混凝土简支桥梁计算书完整版

课程设计(论文)计算书 山东科技大学土木建筑学院任务书 设计指导人(签章)： 系主任(签章)：导教师对课程设计评语 指导教师(签章)： 系主任(签章)：摘要式。 4主梁的计算 ()3(一)主梁的荷载横向分布系数 ()3(二)作用效应计算 ()6 (一)横隔梁内力计算 ()26(二)横隔梁截面配筋与验算 ()28 (四)横梁接头钢板及焊缝计算 ()31 本设计为装配式钢筋混凝土简支T型梁桥的设计，主要包括横向荷载分布系数的；b全 ④④⑤②③①(1)《公路桥涵设计通用规范》(JTG—2004)，简称《桥规》；(2)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004)，简称《公(3)《公路桥涵地基及基础设计规范》(JTJ024—85)，简称《基规》。梁的计算(一)主梁的荷载横向分布系数主梁的截面尺寸及参数见表4-1截截面尺寸/cm平均板厚h重心位置a惯性矩I1xx翼板宽160端部翼板厚根1153.811780672部梁高160肋板厚1881.跨中荷载弯矩横向分布系数—偏心压力法此桥在跨度内设置有横隔梁，具有强大的横向刚性连接，且结构的长宽比为：B51.65a2=a2+a2+a2+a2+a2i12345i=1由公式(4-1)n=+kiii=1计算各梁在1号梁和5号梁处得影响线竖标值n和n。如下：cr3n=+=11525.6n=0.2。由公式(4-2)计算各梁影响线零点位置+iiii=1 4-2)1号梁零点位置：e=25.6=1.6a=ae=4.82号梁零点位置：e=25.6=3.2a=ae=6.4251.62e12各梁影响线横向荷载分布系数由公式(4-3)和公式(4-4)可得m=ni1.(x+x+xx)(4-3)cqiaqi1qi2qi3qi4mm=i1.x(4-4)criari1im38cq124.80.6cr14.8cq220.64cr26.413号梁跨中横向荷载分布系数：m=0.24=0.4cq32①②①②⑤⑤②③④①③计算图示，如图(4-2)①①②③④⑤①②③oq12roq22or2160oq32(二)作用效应计算(1)永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，计算表见表4-2构件名构件名构建简图尺寸(尺寸单位：cm)单元构件体积及算式度(kN/m3)每延米重力(kN/m3)1.60×1.60-2×0.71×主 (1.60-(0.08+0.14)/2)2511.1梁=0.444桥面铺装横隔梁×0.71×6÷24.5=0.05840.02×1.60=0.032混凝土垫层:0.548×25=1.460.292×25=0.730.032×21=0.6720.144×23=3.312人行道设计资料中已给出5.0kN/m，将其平均分布到五个梁上5.0×2÷5=2.0kN/m梁|边梁QMMQMM各梁的永久荷载汇总于表4-33084(2)永久作用效应计算计算见表4-4影响线面积计算表4-4影响线面积影响线面积ω0ω=L/4×L/2=24.52/8=75.030ω=3L/16×L/2=3×24.52/32=56.270L00计算面积Q00永久作用效应计算表见表4-51/21/40qω00qω00qω002636(1)汽车荷载冲击系数cf=EIc=11.780610一23.01010=4.625(Hz)(4-5)c公路—Ⅱ级均布荷载q，集中荷载P及其影响线面积(表4-6)kkkk公路-Ⅱ级及其影响线面积ω表表4-60qqk(kN/㎡)顶点位置支点处pkω07M2M/4Q0Q1/2可可变作用(人群)(每延米)p：人人(3)可变作用效应(弯矩)计算(表4-7~表4-9)3MMMM1/4M1/2M1/4mcq①②qk③ω0④Pk⑤yk⑥9425946.1254.594③q人②ω0③mcr①3MMMM1/4M1/2M1/4QjQjkQ1Q1k411.972559.02216.642412.522993.402245.09永久荷载汽车899.3400891.51668.6686.6067.535梁号3M1/2 c 00GiQikc00Ψ—与其它可变荷载作用效应的组合系数，本例取Ψ=0.8。cc(4)可变荷载剪力效应计算cok①跨中剪力V的计算(见表4-10~表4-11)弯矩效应①×②×弯矩效应①×②×94.6787.2887.98梁号4)3.538.4960.0625VV1/2kk2.2k人群荷载产生的跨中剪力(kN)表4-11梁梁号内力η①P②ω③弯矩效应①×②×③01(5)V0.6844.711/22(4)V0.4422.253.06253.051/23V0.42.76②支点剪力V的计算(见表4-12~表4-14)0obllm(同前)cc.支点~l/4处在m和m之间按照直线变化(图4-3)oc①②③mmmmmmocqkabkboqka2la4业，l=l；b2(l)b4ocrrabrb式中参数与公式(4-7)中意义相同。汽车荷载产生的支点剪力效应计算表(单位：剪剪力效应号3bqklalPklb示。①③人群荷载产生的支点剪力效应(单位：kN)表4-13剪剪力效应.399702号3mb.212.192mcr.684.442mor00业b.72业aPr剪力效应组合如表4-14.剪力效应组合表(单位：kN)表4-12Q1Q1k.6611.14.74.68永久荷载8.207.207.20汽车94.6787.2887.98.39.7172V0V0V1/2V0号1230GiQikcQjQjkS)00Ψ—与其它可变荷载作用效应的组合系数，本例取Ψ=0.8。cc(三)持久张狂承载能力极限状态下截面设计、配筋于验算d4-5。设钢筋净保护层为3㎝，钢筋重心到底边距离a=10.5cm，则主梁的有效高度0M=fb'x(|h一x)|(4-9)dcdf(02) (2)fA=fb'x(4-10)sdscdfsy'=xay/xagiigi 0sf0 2.持久状况截面承载能力极限状态计算按截面实际配筋值计算受压区高度x为：sdscdfM=fb'x(|h-x)|(4-14)dcdf(02) (2)满足规范要求。3.根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置ld2过支点。按《公预规》9.3.10条的构造要求：2ofbh(4-15)fbh(4-15)0d2tdo①最大剪力取用距支座中心(梁高一半)处截面的数值，其中混凝土与箍筋共2同承担不小于60%，弯起钢筋(按45%弯起)承担不大于40%；②计算第一排(从支座向跨中计算)弯起钢筋时，取用距支座中心处由弯起钢2③计算以后每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋点处由弯起钢筋承担的那部由内插可得：距梁高h/2处得剪力效应Vh为：Vh=507.06kN,其中：dd22hh2dsddsd2相应各排弯起钢筋位置与承担剪力值见-13.承承担的剪力值202.828.47.71弯起点距支座中心距离m4.50000钢筋计算面积mm2A982.63.75460.86200.07钢筋面积628.0402.0斜筋排次123456钢筋型号.7条规定，与斜截面相交的弯起钢筋9—弯起钢筋与构建纵向轴线的夹角。ssdsA=YV0sb(4-18)sb75人10一3fsin9sbs0(3)主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载能力校核：计算每一弯起的重心亦应不同，则有效高度h大小不02032钢筋的抵抗弯矩M为：1M=2fA(|h一x)|1ss1(02) (2)2020钢筋的抵抗弯矩M为：22(2)跨中截面的钢筋抵抗弯矩xM为： (2)全梁抗弯承载力校核见图4-70d(4-20)S=1(4-20)V113dA—同一截面上古今的总截面面积(㎜)；0g0d1.021.120.2106(2+0.60.576)30100.61951801552.752SV=(0.61.0527.74)2V箍筋间距不宜大于100mm。综上所述，全梁箍筋的配置为208双肢箍筋；由支点至距支座中心3.0m处，VpASb别为：vVVbM(kNM)d972144679014d.ocssbV=0.75人10-3fxAsin9(4-22)sbsdsbsV=aa0.45人10-3bh(2+0.6P)fpf(4-23)cs13ocu,ksvsv式中，V—斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪能力设计值(KN)V—与斜截面相交的普通弯起钢筋的抗剪能力设计值(KN)A—斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积(mm2)0MM00o2由C值可内插求得各个截面顶端处得最大剪力和相应的弯矩。按《公预规》取13斜截面截割两组032弯起钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：p=A/(bS)=0.56%斜截面2—2：斜截面截割一组032纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：p=A/(bS)=0.28%斜截面3—3：斜截面截割一组032纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：p=A/(bS)=0.28%斜截面4—4：斜截面截割一组032纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：p=A/(bS)=0.28%斜截面5—5：斜截面截割一组020纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：6.28p=A/(bS)=0.28%斜截面截割一组016纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：4.02p=A/(bS)=0.28%：svSvv6.持久状况斜截面抗弯极限承载能力极限状态验算 (四)持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算fk123E0.28+10ps122lsN为按作用长期效应组合下的内力和N为短期效应组合下的内力；ls3d—纵向受拉钢筋直径，取d=32mm；s0ifG=Ms(4-25)ss0.87AhsoMxmSxnQSMMM4-26)sGik1jQjkGQ1kQ2ki=1j=1MMMlGik2jQjkGQ1kQ2ki=1j=1M291.44s01M2291.44sE—钢筋的弹性模量，对HRB335钢筋，E=2.0×105Mpa，代入后可得到：ssss(五)持久状况正常使用极限状态下挠度验算MMB (cr)2+[1-(cr)2MMBMMBsscrcrtko0c式中：S—全截面换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积矩。ox—换算截面中性轴距T梁顶面的距离。x按下式求解：2121s02202全截面对中心轴的惯性矩：I=11.7807mm4(见表4-1)0全截面抗裂边缘弹性地抗矩：000010.722107I为开裂截面弯矩，按下式计算：crcrs03131cr33crccrB=0.95EI=0.953.2510411.78071010=3.35710150c0sB0= 根据上述计算结果，结构的自重弯矩为1336.61kN.m。公路—Ⅱ级可变荷载kk人可变作用(汽车)：可变作用(人群)：5ql4a384B(4-32)5ql4a384B(4-32)1110施工中科通过预拱度消除永久作用挠度，则：ffax(一)横隔梁内力计算—偏心压力法⑤⑤④②③①①②③③各影响线在1号梁和5号梁的竖标值计算如下：Mndndd21nM=n.2d+n.d=0.641号梁右侧剪力影响线：nQ右=n1=0.4nQ右=n=0.22号梁右侧剪力影响线：nQ右=n+n1=0nQ右=n+n=0.22、3号梁之间剪力影响线：nQ右=n2.作用在横隔梁上的计算荷载对于跨中横隔梁来说，除了直接作用在其上的轮重外，前后的轮重对它也有影响，在计算中可假设荷载在相邻横隔梁之间按杠杆原理法传布，如图5-2所示。因此纵向一行车轮轮重分布给该梁的计算荷载为：oq2iiiy—对于所计算的横隔梁按杠杆原理计算的纵向何在影响线竖标值。i对于均布人群荷载，其计算荷载相应为：P=p.=pl(5-2)ororrora式中：p—相应为一侧人行道每延米的人群荷载；—对应于人群荷载范围的影响线面积；roq2由公式(5-2)可得人群荷载对中横隔梁的计算荷载为：3.截面内力计算：内力计算公式为：横隔梁内力计算表荷荷载作用(kN)人qq人Q(kN)xn-0.3600-0.0400-1.9540-1.82500.53750.53100.3810截面③②—③③②—③③②—③①右②右②—③-54.11-6.01-21.32-19.9180.796汽车弯矩组合：因为横梁弯矩影响线的正负面积很接近，并且系预制架设，荷载绝大部分不产生内力，故组合时不计入恒载内力。按《桥规》4.1.6条，荷载安全系数采用如下：负弯矩组合：故横隔梁内力：+一(二)横隔梁截面配筋与验算1.正弯矩配筋把铺装层折算3㎝计入截面，则横隔梁翼板有效宽度为(图5-3)：1/3跨径：㎝)n0YM共fbx(|h一x)|0dcd(02) (2)解方程，得到：sdscdffs=7.22(cm2)g00验算截面抗弯承载力：YM=fb'x(|h一x)|0dcdf(02) (2)2.负弯矩配筋(图5-4)0 (2)解方程，得到：gs验算截面抗弯承载能力：0d(2)横隔梁正截面含筋率：均大于《公预规》9.1.12条规定的受拉钢筋最小配筋率0.20%(三)横隔梁剪力效应计算及配筋设计横隔梁主要截面处得剪力影响线如图5-1，影响线竖标值计算见本章第一节内力影响线的计算。主要截面剪力值见表5-1。经过比较1号梁位处的剪力为最大。V=80.79kN考虑汽车组合系数，并提高系数为1.40，则取用的剪力效应值为：按《公预规》5.2.9~5.2.10条规定抗剪承载力验算要求：0dcu,k00d2td00d按构造配箍筋。Vvsvvkmin(四)横梁接头钢板及焊缝计算1.主筋与接头钢筋的焊缝长度C值的计算采用16锰钢板，班后12㎜，焊缝高度可取用8㎜，双面焊。按规范规焊钢板s2.斜拉钢筋面积计算并确定其锚固长度l值s横向接头处剪力假定有上下两个接头平均分摊，各负担一半，并计入剪力集中的影响而乘以1.40系数。以1号梁右侧的横梁接头处得V为最大。ddmaxoq1斜筋所承受的斜拉力Z：dmax2s考虑到其上有铺装层与连接盖板等，强度是充分的。斜拉钢筋的锚固长粘41.783.选用街头钢板尺寸从计算上看，需要的钢板尺寸不大，但为了满足构造要求，选用尺寸为70mm×12mm×190mm的钢板，如图5-5所示。4.接头盖板计算(1)盖板强度计算拟选用4块60mm×12mm×160mm16锰钢板为接头盖板，横梁内主筋和斜筋面积总和为：ss为钢板的容许应力高于钢筋的容许应力，故钢板的强(2)盖板的焊缝计算为了便于计算，做下述假定：同时发生；筋充足；面内，横梁不发生扭转。这样，N=4×2.54×28=284.84(kN)；e=2.0(cm)(钢筋重心与钢板重e把剪力效应移至钢板中心处时：d2dmax2则有：N产生的水平方向的剪应力(由8条焊缝共同承受)：N式中：6—焊缝厚度(待求)。V产生的垂直方向的剪应力：d组合弯矩(Md+Me)产生的扭转剪应力，可用近似公式计算：==Tr0rde44I=xI+xI(全部焊缝对形心O的极惯性矩)0xya总HTVT||.+.人.|+|.+.人.| (668.28)(668.28)(593333175)2(0842333135)2=6总6总6行车道板的计算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(二)永久荷载及其效应1.每延米板上的恒载g沥青混凝土面层：1C25混凝土垫层：2T梁翼缘板自重：3每延米跨宽板恒载合计：2.永久荷载产生的效应弯矩：Ah2(2)剪力：Ah223.可变荷载产生的效应悬臂板各承受一半的车轮荷载。如图6-2。按照《桥规》4.3.1条后车轮着地宽度b及2222顺行车向轮压分布宽度：垂直行车方向轮压分布宽度：12荷载作用于悬臂根部的有效宽度：单轮时：作用于每延米板宽条上的弯矩为：Ap4a(04) m3.24(4)单个车轮时：Ap取最大值：作用于每延米宽半条上的剪力为：Ap4a3.244.基本组合AAhApAAhAh故行车道板的设计作用效应为：AA(三)截面设计、配筋与强度验算002YM三fbx(|h-x)|0dcd(02) (2)jg0fA=fb'x(6-2)sdscdfsg按《公预规》5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要jcu,k0jj2td0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。板内分承载能力验算：fA=fb'xsdscdfsdscdfM=fb'x(|h-x)|dcdf(02) (2)jAd承载能力满足要求。7支座计算采用板式橡胶支座，其设计按《公预规》8.4条要求进行。(一)橡胶支座的平面尺寸有橡胶板的抗拉强度和梁端或墩台顶混凝土的局部承压强度来确定。对橡胶板应满足： jabj若选定支座平面尺寸ab=25人18=450(cm2)，则支座形状系数S为：es0a0b5≤s≤12，满足要求。jG=1.0MPa(常温下)，橡胶支座的抗压弹性模量E为：e