毕业设计（论文）-钢筋混凝土T型简支梁桥设计.doc

兰州交通大学博文学院毕业设计（论文）目录摘 要4ABSTRACT51 桥梁建筑设计61.1方案比选61.1.1比选方案的主要标准：61.1.2方案编制61.1.3方案比选71.2桥梁平面设计81.3桥梁纵断面设计91.3.1桥梁总跨径的确定91.3.2桥梁的分孔91.3.3桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定91.4桥梁横断面设计92 桥梁上部结构设计112.1上部结构112.2人行道设计112.3行车道板的计算112.3.1永久荷载效应计算112.3.2恒载及其内力122.3.3永久荷载效应计算122.3.4 可变荷载效应122.4 截面设计与配筋及验算143 基本设计资料163.1 跨度和桥面宽度163.2技术标准163.3主要材料163.4设计依据163.5结构布置163.6构造形式及截面尺寸173.7参考资料184 主梁设计194.1主梁的荷载横向分布系数194.1.1跨中荷载横向分布系数（按G-M法）194.1.2主梁的抗弯及抗扭惯矩Ix和ITX194.1.3计算抗扭修正系数214.1.4按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值214.1.5计算跨中荷载横向分布系数224.2支点处横向分布系数计算234.3恒载内力244.4可变作用效应254.4.1公路级荷载冲击系数计算254.4.2 公路-级均布荷载、集中荷载及其影响线面积计算264.4.3可变作用弯矩效应274.5荷载组合284.6可变作用的剪力效应计算294.6.1跨中截面剪力V1/2的计算294.6.2支点处截面剪力Vo的计算304.6.3梁端剪力效应计算314.7持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算334.7.1配置主梁受力钢筋334.7.2配置主梁受力钢筋验354.8持久状况截面承载能力极限状态计算354.9斜截面抗剪承载力计算364.9.1斜截面配筋的计算图式374.9.2各排弯起钢筋的计算384.9.3主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载力验算384.10箍筋设计404.11斜截面抗剪承载力验算414.11.1斜截面抗剪强度验算位置为414.11.2斜截面抗剪强度验算424.12持久状况斜截面抗弯极限承载能力验算454.13持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算454.14持久状况正常使用极限状态下的挠度验算475 横隔梁设计515.1 确定横隔梁的形式及尺寸515.2 横隔梁的配筋计算515.2.1确定作用在跨中横隔梁上的可变作用515.2.2跨中横隔梁受力影响线的面积525.3 跨中横隔梁的作用影响线计算525.3.1弯矩影响线525.3.2剪力影响线535.4 截面作用效应计算555.5横隔梁截面配筋与验算565.5.1正弯矩配筋565.5.2负弯矩平配筋585.5.3抗剪计算与配筋设计59参考文献62致谢63结束语64摘 要目前我国采用得较多的简支梁桥是T形梁桥。钢筋混凝土T形简支梁桥具有以下优点：制作简单，梁肋内的配筋可以做成刚性的钢筋骨架，各主梁之间利用多道横隔梁连接，整体性好。其缺点是：截面形状不稳定、运输和安装时较复杂；构件正好在桥面板的跨中接头，对板的受力不利。为此，施工中常常将桥面板做得窄一些。本设计为钢筋混凝土T型简支梁桥，通过主梁内力计算来进行合理配筋，并验算满足其强度要求，并通过现浇混凝土将桥面板连接成整体。本论文将详细介绍钢筋混凝土简支T梁的设计计算。关键词：T型简支梁桥；优点；缺点；主梁内力计算；验算ABSTRACTAt present our country uses more of the simply supported beam bridge is T shaped beam bridge. Reinforced concrete T beam bridge has the following advantages: simple production, Liang Lei within the reinforcement can be made into a rigid framework of steel reinforcement, the beams between the use of multi-channel diaphragm beam connection, good integrity. Its disadvantages are: shape instability, transportation and installation is complex; member just before the bridge span joint on board, poor stress. Therefore, the construction of the bridge deck is often done more narrow. The design for the reinforced concrete T type beam bridge, and through the cast-in-place concrete bridge panel are connected into a whole. This chapter will detail of reinforced concrete simply supported T beam design calculation.Key words: Type T simple supported beam bridge; Advantages; Disadvantages; The beam stress calculation; Calculation1 桥梁建筑设计1.1方案比选1.1.1比选方案的主要标准： 桥梁方案比选有四项主要标准：安全，功能，经济与美观，其中以安全与经济为重。过去对桥下结构的功能重视不够，现在航运事业飞速发展，桥下净空往往成为运输瓶颈，比如南京长江大桥，其桥下净空过小，导致高吨位级轮船无法通行，影响长江上游城市的发展。至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定。1.1.2方案编制（1）悬臂桥图1.1（2）T型钢构桥图1.2（3）先简支后连续梁T型梁桥图1.3（4）斜拉桥图1.41.1.3方案比选表1.3方案比选表悬臂桥T形刚构桥简支T形梁桥斜拉桥适用性1桥墩上为单排支座，可以减小桥墩尺寸2主梁高度可较小，降低结构自重，恒载内力减小超静定结构容易受温度、混凝土收缩徐变作用、基础不均匀沉降等影响，容易造成行车不顺1施工方便。2适合中小跨径。3结构尺寸标准化。跨越能力大安全性1在悬臂端与挂梁衔接处的挠曲线折点不利行车。2梁翼缘受拉，容易出现裂缝，雨水浸入梁体成为安全隐患建国初期大量采用目前国内大量采用，安全，行车方便。1行车平稳2索力调整工序比较繁复，施工技术要求高美观性做成变截面梁较漂亮结构美观结构美观具有现代气息，结构轻盈美观。 经济性支架昂贵，维修费用高造价较低，工期较短造价第二，用钢量小造价最高纵观桥梁的发展，悬臂桥已经基本不采用，由于是跨线桥，跨度不大，斜拉桥一般用于大跨度的跨海、跨河大桥，T形钢构桥容易受地震等影响，云南省多地震，以及经过上述方案的比较，决定采用混凝土T形梁桥。1.2桥梁平面设计在桥梁的平面设计中，一般要求桥梁及桥头引道的线形应与路线的布设保持平顺，使车辆能平稳地通过，且各项技术指标应符合线路布设的规定。1.3桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁总跨径、桥梁分孔、桥梁标高、桥上和桥头引道纵坡以及基础埋深等内容。1.3.1桥梁总跨径的确定在桥梁总跨径的设计中，根据下部桥梁的桥宽和人流量，同时考虑桥上行车来确定桥台位置，总的来说，桥梁的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。1.3.2桥梁的分孔桥梁的总跨径确定后，还需进一步进行分孔布置。在桥梁分孔设计中，一座桥梁应当分成几孔，各孔的跨径应当多大，有几个桥墩，这要根据地形、地质、桥下行车要求以及技术经济和美观条件加以确定。1.3.3桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定在桥梁纵断面设计中，桥面标高设计主要考虑三个因素：路线纵断面设计要求，本桥设计为公路桥梁，不需要考虑航道要求、排洪要求。对于中小型桥梁，桥面标高一般由路线断面的设计要求来确定。桥梁标高确定后，就可以根据两端桥头的地形要求来设计桥梁的纵断面线形。根据公路工程技术标准（JTG B012003）的规定，公路桥梁的桥上纵坡不宜大于5%；桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%，桥头两端引道线形应与桥上线形相匹配。本桥设计中，桥梁纵坡设置为0.4%，满足设计要求。桥头两端引线和桥上线形以直线连接，使得线形匹配，路线平顺。1.4桥梁横断面设计桥梁横断面设计包括桥面宽度、桥跨结构横断面布置等。桥面宽度的设计取决于行车和行人的交通需要。桥面净宽包括行车道、非机动车道和人行道的宽度。其中，为满足行车要求，行车道为双向二车道，宽度为：24.25=8.5m；人行道宽度： 21.5=3.0m。桥面总宽度为：24.25+21.5=11.5m。本桥采用5片T形梁，T形梁的翼缘构成桥梁的行车道板，主梁之间设置横隔梁，保证桥梁结构的整体刚度。同时为了满足桥面排水要求，从桥面中央倾向两侧1.5%的横向坡度。桥梁横断面图如图所示。图1.5桥梁横断面图2 桥梁上部结构设计2.1上部结构在本桥设计中，根据桥址、地质条件、使用要求、交通发展和城市发展要求，按照公路桥梁设计中应遵循的“适用、安全、经济、美观”原则，本桥主梁采用16m钢筋混凝土简支T形梁，每跨5片，沿主梁纵向布置5根横隔梁，断面布置图如图所示。图2.1桥梁横断面布置图2.2人行道设计本桥位于公路主干路，故应设置人行道。人行道一般高出行车道行车道0.250.35m。在人行道内边缘设有缘石，对人行道上的行人起保护作用，缘石用专门的石材。本桥的人行道高出行车道0.25m。为使施工方便，提高效率，人行道采用预制形式。2.3行车道板的计算2.3.1永久荷载效应计算考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。由于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，如图所示。图2.2 行车道板计算图式（尺寸单位：cm）2.3.2恒载及其内力每延米板上的恒载g沥青混凝土面层 C30混凝土垫层 T梁翼缘板自重 每延米板宽恒载合计 2.3.3永久荷载效应计算（1）弯矩： （2）剪力： 2.3.4 可变荷载效应（1）公路级：以重车后轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载（如图） 图2.3 行车道板计算图式按“桥规”第4.3.1条 表4.3.2 后车轮着地宽度b2及长度a2为： 沿着行车方向轮压分布宽度： 垂直行车方向轮压分布宽度：荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度： 单轮时 局部加载冲击系数取为： ，则：作用于每米宽板条上的弯矩为： 单个车轮时： 取两者中的最不利情况，则：作用于每米宽板条上的剪力为： （2）作用效应基本组合 根据作用效应组合的规定，基本组合计算如下： 弯矩： 剪力： 故行车道板的设计作用效应为： 2.4 截面设计与配筋及验算（1）悬臂板根部厚度为18cm，设净保护层厚度a=3cm，若选用直径为12cm的HRB335钢筋，则有效高度为：根据式： 即 整理得： 解得最小的： x=0.0099m验算： 钢筋截面积As计算： 选用直径为12mm的钢筋时，钢筋的间距为10cm，此时所提供的钢筋面积为： As=1131.0mm2.（2）验算截面承载力验算公式为： 由 故承载力满足要求。矩形截面受弯构件抗剪截面尺寸应符合下式要求则： 故满足抗剪截面尺寸要求。若抗剪截面满足式：可不进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置配置钢筋。 因此，仅需按构造配置箍筋。根据设计一般规定，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于200mm，因此设计中分布钢筋采用8200mm。3 基本设计资料3.1 跨度和桥面宽度（1）标准跨径：16m（墩中心距）。（2）计算跨径：15.5m。（3）主梁全长：15.96m。（4）桥面宽度（桥面净空）：横向布置为 8.5m+21.5m3.2技术标准设计荷载：公路II级，人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m计算，人群荷载为3.0kN/。环境标准：I类环境。设计安全等级：二级。3.3主要材料（1） 混凝土：混凝土简支T形梁及横梁采用C50混凝土；桥面铺装上层采用0.03m沥青混凝土，下层为厚0.060.13m的C30混凝土，沥青混凝土重度按23kN/计，混凝土重度按25kN/计。（2）刚材：采用R235钢筋、HRB335钢筋，直径12mm采用HRB335级钢筋，直径12mm采用HPB235级热轧光面钢筋3.4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3.5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之间，本桥取，则梁高取1.5m.(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1.62.2之间，本桥选用1.8m(3)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15cm18cm，鉴于本桥跨度16m按较大取18cm(4)翼缘板尺寸：由于桥面宽度是给定的，主梁间距确定后，翼缘板宽即可得到边跨取1.950m、中跨去2.1m。因为翼缘板同时又是桥面板,根据受力特点,一般设计通常取不小于主梁高的,本设计取平均值为15cm。(5)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4385m，梁高一般为主梁高的左右，取1.15mm，厚度取1216之间，本设计横隔梁下为16cm，上缘18cm(6)桥面铺装：采用3cm厚的沥青混凝土面层，0.060.13m的C30混凝土。3.6构造形式及截面尺寸如图8-1所示，全桥共由5片T形梁组成，单片T形梁高为1.5m，宽1.8m；桥上横坡为单向1.5，坡度由C30混凝土桥面铺装控制；设有五根横梁。图3.1 横断面图图3.2 纵断面2j20220图3.7参考资料（1）结构设计原理：叶见曙 ，人民交通出版社（2）桥梁工程：姚玲森，人民交通出版社（3）公路桥梁设计手册梁桥（上、下册）人民交通出版社（4）桥梁计算示例丛书混凝土简支梁（板）桥（第三版）易建国主编。人民交通出版社；（5）钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁结构设计闫志刚主编，机械工业出版社。4 主梁设计4.1主梁的荷载横向分布系数4.1.1跨中荷载横向分布系数（按G-M法）承重机构的宽跨比为：B/L=12/12.6=0.954.1.2主梁的抗弯及抗扭惯矩Ix和ITX（1）求主梁截面的重心位置 (图)图4.1 主梁截面的重心位置 翼缘板厚按平均厚度计算，其平均板厚度为：h1=15cm 则 （2）抗弯惯性矩Ix为：对于T形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算T形抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即： 式中：ci为矩形截面抗扭刚度系数（查附表1）； bi、ti 为相应各矩形的宽度与厚度。 表4-1t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10Vd=1.0530.054kN=530.054kN故端部抗剪截面尺寸满足要求。若端部抗剪满足条件0Vd0.510-3ftdbh0 ,可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置钢筋。则：0Vd=1.0530.054kN=530.0