钢筋混凝土计算书.doc

钢筋混凝土简支T形梁桥设计姓名: 班级: 学号: 时间: 钢筋混凝土简支T形梁桥设计31 基本资料31.1公路等级：二级公路31.2主梁形式：钢筋混凝土T形简支形梁31.3标准跨径:18m31.4计算跨径：17.7m31.5实际梁长：17.6m31.6车道数：二车道31.7 桥面净空 桥面净空7m+20.75m人行道31.8 汽车荷载 公路级31.9 设计依据32 具体设计32.1 主梁的详细尺寸32.2行车道板的内力计算32.2.1结构自重及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）42.2.2汽车车辆荷载产生的内力42.2.3内力组合52.3主梁内力计算62.3.1 结构自重效应计算62.3.2 汽车、人群荷载内力计算72.4 横隔梁内力计算152.4.1 确定作用在中横隔梁上的计算荷载162.4.2 绘制中横隔梁的内力影响线162.4.3截面内力计算182.5支座的计算182.5.1确定支座的平面尺寸182.5.2确定支座厚度192.5.3验算支座偏转情况192.5.4验算支座的抗滑稳定性20钢筋混凝土简支T形梁桥设计1 基本资料1.1公路等级：二级公路1.2主梁形式：钢筋混凝土T形简支形梁1.3标准跨径: 18m1.4计算跨径：17.7m1.5实际梁长：17.6m1.6车道数：二车道1.7 桥面净空 桥面净空7m+20.75m人行道1.8 汽车荷载 公路级1.9 设计依据（1）公路桥涵设计通用规范（JTG D602004），简称桥规。（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）,简称公预规。（3）公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 124-85),简称基规。2 具体设计2.1 主梁的详细尺寸1.主梁片数四、五片；主梁间距1.52.2m，本桥选用1.6m。2.主梁高度 （m），在跨径偏大时取用较小值，拟定采用的梁高为1.2m。3.拟定主梁肋宽度：b=0.2m4.主梁的根数：2.2行车道板的内力计算考虑到主梁翼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接和中间铰接的板计算。已知桥面铺装为2cm的沥青表面处治（重力密度为23kN/m）和平均9cm厚C30混凝土垫层（重力密度为24kN/m），T梁翼板的重力密度为25kN/m。2.2.1结构自重及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）图2-1 铰接悬臂板计算图示（尺寸单位：cm）1.每延米板上的恒载：沥青混凝土面层： =（kN/m）C30混凝土垫层： =（kN/m）T梁翼板自重： =（kN/m）每延米板宽自重： 2.每米宽板条的恒载内力：弯矩：剪力：2.2.2汽车车辆荷载产生的内力图2-2 行车道板计算（尺寸单位：cm）将后轮作用于饺缝轴线上（图2-2），后轴作用力为P=140kN，轮压分布宽度如图2-2所示。对于车轮荷载中后轮的着地长度为，宽度为由公路桥涵设计通用规范（JTG D2004）查的，铺装层的厚度则得：最外两个荷载的中心距离d=1.40m，则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：冲击系数：作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米宽板条上的剪力为：2.2.3内力组合1.承载能力极限状态内力组合计算（基本组合）：2.正常使用极限状态内力组合计算（短期效应组合）：2.3主梁内力计算2.3.1 结构自重效应计算由计算跨径L=17.70m，结构重要性系数为1.0，每侧栏杆机人行道构件重量的作用力为5 kN/m。1.恒载集度主梁：横隔梁：对于边主梁：对于中心梁：桥面铺装层：栏杆和人行道：作用于边主梁的全部荷载g为：作用于中主梁的的恒载强度为：2.恒载内力梁内各截面的弯矩M和剪力Q的计算式：其中：为计算跨径为计算截面到支点的距离表2-1 边主梁恒载内力截面位置内力剪力Q(kN)弯矩M（kNm）Q=147.600表2-2 中主梁恒载内力截面位置内力剪力Q(kN)弯矩M（kNm）Q=153.442.3.2 汽车、人群荷载内力计算（1）荷载横向分布的计算荷载横向分布系数m的计算公式：汽 车： 人 群：用杠杆原理法计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数m。荷载位于指点时1号梁相应汽车-II级和人群荷载的横向分布系数，如图2-4。图2-4 杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm）1号梁：公路II级 人群荷载 2号梁： 公路II级 人群荷载 3号梁：公路II级 人群荷载 当荷载作用跨中时，1号边主梁的横向分布系数：宽跨比.故用偏心压力法计算横向分布系数ma）求荷载横向分布影响线竖标n=5梁间距为1.60则:1号梁在2个边主梁处的横向影响线的竖标值为：2号梁在2个边主梁处的横向影响线的竖标值为：3号梁在2个边主梁处的横向影响线的竖标值为：b）绘制荷载横向分布影响线，并按最不利布载，如图2-5所示。图2-5 刚性横梁法计算横向分布系数图示（尺寸单位：cm）c） 计算m 1号梁： 公路II级 人群荷载 2号梁：公路II级 人群荷载 3号梁：公路II级 人群荷载 表2-3 荷载横向分布系数汇总梁号位置公路II级人群荷载1跨中0.5380.684支点0.4381.4222跨中0.4690.442支点0.503跨中0.4000.400支点0.5940 （2）均布荷载和内力影响线的面积计算公路II级均布荷载（kNm）人群荷载（kNm）影响线面积()影响线图示注：10.5KN/m为公路-I级车道荷载的均布荷载标准值；公路-级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值按公路-I级车道荷载的0.75倍采用。计算跨径小于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m。（3）公路II级中集中荷载P的计算计算弯矩效应时：计算剪力效应时：注：按公路桥涵设计通用规范(D60-2004)当计算跨径在5-50m之间时，P用直线内插求得。(4）计算求主梁截面中心位置：翼板的换算平均高度：主梁抗弯惯性矩：（5）计算冲级系数简支梁桥的基频：结构的计算跨径，本桥混凝土弹性模量，本桥C30的结构跨中截面的惯矩，本桥结构跨中处单位长度质量（）本桥因此，将以上相应之值代入式中，可得：根据公路桥涵设计通用规范（D60-2004）中第4.3.2条之5，当时，则可得：，双车道不折减，。（6）跨中弯矩M1/2的计算代入下式得：表2-4 公路II级产生的弯矩（kN.m）梁号内力弯矩效应10.5381.3047.87543.711173.14.425778.8620.469678.9730.400579.08表2-5 人群荷载产生的弯矩（kN.m）梁号内力mq弯矩效应10.6842.2543.71167.2720.44243.4730.40039.34按承载能力极限状态，结构重力对结构的承载能力不利时计算弯矩效应组合：表2-6 跨中弯矩基本组合表（kN.m）梁号内力恒载人群汽车1653.1367.27778.861949.502678.9843.47678.971814.023678.9839.34579.081669.55（7）跨中截车道活载最大剪力计算公式：表2-7公路II级产生的剪力梁号内力剪力效应10.5381.3047.8752.338207.720.5100.3520.46987.4830.40074.61表2-8人群荷载产生的剪力梁号内力剪力效应10.6842.252.4383.75220.4422.42530.4002.194（8）计算支点截面车道荷载最大剪力作荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图2-6所示： 图2-6 m沿跨长变化图横向分布系数变化区段长度：对应于支点剪力影响线的荷载布置，如图2-6所示。影响线面积为。因此，按式计算得：1号梁：2号梁：3号梁：附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：因此，按下式计算1号梁：2号梁：3号梁：故公路级荷载的支点剪力为：1号梁：2号梁：3号梁：（8）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2-6所示。因此，由下式可得1号梁：2号梁：3号梁：按承载能力极限状态，结构重力对结构的承载能力不利时计算剪力效应组合：表2-9 剪力效应组合表梁号位置恒载汽车人群效应组合1147.6168,3217.58432.460100.353.752144.692153.44181.707.47446.87087.482.425125.193153.44203.136.68475.99074.612.194106.912.4 横隔梁内力计算 对于具有多根内横梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只需计算跨中横梁的内力，其它横梁可偏安全地访此设计。下列计算横梁在2号和3号主梁之间r-r截面上的弯矩M和靠近1号主梁处截面的剪力Q。2.4.1 确定作用在中横隔梁上的计算荷载对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图2-7所示。图2-7 横隔梁上计算荷载的计算图示纵向一行车轮荷载对中横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时：计算剪力时：2.4.2 绘制中横隔梁的内力影响线在横向分布系数计算中已经算得1、2、3号梁的横向影响线竖标值为：（1）绘制弯矩影响线对于2号和3号主梁之间截面的弯矩影响线可计算如下：作用在1号梁轴上时: 作用在2号梁轴上时: 作用在3号梁轴上时:作用在5号梁轴上时:有了此四个竖标值，就可以绘制出影响线如图2-8所示。（2）绘制剪力影响线对于1号主梁处的截面的影响线可计算如下：作用在计算截面以右时：，即作用在计算截面以左时：，即绘成的影响线，如图2-8所示 图2-8 中横隔梁内力影响线（尺寸单位：m）2.4.3截面内力计算将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响，则得：弯矩：剪力：鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可略去不计，则按极限状态设计的计算内力为：2.5支座的计算2.5.1确定支座的平面尺寸选定板式橡胶支座的平面尺寸为、的矩形。局部承压的强度条件为：（1）（2）式中，C30的，则：由此可得计算支座的平面形状系数S，采用中间层橡胶片厚度，则：故得橡胶支座的平均容许压应力，并由式得橡胶支座的弹性模量为：按弹性理论验算橡胶支座的承压应力，则：2.5.2确定支座厚度主梁的计算温差为,温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移为：为了计算活载制动力引起的水平位移，首先要确定作用在每一支座上的制动力：一个车道上的判动力为：，如按车道荷载计算则为：，公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定公路级汽车荷载的制动力标准值不得小于90kN，因此，五根梁共十个支座，每一支座承受的水平力。因此，可得需要的橡胶片总厚度：以及:根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定：。选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚0.25cm，中间层厚0.5cm，薄钢板厚0.2cm，则橡胶片总厚度为并（合格）。支座总厚：2.5.3验算支座偏转情况支座的平均压缩变形为：按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）规定，尚应满足，即：（合格）计算梁端转角：由关系式和可得：设恒载作用下，主梁处于水平状态，而已知公路级荷载下的跨中挠度,代入上式得：最后由验算偏转情况：即：2.5.4验算支座的抗滑稳定性已知恒载支点反力为确定汽车荷载引起的最小支撑反力，按公路桥涵设计通用规范（JTG D62-2004）规定为：前已知算得，计算温度变化引起的水平力：最后验算滑动稳定性：以及结果表明支座不会发生相对滑动。袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂