的影响线竖标值和汽车荷载 人群荷载 3号梁：令荷载横向分布影响线的零点至3号梁的距离为X，可按比例求得 并据此计算出对应各荷载点的影响线竖标值和汽车荷载 人群荷载 3.汽车荷载和人群荷载的内力计算（1）荷载横向分布系数汇总梁号荷载为置公路-级人群荷载备注跨中0.70.56按“偏心压力法”计算支点0.431.26按“杠杆法”计算跨中0.830.52按“偏心压力法”计算支点0.790按“

11、杠杆法”计算跨中0.730.35按“偏心压力法”计算支点0.60按“杠杆法”计算（2）均布荷载和内力影响线面积计算类型截面公路-级均布荷载（KN/M）人群（KN/M）影响线面积（或m）影响线图式10.53.010.53.010.53.0（3）公路-级集中荷载计算计算弯矩效应时： 计算剪力效应时：（4）计算冲击系数 则 由于车道为三车道所以折减系数为0.78（5）1-3号梁跨中弯矩，跨中剪力计算梁号截面荷载类型或（kn/m）(kn)或S(KNM或KN)公路-级10.52381.30.747.53354.21177.7y=4.875823.5人群3.0-0.5647.5379.85公路-级10.5

12、285.61.30.72.43818.17119.53Y=0.5101.36人群3.0-0.562.4384.09公路-级10.52381.30.747.53420.021396.5Y=4.875976.49人群3.0-0.5247.5374.15公路-级10.52381.30.832.43821.54121.69Y=0.5100.15人群3.0-0.522.4383.8公路-级10.52381.30.7347.53369.41228.2Y=4.875858.8人群3.0-0.3547.5349.91公路-级10.52381.30.732.43818.95107.04Y=0.588.09人群3

13、.0-0.352.4382.56(6)计算支点截面汽车荷载最大剪力绘制1-3号梁横向分布系数沿桥纵向的变化图和支点剪力影响线如下图： M变化区荷载重心处的内力影响线坐标：利用有关公式计算可得：1号梁2号梁3号梁（7）计算支点截面人群荷载最大剪力：1号梁 2号梁 3号梁 （三）主梁内力组合梁号序号荷载类别弯矩M（knm）剪力Q（kn）梁端跨中梁端跨中（1）结构自重0946.3194.10（2）汽车荷载01177.7190.7119.53（3）人群荷载079.8521.14.09（4）1.2（1）01135.56232.920（5）1.4（2）01648.78266.98167.34（6）0.81

14、.4（3）089.4323.634.58（7）（4）+（5）+（6）02873.77523.53171.92（1）结构自重0946.3194.10（2）汽车荷载01396.5314121.69（3）人群荷载074.1511.73.8（4）1.2（1）01135.56232.920（5）1.4（2）01955.1439.6170.37（6）0.81.4（3）083.0513.14.26（7）（4）+（5）+（6）03173.71685.62174.63（1）结构自重0946.3194.10（2）汽车荷载01228.2246.5107.04（3）人群荷载049.917.92.56（4）1.2（1）

15、01135.56232.920（5）1.4（2）01719.48345.1149.86（6）0.81.4（3）055.98.852.87（7）（4）+（5）+（6）02910.94586.87152.732.综合上表可知：,已知跨中截面弯矩组合设计值,结构重要系数，采用C35混凝土，HRB400级钢筋进行配筋。（1）确定基本数据，,，,故（2）假设并计算（3）确定 所以取最小值为1500mm（4）判断截面类型所以此截面为第一类T型截面（5）计算所以不超筋故为适筋梁现用则实际受拉钢筋截面积，的的钢筋外径为34.5mm，的钢筋外径为26mm，则受拉钢筋重心至下边缘的实际距离为实际钢筋所需腹板宽：=

16、（30+34.5+30+34.5+30）=159mmb=180mm.符合要求。3.截面复核h=1500mm,翼板宽b=2200mm,采用C35混凝土HRB400钢筋，跨中截面弯矩为3173.71KN，结构重要系数，采用钢筋（=7496mm）试复核该截面的抗弯承载力。确定基本数据，,，,故（2）求并计算（3）判断截面类型故为第一类T型截面。（4）求受压区高度x并验算。故为适筋梁（5）求正截面抗弯承载力故截面承载力满足要求。 横隔梁的内力计算对于具有根内横隔梁的梁桥，只计算受最大的跨中横隔梁的内力，其他横隔梁可偏安全地仿此设计。确定作用在中横隔梁上的计算荷载（杠杆原理法）公路级：人群荷载：2绘制中

17、横隔梁的内力影响线将桥梁的中横隔梁近似地况做竖向支撑柱的根弹性主梁的多跨弹性支撑连续梁，当桥梁在多跨有单位荷载P=1作用时，各主梁所受的荷载为，这也就是横隔梁的弹性支撑反力，因此取r-r截面在侧为隔离体，由力的平衡条件，就可写出横隔任意截面r的计算公式。 r-r截面的各弯矩影响线竖曲标值。 1号梁1-1截面处剪力影响线竖标值。 由上图分析知：3号梁与4号梁中间的截面弯矩最大，即图中所示rr截面1号梁附近最大，即图中所示11截面。 （1）计算最大弯矩 绘制rr截面横隔梁的弯矩影响线图 a 首先绘制1 号梁、2号梁、3号梁的内力影响线（见上图）。 b 计算荷载沿结构横向移动时rr截面的弯矩影响线竖标值。 c 绘制影响线如上图。 按最不利布置荷载如图，使弯矩最大，计算荷载作用处影响线竖标值，由图知荷载横向分布影响线左侧零点至1号梁的距离为2.2m，设荷载横向分布影响线右侧零点到6号梁的距离为x。 则有 将带入得x=2.23则弯矩值为： 公路一级： =1.30.78127.99（0.1+1.02+1.68+0.75） =460.7KNm 人群荷载： =4.8531.45 =21.1KNm （2）计算最大剪力 首先计算荷载沿结构横向移动时，1