标准跨径16mT形简支梁桥设计说明书

钢筋混凝土T形简支梁桥/标准跨径16mT形简支梁桥一．设计资料与结构布置〔一.设计资料1.桥面跨径及桥宽标准跨径：该桥为二级公路上的一座简支梁桥.根据桥下净空和方案的经济比较.确定主梁采用标准跨径为16m的装配式钢筋混凝土简支梁桥。主梁全长：根据当地温度统计资料。并参考以往设计值：主梁预制长度为15.96m.计算跨径：根据梁式桥计算跨径的取值方法.计算跨径取相邻支座中心间距为15.5m.桥面宽度：横向布置为净－7〔行车道＋2×0.75m〔人行道＋2×桥下净空:4m2.设计荷载根据该桥所在道路等级确定荷载等级为人群荷载3.0KN/m车道荷载qk=0.75×10.5N/m=7.875N/m集中荷载pk＝0.75×22.2N/m＝166.5N/m3.材料的确定混凝土：主梁采用C40.人行道、桥面铺装、栏杆C25钢筋：直径≥12mm采用HRB335级钢筋。直径<12mm采用HPB235级热轧光面钢筋4.设计依据〔1《公路桥涵设计通用规范》〔JTGD60-2004〔2《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》〔JTGD62-2004〔3《桥梁工程》〔4《桥梁工程设计方法及应用》〔二结构布置1．主梁高：以往的经济分析表明钢筋混凝土T形简支梁高跨比的经济范围大约在－之间.本桥取.则梁高取1m.2.主梁间距：装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般选在1.6－2.2之间.本桥选用1.63.主梁梁肋宽：为保证主梁抗剪需要.梁肋受压时的稳定.以及混凝土的振捣质量.通常梁肋宽度为15cm－18cm.鉴于本桥跨度16m按较大取18cm4.翼缘板尺寸：由于桥面宽度是给定的.主梁间距确定后.翼缘板宽即可得到2.0m。因为翼缘板同时又是桥面板,根据受力特点,一般设计成变厚度与腹板交接处较厚,通常取不小于主梁高的,本设计取8.5cm,翼缘板的悬臂端可薄些.本设计取5.横隔梁：为增强桥面系的横向刚度.本桥除支座处设置端横隔梁外.在跨中等间距布置三根中间横隔梁.间距4×385m.梁高一般为主梁高的左右.取0.8m.厚度取12－16之间.本设计横隔梁下为16cm.上缘18cm6.桥面铺装：采用2cm厚的沥青混凝土面层.9cm的25号混凝土垫层图1.桥梁横断面图图2.桥梁纵断面图二．主梁计算〔一跨中横向分布系数计算mc<按比拟正交异板法计算>图3.主梁断面图图4.横隔梁断面图平均厚：h==10cmax=CM1．主梁抗弯惯矩Ix＝×<160-18>×103+<160-18>×10×<30.2->2+×18×1003+18×100×<50-30.2>2=3119262主梁比拟单宽抗弯惯矩JX＝/cm2．横隔梁抗弯惯矩由于横隔梁截面有变化.故取平均值来确定一般有效宽度.横隔梁取两根边主梁轴线距离l‘＝4×b=4×160=640cm查表得则求横隔梁截面重心位置ay3．主梁和横隔梁的抗扭惯矩对于T形梁翼板刚性连接情况应有式〔2－5－27来求.对于主梁肋：主梁翼板的平均厚度：h1=查表得c=0.291则I’Tx=0.291×〔100－10×182=152740cm4对于横隔梁：查表得c=0.285则：I’Ty=0.285×〔85－10×173=105015cm4所以由下式：I’Tx＋I’Ty=1/3h13＋1/bITx′＋1/aITy′=1/3×103＋152740/160＋105015/385=1370cm4/cm4.计算参数和＝＝5.计算各主梁横向影响线坐标已知θ＝0.5926从附表"G-M"计算图表可查得影响线系数K1和K0表1.影响线系数K1和K0系数梁位荷载位置B0－校核K100.7950.8850.9951.1101.2051.1100.9950.8850.7957.981.0801.1401.2001.2201.11010.8100.7000.6008.021.5001.4501.3701.20010.8000.6500.5400.4307.9751.9501.571.291.10.940.80.630.530.47.922.131.681.331.080.830.770.550.430.337.9K000.630.8111.181.31.1810.810.637.911.451.431.391.351.190.930.650.390.058.082.91.921.781.421.010.650.26－0.19－0.558.033.552.832.121.430.840.35－0.15－0.55－0.958.124.543.542.31.430.610－0.55－0.95－1.447.93注：校核用公式EQ用内插法求实际梁位处的K1和K0值对于1号梁K‘＝KEQ+〔KEQ—KEQ=0.31KEQ+0.69KEQ对于2号梁K‘＝KEQ+〔KEQ—KEQ＝0.69KEQ+0.31KEQ对于3号梁K‘＝KEQ6.计算各梁的荷载横向分布系数表2.各梁影响线竖标值计算表梁号算式荷载位置B0-1K1=0.31K1+0.69K11.6401.5431.3951.1880.9690.7630.6130.5030.402K0=0.31K0+0.69K02.6812.3271.9311.4470.9070.5160.062-0.279-0.614K1‘—K0‘-1.041-0.784-0.536-0.2590.0620.2470.5510.7821.016A=<K1‘—K0‘>-0.103-0.078-0.053-0.0260.0060.0250.0540.0770.101K0‘+A2.5782.2491.8781.4210.9130.5410.116-0.202-0.5130.5160.4500.3760.2840.1830.1080.023-0.040-0.1032K1=0.69K1EQ+0.31KEQ11.3701.3541.3171.2061.0340.8620.7000.5900.483K0=0.69K0+0.31KEQ01.8591.8311.7531.5161.1090.7560.311-0。062-0。428K1‘-K0‘-0.489-0.477-0.436-0.310-0.0750.1060.3890.6520．911A=<K1‘—K0‘>-0.049-0.047-0.043-0.031-0.0070.0110.0380.0650.090K0‘+A1.8101.7841.7101.4851.1020.7670.3500.003-0.3380.3620.3570.3420.2970.2200.1530.0700-0.0683K1‘—KEQ100.7950.8850．9951.1101.2051.1100．9950.8850.795K0‘—KEQ000.3200.6801.0251.3801.5001.3801.0250.6800.320K1‘-K0‘0.4750.205-0.030-0.270-0.295-0.270-0.0300.2050.475A=<K1‘—K0‘>0.0470.020-0.003-0.027-0.029-0.027-0.0030.0200.047K0‘+A0.3670.7001.0221.3531.4711.3531.0220.7000.3670.0730.1400.2040.2710.2940.2710.2040.1400.073影响线上最不利位置布置荷载后可按相应影响线的坐标值求得主梁的荷载的横向分布系数。1号梁汽mcq=1/2<0.425+0.290+0.176+0.049>=0.47人群mcr＝0.75×0.479=0.3592号梁汽mcq=1/2<0.352+0.3+0.214+0.095>=0.481人群mcr＝0.75×0.359=0.2693号梁汽mcq=1/2<0.161+0.266+0.292+0.225>=0.472人群mcr＝0.75×0.110=0.083在影响线上按横向最不利布置荷载后.就可按相应的影响线竖标值求得主梁的荷载横向分布系数：图5.荷载横向分布系数图〔二支点处荷载横向分布系数m0采用杠杆原理法计算。绘制横向影响线图.在横向按最不利荷载布置.如图图6.支点处横向分布系数图1号梁汽mcq=1/2＝0.438人群mcr＝1.422×0.75=1.0672号梁汽mcq=1/2×1=0.5人群mcr〔影响线为负故不布载3号梁汽mcq=1/2<1＋0.188>=0.594人群mcr=0表3.各主梁横向分布系数荷载跨中－跨支点1号梁2号梁3号梁1号梁2号梁3号梁汽车0.4700.4810.4720.4380.5000.594人群0.3590.2690.0831.06700<三>．主梁的内力计算1.横载内力计算主梁：g1=横隔梁：边主梁：g2=中主梁：＝0.732＝1.46桥面铺装层：g3=栏杆和人行道：g4=5×2/5=2作用于边主梁的全部恒载：g=8.05+0.73+3.71+2=14.49作用于中主梁的全部恒载：g‘=8.05+1.46+3.71+2=15.222.横载内力计算便主梁的剪力和弯矩如图Mx=Qx==图7.横载内力计算简图表4.横载内力剪力Q弯矩MX=0X=X=X=0X=X=边主梁112.356.100326.4435.2中主梁118.059.000342.8457.13.活载内力计算表5.影响线面积计算表项目计算图示影响线面积ΩMM1/2ΩM=1/8×L2×1/2=1/8×15.52=30M1/4ΩM=3/32×L2×1/2=3/32×15.52=22.5Q1/2ΩM=0Q0ΩM=1/2×L=1/2×15.5=7.75图8.L/4截面弯矩集中荷载作用下的计算公式为：分布荷载作用下的计算公式为：双车道不折减.ξ=11＋＝1＋则对于1号梁：汽车:跨中弯矩：M=1.2210.470<166.53.875+7.87530>=505.8KN·m弯矩：M=1.2210.470<166.52.906+7.87522.5>=379.3KN·m跨中剪力：Q=1.2210.470<166.50.5+7.8751.938>=56.5KN·m剪力：Q=1.2210.470<166.50.75+7.8754.36>=91.4KN·m支点剪力：Q=1.2210.438<166.51+7.8757.75>=121.7KN·m人群：qr=30.75=2.25KN·m跨中弯矩M=0.3590.75330=24.2KN弯矩:M=0.3590.75322.5=18.2KN跨中剪力：Q=0.3590.7531.938=1.6KN剪力：Q=0.3590.7534.36=3.5KN支点剪力：Q=1.0670.7537.75=18.6KN则对于2号梁：汽车跨中弯矩：M=1.2210.481<166.53.875+7.87530>=517.7KN·m弯矩：M=1.2210.481<166.52.91+7.87522.5>=388.2KN·m跨中剪力：Q=1.2210.481<166.50.5+7.8751.938>=57.9KN·m剪力：Q=1.2210.481<166.50.75+7.8754.36>=93.5KN·m支点剪力：Q=1.2210.5<166.51+7.8757.75>=138.9KN·m人群：跨中弯矩:M=0.2690.75330=18.2弯矩:M=0.2690.75322.5=13.6跨中剪力：Q=0.2690.7531.938=1.2剪力：Q=0.2690.7534.36=2.6支点剪力：Q=0则对于3号梁：汽车跨中弯矩：M=1.2210.472<166.53.875+7.87530>=508.0弯矩：M=1.2210.472<166.52.91+7.87522.5>=381.0跨中剪力：Q=1.2210.472<166.50.5+7.8751.938>=56.8剪力：Q=1.2210.472<166.50.75+7.8754.36>=91.8支点剪力：Q=1.2210.594<166.51+7.8757.75>=165.0人群：跨中弯矩M=0.0830.75330=5.6弯矩:M=0.0830.75322.5=4.2跨中剪力：Q=0.0830.7531.938=0.4剪力：Q=0.0830.7534.36=0.8支点剪力：Q=0表6.1号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力QX=0X=X=X=0X=X=〔1恒载0326.4435.2112.356.10〔2汽车荷载0379.3505.8121.791.456.5〔3人群荷载018.224.218.63.51.6〔41.2〔1＋1.4〔2＋0.81.4〔30943.01257.5326.0199.280.9〔5〔1＋0.7〔2＋1〔30610.1813.5216.1123.641.2〔6〔1＋0.4〔2＋0.4〔30484.4647.2168.494.123.2〔7—56.3％56.3％52.3％64.2％97.8％〔8提高系数———3％——〔9提高后组合－943.01257.5335.6199.280.9控制设计计算内力－943.01257.5335.8199.280.9表7.2号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力QX=0X=X=X=0X=X=〔1恒载0342.8457.1118.059.00〔2汽车荷载0388.2517.7138.993.557.9〔3人群荷载013.618.202.61.2〔41.2〔1＋1.4〔2＋0.81.4〔30970.11293.7336.1204.682.4〔5〔1＋0.7〔2＋1〔30628.1837.7215.2127.141.7〔6〔1＋0.4〔2＋0.4〔30503.5671.5173.697.423.6〔7－56％56％57.9％64％98％〔8提高系数－－－－－－〔9提高后组合－970.11293.7336.1204.682.4控制设计计算内力－970.11293.7336.1204.682.4表8.3号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力QX=0X=X=X=0X=X=〔1恒载0342.8457.1118.059.00〔2汽车荷载0381.0508.0165.091.856.8〔3人群荷载04.25.600.80.4〔41.2〔1＋1.4〔2＋0.81.4〔30949.51266.0372.6200.280.0〔5〔1＋0.7〔2＋1〔30613.7818.3233.5124.140.2〔6〔1＋0.4〔2＋0.4〔30496.9662.5184.096.022.9〔7－56.2％56.2％62％64.2％99.4％〔8提高系数－－－－－－〔9提高后组合－949.51266.0372.6200.280.0控制设计计算内力－949.51266.0372.6200.280.0三．行车道板的计算〔一．恒载及其内力每延米板上的恒载g<以纵向1m宽的板条进行计算>沥青混凝土面层:g1=0.02×1×21=0.42KN/m混凝土垫层:g2=0.09×1×23=2.07KN/mT梁翼板自重:g3=<0.08+0.12>/2×1×25=2.5KN/m合计:g=∑gi4.99KN/m每米宽板条的恒载内力弯矩:MAg=－1/2gl02=－1/2×4.99×〔0.712=－1.26KN.m剪力:QAg=gl0=4.99×0.71=3.54KNT梁翼板所构成的铰接悬臂板如图图13.行车道板构造〔二活载及其内力后轮最大作用力140KN后轮着地长度a2=0.2m宽度b=0.6m则a1=a2+2H=0.2+2×0.11=0.4b1=b+2H=0.6+2×0.11=0.8荷载对于悬臂根部的有效分布宽度:a=a1+d+2l0=0.42+1.4+2×0.71=3.2冲击系数:1+μ=1.3作用于每米宽板条上的弯矩为：MAP=－<1+μ>×p/4a×<l0－b1/4>=－1.3×140/<4×3.24>×<0.71－0.82/4>=－14.19KN.m作用于每米宽板条上的剪力:QAP=<1+μ>×P/4a=1.3×140/<4×3.24>=28.08KN〔三荷载组合MA=1.2×MAg+1.4×MAP=1.2×<-1.26>+1.4×<-14.19>=-21.37KN.mQA=1.2×QAg+1.4×QAP=1.2×3.54+1.4×28.08=43.56KN四．支座计算<采用板式橡胶支座>〔一选定支座平面尺寸由橡胶支座板的抗压强度和梁端或墩台顶混凝土的局部承压强度来确定。对橡胶支座应满足：σj=≤[σj]若选定支座平面尺寸ab=20×18=3600cm2.则支座形状系数S为：S===9.47式中：t—为中间层橡胶片厚度.取t=0.5cm2当S＞8时.橡胶板的平均容许压应力[σj]=10MPa.橡胶支座的弹性模量Ej为：Ej=530S-418=460.11MPa计算最大支反力.3号梁为最大：N恒=118KN.N汽=165KN.N人=0因此.N汽车组合=118+165=283KN按容许应力计算的最大支反力N为：N==226.4KNσj==0.629KN/cm2=6.29MPa＜[σj]〔二确定支座的厚度主梁的计算温差取△T=35。C.温度变形有两端的支座均摊.则每一个支座承受的水平位移△D为：△D=α△TL＇=×10-5×35×<1550+18>=0.274㎝计算活载制动引起的水平位移.