装配式钢筋混凝土T型梁桥设计.doc

装配式钢筋混凝土T型梁桥设计说明书1. 纵横断面设计1)桥梁横断面尺寸：净-9+21.00m。横断面布置见图1（a）。2)可变荷载：汽车荷载，公路II级；人群荷载2.5kN/；人行道+栏杆=5kN/。3)永久荷载：桥面铺装层容重=23kN/m3，其他部分=25kN/m3。4)材料：主筋采用HRB335，其他用HPB235，混凝土标号C40。5)标准跨径 Lb=25m，计算跨径L=24.18m，桥梁全长L，=24.96m。纵断面布置见图1（b）6)混凝土弹性模量 =3.25MPa。图1（2）桥梁纵断面布置图1（b）桥梁横隔梁布置2. 行车道板的计算确定行车道板类型，进行行车道板恒载内力计算、活载内力计算、作用效应组合，获得行车道板最大设计内力值。2.1 行车道板类型本设计中采用交接悬臂板2.2 恒载及其内力（标题3，宋体，小四号，左对齐）桥面铺装为8cm沥青混凝土面层和9cmC40砼垫层，T梁材料的重度为=25kN/m3，以纵向1m宽的板条进行计算。1)每延米板上的恒载g为：沥青混凝土面层： C40混凝土垫层：T形梁翼板自重： 合计：2)每延米板的恒载内力为：弯矩：剪力：2.3 汽车荷载产生的内力将后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为P=140kN，对于车轮荷载中后轮的着地长度为=0.2m，宽度为=0.6m，则得： 荷载对于悬臂根部的有效宽度：冲击系数：作用于每米宽板条上的弯矩为： 图2 车轮荷载计算图示2.4 作用效应组合1)基本组合(1)弯矩组合：(2)剪力组合：2)用短期效应组合(1)弯矩组合：(2)剪力组合：3) 作用长期效应组合(1)弯矩组合：(2)剪力组合：经计算比较：使用基本组合的组合结果作为行车道板的设计内力。2.5 行车道板配筋及验算配筋计算中所用到的的相关参数：，类环境，混凝土采用C40,，受力钢筋采用HRB335，相对极限受压区高度。拟采用单筋矩形截面形式。假设，则有效受压区高度，则求得选用HRB33514间距200mm， 配筋验算如下：根据公预规第25页5.2.2公式5.2.2-2=满足要求。板的配筋同时也满足构造要求。斜截面验算：即满足，根据公预规5.2.10条，当满足此式时可以不进行斜截面抗剪承载力验算，只需按9.3.13条构造要求配置箍筋。因此，板内分布钢筋采用HPB23510（公称截面面积78.53）钢筋，间距按15cm配置，配筋率为，保护层取30 mm，各种参数都符合构造要求。3. 荷载横向分布系数计算荷载横向分布系数的计算，要求根据主梁空间位置及主梁间连接刚度的不同，分别对各片主梁采用杠杆原理法、偏心压力法、修正的偏心压力法、铰接板法、G-M法等来计算荷载横向分布系数，并对荷载横向分布系数的计算结果进行汇总。3.1 支座截面荷载横向分布系数计算支座截面荷载横向分布系数采用杠杆原理法计算，桥面板在主梁上断开，而当作是沿板横向支撑在主梁上的简支梁或悬臂梁考虑。首先绘制1到4号梁的荷载横向影响线，如图4图4 杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm）再根据公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。对于车辆荷载，规定的车轮横向轮距为1.8m，两列汽车车轮的横向最小间距为1.3m，车轮距离人行道路缘石最少0.5m。求出相应荷载影响线竖标后，就可得到所有荷载分布给相应梁的最大荷载。1号梁汽车荷载 人群荷载 2号梁汽车荷载 人群荷载 3号梁汽车荷载 人群荷载 4号梁汽车荷载 人群荷载 3.2 跨中截面荷载横向分布系数计算此桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为：故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数本桥各根主梁放入横断面均相等，梁数n=7，间距1.60m。则 1号梁横向影响线的竖标值为： 由和绘制1号梁横向影响线，如图5所示。图5 偏心压力法计算横向分布系数计算图示（尺寸单位 cm）进而由和计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位置的距离为x,则：解得：x=6.93零点位置已知后，就可以求出各类荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值和。设人行道缘石至1号梁轴线的距离为，则：于是，1号梁的荷载横向分布系数可计算如下（以和分别表示影响线零点至汽车车轮和人群荷载集度的横坐标距离）：车辆荷载=0.493人群荷载 同理可得2、3、4号梁的车辆荷载横向分布系数与人群荷载横向分布系数，结果见表1杠杆原理法偏心压力法1Mq0.2500.493Mr1.1250.4772Mq0.5000.424Mr00.3663Mq0.5940.355Mr00.2544Mq0.5940.286Mr00.1435Mq0.5940.355Mr00.2546Mq0.5000.424Mr00.3667Mq0.2500.493Mr1.1250.4774. 主梁内力计算4.1 恒载内力计算1、恒载集度主梁：横隔梁：对于边主梁：对于中主梁桥面铺装层栏杆和人行道作用于边主梁的全部恒载g为作用于中主梁的全部恒载g为2、恒载内力计算主梁的弯矩和剪力，则：表2边主梁（1；7号梁）恒载内力计算表 内力截面位置剪力Q（KN）弯矩M(KNM)X=0262.110X=L/4131.061188.35X=L/201584.46表3 中主梁（2；3；4；5；6号梁）恒载内力计算表 内力截面位置剪力Q（KN）弯矩M(KNM)X=0272.870X=L/4136.441237.13X=L/201649.514.2 活载内力计算首先应先进行荷载横向分布系数沿纵向的变化，然后在计算跨中最大弯矩值、跨中最大剪力值和支座截面的最大剪力值。形成各片主梁的内力计算汇总表。计算边主梁（1号梁）在汽车和人群荷载=2.5kN/作用下的跨中最大荷载和最大剪力及支点截面的最大剪力，各主梁横向分布系数汇总于表表4 各梁荷载和横向分布系数荷载类别1（7）2（6）3（5）4McM0McM0McM0McM0汽车荷载04930.250.4240.5000.3550.5940.2860.594人群荷载0.4771.1250.36600.25400.1430公路I级车道荷载标准值为均布荷载 qk=10.50.75=7.88kN/m计算弯矩时的集中荷载计算剪力时的集中荷载1、计算车道荷载的跨中弯矩双车道不折减： =1.0 车道均布荷载作用下： 简支梁桥的基频： 主梁抗扭惯矩 所以边梁同理根据规范可得：所以对于边梁 中梁故得 表5 各梁车道均布荷载作用下弯矩粱位1（7）2（6）3（5）40.4930.4240.3550.286359.99308.87258.61208.34727.58624.27522.68421.091087.57933.14781.29629.43857.71737.66617.62497.572、计算人群荷载的跨中弯矩纵向每延米人群荷载集度 表6 各梁人群荷载作用下弯矩粱位1（7）2（6）3（5）40.4770.3660.2540.14387.1566.8746.4126.133、计算跨中截面车道荷载最大剪力 鉴于跨中剪力影响线的较大坐标位于跨中部分，故采用全跨统一的荷载横向分布系数来计算。 表7各梁跨中截面车道荷载下最大剪力粱位1（7）2（6）3（5）40.4930.4240.3550.28614.8912.7710.698.6272.2261.9651.8841.79(计冲击系数)87.1174.7362.5750.41（不计）68.6959.0749.4639.854、计算跨中截面人群荷载最大剪力表8各梁跨中截面人群荷载下最大剪力粱位1（7）2（6）3（5）4mcr0.4770.3660.2540.1433.602.771.921.085、计算支点截面汽车荷载最大剪力作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线横向分布系数变化区段的长度 a=0.524.184.81.5=4.89m影响线面积 w=0.524.181=12.09m车道均布荷载作用（m=时）： 附加三角形荷载重心的影响线坐标为 附加车道均布荷载剪力为 图6 支点剪力计算图示故车道均布荷载作用下的支点剪力为 =59.56-5.54=54.02kN车道集中荷载作用下： =1.2680.25231.0481=73.24kN车道荷载作用下的支点剪力为 =54.02+73.24=127.26kN求其他梁的支点剪力表9 各梁支点截面汽车荷载下剪力参数粱位1（7）2（6）3（5）40.4930.4240.3550.2860.250.500.5940.59459.5651.0942.7834.47-5.541.735.437.0054.0252.8248.2141.4773.24146.14173.61173.61（计冲击系数）127.26198.96221.82215.08（不计）100.36157.28175.35170.026、计算支点截面人群荷载最大剪力人群荷载的横向分布系数如图8（b）所示。附加三角形荷载重心的影响线坐标为表10各梁支点截面人群荷载下剪力粱位参数1（7）2（6）3（5）40.4770.3660.2540.1431.12500018.118.986.233.514.3 作用效应组合按承载能力极限状态设计的作用效应组合基本组合按正常使用极限状态设计的作用效应组合作用短期效应组合、作用长期效应组合。根据作用效应组合汇总表，绘制内力包络图，并确定主梁各截面的最不利内力值作为设计值。按极限状态设计的计算内： 基本组合如下：表11基本组合如下梁 号跨 中支 座最大弯矩最大剪力（最大剪力（13521.56125.98512.9823360.70107.72616.0533125.1989.75644.9742889.8871.78632.495、6、7号梁与3、2、1号梁对称，结果相同。按极限状态设计的计算内： 基本组合如下(短期效应组合)：表12基本组合如下(短期效应组合)梁 号跨 中支 座最大弯矩最大剪力（最大剪力（12272.0151.68357.4722232.7444.12391.9532128.2536.54401.8542023.9428.98395.395、6、7号梁与3、2、1号梁对称，结果相同。按极限状态设计的计算内： 基本组合如下(长期效应组合)：表13基本组合如下(长期效应组合)梁 号跨 中支 座最大弯矩最大剪力（最大剪力（11962.4028.92309.4921971.3224.74339.3731915.1220.55345.5041858.9916.37342.285、6、7号梁与3、2、1号梁对称，结果相同。剪力包络图如下图7 剪力包络图5. 钢筋配置及验算根据主梁跨中最大弯矩设计值，进行主梁纵向受拉钢筋的配置；根据主梁跨中最大剪力设计值和支座截面的最大剪力设计值，进行弯起钢筋和箍筋的配置。根据以上钢筋配置进行主梁正截面抗弯、斜截面抗剪的验算。进行主梁挠度、裂缝的验算，设置预拱度。根据构造要求，配置腹板分布钢筋、架立钢筋。1. 钢筋配置及验算用于单梁计算()5.1 纵向受拉钢筋的配置单梁纵筋：，可先假设，再验算。5.2 正截面抗弯承载力验算梁体混凝土，级钢：T型截面翼缘有效宽度全桥宽度由边主梁控制设计并取较小值混凝土受压面积：该值小于翼缘有效宽度板厚=1600150=240000则受压区高度限于顶板内，其高度为：截面抗弯力矩验算正截面符合要求。配筋验算： 满足要求5.3 弯筋和箍筋的配置根据D62第5.2.11 钢筋混凝土矩形、T 形和工字型截面的受弯构件，斜截面抗剪承载力配筋按下列步骤进行计算和配置：（1） 取离支点 h/2 处的剪力设计值 ，并将其分为两部分，其中不少于60%由砼和钢筋共同承担；不多于40%由弯起钢筋承担。支点剪力设计值：跨中剪力设计值：自支点至跨中剪力递减坡度：离支点处剪力设计值：（2）根据D62第5.2.10 构造配筋的剪力设计值的限值为： 剪力设计值小于或等于273.54KN时，可按构造配筋。构造配筋长度可用下式计算：（3） 设支点由砼和钢筋共同承担的剪力设计值，按80%取用，其值为：在支点由弯起钢筋承担的剪力设计值，按20%取用，其值为：（5）按D62第5.2.11 计算箍筋间距：箍筋采用双肢箍箍筋间距取200mm，但按第9.3.13条规定，在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内，箍筋间距不应大于100mm。离支点剪力设计值为：取箍筋间距为：200mm（6）按D62第5.2.11 计算各排弯起钢筋截面面积：1）第一排弯起钢筋截面面积，取距支座中心处，应由弯起钢筋承担那部分剪力设计值由于纵筋，提供2）计算第二排弯起钢筋，应取第一排弯起钢筋起弯点处即距离支座 中心：（其中94.2为架立钢筋的净保护层厚度，22.7为架立钢筋的外径，30为纵向钢筋的保护层厚度，35.8为纵向钢筋的外径）。应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值第二排弯起钢筋截面面积：由于纵筋，提供3）计算第三排弯起钢筋，应取第一排弯起钢筋起弯点处即距离支座中心：应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值由于纵筋，提供4）计算第四排弯起钢筋，应取第三排弯起钢筋起弯点处即距离支座中心：应由弯起钢筋承担的那部分剪力组合设计值 故不需要设弯起钢筋，但实际仍需设。按D62第9.3.11条 受拉区弯起钢筋的弯起点，应设在按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度截面以外不应小于 处；同时，弯起钢筋可在按正截面受弯承载力不需要该钢筋截面面积之前弯起，但弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面之外。按D62第9.3.11条，箍筋布置如下：a)自支点一倍梁高范围内，间距为100mm； b)自一倍梁高长度处至第三排斜钢筋下端处，间距为200mm；c)其他梁段箍筋间距为300mm。5.4 斜截面抗剪承载力验算求解： 验算斜截面抗剪承载力 计算截面： 取距支点 h/2 梁段截面（为例）（1）在内力包络图上查找计算截面的内力在此截面上，剪力和弯矩设计值为：与假设很接近，一下采用。 为斜截面受压端正截面剪力设计值，计距离支点： 该点的剪力为 （2）验算截面尺寸根据D62第5.2.9 T 形截面的受弯构件，其抗剪截面应符合下列要求：可见，截面尺寸符合规定。3）判断是否需要进行斜截面抗剪承载力的验算根据D62第5.2.10 T 形截面的受弯构件，当符合下列条件时：可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅须按第9.3.13条构造要求配置箍筋。可见，不符合规定，需要验算抗剪承载力（4）进行斜截面抗剪承载力的验算在斜截面内，箍筋采用双肢箍在距离支点一倍梁高范围内，采用间距为100mm按第9.3.1规定，HRB330钢筋含箍率不应小于0.18%而现符合规定。在c 长度内有一排弯起钢筋，于是，有：所以，距支座h/2斜截面抗剪承载力符合规定。2. 变形验算6.1 裂缝宽度验算（1）验算裂缝宽度纵向受拉钢筋的配筋率：纵向钢筋直径：于是，作用短期组合钢筋应力：作用长期效用钢筋应力： 根据第6.4.2条，钢筋砼构件，类和环境的裂缝宽度限值为0.2mm。符合规定。6.2挠度验算在荷载短期效应作用下，跨中截面挠度可按下式计算：其中全截面的抗弯刚度 其中: 其中： ； 代入数据： 计算跨径：24.18m,几经计算数据有：自重弯矩公路级人群荷载挠度计算采用荷载效应短期组合跨中挠度计算如下：自重挠度：汽车荷载挠度：人群荷载挠度：挠度长期增长系数：消除结构自重的长期挠度最大值：按D626.5.3条规定，钢筋混凝土受弯构件在消除结构自重产生的长期挠度后梁式桥主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600；所以挠度符合规定。6.3预拱度计算由挠度计算可知（计入自重时，考虑长期因素作用 ）则7支座设计与计算承受剪力最大的2号梁的指点反力为：7.1确定支座平面尺寸图8支座尺寸图 选定板式橡胶支座的平面尺寸为a=30cm，b=18cm的矩形。局部承压条件为：式子中，C40的=18.4Mpa，=3018=540，=5402（2418）=1404，则=1.61，