计算书土木0902班 李默林 9150231

1、毕业设计 蔡家沟段铁路简支梁施工图设计兰州至学号：09150231姓名：李默林专业：土木工程系别：道路与桥梁系指导教师：董军教 授二一三年六月摘要为适应我国铁路建设高速发展的需要，铁路中小跨钢筋混凝土简支梁桥以其构造简单、造价低廉、便于施工及养护维修等优点得到越来越广泛的应用。基于以上钢筋混凝土简支梁桥的优点，同时，本次设计前对一些既有线路状况进行了调查并查阅了近年来大量铁路桥梁设计资料，并经过经济技术方案论证，最后确立中小跨度简支梁桥作为本次桥梁设计类型。本次毕业设计涉及的内容有桥台设计，梁体设计及检算，桥墩设计及检算，基础设计及检算，支座设计等，其中梁体设计及桥墩设计涉及的知识面较广，能充

2、分培养自己所学知识的综合应用能力，因此梁体设计和桥墩设计作为本次毕业设计的重点，而桥台和支座两项设计目前在各国均已实现标准化设计，为简化设计任务量，本毕业设计没有对桥台和支座进行单独设计和检算，仅根据简支梁桥的特点及有关设计资料直接套用有关标准设计图，这也是适应目前工程实践发展的需要。关键词：桥台设计；梁体设计及检算；桥墩设计及检算；基础设计及检算iABSTRACTIn order to adapt to the needs of the development of high-speed railway construction in our country, the railway med

3、ium and small span simply-supported reinforced concrete bridge, with its simple structure, low cost, convenient for construction and maintenance advantages to get more and more widely used. Reinforced concrete simply supported girder bridge based on the above advantages, at the same time, this desig

4、n has carried on the investigation on some existing lines before and refer to the railway bridge design in great quantities in recent years, and through economic and technical scheme comparison, the final establishment of medium and small span beam bridge type as this bridge design.The contents rela

5、ted to the graduation design of abutment design, beam design and inspection, bridge pier design and check computation, foundation design and inspection, bearing design, etc., the beam body design and bridge pier design involves a wide range of knowledge, can fully develop their knowledge in integrat

6、ed application ability, therefore the girder and pier design as the focus of this graduation design, and the abutment and bearing two design at present in both countries has been standardized design, to simplify the design task, this graduation design is not to separate design and the abutment and t

7、he bearing is checked, only according to the characteristics of the simply supported girder bridge and the relevant design data directly to the standard design, which is adapt to the needs of the development of engineering practice atpresent.Keywords: abutment design the beam body design. the design

8、 and foundation design ischecked . piers is checked is checkedi目录摘 要iABSTRACTi目录ii论1方案比选21.1 方案（一）21.2 方案（二）21.3 方案（三）31.4 方案（四）4桥梁设计52.1 设计依据及计算资料52.2 梁体承受荷载计算52.2.1 恒载52.2.2 活载62.3 梁体截面形状及截面尺寸拟定92.4 钢筋设计及应力检算92.4.1 受拉纵筋设计92.4.2 腹筋设计122.5 上下翼缘板和梁肋连接处剪应力检算152.5.1 上翼缘板和梁肋连接处应力检算：152.5.2 下翼缘板和梁肋连接处应力检

9、算：162.6 裂缝宽度和挠度检算172.6.1 裂缝宽度检算172.6.2 挠度计算20桥墩设计223.1 桥墩类型的选择223.2 桥墩构造及尺寸拟定223.2.1 顶帽尺寸的拟定223.2.2 墩身尺寸的拟定223.2.3 基础类型的选择及尺寸拟定233.3 桥墩检算233.3.1 基本计算资料233.3.2 荷载计算243.3.3 墩身检算283.3.4 基础检算34T 型桥台的设计与检算374.1 桥台类型的比选374.2 桥台构造374.2.1 顶帽374.2.2 台身384.2.3 基础38绪1234ii4.2.4 人行道384.3 桥台尺寸的拟定384.4 桥台布置394.5

10、T 型桥台的验算394.5.1 竖直恒载394.5.2 台后恒载土压力404.5.4 台后活载土压力434.5.5 水平制动力444.5.6 台身底部截面的检算454.5.7 桥台基础设计检算464.5.8 基底偏心及应力检算505 支座设计535.1 支座类型的比选535.2 支座组成535.3 支座工作原理535.4 支座强度检算54678论55谢56结致参考文献57iii北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）绪论新中国成立后，随着建设事业的蓬勃发展，我国铁路建设事业也大大加快其建设步伐。为适应我国铁路建设高速发展的迫切需要，铁路中小跨钢筋混凝土简支梁桥以其构造简单、节约钢材、便于施工等优点

11、得到越来越广泛的应用。虽然近年来随着桥梁技术的发展，大跨度预应力连续梁、连续刚构、斜拉桥 、 悬索桥等新型结构迅速涌现，但目前我国铁路 20m 及以下跨度的桥梁仍普遍采用钢筋混凝土简支梁桥，如济南局兖北特大桥全长 2.6Km，共 78 孔，其中跨度为20.0m 的共 52 孔，胶新线跨 205 国道特大桥全长 0.78Km，共 33 孔，其中跨度为 16.0m 的共 21 孔。据调查资料显示，以上例子在全国许多铁路干线均有采用，尤 其是中小桥梁应用更为普遍。中小跨度钢筋混凝土简支梁桥因其适用范围较广，施工周期短，便于养护及更新改造，不受基础条件限制，便于在曲线上使用，易于标准化设计，且其桥跨结

12、构易于实现工厂化生产和现代化机械批量运输及架设， 故铁路中小跨钢筋混凝土简支梁桥仍有较大的优势和广阔的应用前景。蔡家沟线增建第二线工程工期较紧，设计时间短、任务重。该线处于平原地带，桥梁多为跨越中小河流及公路立交而设，其跨度一般在 20m 以下，且既有线 桥梁均为钢筋混凝土或预应力混凝土简支梁桥。为在较短的时间内完成全线大量桥梁设计任务，基于以上文献所述钢筋混凝土简支梁桥的特点及优越性，根据现场勘察资料，结合该工程现场既有线桥梁设计经验，特拟订本线桥梁设计以钢筋混凝土简支梁桥为主要结构类型。同时，本线桥梁梁体均由就近的徐州桥梁厂集中生产，采用架桥机架设，因此极大地加快了桥梁施工进度。蔡家沟中桥

13、为跨越河道而设。调查资料表明，设计桥位处河宽 91m，常年无水，因此采用中小跨度钢筋混凝土简支梁桥跨越河道设计简单，经济合理，便于施工，且该处既有桥梁亦位钢筋混凝土简支梁桥，对新桥设计、施工、养护维修均有重要的参考价值。1北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）1方案比选蔡家沟河床顶宽约 91 m，常年无水，远期为泻洪河道。根据现场地形、地质、水文等勘测资料及桥两头路堤设计高度情况，确定本桥设计孔径以不底于 92m 为宜，据此确定桥跨，进行分孔布置。 根据现场勘测资料拟定 4 种可行的桥跨结构类型，并分别通过技术经济比较确定最佳桥跨方案。 1.1 方案（一）采用 2 孔大跨度预应力钢筋混凝土简支梁

14、桥跨越河道，结构示意见（图 1-1）。图 1-1此跨度桥梁仅 1 个桥墩，大大地减少了墩台混凝土圬工量，且对河床横断面影响较小，利于排洪。但其桥跨结构设计、施工技术极为复杂，施工困难，造价也较高；由于梁体不能在厂家集中生产，只能在现场预制，因此施工周期长；其跨度较大，对支座、墩台基础承载能力要求极高，基础结构设计较为复杂。此方案经技术、经济比选证明是不合理的。1.2 方案（二）采用 3 孔 32 m 大跨度预应力钢筋混凝土简支梁桥跨越河道，结构示意见（图 1-2）。 2北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）图 1-2此跨度桥梁用两个桥墩，墩台混凝土圬工量不大，且对河床横断面影响较小，利于排洪。由

15、于梁体可以在厂家集中生产，因此可以缩短工期。但因其跨度较大， 故对支座、墩台基础承载能力要求仍很高，基础结构设计仍很复杂；且大跨度预应力混凝土梁造价较高，其架设施工及养护维修都有一定的难度。此方案经技术、 经济比选证明是不经济的，也是不必要的。1.3 方案（三）采用 8 孔小跨度钢筋混凝土简支梁桥跨越河道，结构示意见（图 1-3）。图 1 - 3此跨度桥梁用 7 个桥墩，其结构简单，便于设计、施工、养护维修及更新改造；梁体结构简单，造价低，便于运输及架设，尤其是利于采用人工架梁。但由于桥梁分孔数量较多，大大增加了墩台混凝土圬工量，因此桥梁下部建筑造价较高，施工周期长，且对河床横断面影响较大，严

16、重削河道泻洪能力。此方案经技3北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）术、经济比较，并基于长远关点考虑，证明是不经济的，也是不合理的。1.4 方案（四）采用 5 孔中等跨度钢筋混凝土简支梁桥跨越河道，结构示意见（图 1-4）图 1 - 4 本方案为 5-18.5 m 钢筋混凝土简支梁桥，其结构简单，便于设计、施工、养护维修及更新改造；梁体结构简单，造价低，便于运输及架设，桥梁分孔数量适当，仅四个桥墩，墩台混凝土圬工量不大，因此桥梁下部建筑造价不高。由于桥墩台结构简单，工程量少，且梁体可以提前在厂家预制，因此可以大大缩短施工周期。本桥分 5 孔布置，对河床横断面有一定的影响，但根据该河道历年来洪水

17、资料计算，此孔径完全可以满足历年来洪水通过能力，因此本方案无论从技术角 度还是从经济角度考虑都是合理的。通过以上四种方案技术、经济等方面论证比选，最终确定第四种方案为最佳 设计方案，也是本次毕业设计最终拟定方案。4北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）2桥梁设计2.1、设计依据及计算资料1、计算跨度：L=18.5m；梁全长 L0=19.0m； 2、线路情况：级、直线、平坡； 3、设计活载：中活载； 4、设计依据：铁路桥涵设计规范 TB10002.399（简称桥规），铁路混凝土结构设计原理（北京交通大学卢文良）结构力学（李廉锟教授主编）桥梁工程（北京交通大学夏禾 季文玉 韩冰）土力学（北京交通大学

18、赵成刚 白冰主编）2.2、梁体承受荷载计算2.2.1、恒载：线路设备、道碴、人行道自重 P1=1.75t/m=17.2KN/m（参考专桥 1010），桥梁 自重 P2=3.35t/m=32.8KN/m（根据梁体混凝土体积计算）， 以上荷载合计 P=P1+P2=50 KN/m。经验表明，简支梁荷载载产生的最大弯距在跨中计算得：=qL2/8= PL2/8=5018.5 2/8=2139 KN.mMc恒此时跨中剪力Qc 恒=0最大剪力在梁端支座处，Q 恒= qL/2= qL/2 = 5018.5 /2=463KN5北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）2.2.2、活载：为中活载，为了简化计算，采用中活

19、载的换算荷载（参照结构力学教材表6-1）。由于梁体跨中弯距最大，梁端支座处剪力最大，因此设计梁体时仅用跨中弯距和支座处剪力控制即可。由于列车通过桥梁时，对梁体产生动力效应，用动力系数+ 表示，其计算 公式参照桥规为： 6+1+a ()（3-1）30 + L其中=4（1-h） 2式中 L跨度（m） h 轨 底 至 桥 顶 面 距 离 （ m ）， 设 计 道 床 厚 度 h=0.51m。 故a =4（1-h）=4（1-0.51）=1.960.3m ，故 6630 +18.5+a=1+1.96（）=1.2430 + L（1）跨中弯距及剪力计算：作出 Mc、Qc 的影响线如图 3-1 所示。影响线影

20、响线图6北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）跨中 Mc 活计算：此时 L=18.5m，=9.25/18.5=0.5，查结构力学教材换算荷载表 6-1 得：当 L=18.0 m 时当 L=20.0 m 时K0.5=114.2KN/ mK0.5=110.2KN/ m由以上两值通过内插得 L=18.5m 时18.5 -18（114.2-110.2）=113.2KN/ mK0.5=114.2-20.0 -18.0于是可求得Mc 活=（1+）K.m（公式参照桥梁工程教材 P63）（3-2）式 中为 跨 中 弯 距 影 响 线 的 面 积 ， 根 据 图3-1计算 得w = 1 L L = 1 18.5

21、4.63 = 42.8242m一片梁横向分布系数，本设计为单线桥，每跨梁由两片梁组成，故 m=0.5因此Mc 活 =1.24113.242.8 0.5=3004 KN.m跨中 Qc 活计算： 此时 =0，加载长度 l=9.25m，查结构力学教材换算荷载表 6-1 得：当 L=9m 时 当 L=10 m 时K0=165.5KN/ mK0=159.8KN/ m由以上两值通过内插得 l=9.25m 时k =165.5- 9.25- 9.0 (165.5-159.8) =164.1kn/ m010 - 9于是可求得Qc 活=（1+）K.m式中 为跨中剪力影响线的面积，根据图 3-1 计算得1= 2 9

22、.250.5=2.31m一片梁横向分布系数，本设计为单线桥，每跨梁由 两 片梁组成，故 m=0.5因此Qc 活 =1.24164.12.310.5 = 235KN.7北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）（2）、梁端支座处剪力计算：计算简图如图 3-2 所示：计算 Tmax2此时 L=18.5m，=0，查结构力学教材换算荷载表 6-1 得： 当 L=18.0 m 时 K0=133.2KN/ m当 L=20.0 m 时 K0=129.4KN/ m由以上两值通过内插得 L=18.5m 时影响线图k =133.2 - 18.5-18 (133.2 -129.4) =132.3kn/ m020.0 -1

23、8于是可求得Tmax2=（1+）K0 .m式中 为梁端剪力影响线的面积，根据图 3-2 计算得11= L 1 = 18.51=9.2522m 为一片梁横向分布系数，本设计为单线桥，每跨梁由两片梁组成，故 m=0.5因此Q 活=1.24132.39.250.5 = 759 KN.（3）、恒载、活载共同作用梁体受力计算： 由以上计算的恒载及活载叠加得该截面的最大剪力及弯距：跨中Qcmax= Qc 恒+Qc 活=0+235=235 KN.跨中Mmax= Mc 恒+Mc 活=2139+3004=5143 KN.m梁端支座处Q= Q 恒 +Q 活 =463+759=1221 KN.8北京交通大学海滨学院

24、毕业设计（论文）2.3、梁体截面形状及截面尺寸拟定梁体结构及截面尺寸按桥规经比较选定如下：桥梁采用低高度钢筋混凝土梁，其截面形状采用较为广泛采用的工字型，每孔梁分成两片，架设后，利用两片梁之间的横隔 板联结成整孔。梁高采用h=1.35m，梁梗中心距为 1.8m。下翼缘宽度采用 120cm，高度为 20cm，下梗肋坡度为 1：2。桥面道碴板，顶宽（一孔梁）为 3.9m，最小厚度采用 20cm。 梁体截面尺寸如图 3-3 所示。 跨中截面梁端截面注：图中尺寸单位均以厘米计。 图（梁截面尺寸示意图） 2.4、钢筋设计及应力检算2.4.1、受拉纵筋设计设计资料：梁体计算跨度 L=18.5m，钢筋混凝土

25、标号为 C40，钢筋采用 T20MnSi钢筋，梁截面计算简图如图 3-4 所示。 9北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）查桥规表 5.2.3 得 C40 混凝土容许应力b=14.7MPa桥规5.2.2 条规定 T20MnSi 钢筋容许应力Mmax= 5143 KN.m（前面已算出） s=180MPa查桥规表 5.1.3 得钢筋与混凝土弹性模量之比 n=10查桥规表 5.1.2 得截面最小配筋率 =0.0015估计需要三排钢筋，按直径 32 毫米考虑，由钢结构设计原理教材表 2-5 查得 32 螺纹钢筋的外径为 34mm，则可按下列公式估计 a 值。 a=30+342+30+34=162 （mm

26、） 而h0=h-a=1350-162=1188（mm）假设中型轴在翼板内，则Zh0-hi/2=1188-250/2=1063（mm） M= 5143106= 26879I (mm2)故Ag= s Z 1801063s供 =382=38322/4=30561mm2采 用 3832Ag，钢 筋 ， 则 图（跨中截面计算简图） 布置成三排（如图 3-4）。实际的 a=162mm，h0=1188mm。验算应力 先假设中性轴在翼板中，求受压区高度 x 由下式求得：10北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）x=(nm )2 + 2nm（3-3）AgAg30561m = 0.133式中Ahbh01935118

27、8n=100.013=0.133代入式（3-3）得 x= (0.33)2 + 2 0.133 - 0.133 1188=475m mhi/=250mm由此可见，中性轴在翼板以下，与原假设不符，需重新计算 x由 Sa=Slt 推理得 值。1 (19352)x2 - 1 (1935 - 370) (x - 250)222= 10 30561 (1188 - x)x2+3770x-2229445=0x=519mm简化后得解之得1311b x -(b - b)(x - h )/ 3/ 3iii3y =1-(b - b)(x - h )b x/ 2/ 2iii221 1935 5193 - 1 (193

28、5 - 370)(519 - 250)3y = 331 1935 5192 - 1 (1935 - 370)(519 - 250)22=392(mm)2Z=h0-x+y=1188-519+392= 1061mm5146106M= 158(MPa) s = 180MPao =ssA Z305611061gh - x - a1 = 1581350 - 519 - 64s= sg maxs=180.7(MPa)sh - x1188-5190混凝土最大应力sx= 158 519o =shnh - x101188 -519011北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）=12.3MPa L1.91- 0.62

29、故设置腹筋的区段为梁的全长范围。12北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）箍筋图3-5（3）、箍筋设计 箍筋按构造要求选用，由于梁肋较宽，故箍筋采用 4 肢，钢筋亦采用 T20MnSi，直径 =10mm,箍筋间距 SK=250mm,沿梁长等间距布置，箍筋所承受的主拉应力为： AK ss t=（3-4）KbSKp 102A = 4= 314mm2K式中 AK4为箍筋截面积将上述数值代入公式（3-4）得 t= 314180 = 0.61(MPa)K370 250（4）、斜筋设计 如上图 3-5 所示，剪应力图中需由斜筋承受的面积 0 为：W = x 1.3029.25 - x =0.01由于9.25

30、1.6 + 0.01解之得x=9.18m=9180mm故W = 9180 1.3 = 5970N / mm02所需要的斜筋总面积为W05970 60014071mm2b/A = =2ss 2 180w13.北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）所需斜筋的根数：AW14071n= 17.5根，取18根p 322WaW4（5）、用作图法确定斜筋的位置在上图 3-5 中，由斜筋承受的面积 0 为三角形。将此三角形 BCD 分为 9 等份，18 根斜筋分 9 批弯起，每批弯起 2 根。 弯距图材料图图3-614.m北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）在图 3-6 的材料图中，M=5134KN.m由于截面

31、钢筋布置仅 3 层，全梁长中 Z 值的变化不大，从而假定 Z 沿梁长不变M = A s Z = 38 p 322 1801061 = 584210（6 N.mm） gs4=5842（KN. m）M由图 3-6 可见，材料图恰当地覆盖了弯距图，在配置斜筋的区段内，任何竖向截面至少能有 2 根斜筋相交，故抗剪、抗弯强度均符合要求。 此外，在上述弯起斜筋以外，在靠近支座处还弯起了一批斜筋 6N11，这是为了加强支座截面而设的，不在抗弯计算之内。 2.5、上下翼缘板和梁肋连接处剪应力检算工字型梁在上下翼板和梁肋连接处的竖向截面上存在着水平剪应力(如图3-7a 所示)。如果该处翼板厚度不足，则此水平剪应

32、力将很大，甚至可能大于梁肋中性轴处剪应力。为此要对该处水平剪应力进行检算，以保障翼板能可靠地参加工作。由于梁端截面剪力最大，因此本设计仅就梁端翼板与梁肋连接处水平剪应667（a）（b）m nmADn图3-7 翼板与梁肋连接处水平剪应力计算简图 力进算。2.5.1、上翼缘板和梁肋连接处应力检算：引用换算截面分析图 3-7（a）中在 m-m 截面处的水平剪应力 h/，采用与分析均质梁相同的方法。检算梁端截面用截面 m-m 和间距 dL 的两个横截面从翼板中切出分离体，近似地假定水平剪应力 h/沿板厚均匀分布，根据力的平衡条件， 15=250 北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）分离体两截面上弯曲正

33、应力合力之差 dD 等于截面 m-m 上剪应力的合力 hi/dLh/，从而有上翼缘与梁肋连接处剪应力为： dD1t ，=d sdA=Ah,h,dldlffdMQSAt ，=ydA =Ah, dlIh, I00= QS0t上式与工字型梁中性轴处剪应力的计算公式 形式相似，两式相比，可改0bI0成以下形式：= t QSA = QS0bSA tt=/h（3-5）0h /IbIh/ S1 001 0式中 SA截面 m-m 以左部分面积对中性轴的面积距，由图 3-7（a）计算得2 5 03SA=667250 （519-）=65699500（mm ）20梁端中性轴处剪应力，由前面计算知 0=1.91MPa

34、； S0梁端换算截面对中性轴的面积矩，由图 3-4 计算（此时梁梗肋宽 b=600mm）： 11S =b x -(b - b)(x - h )/ 2/ 20iii22= 11935 5192 - 1 (1935 - 600)(519 - 250)222=2.60610 8将上述各数代入式（3-5）得：bSA 250 2.606 108t = 1.15(MPa)/hh/ S600 656995001 0由前面计算知 h/tp-1=2.42 MPa因此，上翼缘板截面尺寸满足要求 h/tp-2=0.89 MPa但由于因此，上翼缘板需要配置腹筋，根据以往设计经验，上翼缘板仅按构造要求配置箍筋及架立钢筋

35、即可满足设计要求。16北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）2.5.2、下翼缘板和梁肋连接处应力检算：同上翼缘板和梁肋连接处应力检算公式推理相同，可得下翼缘板和梁肋连接处水平应力（图 3-7）：t = bAg1 t（3-6）0h A1 g式 中0 梁 端 中 性 轴 处 剪 应 力 ， 由 前 面 计 算 知 t 0 =1.91MPa， hi截 面 n-n处 翼 板 厚 度 ， 由 图 3-7 （ b ） 知 hi=410mm； b梁端梗肋宽度，b=600mm； Agi翼板悬出部分受拉钢筋截面积，由图 3-4 得翼板悬出部分钢筋共 10 根（此时 b=600mm），截面积，即 p4Agi=32

36、210=8042 mm 2Ag 受 拉 钢 筋 总 截 面 积 ， 即 为 前 面 的 =30561 mm2。As ， Ag将上列数值代入式 3-6 得： = bAg16008042t/h=1.91 = 0.735(MPa)h A410 305611 gh/tp-2=0.89 MPa由于因此，下翼缘与梁肋连接处水平剪应力经检算符合设计要求。2.6、裂缝宽度和挠度检算2.6.1、裂缝宽度检算由于影响混凝土构件的裂缝形成和开展的因素很多，至今人们对于裂缝形成的内部机理尚未认识和掌握。因此，企图建立一个包括各种因素完全准确的计算公式是比较困难的。目前国内外提出有几十种计算裂缝宽度的公式，这些公式大1

37、7北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）都是考虑了影响裂缝开展的各主要因素，如钢筋应力、钢筋表面形式、配筋率、混凝土保护层、构件受力特征及荷载特征等。由于影响混凝土裂缝的因素极其复杂，要想从理论上建立一个十分完善的计算公式目前还不大可能。目前国内外对于裂缝宽度的计算大致可归纳为两种：一种是用数理统计的方法；另一种方法是半理论半经验的公式，它是根据裂缝形成和开展的机理，推导出理论计算公式，再用试验资料来确定公式中的一些计算系数。我国铁路桥规中的计算公式就是采用此种方法，本设计裂缝计算方法亦采用此种方法，并直接套用铁路桥规 中推导的裂缝宽度计算公式：ss (8 +0.4d )(mm)（3-7）w =

38、 K K g11 2mEsz式中 K1-钢筋表面形状影响系数；本设计采用螺纹钢筋 K1 = 0.8K2考虑荷载特征的影响系数，对于螺纹钢筋 MMK = 1+ 0.3+ 0.5122MM其中M1活载作用引起的弯距； M2恒载作用引起的弯距； M2全部计算荷载作用引起的总弯距；根据前面已计算的荷载弯距得： K =1+ 0.3 3004 10.5 =1.38325143 为 中 性 轴 至 截 面 受 拉 边 缘 的 距 离 与 中 性 轴 至 受 拉 钢筋重心的距离之比值，通常对梁取 1.1s受拉钢筋重心处钢筋的应力（MPa），由前面计算得 s=158MPa； Es钢筋的弹性模量（MPa），取 2

39、.110 5MPa； d钢筋直径，d=32mm； z受拉钢筋的有效配筋率，按下列公式计算： = (n1b1 + n2b2 + n3b3) As1mz（3-8）Ac118北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）其中 n1 、n2 、 n3 分 别 为 单 根 、 两 根 一 束 、 三 根 一 束 的 根 数，由图 3-7 知 n1=2，n2=12，n3=24； 1、 2、 3 考虑钢筋成束布置对粘结力影响的折减系数，对单根 钢筋 1=1.0，两根一束 2=0.85，三根一束 3=0.70；As1 单 根 钢 筋 的 面 积 ， 采 用 As1=8.04cm2； 32 ， 计 算 得 Ac1与受拉钢

40、筋相互作用的受拉混凝土面积，（或称受拉混凝土与钢筋的相互作用面积），取为与受拉钢筋重心相重的混凝土面积，如图 3-8 阴影部分所示。图3-8 钢筋与混凝土相互作用面积计算简图Ac1=2ab=216.2110=3564 cm 2由此得将上述数值代入公式（3-8）得：m = (21.0 +12 0.85 + 24 0.7) 8.043564=0.0654将上述各数值代入公式（3-7）中，求出计算裂缝宽度： 8 + 0.432 1.1(80+ 20)158w = 0.8z2.11050.0654=0.147（mm） 查桥规表 5.2.7 得钢筋混凝土裂缝宽度容许值f为 0.25mm，故ff（满足设计

41、要求）19北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）2.6.2、挠度计算钢筋混凝土梁一般具有较大的刚度，根据过去的设计经验能满足使用要求，但对于铁路桥梁，在荷载作用下，如果梁体的挠度过大，就会影响列车高速平稳运行。因此，对于低高度梁，其挠度检算较为重要，是控制设计的一个重要因素。 钢筋混凝土梁可视为理想的弹性均等截面梁，其跨中挠度可由一般力学公式求得。即：5 ML2f =（3-9）48 EI0式中M 荷 载 作 用 下 梁 的 跨 中 弯 距 ， 由 前 面 计 算 得 M=5143KN.m； E 计算挠度时的弹性模量，取 E=0.8Ec，其中 Ec 为混凝土的受压弹性模量， 由桥规表 3.1.4

42、查得 C40 混凝土弹性模量 Ec=3.410 4MPa，即 E=0.8Ec=0.83.410 4=2.7210 4 MPaI0换算截面的惯性矩，不计混凝土的受拉区而计入钢筋的换算截面，但在计算中采用 n=ES /0.8Ec（即受拉取的换算截面积按nAS=E SAS /0.8E C 计算）。 要计算 I0 值，先要确定中性轴位置。 n= Es/E=2.1105/2.7210 4=7.72由上面计算资料及图 3-4 知m = As / Ac 式 中 As = 30561mm = 935200 mm22A = 1935 250 +（1350 - 410 - 250）+1100（200 -162）+

43、（370 +1100） 210c2=As/Ac=30561/935200=0.0327n=7.720.0327=0.252因此n2m2 + 2nma =n20北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）= 0.2522 + 2 0.252 0.252=0.502x = ah0=0.5021.188=0.596m（h0 在前面已计算出） 1I =bx + nA (h - x)32又由于（3-10）0s03式中 b梁顶宽度由图 3-4 知b =1.935miiAs钢筋截面积，由前面计算知 As=30561mm2代入公式（3-10）得 I = 1 1.935 1 0.5963 -(1.935- 0.37)(

44、0.596 - 0.25)3 + 7.753056110-6 (1.188- 0.596)2033= 0.198（m4） L桥梁跨度，L=18.5mM不计列车冲击力的静活载作用产生的跨中弯距，由前面荷载计算一节里知 M=MC 活/（1+）=3004/1.24=2423（KN.m）。将上述数值代入公式（3-9）得 5 242310-3 18.52f = 0.019= 19mmm（）（）482.72104 0.198 桥 规 规 定 铁 路 混 凝 土 简 支 梁 跨 中 允 许 最 大 挠 度 ： 11f=L =18500 = 2（3 mm）800800故ff（满足设计要求）21北京交通大学海滨

45、学院毕业设计（论文）3 桥墩设计 3.1 桥墩类型的选择根据现场地貌、地质情况及已知设计资料等确定本设计采用重力式实体钢筋 混凝土桥墩，桥墩截面形状经方案比选，并参照以往设计经验，认为矩形截面桥墩混凝土圬工较省、模板构造较简单，施工简便，适应与无水、静水或水流较小的河道上，因此本设计确定桥墩截面形状为矩形。3.2 桥墩构造及尺寸拟定3.2.1 顶帽尺寸的拟定桥墩顶帽形状采用矩形，其上设支承垫石。顶帽混凝土等级为 C20，顶帽配置钢筋；支座部分因应力集中要设置钢筋网，为防止雨水侵蚀，顶帽表面设不小于 3%的排水坡，支承垫石顶面要高出排水坡的上棱，并设有挑出墩身 20cm 的飞 檐。 根据桥规设计

46、要求并参照有关桥墩设计标准图，初步拟定桥墩顶帽形状及尺寸如图（4-1）所示：3.2.2 墩身尺寸的拟定为便于配置模板，墩身两个方向均作成直坡，截面为矩形，采用C15 混凝土浇注。每个桥墩高度不尽相同，要视所在位置的地面标高而定，其有关尺寸祥见全桥布置图。由于其中墩身最高者控制本设计，因此，根据现场勘测资料及桥规资料确定其墩身尺寸如图（4-2）所示：22北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）钢筋混凝土混凝土正 面 侧面平 面图4-1 顶帽与托盘构造示意图 3.2.3 基础类型的选择及尺寸拟定根据现场地质资料分析，并基于便于施工、降低工程成本缩短工期等因素考虑，确定本桥桥墩基础采用明挖扩大基础，基础采用 C20 混凝土浇注。基础有关尺寸 如上图（4-2）所示。3.3 桥墩检算3.3.1 基本计算资料（1）、桥