毕业论文-邓州市Y001线赵楼桥旧桥改造初步设计.doc

毕毕 业业 设设 计计 论文论文 题目： 邓州市 Y001 线赵楼桥 施工图设计 系 别： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 河南城建学院 2012 年 05 月 25 日 河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要 II 摘 要 本设计题目为邓州市 Y001 线赵楼桥，属于旧桥改造工程。赵楼桥桥面净宽 为净-7+20.75，设计荷载为公路级，人群荷载为 3.0kN/m2。设计是根据交通部 现今最新规范的规定，对邓州市 Y001 线赵楼桥进行方案比选和设计的。 文中主要进行了该桥的设计和计算。文中首先对方案比选，确定采用普通钢 筋混凝土简支 T 形梁桥，跨径布置为 220m，主梁为等截面 T 形梁，梁高为 1.5m。并针对所选的预应力混凝土简支 T 形梁桥进行了详尽的上部结构计算、下 部结构计算和支座的计算。上部设计主要有截面设计、荷载横向分布系数的计算、 主梁作用效应计算、横隔梁的内力计算，并进行了主梁截面承载力与预应力验算、 主梁变形验算、行车道板的计算。下部结构主要有盖梁墩柱设计计算、基础计算 和桥台设计与验算。 关键词：钢筋混凝土，T 型简支梁桥，横向分布系数，灌注桩基础，埋置式桥台。 河南城建学院本科毕业设计（论文）Abstract III Abstract This designed bridge, which is named the Zhaolou bridge, is the Bridge of reconstruction project. Its deck clear width is 7+20.75, the design loads is grade two ,and the designed crowd load is 3.0kN/m2. The designed, Zhaolou bridge, is carried out on the the Y001 Line in dengzhou is according to the Ministry of Transportation,which is the latest specification requirements,to make the selection and design. The paper described the design and calculation of the bridge. First, to the program comparison and selection, I determined the use of ordinary reinforced concrete T-beam bridge span arrangement of 2 20m.The beam is T-shaped beam cross-section and the height of beam is 1.5 m. For the selected simply supported, prestressed concrete T-beam bridge, a detailed calculation of the upper structure and the lower part of the calculation of structural calculations. The upper part of the design section design, load lateral distribution factor calculation, calculation of effect of the main beam role, crossbeam force calculation, and the main girder section bearing capacity of prestressed checking. The main beam deformation checking, calculation of the carriageway board. Substructure covered beam pier columns design calculations, design and checking of the basis and abutments. Keywords: reinforced concrete,T-type simply supported beam bridge, Transverse distribution coefficient, Pile foundation,Embedded type abutments. 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录 I 目 录 前前 言言 1 1 1 1 绪论绪论 2 2 1.1 工程概况2 1.2 气象与气质水文条件2 1.2.1 气象资料2 1.2.2 地质资料2 1.2.3 水文资料2 2 2 初步设计初步设计 4 4 2.1 桥式方案的比较4 2.1.1 简支梁桥的特点4 2.1.2 连续梁桥的特点4 2.1.3 连续刚构桥的特点4 2.2 桥式方案的拟定5 2.3 主梁尺寸的确定6 2.3.1 主梁梁肋、翼板尺寸6 2.3.2 横隔梁尺寸6 2.3.3 主梁横截面6 3 3 主梁设计与计算主梁设计与计算 8 8 3.1 设计资料8 3.2 主梁截面布置8 3.3 主要内力计算8 3.3.1 恒载内力计算8 3.3.2 主梁恒载内力汇总9 3.3.3 横向分布系数计算9 3.3.4 主梁控制内力计算.12 3.4 正截面配筋设计.16 3.4.1 正截面配筋计算.16 3.4.2 正截面承载能力复核.17 3.5 斜截面配筋设计.18 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录 II 3.5.1 斜截面配筋计算.18 3.5.2 全梁承载力复核.21 3.6 主梁正常使用极限状态验算.21 3.6.1 裂缝宽度验算.21 3.6.2 挠度验算.22 3.6.3 预拱度设置.24 3.7 行车道板的计算.25 3.7.1 恒载内力计算.25 3.7.2 活载内力计算.25 3.7.3 作用效应组合.26 3.7.4 截面配筋设计.27 3.7.5 截面强度验算.27 3.8 横隔梁内力计算.27 3.8.1 确定作用在中横隔梁上的计算荷载.28 3.8.2 绘制横隔梁的内力影响线.28 3.8.3 截面内力计算.29 3.8.4 横隔梁配筋.30 3.8.5 横梁剪力效应计算及配筋设计.31 4 4 支座的设计与计算支座的设计与计算 3232 4.1 支座的选用.32 4.2 支座核算.32 5 5 盖梁与桩柱的设计盖梁与桩柱的设计 3636 5.1 墩帽（盖梁）设计.36 5.1.1 墩帽（盖梁）一般构造.36 5.1.2 垂直荷载计算.37 5.1.3 盖梁活载计算.38 5.1.4 上部恒载与活载反力汇总结果.43 5.1.5 墩柱反力 G1计算 43 5.1.6 盖梁各截面弯矩计算及组合.44 5.1.7 剪力计算.44 5.1.8 盖梁的配筋设计.45 5.2 墩柱设计.48 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录 III 5.2.1 恒载计算 .48 5.2.2 活载垂直荷载计算.48 5.2.3 水平荷载计算.49 5.2.4 墩柱底截面内力组合.50 5.2.5 墩柱配筋设计.50 5.3 桩基设计.52 5.3.1 桩长的确定.52 5.3.2 桩的内力计算.53 5.3.3 墩顶纵向水平位移验算.55 5.3.4 桩基配筋设计.56 6 6 埋置式桥台设计埋置式桥台设计 5858 6.1 桥台和基础构造尺寸拟定 .58 6.2 荷载计算.58 6.2.1 上部构造恒载反力及桥台台身与基础土重的计算.58 6.2.2 土压力的计算.59 6.2.3 支座活载反力计算.61 6.2.4 荷载组合汇总.62 6.3 承载力、稳定性、沉降量验算 .64 6.3.1 台前台后填土上对基底产生的附加应力计算.64 6.3.2 基底压力计算.64 6.3.3 地基承载力验算.65 6.3.4 基底的偏心距验算.65 6.3.5 基础稳定性验算.66 6.3.6 沉降计算.66 结结 语语 6969 致致 谢谢 7070 参考文献参考文献 7171 河南城建学院本科毕业设计（论文）前言 1 前前 言言 毕业设计（论文）作为一种理论与实践相结合的教学环节，是对我们综合运 用所学知识解决本专业实际问题能力的检验，是学习深化和知识提高的重要过程。 本次邓州市 Y001 线桥的施工图设计正是一次宝贵的学习机会。 我国自改革开放以来，公路桥梁建设以令世人惊叹的规模和速度迅猛发展， 取得了巨大成就。如今，在祖国的江、河、湖、海和高速公路上，不同类型、不 同跨径的桥梁，千姿百态，异彩纷呈，展示着我国交通特别是公路桥梁建设的辉 煌。桥梁建设的成就和技术进步，是广大桥梁科技工作者才华、智慧和汗水的结 晶，充分体现了我国综合国力的增强和改革开放的成果，标志着我国桥梁建设技 术总体上进入国际先进水平。 建立四通八达的现代化交通网，大力发展交通运输事业，对于发展国民经济， 加强全国各族人民的团结，促进文化交流和巩固国防等方面，都具有非常重要的 作用。在公路、铁路、城市和农村道路以及水利建设中，为了跨越各种障碍，必 须修建各种类型桥梁和涵洞，因此桥涵是交通线中的重要组成部分，而且是保证 全线早日通车的关键。在经济上，桥梁和涵洞的造价一般来说平均占公路总造价 的 10%20%。在国防上，桥梁是交通运输的咽喉，在需要高度快速、机动的现 代战争中，它具有非常重要的地位。自二十世纪中叶以来，由于科学技术的进步， 工业水平的提高，社会生产力的高速发展，人们对桥梁建设提出了更高的要求。 现代高速公路上迂回交叉的立交桥、高架桥和城市高架道路，几十公里长的海湾、 海峡大桥，新发展的城郊高速铁路桥与轻轨运输高架桥等，这些新型桥梁不但是 规模巨大的工程实体，而且犹如一条地上的彩虹，将城市装扮得格外美丽。综观 世界各国的大城市，常以耐人寻味的大桥作为城市的标志与骄傲。因而桥梁建筑 已不单纯地被视为交通线上重要的工程实体，而且常作为一个国家科学技术、综 合国力的综合体现。 我们作为即将毕业的大学生，肩负着为国家建设贡献力量的重要使命，这次 毕业设计对我们未来的职业发展起着非常重要的促进作用。所以，我们要认真做 好这次毕业设计，掌握丰富的知识，为祖国的桥梁事业贡献自己的力量。 河南城建学院本科毕业设计（论文）1 绪论 2 1 绪论 1.1 工程概况 赵楼中桥位于邓州市 Y001 线上，是 Y001 线上的一座重要桥梁，Y001 线是 邓州市一条重要的县乡公路。本桥位于 K40+382 处，由于原桥为简易混凝土板桥， 桥面过窄、年久失修，加上重载交通，破坏严重，影响正常通行，不能满足当前 交通量及洪水频率的要求。因此需新建一座桥。 1.2 气象与气质水文条件 1.2.1 气象资料 项目经过区域属于北温带大陆性气候，气候温和，四季分明，年平均气温 14.415.7，1 月平均气温 0.52.4，年降水量平均为 709.5mm 757mm；无霜期年平均为 229 天233 天。 1.2.2 地质资料 拟建桥位区地形相对平坦，河谷成“U”字型，属冲积平原地貌，地质钻孔 ZK1 位于 K40+360 处，钻孔顶标高 106.67m，孔深 50.00m。根据钻探结果及区域 地质资料，将地基土划分为 10 个工程地质层，自上而下分述如下：第层为杂 填土：杂色，松散状态，主要成分为粘性土，含砖瓦碎片及灰渣，该层分布地表， 层厚 1.20m。第层为粉质粘土：褐黄-灰褐色，可塑，无摇振反应，干强度、韧 性均为中等，切面光滑，层厚 5.10m。第层为粉质粘土：棕黄色，可塑，无摇 振反应，干强度、韧性均为中等，切面光滑，层厚 5.10m。第层为粗砂：褐黄- 灰白色，饱和，稍密，级配较好，砂的主要矿物成分为长石、石英及少量暗色矿 物，层厚 5.40m。第层为粉质粘土：褐黄-浅灰绿色，可塑，无摇振反应，干强 度、韧性均为中等，切面光滑，层厚 2.40m。第层为卵石：褐黄-灰白色，饱和， 稍密，卵石母岩成分为石英砂岩，空隙填充少量砂砾石及粘性土，层厚 2.40m。 第层为粘土：棕黄-灰绿色，硬塑状态，无摇振反应，干强度、韧性均为中等， 切面光滑，层厚 8.80m。第层为中砂：棕黄-褐黄色，饱和，中密，砂的主要矿 物成分为长石、石英及少量暗色矿物，层厚 2.90m。第层为粘土：灰绿色，半 坚硬状态，层厚 7.30m。第层为粘土：灰绿-灰白色，半坚硬状态，层厚 8.60m。详细情况见本工程地质报告。 1.2.3 水文资料 河南城建学院本科毕业设计（论文）1 绪论 3 拟建桥位处河流为季节流水性河流，常年水位为 105.00m，洪峰流量 35m3/s，流水冲刷线位于 103.00m 处，地下水埋藏较浅，地下静止水位 4.60m， 地下水对钢筋混凝土结构无腐蚀性，对钢结构包括钢管道有弱腐蚀性。 河南城建学院本科毕业设计（论文）2 初步设计 4 2 初步设计 2.1 桥式方案的比较 根据邓州市 Y001 线赵楼桥所处位置的地质水文情况并考虑桥梁长度等各种 因素，初步选取了三种桥式方案：简支梁桥、连续梁桥和连续刚构桥。 2.1.1 简支梁桥的特点 主梁为主要的承重构件，在竖向荷载作用下无水平反力。由于外力的作用方 向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构体系相比，梁内产生的 弯矩最大，通常采用抗弯能力强的材料来建造。为了节约钢材和木料，目前在公 路上应用最广泛的是预制装配式的钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥。 简支梁桥的优点：结构简单、受力明确、施工方便，对地基承载力的要求不 高，在温度变化和地基不均匀沉降不会引起结构内产生次内力。 简支梁桥的缺点：简支梁桥跨越能力较小，通常跨径超过 20m 后结构重力占 总荷载比例较大，梁桥的经济性大大降低。 2.1.2 连续梁桥的特点 当简支梁桥在支座处连续时就成为了连续梁桥。连续梁桥的跨越能力较简支 梁桥大。 连续梁桥的优点：由于连续梁桥在支座处连续，在内外荷载作用下在支座处 会出现较大的负弯矩，对跨中的弯矩起着卸载作用，因而可以增大单孔的跨越能 力，连续梁桥可以做成变截面形式，造型美观、节约材料，桥下净空也较大，适 合悬臂法施工。 连续梁桥的缺点：连续梁桥由于在支座处连续，形成超静定结构，在温度变 化、主梁变形、地基不均匀沉降等作用下会产生较大的结构次内力。另外，连续 梁桥较简支梁桥施工困难，对施工过程的控制要求较高。 2.1.3 连续刚构桥的特点 连续刚构桥相对于梁桥省去了支座，结构刚度大。结合了连续梁和 T 型刚构 桥的受力特点，将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结。连续刚构体系的梁部结构 的受力性能如同连续梁一样，随着墩高的增加，薄壁桥墩对上部梁体的嵌固作用 愈来愈小，逐步蜕化为柔性墩的作用。薄壁墩底部所承受的弯矩，梁体内的轴力 随着墩高的增大而急剧减小。在跨径大而墩高度小的连续刚构桥中，由于体系温 河南城建学院本科毕业设计（论文）2 初步设计 5 度的变化，混凝土收缩等将在墩顶产生较大的水平位移，为减少水平位移在墩中 产生的弯矩，连续刚构桥常采用水平抗推刚度较小的双薄壁墩。 连续刚构桥的优点：结构刚度大、变形小、动力性能好，主梁变形挠曲线平 缓，有利于高速行车。墩梁固接节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的 工程量；改善了结构在水平荷载（例如地震荷载）作用下的受力性能。同时，连 续刚构桥也适用于悬臂法施工。 连续刚构桥的缺点：由于梁墩固结，连续刚构桥的结构次内力很大，不适宜 建造在地质条件较差的地区。 2.2 桥式方案的拟定 经过对比上述桥式方案，初步拟定简支梁作为赵楼桥的设计方案，理由有以 下几点： 1.赵楼桥两头地势平坦，陆地标高较低。从节省路堤工程量满足路线要求 （包括考虑设计水位，雍水高度）出发，简支梁桥更接近路堤标高。因而采用简 支梁桥可降低桥头引导工程量，大大减缓桥头一道纵坡，为行车创造有利条件。 2.从造价来看，无论连续梁桥或是连续刚构桥都比普通钢筋混凝土或预应力 钢筋混凝土简支梁桥得造价约高 16.5%-23.7%。本着节约得原则，选择简支梁桥 是合理的。 3.连续梁桥和连续刚构桥为超静定结构，墩台的不均匀沉陷荷位移，气温变 化等都将产生超静定内力，即附加内力。邓州市所处的地区温差较大，温度变化 引起的材料伸缩的作用时很可观的。 4.采用简支梁桥静定结构，对地基条件要求低，不产生附加内力，比较安全， 不存在连续梁桥和连续刚构桥的潜在问题，对桥梁的永久性又有更大的保证。 5.装配式简支梁桥上下部结构可同时施工，机械化施工程度高，对于邓州市 地区气候寒冷早，年施工期限短较为适宜。 基于以上分析，同时考虑钢筋混凝土简支梁桥是当今中小型桥梁方面面的主 流桥形，有相当多的经验可以借鉴，本设计决定采用钢筋混凝土简支梁的方案。 设计方案为两跨简支 T 型梁桥，桥面宽度为：净7+20.75m 人行道。m202 主梁由 4 片梁肋间距为 220cm 的 T 形梁组成。 桥墩则选用柱式桥墩，柱式桥墩外形美观，圬工体积小，而且重量较轻。柱 式桥墩的形式，主要有单柱式、双柱式、哑铃式及混合双柱式四种。根据赵楼桥 所处的河床地质条件和水流环境，决定采用双柱式桥墩，基础则采用灌注桩基础。 桥梁概貌简图如下所示： 河南城建学院本科毕业设计（论文）2 初步设计 6 图 2.1 桥梁概貌图 2.3 主梁尺寸的确定 2.3.1 主梁梁肋、翼板尺寸 1.主梁的梁高和肋宽 主梁的合理高度与梁的间距活载的大小有关。根据规范要求，对于跨径 10m、13m、16m 和 20m 的标准设计所采用的梁高相应为 0.9m、1.1m、1.3m、1.5m。当出现建筑高度受到严格限制时的情况时，主梁的高 度要减小，但需增加钢筋的用量，必要时尚需增加主梁的片数。通过对跨径 10m 和 20m 的 T 形梁进行的经济分析表明，梁高与跨径之比（俗称高跨比）的经济范 围大约为 1/11 至 1/16 之间，跨径大的取用偏小的值。根据以上分析，取用 T 形 梁高为 1.5m。梁肋宽度取 18cm。 2.主梁翼板尺寸 主梁翼板的宽度一般视主梁间距而定，在预制时，翼板的宽度比主梁中距小 2cm，以便在安装过程中易于调整 T 梁的安装位置和操作上的误差。据此翼板宽 度采用 220cm。 翼板的厚度应满足构造和强度最小尺寸要求。根据受力特点翼板通常做成变 厚度的，即端部较薄，向根部逐渐加厚。为了保证翼板与梁肋连接的整体性，翼 板与梁肋间的衔接处的厚度不小于梁高的 1/10。据此，翼板端部厚度取 15cm， 根部厚度取 20cm。 2.3.2 横隔梁尺寸 跨中横隔梁的高度应保证具有足够的抗弯刚度，通常做成主梁的高度 3/4 左 右，取为 110cm。 横隔梁的肋宽通常为 12cm 到 18cm 之间，宜做成上宽下窄、内宽外窄的锲 形，以便脱模工作。每片主梁的每侧横隔梁为 5 片。 2.3.3 主梁横截面 河南城建学院本科毕业设计（论文）2 初步设计 7 主梁尺寸如图 2.2 所示： 图 2.2 主梁横截面图 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 8 3 主梁设计与计算 3.1 设计资料 1.跨径：标准跨径 Lb=20m,计算跨径 L=19.50m。 2.梁长：19.96m。 3.桥面净空：净7+20.75m 人行道。 4.桥面铺装：C20 防水混凝土 8cm 厚（r=24kN/m） ，4cm 厚沥青混凝土面层 （r=24kN/m） ，桥面横坡为双向=1.5%。 c i 5.主要材料：混凝土 C30，主筋 HRB335，其它 HPB235，钢筋混凝土容重 为 r=25kN/m。 6.设计荷载：公路-级,人群荷载:3kN/m2。 3.2 主梁截面布置 图 3.1 主梁横截面布置图（单位：cm） 3.3 主要内力计算 3.3.1 恒载内力计算 假定桥面铺装，人行道等桥面系重量平均分摊给各主梁。 1.桥面铺装 沥青混凝土：g1=0.047.023=6.44kN/m 混凝土垫层：g2=0.087.024=10.08kN/m 2.栏杆和人行道 取栏杆和人行道单侧 5kN/m,则两侧为 10kN/m。桥面铺装、栏杆和人行道摊 各主梁上恒载集度 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 9 g3=(6.44+10.08+10)/4=6.63kN/m 3.主梁 根据计算: 中主梁 g4=(12.88+1.80)25/19.96=18.39kN/m 边主梁 g5=(12.98+0.902)25/19.96=17.38kN/m 4.恒载集度 中主梁 g=6.63+18.39=25.02kN/m 边主梁 g=6.63+17.38=24.01kN/m 3.3.2 主梁恒载内力汇总 1.支点截面 中主梁 V0=gl/2=25.0219.50/2=243.95kN M0=0 边主梁 V0=gl/2=24.0119.50/2=234.10kN M0=0 2.L/4 截面 中主梁 M1/4=871.92 l g 32 3 5 . 1902.25 32 3 mkN V1/4=V0/2=120.98kN 边主梁 M1/4=835.34 l g 32 3 5 . 1901.24 32 3 mkN V1/4=V0/2=117.05kN 3.跨中截面 中主梁 M1/2=1189.23 l g 8 1 5 . 1902.25 8 1 mkN 边主梁 M1/2=1131.23 l g 8 1 5 . 1901.24 8 1 mkN 3.3.3 横向分布系数计算 该桥的宽跨比 B/L=0.45030.5 属于窄桥,故跨中横向分布采用修正偏心压力 法计算。 1.截面重心 翼板平均厚 cmh16101/ 2 41 20156015）（ 截面形心位置 maxc50.38 181501618-220 751815081618-220 ）（ ）（ 2.抗弯惯矩 + 2 ) 5 . 3875(1501816202 12 1 I)8 5 . 38(1620215018 12 1 = 44 11735092 . 0 33.11735092mcm 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 10 3.抗扭弯矩 翼板 ，取=1/31 . 00792 . 0 202/16 b t 1 c 梁肋 12 . 0 150/18 t b 38 . 0 )(052 . 0 63 . 0 1 3 1 5 2 b t b t c IT= 3+ 16202 3 1 3 18150308. 0 = 44 00545236 . 0 73.545235mcm 4.主梁抗扭修正系数 222 2 20.24)1 . 13 . 3(2mai = 2 i 2 12 n 1 1 aEI GIlT 9053 . 0 20.2411735092 . 0 12 00545236 . 0 43 . 0 50.194 1 1 2 E E 5.跨中横向分布 荷载横向分布影响线坐标公式为: = ki 2 n 1 i ik a aa 1 号梁 6574 . 0 20.24 3 . 33 . 3 9053 . 0 4 1 11 14 1574 . 0 - 20.24 3 . 33 . 3 9053 . 0 - 4 1 2 号梁 40 . 0 20.24 3 . 31 . 1 9053 . 0 4 1 21 10 . 0 20.24 3 . 31 . 1 9053 . 0 - 4 1 21 图 3.2 1 号梁影响线 设影响线零点离 1 号梁距离为，则：x 1574 . 0 2 . 23 6574 . 0 xx 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 11 解得：=5.33mx 则荷载横向分布系数为： 汽车荷载 = cq m)( 2 1 2 1 4321 11 qqqqq xxxx x =）（13 . 0 93 . 1 23 . 3 03 . 5 33 . 5 6574 . 0 2 1 =0.65 人群荷载 = cr m77 . 0 )5 . 030 . 0 33 . 5 ( 33 . 5 6574 . 0 r 图 3.3 2 号梁影响线 设影响线零点离 1 号梁距离,则：x 4 . 0 1 . 06 . 6 x x 解得：mx8 . 8 则荷载横向分布系数为： 汽车荷载 = cq m55 . 0 2 1 q 人群荷载 =0.426 cr m r 6.支点横向分布 支点的荷载横向分布系数的计算采用杠杆法。首先绘出 1 号梁和 2 号梁的影 响线： 图 3.4 1 号梁支点处影响线 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 12 图 3.5 2 号梁支点处影响线 对于 1 号梁： = oq m4545 . 0 )0455 . 0 8636 . 0 ( 2 1 2 1 q =1.2614 or m 对于 2 号梁： = oq m7955 . 0 )0 . 14091 . 0 1818 . 0 ( 2 1 2 1 q =0(负值，考虑安全而忽略) or m 根据以上计算,将 1 号梁 2 号梁横向分布系数汇总如下: 表 3.1 荷载横向分布系数汇总表 跨中支点位置 梁位 cq m cr m oq m or m 1 号梁0.650.770.45451.2614 2 号梁0.550.4260.79550 3.3.4 主梁控制内力计算 1.冲击系数计算 C30 混凝土 E=3.0104MPa=31010N/m 中主梁重 G=18.39103N/m 则 f1=66 . 5 81 . 9 /1039.18 11735 . 0 100 . 3 5 . 192/2 3 10 22 gG EI l C 冲击系数 2906 . 0 0157 . 0 1767 . 0 1 fln 2.主梁弯矩的计算 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 13 计算主梁弯矩时，对跨中荷载横向分布系数与跨内其它各点上采用相同的。 c m 跨中最不利加载如图所示: 图 3.6 跨中弯矩计算图 1 号梁跨中弯矩计算: 汽车荷载 )()1 ( q 2 1 kkkcq qypmM =(1+0.296)0.65(178.54.875+7.87519.52) 8 1 =1043.99mkN 人群荷载 rcr r qmM 2 1 =0.77)375 . 0 ( 2 5 . 19 8 1 =2.25mkN 图 3.7 l/4 截面弯矩计算图 1 号梁 1/4 截面计算： 汽车荷载 )()1 ( q 4 1 kkkcq qypmM =(1+0.296)0.65(7.87543.45+178.53.656) =834.50mkN 人群荷载 rcr r qmM 4 1 =0.7743.45)375 . 0 ( =76.10mkN 同理，可以算出 2 号梁的弯矩： 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 14 中跨 883.38 45.56 q M 2 1 mkN r M 2 1 mkN 1/4 跨 706.11 41.56 q M 4 1 mkN r M 4 1 mkN 3.主梁剪力计算 剪力的横向分布系数是沿跨径变化的，汽车荷载作用下支点剪力的横向分布 系数变化如下图所示： 图 3.8 1 号梁汽车荷载横向分布系数沿桥跨变化 图 3.9 2 号梁汽车荷载横向分布系数沿桥跨变化 图 3.10 支点剪力影响线 1 号梁最不利加载位置： m c m a m m al x08 . 4 )( 2 0 791 . 0 5 . 19 08 . 4 5 . 19 x y 汽车荷载支点剪力为： )( 2 1 )()1 ( xkcqoqcqkkoqoq yqmmamypmV =791 . 0 6181 . 0 2 . 214) 12 11 1955 . 0 2 514.19 2 5 . 19 65 . 0 (875 . 7 2906 . 1 =kN13.195 同理，2 号梁汽车荷载支点剪力为： )( 2 1 )()1 ( xkcqoqcqkkoqoq yqmmamypmV 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 15 = 17955 . 0 2 . 214) 12 11 2455 . 0 2 514.19 2 5 . 19 55 . 0 (875 . 7 2906 . 1 =kN85.279 人群荷载作用下支点剪力的荷载分布系数沿桥跨变化如下图所示： 图 3.11 1 号梁人群荷载横向分布系数沿桥跨变化 图 3.12 2 号梁人群荷载横向分布系数沿桥跨变化 对于 1 号梁 xrcrorcror yqmmaqmV)( 2 1 ）（77 . 0 -2614 . 1 875 . 4 5 . 00 . 1 5 . 195 . 0375 . 0 77 . 0 kN60.19791 . 0 375 . 0 同理: 对与 2 号梁 kNVor20 . 7 4.各梁内力汇总 表 3.2 1 号梁内力汇总 作用效应Gqr M1/21131.231043.992.25 V0234.1195.1319.5 表 3.3 2 号梁内力汇总 作用效应Gqr M1/21189.23883.3845.56 V0243.95279.857.20 根据以上内力汇总，计算各主梁的设计内力值： 1 号梁设计内力 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 16 25 . 2 4 . 18 . 099.10434 . 1 2 . 11312 . 1 (0 . 1 2 10 ） d Mr =2891.38mkN )50.194 . 18 . 013.1954 . 110.2342 . 1 (0 . 1 00 d Vr =575.94kN 2 号梁设计内力 56.454 . 18 . 038.8834 . 123.11892 . 1 (0 . 1 2 10 ） d Mr =2714.84mkN )2 . 74 . 18 . 085.2794 . 195.2432 . 1 (0 . 1 00 d Vr =672.59kN 同理,可求得各截面处设计内力值,汇总如下表: 表 3.4 各截面内力汇总表 1 号梁2 号梁 跨中l/4 截面支点跨中l/4 截面跨中 弯矩()mkN 2891.382255.9402714.842080.820 剪力()kN153.11397.38575.94128.13345.55672.59 3.4 正截面配筋设计 3.4.1 正截面配筋计算 根据内力汇总，取mkNMd38.2891 设 as=120mm,则 h0=1500-120=1380mm 翼板计算宽度 bf取以下最小值： bf=6500mm3/ l bf=2200mm bf=b+2bk+12hf=180+2410+12150=2800mm 采用 bf=2200mm 1.判断截面类型 )2/1501380(1502200 8 . 13) 2 ( 0 f ffcd h hhbf =5942.97106=5942.972891.38mmN mkNmkN 属于第一类 T 形截面 2.求受压区高度 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 17 ) 2 ( 00 x hbxfMr cdd 26 1518041896800) 2 1380(2200 8 . 131038.2891xx x x 整理得 099.1904722760 2 xx 解得 2 34.26182760 2 99.190472427602760 2 x (舍去)mmx83.70 1 mmx17.2689 2 查表得 56 . 0 b 满足要求mmhmmx b 8 . 772138056 . 0 83.70 0 3.计算 AS 2 7680 280 83.702200 8 . 13 mm f bxf A sd cd s 取用 12B32 钢筋, 满足要求 2 9652mmAS 3.4.2 正截面承载能力复核 as=30+335.8=137.4mm，h0=h-as=1362.6mm 受压区高度 mm bf Af x cd ssd 02.89 2200 8 . 13 9652280 截面所能承受的弯矩 ) 2 02.89 6 . 1362(02.892200 8 . 13) 2 ( 0 x hbxfM cd =mkNmmN33.35621033.3562 6 mkN 38.2891 满足结构受力需要，正截面配筋图如下所示： 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 18 图 3.13 正截面配筋图 3.5 斜截面配筋设计 3.5.1 斜截面配筋计算 1.斜截面设计时以距支点 h/2 处剪力值为控制值。 kNVd84.630)38.39301.674( 4875 7504875 38.393 1 按 2B32 伸过支点考虑，对支点截面 mmh 1 . 1452) 2 8 . 35 30(1500 0 验算截面的上限值： 1 . 1452180301051 . 0 1051 . 0 3 0, 3 bhfV kcu =kNkN84.63013.730 经验算，满足构造要求。 验算是否可按构造配置箍筋： 1 . 145218039 . 1 1051 . 0 1051 . 0 3 0 3 bhfV td =kN66.181 需按计算配箍。 求可按构造配箍的区段长度为 0 x mmx 3 . 5794875 11.15338.393 11.15366.181 0 2.设计剪力的分配 根据公桥规规定，混凝土与箍筋承担剪力值不小于 0.6Vd，本次设计取 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 19 值为 0.6Vd。 0.6Vd=0.6630.84=378.50kN 则弯起钢筋承担值为 0.4Vd=252.34kN。 3.箍筋的配置 箍筋采用 A8 双肢箍筋,Asv=101mm2。 对于支点截面，主筋 As=1609mm2 纵向配筋百分率 %616. 0 1 . 1452180 1609 616 . 0 100p 则箍筋间距 2 2 0, 6 2 2 2 1 )6 . 02)(1056 . 0 ( V bhfAfpaa S svsvkcu v = 2 262 84.630 1 . 145218019510130)616 . 0 6 . 02)(1056 . 0 (1 . 1 =165.2mm 取=150mm v S 4.弯起钢筋的布置 第一排弯起钢筋 第一排弯起钢筋承担剪力值 kNVV dsb 34.2524 . 0 11 所需弯起钢筋面积： 45sin2801075 . 0 34.2520 . 1 sin1075 . 0 33 0 1 1 sd sb sb f Vr A = 2 35.1599mm 弯起 2B32,As=1609mm2。满足受力要求。 第二排弯起钢筋 设计值采用第一排弯起钢筋处剪力值,距支点距离： 2 b V mmhx 3 . 1340) 8 . 35230 1 . 2533(1500 11 这里，33mm 为架立钢筋净保护层厚，30mm 为主筋净保护层厚，25.1mm 为 架立筋 B 22 的外径，35.8mm 为主筋外径。 mmxs 9 . 3014875 11.15338.393 50.37838.393 kNVV bb 69.218 9 . 4426 6 . 3836 34.252 9 . 3017504875 9 . 301 3 . 13404875 12 第二排弯起钢筋需面积： 2 3 2 74.1472 45sin2801075. 0 69.21810 mmAsb 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 20 仍弯起 2B 32,As=1609mm2。满足受力要求。 第三排钢筋 第三排弯起钢筋设计用第二排弯起钢筋弯起处的剪力值,其距支点距离 mmhxx 8 . 2644) 8 . 35330 1 . 2533(1500 3 . 1430 212 kNVV sbsb 33.144 9 . 4426 1 . 2532 34.252 9 . 4426 9 . 301 8 . 26444875 13 第三排弯起钢筋需要的面积 2 3 3 97.971 45sin2801075 . 0 33.1440 . 1 mmAsb 仍采用纵向弯起 2B32, As=1609mm2。 第四排钢筋 ) 8 . 35430 1 . 2533(1500 8 . 2644 323 hxx =3913.5mm kNVV sbsb 02.72 9 . 4426 4 . 1263 34.252 9 . 4426 9 . 301 5 . 39134875 14 需用面积: 2 3 4 01.485 45sin2801075 . 0 02.720 . 1 mmAsb 仍用纵向主筋弯起, 2B 32,。 2 4 1609mmAsb 第五排仍用纵向主筋弯起, 2B32,，能确保安全，计算从略。 2 4 1609mmAsb 为保证安全，另加第六、第七排斜筋，分别采用 2B16 加焊筋。 其面积为： 2 76 402mmAA sbsb 图 3.14 弯起钢筋布置图 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 21 图 3.15 剪力分配图 图 3.15 弯矩包络图 为了满足斜截面的抗弯要求，还需做出弯矩包络图，及将正截面计算出的所 能抵抗弯矩平均分配给每根主筋，按照弯起位置引起的弯矩变化绘制主梁各个截 面的抵抗弯矩图，如图 3.15 所示。 3.5.2 全梁承载力复核 通过绘制全梁承载能力包络图可见：全梁基本组合弯矩变化曲线均位于钢筋 逐步弯起后的全梁正截面抗弯能力弯矩折线形图以内，足以保证全梁各承载面承 载安全。 全梁配筋构造均满足公桥规相关规定要求，如各主筋的弯起点距其充分 利用点距离均大于梁高一半，即 h/2,故斜截面抗弯能力满足要求，不再对此进行 核算。 3.6 主梁正常使用极限状态验算 3.6.1 裂缝宽度验算 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 22 求纵向主筋百分率 0176 . 0 150)1802200( 6 . 1362180 09562 )( 0 ff ps hbbbh AA 主筋为带肋钢筋，取 C1=1.0。T 形梁，取 C3=1.0。 长期效应组合内力为 )24.8399.1043(4 . 080.1113 11 KQ n Zj m KGl ji SSN 1564.69mkN 短期效应组合内力为 )24.8399.1043(7 . 080.1113 11 KQ n Zj m KGl ji SSN =mkN 8 . 1902 4111 . 1 86.1902 69.1564 5 . 015 . 01 2 s l N N C 短期效应组合引起开裂截面纵向主筋应力 MPa hA M s s ss 30.166 6 . 1362965287 . 0 1086.1902 87 . 0 6 0 最大裂缝宽 ) 0176 . 0 1028 . 0 3230 ( 100 . 2 30.166 0 . 14111 . 1 0 . 1) 1028 . 0 30 ( 5 321 d E CCCW s ss fk 0.159mm 本桥属于类环境 满足抗裂性要求。mmmmWfk2 . 0159 . 0 3.6.2 挠度验算 1.等效截面抗弯强度 开裂截面 67 . 6 103 102 / 4 5 csE EEa s 先按矩形截面计,换算截面重心在翼板内,即,则有 f hx 0 0)( 2 00 2 0 xhAa xb sE f s 河南城建学院本科毕业设计（论文）3 主梁设计与计算 23 0) 6 . 1362(965267 . 6 2 2200 0 2 0 xx 整理得 082.79747526.58 0 2 0 xx 解得 mmx65.254 01 mmx17.313 02 应在梁肋内，故按 T 形截面计算，即：不合理。,65.254 0f hx 0)()( 22 0 2 2 xhAahx bbxb sEf ff s 0) 6 . 1362(965267. 6)160( 2 )1802200( 1100 22 xxx 解得： mmx43.275 1 mmx86.4581 2 应取 mmx43.275 换算截面惯