装配式钢筋砼简支T型梁桥设计毕业论文

装配式钢筋砼简支T型梁工程》的主要理论知识，对中、小型桥梁的构造原理和设计计算方法有进一步的理解，培养设计动手能力，对桥涵设计规的运用更加熟练，能独立完成钢筋混凝土梁桥设计，提高计算机绘图的能力。并为毕业设计以与今后专业工作中奠定必要基础。在二周的时间通过指导教师的指导，完成《任务书》中的全部容，要求构造要合理，计算要正确，主梁钢筋布置图要满足要求。（一）课题：装配式钢筋砼简支T型梁桥设计，钢筋混凝土空心板桥设计1、装配式钢筋砼简支T型梁桥设计，钢筋混凝土空心板设计（1）桥面净空（自行确定，二车道或三车道，有人行道或无人行道）计算跨径l=15.5、16.5、17.5、18.5、20.5m主梁全长l=15.96、16.96、17.96、18.96、20.96m全号尾数8）板全长l=8.96、9.96、10.96m全（双学号）C40（5）裂缝宽度限值：Ⅱ类环境（允许裂缝宽度0.20mm）。（7）参考资料：通，。设计计算容包括：2.行车道板的计算；3.主梁的计算。本设计要求编制计算说明书一份，绘制主梁钢筋图一（A3图幅）第一部分：行车道板的计算和中间铰接的板计算。第二部分：主梁的计算采用杠杆原理法计算。（1）配置主筋：偏安全地按计算弯矩最大的梁进行配筋。（2）截面强度验算。（3）斜筋配置：偏安全地按剪力最大的梁进行配筋。（4）箍筋配置。（5）斜截面抗剪强度验算。第三部分：横梁的计算（一）横梁弯矩计算（用偏心压力法）（二）横梁截面配筋与验算（三）横梁剪力计算与配筋第四部分：制图与编写计算说明书图纸是表达设计意图的重要手段，线条、字体要符合工程制图要求，并采用惯用的图例符号，以便读图。在A3图纸上进行图幅布置，绘制主梁钢筋布置图（包括钢筋数量表）。要求计算步骤条理清楚、有算式、有说明，并附有必要的示意图，字迹工整，书面清晰。2012年4月第一部分行车道板的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，故行车道板可按两端固定和中间铰接的板计算，见右图二、永久荷载与其效应1）、每延米板上的恒载8①沥青混凝土层面：8=0.08×1.0×23=1.84KN/m12③T梁翼缘板自重：g3=×1.0×25=3.0KN/m则每延米跨宽板上的恒载合计：g=Σg=7.0KN/mi弯矩：MAh=-×7.0×0.712=-1.76KN·mAh0三、可变荷载与其效应对于公路—I级：以重车后轮作用于绞缝轴线上时为最不利布置，此时绞的剪力为零，两相邻的悬臂板各承受一半的车轮荷载即P4,如右以下图所宽度b与长度a为：a2=0.2mb=0.6m2顺行车向轮压分布宽度：a=a+2H=0.2+2×0.17=0.54m垂直行车方向轮压分布宽度：b=b+2H=0.6+2×0.17=0.94m（注:H为铺装层的厚度）双轮时：a=a1+2l0+d=0.54+2×0.17+1.4=3.36m单轮时：a’=a1+2l0=0.54+2×0.17=1.96作用于每米宽板条上的弯矩为：单轮时：双轮时：取最大值：M=-12.86KN·mAp作用于每米板宽板条上的剪力为：VAp==1.3×=27.08KN恒+汽：1.2M+1.4M=-1.2×1.76-1.4×12.86AhAp1.2V+1.4V=1.2×4.97+1.4×27.08AhAp故行车道板的设计作用效应为：M=-20.12KN·mV=43.88KNAA悬臂板根部高度h=14cm，净保护层a=3cm，若选用B12钢筋，则有效高度h0为：h0=h-a-=0.14-0.03-=0.104m按照《公预规》5.2.2条：YM≦bxfxx2x2-0.208x+0.0024056=0x=0.0123bfA=fb,A=18.4×103×1.0×0.123/280n=8.08×10-4m2查有关板宽1m钢筋截面与间距表，当选用B12钢筋时，需要的钢筋间距为130mm时，如以下图所示：此时所提供的钢筋截面积为：A=8.7cm2﹥8.08cm2gfbfb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。板分布钢筋用B8，间距取25cm。承载能力验算：fA=fb’xM=23.66KN·m﹥M=20.12KN·mdA承载能力满足要求。第二部分主梁的计算一、主梁的荷载横向分布系数偏心压力法）T惯矩T翼板的换算平均高=6100432.8cm4=6.1004328×10-2m4主梁的抗扭惯矩I按照《桥梁工程》中查表2-5-2可得c和c：对于翼板=0.﹤0.1查表1对于梁肋=0.161查表c2=0.299（线性插）2根据《桥梁工程》中公式（2-5-41）计算：T3=2.87462016×10-3m4②计算抗扭修正系数β待人公式（2-5-40’）可得：1=0.9此桥在跨度设有横隔梁，具有强大的横向连接刚的长宽比为：故可按修正偏心压力法来绘制影响线并计算横向分布系数m’：c③计算并绘制影响线与横向分布系数m’c各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为1.60m，则：=（1.6+1.6）2+1.62+0+（-1.6）2+（-1.6-1.6）2a、根据《桥梁工程》中公式（2-5-39对1号梁考虑抗扭修正后的影响线竖坐标值为：设影响线零点距1号梁的轴线距离为x’，则则其影响线如以下图：b、对2号梁考虑抗扭修正后的影响线竖坐标值为：i设影响线零点距4号梁的轴线距离为x’，则x’=1.96m则其影响线如以下图：c、对于3号梁，由于它处于对称中心，在偏心距下没有位移，故其影响线的竖坐标不受偏心荷载影响均为：则其影响线如以下图：按照《桥规》4.3.1和4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘距集中作用在一块板上。情况下各梁的横向分布系数如下：公路—I级汽车荷载：m’=1×(0.200+0.200+0.200-0.200）=0.400人群荷载：m’=0.636m’=0.417m’=0.200×2=0.400m’m’m’2板m’1、2、3号梁的影响线依次如下：公路—I级汽车荷载：人群荷载：m=1.422m=-0.422m=0二、力计算⑴、永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承当，计算如下：单元构件体积与计算：2单元构件体积与计算：22单元构件体积与计算：④人行道部分：重度和单元构件体积与计算：a、缘石：2.5×0.32×0.15=0.120m3b、支撑梁：2×1.04×0.22×0.15=0.069m3支撑梁重度25KN/m，则每延米重力：0.069×25=1.73KN/mc、人行道梁：0.85×0.24×0.28+0.85×0.24×0.14=0d、人行道板：0.85×0.06×2.50=0.130m3e、镶面砧：0.85×0.02×2.5=0.04镶面砧重度18KN/m，则每延米重力：0.043×18=0.77KN/mg、扶手：2×2.36×0.08×0.12=0.m3综上可得：人行道部分每延米重力为：=12.35KN/mmq=0.442×4.94=2.18KN/m2板mq=0.379×4.94=1.87KN/m2板3号梁：m=0.400mq=0.400×4.94=1.98KN/m各梁的永久荷载汇总于下表：各号梁的永久荷载铺装层合计横隔梁铺装层合计横隔梁33①影响线面积计算如下：0②永久作用效应计算见下表：永久作用效应计算表MV（KN/m）L40梁号ML2（KNMV（KN/m）L40qqqqq00000000000w、汽车荷载冲击系数根据《桥梁工程》中规定，冲击系数可取1+μ=1.3⑵、公路—I级均布荷载q，集中荷载P与其影响线面积如下表：公路—I级与其影响面积表项目ML2ML4V0VL2顶点位置l处2l处4支点处l处2qkP(KN)kw09.25kP=234KN。k可变作用（人群每延米）p人：p人=3.5×0.75=2.63KN/m⑶、可变作用效应（弯矩）计算如下表：号（2）1M0.524L2M0.524L42M0.461L2M0.4611.3L43M0.400L2kw0（4）kyk（6）MM0.40032.093.469597.32L41人L2ML42M2L2ML43M3L2ML4基本荷载组合：按照《桥规》4.1.6条规定，永久作用设计值效应的分项系数为：永久荷载作用分项系数：Y弯矩基本组合表（1）ML2ML42ML22永久荷载（2）（3）汽车（4）ML43ML2（5）MM626.7233.76597.321626.12L4②Ψ与其它可变荷载作用效应的组合系数，取Ψ=0.8。计算可变荷载剪力效应应计入横向分布系数m沿桥垮变化的影响。通常分两步进行，先按跨中的m由等代荷载计算跨中剪力效应；4载标准值P需乘以1.2的系数。kLi2①Li2公路—I级产生的跨中剪力V汽L2（KN）号123力V汽LV汽LV汽L22（2）（4）Pk（5）Pkyk（6）（12）人群荷载产生的跨中剪力V人L2（KN）（1）×（2）×（3）P（1）×（2）×（3）P人22VV2人L22人L23V3V人L2②支点剪力V的0计算见下：计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为：c、支点—l处在m和m’之间按照直线变化4计算支点截面车道剪力效应V计算式为：汽0横向分布系数变化区段长度为：×18.5-4.6=4.65m对应于支点剪力影响线的荷载布置，影响线面积2V=V’+ΔV汽0汽0汽0（qω+1.2Py）附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：因此,可按《桥梁工程》（2-5-77）计算：EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up11(a),2)则计算结果见下表：公路—I级产生的支点剪力V(KN）汽01V’汽0ΔV汽0V汽02323计算支点截面人群荷载最大剪力V人0右表为人群荷载产V梁号V人0人0123剪力组合效应组合表（KN）123力（1）V0VL2V0VL2V0VL2永久荷载（2）000（3）汽车（4）（5）②Ψ与其它可变荷载作用效应的组合系数，取Ψ=0.8三、截面设计、配筋与验算w、根据弯矩组合表可知，1号梁的M值最大，考虑到施工方便，d偏安全地一律按1号梁计算弯矩进行配筋。支点剪力以3号梁最大，为偏安全设计，一律按3号梁计算支点剪力设计；跨中剪力以1号梁最大，为偏安全设计，一律按1号梁计算跨中剪力设计。综上所述，主梁的设计值如下表：弯矩位置L2截面L4截面弯矩设计值(KN·m)MMMMd,L2d,d,L4剪力位置支点截面L2截面剪力设计值（KN）Vd,0Vd,0Vd,L2=161.39⑵、主梁尺寸如以下图：设钢筋净保护层为3cm，钢筋重主梁的有效高度h=h-a=124-10.5=113.5cm0已知M=2520.14KN·m，根据《钢筋混凝土设计》判断截面类型：d0dcdff02YM=2520.14×1.0=2520.14KN·mfff02=18.4×103×1.58×0.122可见，Y0Md＜fcdbf,hf,(h0-)，故应该按第一类T型梁计算。x由公式YM=fb,x(h-确)定受压区高度。xx即：1.0×2520.14=18.4×103×1.58x（1.135-）x2整理得x2-2.27x+0.1734=0fA=fb,x=8.202×10-3m2=82.02cm2选用2B36和8B32的钢筋，则A=20.36+64.34=84.7cm2＞82.02cm2s在主梁最下边布置一排2B36，依次向上布置四排8B32钢筋钢筋截面重心至截面下边缘的距离为：则实际有效高度为：h=h-a=124-11.98=112.02cm按照《公预规》9.1.12要求，含筋率μ满足规要求：=0.48%＞0.2%按截面的实际配筋值计算受压区高度xcdf截面抗弯极限状态承载力为：M=fbx(h-x)2满足规要求。假定有2B36通过支点，按照《公预规》9.3.10条构造要求：a=1×4.02+3=5.01cmh=h-a=124-5.01=118.99cm0介于两者之间应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算。w,设计最大剪力取距支点h2处的剪力组合设计算值为Y（由剪力包络图按比例可得）假设混凝土和箍筋共同承当65的%剪力：,则由弯起钢筋承当的剪力组合设计值为：’按照《桥规》规定，计算第一排弯起钢筋时，取用距支座中心h2处应’×588.12=205.84KN①第一排弯起钢筋的截面面积由下式可得：-3fAsinθ由纵筋弯起2B32，提供的A=1608mm2需要弯起钢筋的区段为：0d,00d,m值。由于弯起钢筋按45°弯起，所以弯起点距支座中心的距离，就是各弯起筋的竖向中心距叠加：则第一排弯起钢筋弯点处【x=Δh=1240-（30+40.2+35.8）=1134mm】②第二排弯起钢筋的截面面积由下式可得：计算第二排弯起钢筋时，应取第一排弯起钢筋的弯起点，按比例可求：第二排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起2B32，提供的A=1608mm2＞1214mm2则第二排弯起钢筋弯点处【x=x+Δh=1134+1240-（30+40.2+35.8×2）=2232mm】③第三排弯起钢筋的截面面积由下式可得：计算第三排弯起钢筋时，应取第二排弯起钢筋的弯起点，按比例可求：第三排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起2B32，提供的A=1608mm2＞850mm2则第三排弯起钢筋弯点处【x3=x2+Δh3=2232+1240-（30+40.2+35.8×3）=3294mm】④第四排弯起钢筋的截面面积由下式可得：计算第四排弯起钢筋时，应取第三排弯起钢筋的弯起点，按比例可求：第四排弯起钢筋的截面面积为：由纵筋弯起2B32，提供的A=1608mm2＞496mm2则第四排弯起钢筋弯点处【x=x+Δh=3294+1240-（30+40.2+35.8×4）=4320mm】⑤第五排弯起钢筋的截面面积由下式可得：计算第五排弯起钢筋时，应取第四排弯起钢筋的弯起点，按比例可求：第五排弯起钢筋的截面面积为：加焊2B16，提供的A=402mm2＞154mm2则第五排弯起钢筋弯点处【x5=x4+Δh5=4320+1240-（30+40.2+35.8×4+18.4）=5328mm】由于x5=5328mm＞L2+h2=4163+620=4783mm，则不需要再加焊鞋筋①由2B32钢筋的抵抗弯矩M为：1②全梁正截面抗剪承载能力校核正截面抗弯承载能力校核用弯矩包络图和结构抵抗图来完成。a、包络图：M=M（1-4x2）dxd,mL2M为跨中截面弯矩，x为距跨中距离d,mM为距跨中x处截面上的弯矩M=2520.14KN·mL=18.5md,m距跨中为x处截面上的弯矩计算表距跨中的距离x（mm）距跨中x处截面上的弯矩M距跨中的距离x（mm）Md1=580.03x2=7018Md2=1069.47x3=5956Md3=1475.30x4=4930Md4=1804.27x5=0Md5=2520.14由支座中心至1点：纵向钢筋为2B32假设为第一类截面，则=19.61mm＜hf’=120mmcdf假设成立，即截面类型为第一类。=0.75%＞0.45=0.27%＞0.2%，符合构造要求。将x值代入下式，M=fb’x(h-x可)得下表ducdf02梁区段截面纵筋有效高T型截受压区抗弯承钢筋度h面类别高度x载力充分0利用点支中—1第一类m第一类第一类第一类第一类第一类各截面的弯矩包络图和结构抵抗图如下：按照《公预规》5.2.11条规定，箍筋间距的计算公式为：式中：α——异形弯矩影响系数，取α=1.0α3——受压翼缘的影响系数，取α3=1.1V——距支座中心处截面上的计算剪力（KN）d选用2B8双肢箍筋（R235，f=195MPa则面积A为：A=1.006cm2距,支座中心h2处主筋为2B36，Ah0=124-3-=118.99cm=9.51×10-30P=100μ=0.951计算剪力V=618.78KNd代入可得：mm选用S＝120mmv按照《公预规》9.3.13条规定，在支座中心mm。综上所述，全梁箍筋配置为2A8，双肢箍筋，由支点至支座中心2.2别为：当Sv=10c：Psv=AsvSvb==0.0056当Sv=12c：Psv=AsvSvb==0.0047均大于规规定的最小配筋率：R235钢筋不小于0.18%斜截面抗剪承载力验算截面如以下图：①距支座中心h2（梁高一半）处截面A—A：1a、选定截面顶端位置：0取斜截面投影长度：c’=h=1190mm，则顶点位置A坐标为：0x=8630-1190=7440mm=7.44mb、斜截面抗剪承载力复核。A处截面上的剪力V与相应的弯矩M计算如下：d,Ad,AVd,A=Vd,L=161.39+Md,A=Md,L=2520.14×=889.77KN·mA点处正截面有效高度h=1152mm=1.152m主筋2B36+0际剪跨比m与斜截面投影长度c分别为：d,A0c=0.6mh=0.6×1.459×1.152=1.0080将要复核的斜截面为图中A—A截面（虚线）1弯起钢筋为A（2B32A=1608（弯起钢筋A相交很少，偏于安全，可以不考虑）。V=V+Vdu,Acssb故距离支座中心h2处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。a、选定截面顶端位置：距支座中心1134mm处横坐标：x=9250-1134=8116mm，正截面有效高度h0=1152mm；现取斜截面投影长度：c,=h0=1152mm，则顶点位置Bb、斜截面抗剪承载力复核。B处截面上的剪力V与相应的弯矩M计算如下：d,Bd,BB点处正截面有效高度h=1116mm=1.116m主筋2B36+0际剪跨比m与斜截面投影长度c分别为：d,B0c=0.6mh=0.6×1.943×1.116=1.3010将要复核的斜截面为图中B—B截面（虚线）10弯起钢筋为A（2B32A=1608（弯起钢筋A相交很少，偏于安全，可以不考虑）。V=V+Vdu,Bcssb故距离支座中心1134mm处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。a、选定截面顶端位置：距支座中心2232mm处横坐标：x=9250-2232=7018mm，正截面有效高度h0=1116mm；现取斜截面投影长度：c,=h0=1116mm，则顶点位置Cb、斜截面抗剪承载力复核。C处截面上的剪力V与相应的弯矩M计算如下：d,Cd,CC点处正截面有效高度h=1080mm=1.080m主筋2B36+0际剪跨比m与斜截面投影长度c分别为：d,C0c=0.6mh=0.6×3×1.080=1.9440将要复核的斜截面为图中C—C截面（虚线）10弯起钢筋为A（2B32A=1608（弯起钢筋A相交很少，偏于安全，可以不考虑）。V=V+Vdu,Ccssb故距离支座中心2232mm处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。a、选定截面顶端位置：距支座中心3294mm处横坐标：x=9250-3294=5956mm，正截面有效高度h=1080mm；现取斜截面投影长度：c’=h=1080mm，则顶点位置Db、斜截面抗剪承载力复核。D处截面上的剪力V与相应的弯矩M计算如下：d,Dd,DVd,D=Vd,L=161.39+d,Dd,L2L218.52M=M(1-4X2)=2520.14×(1-d,Dd,L2L218.520跨比m与斜截面投影长度c分别为：d,D0c=0.6mh=0.6×3×1.=1.8810将要复核的斜截面为图中D—D截面（虚线）10弯起钢筋为A（2B32A=1608（弯起钢筋A相交很少，偏于安全，可以不考虑）。V=V+Vdu,Dcssb故距离支座中心3294mm处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。a、选定截面顶端位置：距支座中心4320mm处横坐标：x=9250-4320=4930mm，正截面有效高度h0=1045mm；现取斜截面投影长度：c’=h0=1045mm，则顶点位置Eb、斜截面抗剪承载力复核。E处截面上的剪力V与相应的弯矩M计算如下：d,Ed,E0跨比m与斜截面投影长度c分别为：d,E0c=0.6mh=0.6×3×1.=1.8810将要复核的斜截面为图中E—E截面（虚线）10弯起钢筋为A（2B16A=402（弯起钢筋A相交很少，偏于安全，可以不考虑）。V=V+Vdu,Ecssb故距离支座中心4320mm处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。按照《公预规》6.4.3条的规定，最大裂缝宽度按以下式计算：s式中：C——考虑钢筋表面形状的系数，取C=1.0；C2——考虑荷载作用的系数，长期荷载作用是，C2=1+0.5为s长期荷载效应组合下的力，N为短期荷载效应组合计算的力；sC——与构件形式有关的系数，C=1.0；d——纵向受拉钢筋A的直径，取d=36mm取1号梁的弯矩效应组合：短期效应组合：Ms=SGik+SQjk=816.24+0.7×1043.22+66.3选短期组合时，钢筋的应力：sE——钢筋的弹性模量，HRB335钢筋，E=2.0×108MPa，代入后可得到：符合要求。五、变形验算M=YfWYE=3.25×104MPac式中：S——全截面（不考虑开裂）换算截面重心轴以上部分对重心轴0的面积矩；EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(1),2)bfx2-EQ\*jc3\*hps35\o\al(\s\up10(1),2)（bf-b）(x-t)2-nAs(h0-x)=0代入后：化简：x2+247.21x-7200.77解方程得：x=27.68cm=276.8mmS0=1600×120×（276.8-1202）+（276.8-120）×180全截面对重心轴的惯性矩：I=6.1004328×1010mm4（见前）0全截面抗裂边缘弹性抵抗矩：0=1.213M=YfW=1.213×2.4×7.23×107=2.105×108N·mbbf3fx3-3（b-b）(x-t)3f代入后：B=EI=3.25×104×4.6539×1010=1.5125×1015B=0.95EI=0.95×3.25×104×6.1004328×1010=1.884×1015Ms=1612.79KN·m=1.61279×109N·mmB(Ms,|L(Ms,|」|Bcr(Ms,|L(Ms,|」|Bcr1515荷载短期效应作用下的跨中截面挠度为EQ\*jc3\*hps42\o\al(\s\up0(可按以下规定取值：),θ)间强度可按线性插取用；故此题ηθ=1.45f应设置预拱度，预拱度值按结构自重和12可变荷载频遇值计算的长期挠度之和采用。根据上述的计算结果M=816.24KN·m，M=1043.22KN·mGkQ1kM=71.56KN·mQ2k6消除自重影响后的长期挠度为：计算挠度小于规限值，故满足规要求。第三部分横梁的计算对于具有多根横隔梁的桥梁，通常横隔梁的弯矩在靠近桥中线的截 不利荷载布置如图：纵向一行车轮荷载对中横隔梁的计算荷载为：Poq=•yi==118.72KNP=1作用在1号梁轴上时：EQ\*jc3\*hps20\o\al(\s\up2(M),r1)=0.56×1.5×1.6+0.38×0.5×1.6-1×1.5×1.6=-0.75=-0.16×1.5×1.6+0.02×0.5×1.6=-0=0.38×1.5×1.6+0.29×0.5×1.6-1×0.5×1.对于汽车荷载产生的力，将求得的计算荷载P在相应的影响线上影响，则得：负弯矩：M=1.3×1.0×118.72×（-0.154-0.243）=-61.27KN·m汽(-)