钢筋混凝土T形简支梁桥(课程设计)范例

河南理工大学桥梁工程课程设计1钢筋混凝土T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桥面宽度：横向布置为净-7(行车道)+2×0.75m(人行道)+2×0.25(栏杆)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qu0.75×10.5N/m=7.875N/m集中荷载p=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1.6m3.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18cm钢筋混凝土T形简支梁桥24.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8cm5.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2.桥梁纵断面图二.主梁计算(一)跨中横向分布系数计算m河南理工大学桥梁工程课程设计3图4.横隔梁断面图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m=1/2(0.425+0.290+0.176+0.049)=0.47人群m=0.75×0.479=0.3592号梁汽m=1/2(0.352+0.3+0.214+0.095)=0.481人群m=0.75×0.359=0.2693号梁汽m=1/2(0.161+0.266+0.292+0.225)=0.472AA钢筋混凝土丁形简支梁桥人群m.=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：1号梁2号梁3号梁图5.荷载横向分布系数图河南理工大学桥梁工程课程设计5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2号梁3号梁图6.支点处横向分布系数图1号梁汽m=1/2×0.875=0.438人群m=1.422×0.75=1.0672号梁汽m=1/2×1=0.5人群m(影响线为负故不布载)3号梁人群m=0表3.各主梁横向分布系数荷载支点1号梁2号梁3号梁1号梁2号梁3号梁汽车钢筋混凝土T形简支梁桥6人群00(三).主梁的内力计算1.横载内力计算2.横载内力河南理工大学桥梁工程课程设计7图7.横载内力计算简图表4.横载内力剪力Q弯矩M边主梁00中主梁003.活载内力计算计算图示影响线面积ΩvM₁/₂LULUM₁/4Q₁/₂Q₀钢筋混凝土T形简支梁桥8图9.跨中截面弯矩11110101111IIIITTT河南理工大学桥梁工程课程设计9集中荷载作用下的计算公式为：S=(1+μ)52(m,Py;)分布荷载作用下的计算公式为：跨中弯矩：M=1.221×0.470×(166.5×3.875+7.875×30)=505.8KN·m弯矩：M=1.221×0.470×(166.5×2.906+7.875×22.5)=379.3KN·m跨中剪力：Q=1.221×0.470×(166.5×0.5+7.875×1.938)=56.5剪力：Q=1.221×0.470×(166.5×0.75+7.875×4.36)=91.4KN·m支点剪力：Q=1.221×0.438×(166.5×1+7.875×7.75)=121.7KN·m跨中弯矩M=0.359×0.75×3×30=24.2KN则对于2号梁：汽车跨中弯矩：M=1.221×0.481×(166.5×3.875+7.875×30)=517.7 弯矩：M=1.221×0.481×(166.5×2.91+7.875×22.5)=388.2跨中剪力：Q=1.221×0.481×(166.5×0.5+7.875×1.938)=57.9KN·mKN·mKN·m钢筋混凝土T形简支梁桥剪力：Q=1.221×0.481×剪力：M=0269<0.75<3×30=182Q=0.269×0.75×3×4.36=2.6则对于3号梁：汽车M=1.221×0.472×(166.5×3.875+7.875×30)=508.0弯矩：M=1.221×0.472×(166.5×2.91+7.875×22.5)=381.0Q=1.221×0.472×(166.5×0.5+7.875×1.938)=56.8 Q=1.221×0.594×(166.5×1+7.875×7.75)=165.0跨中弯矩M=0.083×0.75×3×30=5.6弯矩：M=0.083×0.75×3×22.5=4.2跨中剪力：Q=0.083×0.75×3×1.938=0.4剪力：Q=0.083×0.75×3×4.36=0.8表6.1号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力Q恒载00汽车荷载0人群荷载0000河南理工大学桥梁工程课程设计—-提高系数————— 一提高后组合 控制设计计算内力—表7.2号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力Q恒载00汽车荷载0人群荷载00+0.8×1.4×(3)000提高系数—————提高后组合控制设计计算内力表8.3号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力Q恒载0457.10汽车荷载0人群荷载001.2×(1)+1.4(2)+0.8×1.4×(3)0+1×(3)0+0.4(3)0496.9——钢筋混凝土T形简支梁桥提高系数———提高后组合——控制设计计算内力——三.行车道板的计算(一).恒载及其内力1.每延米板上的恒载g(以纵向1m宽的板条进行计算)2.每米宽板条的恒载内力T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=0.6mb₁=b+2H=0.6+2×0.11=0.82m荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：a=a₁+d+21₀=0.42+1.4+2×0.71=3.24m冲击系数：1+μ=1.3作用于每米宽板条上的弯矩为：河南理工大学桥梁工程课程设计Mp=-(1+μ)×p/4a×(1₀-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：Q=(1+μ)×P/4a=1.3×140/(4×3.24)=28.08KN(三)荷载组合M₄=1.2×M+1.4×Mp=1.2×(-1.26)+1.4×(-14.19)=-21.37KN.mQ=1.2×Q+1.4×Qp=1.2×3.54+1.4×28.08=43.56KN取c=1,对于荷载组合I,钢筋混凝土T形简支梁桥满足规范要求。其他梁数据如下：五、变形验算按规范变形可按下列公式计算f=2.01MPa,E。=3.0×10⁴MPa换算截面中性轴距T梁顶面的距离x9x²+218Q2x-697928=0x=26cm算开裂截面的换算惯性矩I活载挠度计算，汽车荷载不计冲击系数时：横载挠度计算梁桥主梁跨中最大允许挠度：变形验算满足要求。河南理工大学桥梁工程课程设计总挠度f=fm+fx=0.72+1.33=2.05cm>L/1600=0.97cmf=fm+fx12=0.72+1.33/2=1.4cm(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。对橡胶若选定支座平面尺寸ab=20×18=3600cm²,则支座形状系数S为：E;530S-418=460.11MPa计算最大支反力，3号梁为最大：N=118KN,N=165KN,N=0按容许应力计算的最大支反力N为：(二)确定支座的厚度主梁的计算温差取△r=35°C,温度变形有两端的支座均摊，则每一个支座承受的水计算活载制动引起的水平位移，首先需确定作用在每一个支座上的制动力Hr。对于16m桥跨可布置一行车队。其总重为：汽车：制动力为500×10%=50KN,一辆加重汽车的总重为300KN,制动力为：300×30%=90KN。五根主梁共10个支座，每一钢筋混凝土T形简支梁桥按规范要求，橡胶层总厚度Et应满足：不计汽车制动力时：Zt≥2△p=0.548cmZt≤0.2a=0.2×20=4cm选用六层钢板、七层橡胶组成橡胶支座。上下层橡胶片厚度为0.25cm,中间层厚度为0.5cm,薄钢板厚度为0.2cm,则橡胶片总厚度为：Zt=5×0.5+2×0.25=3cm符合规范要求：0.2a≥Zt=3cm>2△=0.548cm支座总厚度：h=Zt+6×0.2=4.2(三)确定支座偏转情况支座的平均压缩变形δ为按《桥规》应满足δ≤0.05Zt,即4.1×10²cm≤0.05×3=15×10²(合格)梁端转角0,汽车荷载作用下跨中挠度f=1.28cm验算偏转情况应满足满足要求。(四)验算抗滑稳定性应满足计算支点最小反力Rin,已知横向分布系数(1号梁)为0.438,冲击系数(1+μ)河南理工大学桥梁工程课程设计=1.221Rmin=(1+μ)η2P;y;+Rp