桥梁工程：预制装配式钢筋混凝土简支T型梁设计

1#4）正文：正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚,文字简练通顺,插图简明，书写整洁。文中图、表不能徒手绘制和书写。（5）参考文献：参考文献必须是学生在课程设计中真正阅读过和运用过的,文献按照在正文中的出现顺序排列,各类文献的书写格式如下：a图书类的参考文献序号作者名。书名。（版次）。出版单位，出版年：引用部分起止页码。b翻译图书类的参考文献。序号作者名。书名。译者。（版次）。出版单位,出版年：引用部分起止页码。c期刊类的参考文献序号作者名.文集名。期刊名.年，卷（期）:引用部分起止页码。第1章设计资料与桥梁结构初步布置1.1设计资料1。1.1跨数：单跨标准跨径:标准跨径16m的钢筋混凝土简支梁，只进行桥梁的上部结构的计算主梁全长：伸缩缝采用板式橡胶伸缩缝，伸缩量为60mm，预制梁全长为15。94m。计算跨径：相邻支座中心间距为15.60m.桥面宽度:净9m（行车道）+2X1.5m（人行道）1。1。2设计荷载：由公路一II级，人群荷载3。5kN/m?，结构重要性系数为丫°=1。0。1。1。3桥梁所用混凝土及钢筋标号：混凝土:主梁选用C40混凝土（容重25KN/m3）,桥面铺装C25混凝土垫层（容重24KN/m3）与沥青混凝土（容重23KN/m3）组合•普通钢筋:采用HRB335级和R235级钢筋。1.1。4设计规范《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）;《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001-2001）。1。2桥梁各部分结构尺寸的初步拟定1。2。1主梁高度:主梁的合理高度与主梁的跨径、活载的大小等有关.经济分析表明，梁高与跨径之比（俗称高跨比）的经济范围在，设计任务中标准跨径为16m，其梁高为1。0m，设计时按照1。0m来进行计算。1。2.2主梁横截面尺寸:主梁梁肋的宽度，应满足抗剪承载力的要求，以及不致使捣固混凝土发生困难，梁肋宽度多采用160—240mm，一般不应小于140mm,因此取梁肋宽度为180mm设计时按照180mm来计算.T形梁翼缘板尺寸，为了保证翼板与梁肋连接的整体性，翼板与梁肋衔接处的厚度不应小于主梁高度的，翼板的端部尺寸一般不应小于100mm，因此腹板交接处尺寸取为140mm,翼板端部尺寸取为100mm.1.2。3主梁间距:按照任务书规定，本桥采用五根主梁,且主梁间距为2.1m.1。2.4横隔梁：按任务书规定设置五排横隔梁，梁高为主梁高的左右，即0。75m，在靠近腹板处的横隔梁底缘到主梁顶距离为0。8m，横隔梁的宽度最常用的为15—18cm，设计中宽度取为16cm。1。2。5桥面铺装：采用2cm厚的沥青混凝土面层,6〜12cm厚的C25混凝土垫层。图1主梁断面图（尺寸单位:cm）图2。桥梁横断面图（尺寸单位：cm）1.3设计流程设计之前仔细阅读设计任务书，根据任务书中所要求的内容,进行桥面的铺装和主梁横隔梁的截面尺寸拟定。再根据设计任务书中所给出的相关资料进行主梁,横隔梁以及行车道板等的内力计算。最后,绘制出总体布置图（纵断面图，平面图，横断面图），T型梁构造图（内梁半立面图、边梁半立面图、1/2主梁平面图、1/2主梁横断面图），计算混凝土用量（一片T型梁混凝土数量表），书写设计说明书。第2章主梁内力计算2.1用杠杆原理法计算支点横向分布系数首先绘制1、2、3#梁的荷载横向分布影响线，如下图所示图3.杠杆原理法计算荷载横向分布系数（尺寸单位:cm）1号梁车辆荷载人群荷载2号梁车辆荷载人群荷载3号梁车辆荷载人群荷载2。2铰接梁法计算跨中横向分布系数2。2.1抗扭惯矩计算:翼板的换算平均厚度：主梁截面重心位置:主梁抗弯惯矩：主梁抗扭惯矩：对于翼板:查表得，对于腹板：贝y：2。2。2计算刚度参数和由计算结果可见，值对正则方程式的系数影响只有3%左右，因此可以忽略不计2.2。3计算跨中荷载横向分布系数从铰接板荷载横向分布影响线计算用表5—1、5—2和5—3的分表，在之间,按直线内插法求得；：；'的影响线竖向坐标值小'和％"。计算如下表（表中的数值为实际影响线竖向坐标值的小数点后的三位数字）.荷载横向分布影响竖标计算表表1梁号入单位荷载作用位置（i号梁中心）123451扒5#1.0075025000000000010000。606822770350040010。7237032690240030002#、4#1。0025050025000000010000。602774402460310040。7232694582480230033#1.0000025050025000010000.600352464372460350。723024248456248024将表中的5训X的值按一定的比例尺，绘于各梁号的曲线下方，连成光滑曲线后就得到1号、2号、3号梁的荷载横向分布系数，如图4所示.图4铰接梁法计算荷载横向分布系数（尺寸单位：cm）1号梁车辆荷载人群荷载2号梁车辆荷载人群荷载3号梁车辆荷载人群荷载2。3荷载横向分布系数汇总荷载横向分布系数汇总表2梁号荷载位置汽车荷载人群荷载1扒5#跨中％0。5250。871L-上傀0。5250。871支占他1八、、0。4521。502#、4#跨中叫？0.4310.117LN处叭0.4310.117支占他1八、、0.76203#跨中傀0。61707.-匕叫0。6170支占叫）八、、0。76202。4恒载内力计算2。4.1荷载集度主梁：横隔梁对于边主梁：对于中主梁：桥面铺装层：栏杆和人行道：作用于边主梁的全部恒载为:作用于中主梁的全部恒载为:2。4。2荷载内力计算边主梁距离支座为的横断面弯矩和剪力:各计算截面的剪力和弯矩值列于下表内计算截面的弯矩和剪力值表3梁号截面位置内力弯矩M/(kNm)剪力1#、5#x=00138。99x=L/2542。080x=L/4406.5669。502〜4#x=00145.55x=l/2567.640x=L/4425.7372。772・5活载内力计算公路一II级车道荷载标准值为:均布荷载：计算弯矩时的集中荷载：计算剪力时的集中荷载：2。5.1计算车道荷载的跨中弯矩(1、5#梁)双车道不折减】对于简支梁桥：对于边主梁：对于中主梁：因此，对于各片T形梁可以取汽车荷载冲击系数卜车道均布荷载作用下：故得对于1#、5#号梁：车道集中荷载作用下1、5#梁跨中截面的弯矩为：由以上计算得到在车道荷载作用下1、5#号梁跨中截面弯矩为:同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下跨中截面的弯矩。2。5。2计算人群荷载的跨中弯矩(1、5#梁)纵向每延米人群荷载集度：同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下跨中截面的弯矩.2。5。3•计算跨中截面车道荷载作用下最大剪力（1、5#梁）图5跨中剪力计算图示鉴于跨中剪力"影响线的较大坐标位于跨中部分（见图5）,故也采用全跨统一的荷载横向分布系数来计算。（1）车道均布荷载作用下（1、5#梁）：（2）车道集中荷载作用下（1、5#梁）：由上述计算可得，在车道荷载作用下1、5#梁跨中截面最大剪力为：同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下跨中截面的最大剪力。2。5。4。计算跨中截面在人群荷载作用下的最大剪力（1、5#梁）同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下跨中截面的最大剪力.计算支点截面车道荷载作用下最大剪力（1、5#梁）.作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线，如下图所示图6支点剪力计算图示荷载横向分布系数变化区段长度：影响线面积：（1）车道均布荷载作用下（了=广「时）（1、5#梁）：附加三角形荷载重心的影响线坐标为：附加车道均布荷载作用下剪力为：故车道均布荷载作用下的支点剪力为：（2）车道集中荷载作用下（1、5#梁）：由上述计算可得，在车道荷载作用下1、5#梁支点截面最大剪力为：同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下支点截面的最大剪力。2。5.6计算支点截面人群荷载作用下最大剪力（1、5#梁）.人群荷载的横向分布系数如图6所示。附加三角形荷载重心的影响线坐标为：故可得人群荷载作用下的支点截面剪力：同理可得2、3、4、5#梁在车道荷载作用下支点截面的最大剪力。2。5.7计算车道荷载L/4处截面的弯矩（1、5#梁）（1）车道均布荷载作用下:故得对于1苒、5苒号梁:（2）车道集中荷载作用下1、5#梁跨中截面的弯矩为：由以上计算得到在车道荷载作用下1、5井号梁L/4处截面弯矩为：同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下L/4处截面的弯矩。2。5。8计算人群荷载的L/4截面的弯矩（1、5#梁）同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下L/4截面的弯矩。2。5.9.计算L/4截面的车道荷载作用下最大剪力（1、5#梁）（1）车道均布荷载作用下（1、5#梁）:（2）车道集中荷载作用下（1、5#梁）：由上述计算可得，在车道荷载作用下1、5#梁跨中截面最大剪力为:同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下L/4截面的最大剪力。2。5.10计算L/4截面在人群荷载作用下的最大剪力（1、5#梁）同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下L/4截面的最大剪力。2.5。11主梁荷载内力汇总主梁荷载内力汇总表表4梁号荷载类别弯矩1kN■:li.剪力刃心跨中L/4跨支点跨中L/4跨1、5#公路一II级荷载570。10427。6148。4573。9118。29人群荷载139。10104。3537.188。9220。072、4#公路一II级荷载468.02351。04250。2686.95139。02人群荷载18。6914.0201。23。923#公路一II级荷载670.0502。5250。386。85139。02人群荷载000002・6荷载内力组合承载能力极限状态基本组合（计冲击力）：正常使用极限状态短期效应组合（不计冲击力）：正常使用极限状态长期效应组合（不计冲击力）：由以上公式对各主梁内力进行相应组合结果如下：荷载内力组合计算结果表5梁号序荷载类别弯矩M/1kN-:u.剪力荻kN

跨中L/4跨支点跨中L/4跨1、5#1恒载542。08406。56138.99069。502公路一II级荷载570。10427。6148.4573.9118.293人群荷载139。10104.3537.188。9220.074基本组合1451。51088。68376.56110。6251.165短期组合1080。25810。23280。160.65172.376长期组合826。48619。34213.2433.13125。12、4#7恒载567。64425。73145。55072。778公路一II级荷载468.02351.04250。2686。95139。029人群荷载18。6914。0201。23。9210基本组合1237.82928。4495.9122。69270。511短期组合913。9685。5320。762.117412长期组合762。3571。75245。6535。26129。953#13恒载567。64425。73145。55072.7714公路一II级荷载670。0502.5250。386。85139.0215人群荷载0000016基本组合1505。641129。23495。97121。59267.417短期组合1036.64777.48320.7660。8170.0818长期组合835。64626.73245.6734.74128.4第3章横隔梁内力计对于具有多根横隔梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只要计算跨中横隔梁中间的内力，其他横隔梁的设计可以仿此偏于安全设计。3・1确定作用在中横隔梁上的计算荷载对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图7所示.图7跨中横隔梁的最不利荷载布置图示中横隔梁的计算荷载如下•公路一II级：人群荷载：3。2绘制中横隔梁的内力影响线按偏心压力法绘制出①、②号梁-横向分布影响线如图8所示。求订的影响线的竖标：■二作用在①梁轴上时('—："—:-1作用在⑤梁轴上时：-1作用在③梁轴上时('—■「•::l|::):由已学的影响线的知识可知，"影响线必在IL截面处有突变，根据'■■■'"l'连线延伸至I谶面，即为「值，由此即可绘出訂如图8(b)所示。图8中横隔梁内力影响线3・3绘制剪力影响线对于①主梁处截面的宀'影响线可计算如下：了=■■作用在计算截面以右时"「作用在计算截面以左时：『_(_训-：；绘成丁影响线如图8(c)所示.3・4截面内力计算将求得的计算荷载"|J■-在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载记入冲击影响，则得弯矩，公路-II级：人群荷载：剪力丁：公路-II级：人群荷载：3。5荷载内力组合横隔梁荷载内力组合计算结果表6何载类型弯矩M/(kN-m剪力Q/〔kN；公路一II级荷载178。52150。78人群荷载—27。64—6.6基本组合227。82205。8短期组合97。398.9

长期组合60。457。7第4章行车道板内力计算4。1恒载及其内力4。1。1。按悬臂板法进行边板恒载及其内力计算(以纵向lm宽板条计算)(1)每延米板上恒载集度将行车道及栏杆荷载分成两部分，即主梁边缘以外部分换算为作用于主梁行车单板边缘的集中荷载八-,主梁行车道板跨内部分仍按均布荷载记为，则有桥面板(T桥面板(T形梁翼缘自重)(容重25kN/m2)40.10+0.14一x1.0x25-王00(kN/m)板的荷载集度：二-■宀⑴-4.56:-4.56:kN■m)弯矩门!：.■-!£.5：•1：.：.：|1,：?'!：'':'.U'.：前力：，二，小-'I；J：?■I'：：)-；.'记：I」I'.4.1。2按多跨连续单向板法进行中间板恒载及其内力计算(以纵向1m宽板条计算)(1)每延米板上恒载集度沥青混凝土面层(容重23kN/m2)小：mf.C25混凝土垫层(容重24kN/m2)T梁翼板(容重25kN/m2)板的荷载集度：m'.m.(2)每米板宽恒载内力如=l,60(rn)0.10+0.14i=012(m)(=阳+1=1.72(m)每米板宽的跨中恒载弯矩：刖临=+尊卩=+区忆白2x1.7沪-2.08(kNm)每米板宽的支点恒载剪力：11x562x1.60-4.50(kN’m)

4.2汽车（人群）荷载产生的内力4.2.1按悬臂板法进行边板人群荷载及其内力计算（以纵向1m宽板条计算）（1）将行车道及栏杆荷载分成两部分，即主梁边缘以外部分换算为作用于主梁行车单板边缘的集中荷载「■■-，主梁行车道板跨内部分仍按均布荷载记为'：，则有：Pqj.—3,5X0-5=1一75（左眄p（）r=3.5（kN/m）（2）由人群荷载引起的每米宽板条的内力为：1717弯矩.-；：'■■--门-亠'：：.；Hfl：）--.■:I-it前力]:二-r-■:-:.丄比-'.l-.X.4。2.2按多跨连续单向板法进行中间板车辆荷载及其内力计算（以纵向lm宽板条计算）图9单向板计算示意图（1）平行于板的跨径方向的荷载有效分布宽度:b=b]4-2h—0.6+2x0.12—0.84（m）（2）垂直于板的跨径方向的荷载有效分布宽度:净跨径弋g=L80-020=1.60(m)0.10+0.141菽梓：t二=012(m)计算跨径*l=l0+t=1,60+0.12=1.72(m)TOC\o"1-5"\h\z『I「1-72a二(a】+2h)+$二0.20+2x0.12+二L01(m)nJ*u1212X17221T=—=H5Cm),a<-ll——2/id—ctj—2h.=<=U.4y(?n)2Z卫右卷投曲=~7=1.1兀昭（3）作用于每米板宽车辆荷载引起的跨中恒载弯矩为:bi+2h\bi+2h\1402I=132X8"x~l15(0.60+2x0.1岔x1.72-=26.31(^/Vm)（4）求车轮荷载作用下每米板宽的支点剪力：车轮在板的支承处，a1-仙+2h）+t=0,20+2X0.12+0.12=0.56（m）由图可以求得：

1.60-0.42==0.7381.60ai+a1yz=i1.60-0.42==0.7381.60ai+a1yz=i,—1.15-0.56