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文档简介
钢筋混凝土T型简支梁桥设计计算书7272城市高架钢筋混凝土简支T形梁桥设计第一章 概述简支梁桥,由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥。特点:桥梁跨径增大时,对于中、小跨径的桥梁钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁经济合理,因此被广泛应用。采用装配式的施工方法,可以节约大量模板支架,缩短施工期限,加快建桥速度。所以无论公路桥梁或是铁路桥梁,中小跨径桥梁占有主导地位,因为简支梁桥属于静定结构,地基要求不高,能适用于地基较差的桥位;适合于较小跨径的桥梁,经济合理的常用跨径在20m以下;采用预应力混凝土结构,可提高简支梁的跨越能力,一般在50m以下。随着高速公路、铁路提速和高速铁路的建设,桥梁建设势在必行其中混凝土简支梁桥仍是桥梁的主要桥型,并且向整体大跨方向发展。混凝土简支梁桥由于其结构简单、受力明确、施工方便,是我国量大面广的中小跨径桥梁的首选结构。目前简支T形梁桥还是一种比较广泛的桥梁结构形式。在我国众多中小型桥梁里都用到这一截面形式。其跨径一般情况下大于20米,目前可到65米。简支T形梁桥可以采用满堂现浇的方法来制作。但是简支T形梁桥跟多的还是装配式施工,采用结构吊装的办法来施工。我们在制作T型梁桥的时候可以在工厂制作。我们的桥一般情况较宽,我们可以将其横向留缝,当我们吊装完毕后,我们可以采用企口角将其连接或者采用现浇段的形式将其连接,可能现浇其整体形较好。简支T形梁桥的发展依赖于基本材料指标,如使用高强轻质混凝土,高强预应力,预应力工艺、大吨位的张拉设备,大型安装设备。对于跨径比较大的,经上分析部适合板式结构,就连空心结构也不能满足设计要求时,这是我们可以采用T形截面形式。这种形式是把一个矩形的截面两边非受压区的面积去除,这样只要腹板部分满足构造要求,能够放得下我们所需要拜访的预应力钢筋或者普通钢筋就可以了,而上翼缘则从分利用混凝土良好的抗压性能受压,这样很符合我们简支梁的受力特点,也可以节约材料,对于我们构建节约型社会是十分有利的。本课题设计目的是综合学习桥梁结构选型、结构优化的技能和方法,学会运用桥梁设计软件(Midas)进行一下钢混简支T梁桥的结构分析和设计。本桥型适用于主线标准混凝土简支箱梁桥。拟建场地地貌单一,地形较为平坦。桥型为五跨简支梁桥,单跨跨径20.0m。1.1 设计依据(1)建筑概况:本桥型适用于主线标准混凝土简支箱梁桥。拟建场地地貌单一,地形较为平坦。桥型为五跨简支梁桥,单跨跨径20.0m。(2) 桥址气温状况:年平均气温1416。C,最高有效温度41。C。最低有效气温-6 。C。(3) 地震烈度:桥梁按地震烈度VII度考虑,设计地震基本加速度0.1g。重要性修正系数1.3(4) 通航要求:无1.2 技术标准(1)道路等级:一级公路(2)设计车行速度:80Km/h(3)设计荷载:公路-II级 ,人群荷载3kN/m(4)桥宽布置: 主桥横断面布置为:净-7m+20.75人行道(5)桥梁设计基准期:100年(6)墩台不均匀沉降:主桥1cm(7)桥梁设计安全等级:设计安全等级为二级,结构重要性系数为1.01.3 地质资料桥位在钻探深度内所揭示的土层,自上至下可分为如下4层:表1.2 土层性质表层号名称性质1素填土黄褐色,稍湿,主要成份为山坡冲积物。厚度0.41.5m,层底标高11.1518.40m。2碎石黄褐色,稍湿,稍密,碎石主要成份为石英岩,粒径5080mm,含量60%左右,粉质粘土填充。层厚1.12.0m,层底标高11.6515.70m。3强风化石英岩灰白色,组织结构大部分破坏,矿物成分显著变化,节理裂隙发育,岩芯呈角砾状。层厚2.904.90m,层底标高8.4513.40m,分布整个场地。4中风化石英岩灰白色,组织结构部分破坏,节理裂隙发育岩芯呈短柱状,夹薄层板岩。揭露层厚5.806.40m,屋顶标高8.4513.40m,分布整个场地。1.4 采用材料(1)混凝土:C30C30力学指标见表 表 1.3 C50混凝土力学指标 指标强度等级弹性模量容 重(轴心抗压设计强度抗拉设计强度轴心抗压标准强度C30300002514.31.4320.1(2)钢筋 表 1.4 钢筋主要指标钢筋种类抗拉设计强度抗压设计强度标准强度弹性模量R2351951952352.1105HRB3352802803352.01051.5 采用规范公路工程技术标准 (JTG B01-2003)公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004)公路桥涵地基与基础设计规范 (JTJ024-85)公路桥涵施工技术规范 (JTJ 041-2000)公路圬工桥涵设计规范(JTG D61-2005)公路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范 (JTG D62-2004) 第二章 桥型方案比选2.1 构思宗旨1) 符合城市发展规划,满足当地快速发展的经济的交通需要。 2) 桥梁结构造型简洁、轻巧,形成当地一道新的风景线,以体现当地的经济发展实力,和现代建桥风格,国家的建桥水平。3) 设计方案力求结构新颖,尽量采用新式桥型,既要满足美观要求,又要是受力合理,结构力线鲜明,轻盈可靠且施工方便。2.2 比选标准主要依据安全、功能、经济和美观。其中以安全和经济为重。至于桥梁美观,要视经济与环境条件而定。2.3 比选方案 2.3.1 方案一:斜拉桥 图2.1 方案比选一:斜拉桥本方案桥梁用6个桥墩,桥梁全长1430m,桥面总宽51米,主塔高209米。梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较多,且技术要求严格。 2.3.2 方案二:钢管拱桥图2.2 方案比选二:钢管拱桥本方案是钢管拱梁,主桥上部为26.5+77+36.5m下乘式钢管混凝土提篮拱桥,桥墩采用柱式桥墩,基础采用钻孔灌注桩,为减小施工难度,水中墩采用高桩承台,扶壁式桥台。拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱桥与梁桥的区别不仅在于外形不同,更重要的是两者受力性能有较大的差别。由力学知,梁式桥结构在竖向荷载作用下,支撑处仅产生竖向支撑反力,而拱式结构在竖向荷载作用下,两端支撑处除了有竖向支撑反力外,还有水平推力,使拱内产生轴向压力,从而大大减小了拱圈的截面弯矩,使之成为偏心受压构件,截面上的应力分布与受弯的应力相比,较为均匀。因此拱式结构可以充分利用主孔截面材料强度,使跨越能力增大。拱桥上部结构由主孔圈和拱上建筑组成,主拱圈是拱桥的主要承重结构,拱桥的下部结构由桥墩、桥台及基础组成,用以支承桥跨结构,将桥跨结构的荷载传至地基。钢管混凝土钢管混凝土是在钢管内填充混凝土,使钢管和混凝土在受压方面实现优势互补:钢管借助于其内部的混凝土其抗压性能和稳定性得以增强;而内部的混凝土由于处于三向受压状态而使自身的强度得以提高。钢管混凝土更接近于一种新材料,具有强度高、塑性好、耐高温、耐腐蚀、抗冲击性能好等优点。2.3.2 方案三:钢筋混凝土简支T梁桥图2.2 方案比选三:钢筋混凝土简支T梁桥本方案采用钢筋混凝土简支T梁桥,上部结构为20m简支T梁,下部结构为桩柱式基础墩台。桥跨布置520m,桥梁全长100m,标准跨径20米,桥面总宽8.5米,横向布置为:0.75m(栏杆+人行道)+3.5m(车行道)+3.5m(车行道)+0.75m(栏杆+人行道),钢筋采用HRB335,R235,混凝土采用C30,桥面铺装采用C30沥青混凝土和沥青混凝土。T梁高1.3米,宽1.6米。技术成熟,施工工艺成熟,所需设备较少,占用施工场地较小,梁体块件和下部结构的施工可以同时进行2.4 方案点评从该桥桥址的实际地理位置地形环境,结合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的设计原则,综合考虑本桥的结构形式选取连续梁。从安全、功能、经济、美观、施工、占地与工期多方面比选,最终确定桥梁形式。(1) 根据设计构思宗旨,桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工方便、造价合理的原则。以上三个方案都基本满足这一要求。 (2) 从结构外形上看,三个方案分为斜拉桥、钢管拱桥、简支梁桥三种桥式,各具特点。但是方案三的钢筋混凝土简支T梁桥,虽然是简支梁,但工艺及合理的跨数布置优于较为简单的简支T梁桥。钢筋混凝土简支T梁桥方案体现了设计构思的基本思想,符合高速公路地区规划的要求,并与周围景致相协调。此方案满足城市长远规划,技术先进、结构合理、工艺成熟。(3) 设计方案比较如下表2.1设计方案比较表斜拉桥钢管拱桥简支T梁桥材料用量材料用量较多较省钢材材料用量较少施工方法施工中高空作业较多,且技术要求严格钢管本身可以兼作模板骨架,不用拆模、支模,混凝土可以泵。简支梁桥结构简单,施工较易经济性造价较高造价较经济造价较低美观性外形美观外形美观一般适用性比梁式桥有更大的跨越能力,在跨径200800m 的范围内占据着优势。在自重和承载能力相近的情况下,同钢结构相比,可以节约钢材50%左右。在用钢量相近、承载能力相同的情况下,构件的横截面积可以减小一半,自重减少近50%。就地取材,耐久性好等特点适用跨径20米以下2.5 方案确定总结:经过反复思索和比较,方案三表现突出,符合安全、功能、美观要求,体现了当前的建桥技术水平。因此确定方案三为推荐方案。 第三章 钢筋混凝土简支T形梁桥的计算3.1设计资料1) 桥面净空 净-7m+20.75m人行道。2)主梁跨径和全长标准跨径:lb=20.00m(墩中心距离);计算跨径:l=19.50m(支座中心线距离);主梁全长:l全=19.96m(主梁预制长度)。3)设计荷载公路二级,人群荷载3kN/4)材料钢筋:主筋用HRB335钢筋,其它用R235钢筋混凝土:C30。5)计算方法极限状态法。6)结构尺寸如图3-1所示,全断面五片主梁,设五根横梁。7)设计依据(JTG D60-2004),简称桥规;(JTG D62-2004),简称公预规;(JTJ 024-85),简称基规。3.2主梁计算33.13.23.2.1主梁的荷载横向分布系数1.跨中荷载弯矩横向分布系数(G-M法)主梁的抗弯及抗扭惯矩IX和ITx求主梁界面的重心位置ax(图3-2):平均板厚:h1=12(8+14)=11() cm Ix=112142113+14211(41.2-112)2+112181303+18130(1302-41.2)2=6627500 cm4=6.6275104 m4T形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和,即: ITx=cibit3i 式中:ci矩形截面抗扭矩刚度系数(查表); bi,ti相应各矩形的宽度与厚度。查表可知:计算过程及结果见下表。分块名称/cm/cm/翼缘板160110.071/37.099910-4腹板119180.140.3012.089010-3故ITx=131.60.113+0.3011.190.183=0.7110-3+2.0910-3=2.8010-3 m4单位宽度抗弯抗扭惯矩:Jx=Ix/b=6.627510-2/160=4.14210-4(m4/cm)JTX=ITX/b=2.8010-3/160=1.7510-5(m4/cm)横梁抗弯及抗扭惯矩翼板有效宽度计算(图3-3)横梁长度取为两边主梁的轴线间距,即:l=4b=41.6=6.4 mc=12(4.85-0.15)=2.35 m h=100cm, b=0.15m=15 cm c/l=2.35/6.4=0.367根据c/l比值可查附表,求得:/c=0.548,所以:=0.548c=0.5482.35=1.29(m)求横梁截面重心位置横梁的抗弯和抗扭惯矩IY和ITyIy=1122h13+2h1(ay-h12)2+112 bh3+bh(h2-ay)2=11221.290.113+21.290.11(0.21-0.112)2+1120.151.03+0.151.0(1.02-0.21)2=3.2210-2 m4ITy=c1b1h13+c2b2h23h1/b1=0.11/4.85=0.0310.1,查表得C1=1/3,但由于连续桥面的单宽抗扭惯矩只有独立板宽扁板者的翼板,可取C1=1/6,h2/b2=0.15/(1.0-0.11)=0.17,查表得c2=0.298。故ITy=160.1134.85+0.2980.890.153=1.07610-3+0.89510-3=1.97110-3 m4单位抗弯及抗扭惯矩Jy和 JTy:Jy=Iy/b=3.2210-2/4.85100=0.66410-4(m4/cm)JTy=ITy/b=1.97110-3/4.85100=0.40610-5(m4/cm)计算抗弯参数和扭弯参数式中:B-桥宽的一半; l-计算跨径。=G(JTx+Jty)2EcJxJy按公预规3.1.6条,取Gc=0.4Ec,则=0.4(1.75+0.406)10-524.14210-40.66410-4=0.026=0.161计算荷载弯矩横向分布影响线坐标已知=0.324,查G-M图表,可得表3-1中数值。表3-1梁位荷 载 位 置b3/4b1/2b1/4b0-1/4b-1/2b-3/4b-bK100.940.971.001.031.051.031.000.970.94b/41.051.061.071.071.020.970.930.870.83b/41.221.181.411.071.000.930.870.80.753b/41.411.311.201.070.970.870.790.720.67b1.651.421.241.070.930.840.740.680.60K000.860.910.991.081.131.080.990.910.83b/41.661.511.351.231.060.880.630.390.18b/42.462.101.731.380.980.640.23-0.17-0.553b/43.322.732.101.510.940.40-0.16-0.62-1.13b4.103.402.441.640.830.18-0.54-1.14-1.17用内插法求各梁位处横向分布影响线坐标值(图3-4)1号、5号梁: K=K34b+(Kb-K14b)0.2=0.2Kb+0.8K34b2号、4号梁:K=K12b-(K12b-K14b)0.4=0.6K12b+0.4K14b3号梁:K=K0(K0系梁位在0点的K值) 各梁的横向分布影响线坐标值梁号计 算 式荷 载 位 置1/4b3/4b1/2b1/4b0-1/4b-1/2b-3/4b-b1号K1=0.2K1b+0.8K13/4b1.4581.3221.2081.070.9620.8640.780.7120.656K0=0.2K0b +0.8K03/4b3.48 2.864 201681.5360.9180.356-0.236-0.724-1.258=K1-K0-2.018-1.532-0.96-0.4660.0440.5081.0161.4361.914a-0.325-0.248-0.155-0.0750.0070.0820.1640.2310.308Ka=K0+a3.1512.6162.0131.4610.9250.438-0.072-0.493-0.95=Ka/50.630.5230.4030.2920.1850.088-0.014-0.099-0.192号K1=0.6K1b/2+0.4K1b/41.1521.1321.1121.071.0080.9460.8940.8280.782K0=0.6K0b/2 +0.4K0b/42.141.8641.5781.321.0120.7360.390.054-0.258=K1-K0-0.988-0.732-0.466-0.25-0.0040.210.5040.7741.04a-0.159-0.118-0.075-0.04-0.0010.0340.0810.1250.167Ka=K0+a1.9811.7461.5031.281.0110.7710.4740.179-0.091=Ka/50.3960.3490.3010.2560.2020.1540.0940.036-0.0813号K1=K1 00.940.9711.031.051.0310.970.94K0=K0 00.830.910.991.081.131.080.990.910.83=K1-K00.110.060.01-0.05-0.08-0.050.010.060.11a0.0180.010.002-0.008-0.013-0.0080.0020.01.018Ka=K0+a0.8480.920.9921.0721.1171.0720.9920.920.848=Ka/50.170.1840.1980.2140.2230.2140.1980.1840.17列表计算各梁的横向分布影响线坐标值(表3-2)绘制横向分布影响线图(图3-5)求横向分布系数。按照桥规4.3.1条和4.3.5条规定:汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m,人群载荷取3kN/m2,人行道板以1.2kN竖向力集中作用在一块板上。各梁横向分布系数:公路II级:1汽=1/2(0.522+0.313+0.177-0.005)=0.5042汽=1/2(0.348+0.266+0.200+0.095)=0.4553汽=1/2(0.184+0.212+0.222+0.200)=0.409人群荷载: 1人=0.6202人=0.3913人=0.1712=0.342人行道板: 1板=0.632-0.191=0.4412板=0.397-0.019=0.3783人=0.1702=0.3403.2.2梁端剪力横向分布系数计算(按杠杆法)公路II级(图3-6):1汽=1/20.875=0.4382汽=1/21.000=0.5003汽=1/2(0.938+0.250)=0.594人群荷载(图3-7): 1人=1.4222人=-0.4223人=03.2.1作用效应计算1永久作用效应(1)永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担,计算见表3-3。钢筋混凝土T形梁桥永久荷载计算 表3-3构件名构件简图尺寸(尺寸单位:)单位构件体积及算式(m3)重度每延米重力(KN/m)主梁1.601.30-20.71(1.30-0.08+0.14)=0.390250.39025=9.76横隔板中梁0.890.16+0.1520.71519.5=0.0502250.50225=1.26边梁0.890.16+0.150.71519.5=0.02510.02525=0.63桥面铺装沥青混凝土:0.021.60=0.032230.03223=0.74混凝土垫层(取平均厚度9):0.091.60=0.144240.14424=3.46=4.2人行道部分缘石:2.50.320.15=0.120230.12023=2.76支撑梁:21.040.220.15=0.069250.06925=1.73人行道梁A:0.850.240.28=0.057250.05725=1.43人行道梁B:0.850.240.14=0.028250.02825=0.71人行道板:0.850.062.50=0.13250.13025=3.19镶面砧:0.850.022.5=0.043180.04318=0.77栏杆柱:1.00.180.14=0.025250.02525=0.63扶手:22.360.080.12=0.045250.04525=1.13=12.35一侧人行道部分每2.5m长时重12.35KN,1.0m长时重12.35/2. 5=4.94(KN/m)。按人行道板横向分布系数分摊至各梁的板重为:1号、5号梁:1板=0.441,1板q=0.4414.94=2.18(KN/m)2号、4号梁:2板=0.378,2板q=0.3784.94=1.87(KN/m)3板=0.340,3板q=0.3404.94=1.68(KN/m)各梁的永久荷载汇总于表3-4。各梁的永久荷载(单位:KN/m) 表3-4梁号主梁横梁栏杆及人行道铺装层合计1(5)2(4)39.769.769.760.631.261.262.181.871.684.204.204.2016.7717.0916.90(2)永久作用效应计算影响线面积计算 表3-5项 目计 算 面 积影响线面积0M1/20=18l2=1819.52=47.53M1/40=332l2=33219.52=35.65Q1/20=0Q00=12l=1219.5=9.75永久作用效应计算见表3-6。永久作用效应计算表 表3-6梁号M1/2(KNm)M1/4(KNm)Q0(KN)q0q0q0q0q0q01(5)2(4)316.7717.0916.9047.5347.5347.53797.08812.29803.2616.7717.0916.9035.6535.6535.65597.85609.26602.4916.7717.0916.909.759.759.75163.51166.63164.783.2.2可变作用效应(1)汽车荷载冲击系数简支梁的自振频率为:mc=Ggf=2l2EIcmc=219.526.627510-23.010103.677=4.496 Hz 介于1.5Hz和14Hz之间,按桥规4.3.2条规定,冲击系数按照下式计算:=0.1767lnf-0.0157=0.2499(2)公路II级均布荷载qk,集中荷载Pk及其影响线面积(表3-7)按照桥规4.3.1条规定,公路II级车道荷载按照公路I级车道荷载的0.75倍采用,即均布荷载qk=7.875KN/m,Pk=178.5KN。公路II级及其影响面积0表 表3-8项目顶点位置qk(KN/)Pk(KN)0M1/2l/2处7.875178.547.53M1/4l/4处7.875178.535.65Q1/2支点处7.875178.59.75Q0l/2处7.875178.52.438可变作用(人群)(每延米)p人:p人=30.75=2.25(KN/m)(3)可变作用效应(弯矩)计算(表3-8表3-10)公路II级产生的弯矩(单位:KNm) 表3-8梁号内力(1)1+(2)qk(3)0(4)Pk(5)yk(6)弯矩效应(1)(2)(3)(4)+(5)(6) 1M1/20.5041.24997.87547.53178.54.875783.96M1/435.653.656587.962M1/20.45547.534.875707.74M1/435.653.656530.793M1/20.40947.534.875636.19M1/435.653.656477.13人群产生的弯矩(单位:kNm) 表3-9梁号内力10.6202.2547.5366.300.62035.6549.7320.39147.5341.8140.39135.6531.36 30.34247.5336.5740.34235.6527.43 公路II级产生的弯矩(单位KN.m)见表3-8人群产生的弯矩(单位:KN.m) 见表3-9基本荷载组合:按桥规4.1.6条规定,永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分项系数为:永久荷载作用分项系数:rGi=1.2;汽车荷载作用分项系数:rGl=1.4;人群荷载作用分项系数:rQj=1.4。基本组合公式为 式中 -桥梁结构重要性系数,取1.0; -在作用效应组合中除汽车荷载应(含冲击力、离心力)的其他可变作用效应的组合系数,人群荷载的组合系数取为0.8.弯矩基本组合表310。弯矩基本组合计算表梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩基本组合1797.0866.3044 783.962128.30597.8549.7318 587.961596.272812.2941.8145 707.742012.41609.2631.3631 530.791509.343803.2636.5743636.191895.53602.4927.4327477.131421.69(4)可变荷载剪力效应计算计算可变荷载剪力效应计入横向分布系数沿桥跨变化的影响。通常分两步进行,先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应;再用支点剪力荷载横向分布系数丿并考虑支点至l/4为直线变化来计算支点剪力效应。剪力计算时,按照桥规4.3.1条规定,集中荷载标准值Pk需乘以1.2的系数。跨中剪力V1/2的计算(见表3-11表3-12)公路II级产生的跨中剪力V1/2(单位:KN)人群荷载产生的跨中剪力(单位:KN)公路-级车道荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力剪力效应/KN10.5041.24997.8752.438214.20.579.5620.4557.8752.438214.20.571.8330.4097.8752.438214.20.564.57人群荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力P剪力效应/KN10.6202.252.4383.4020.3912.252.4382.1430.3422.252.4381.88支点剪力V0的计算(见表3-133-15)计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为:a. 支点处按杠杆法计算的b. l/43l/4按跨中弯矩的横向分布系数(同前)c. 支点l/4处在和之间按照直线变化(图3- 8)支点剪力效应计算式为: Vd=(1+)活w活qk+(1+)支Pk式中:活相应于某均布活荷载作用处的横向分布图纵坐标;qk相应于某均布活荷载作用的数值;Pk相应于某集中活荷载的数值。人群均布荷载产生的支点剪力效应计算式为:Vd0人=人w人pP=11q人12l4人-人2=11l96(人-人)q人式中:人跨中横向分布系数;人支点处横向分布系数。梁端剪力效应计算:汽车荷载作用下如图3-8所示,计算结果如表3-13所示。公路II级产生的支点剪力效应计算:1号梁:V01=1.2449214.21.00.438+7.87519.520.505-0.7519.540.0060.5-0.2519.580.06623)=164.18 KN2号梁:V02=1.2449214.21.00.5+7.87519.520.455-0.7519.540.0450.5)+0.2519.580.04523=142.82 KN3号梁:V03=1.2449214.21.00.438+7.87519.520.409-0.7519.540.1850.5)+0.2519.580.18523=161.96 KN人群荷载作用如图3-9。 人群荷载的支座剪力计算:Vd0=人人q人+P P=l8人-人q人0.9171号梁:Vd01=1219.50.6202.25+1819.51.422-0.6202.250.917=17.632号梁:Vd02=1219.50.3912.25+1819.5-0.422-0.3912.250.917=4.493号梁:Vd03=1219.50.3422.25+1819.50-0.3422.250.917=5.78剪力效应基本组合(见表3-15)。梁号剪力效应永久荷载人群汽车剪力效应组合值1V0163.5117.63164.18445.56V1/203.4079.56115.192V0166.634.49178.53455V1/202.1471.83102.963V0164.785.78202.36487.51V1/201.8864.5792.5由表3-15可知:剪力效应以3号梁(最大)控制设计。3.2.3 持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算1.配置主筋由弯矩基本组合表3-10可知,1号梁Md值最大,考虑到施工方便,偏安全地一律按1号梁计算弯矩进行配筋。主梁尺寸图如图3-10。设钢筋净保护层为3cm,钢筋重心至底边距离a=10.5cm,则主梁有效高度h0=h-a=130-10.5=119.5(cm)。已知1号梁跨中弯矩Md=2128.30KN.m,按公预规5.2.3公式(5.2.3-2):R0Md式中:As受压区钢筋面积, As=0fcd混凝土轴心抗压设计强度,C30混凝土,fcd=13.8Mpa;bT形截面腹板厚度,b=0.18m;bfT形截面受压区翼缘板计算宽度,bf=1.58m;r0结构重要性系数,取1.0。2128.3013.81030.18x(1.195-x2)+(1.58-0.18)0.11(1.195-0.112)根据x=h0-h02-20Mdfcdbf求解得到x=0.085m487.51 (KN)按公预规5.2.10条规定:0.5010-32ftdbh0=0.5010-31.391801252.7 =156.7(KN)487.51(KN)介乎两者之间应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算。(1)斜截面配筋的计算图式。按公预规5.26条与5.2.11条规定: 最大剪力取用距支座中心h/2(梁高一半)处截面的数值,其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%,弯起钢筋(按45%弯起)承担不大于40%;计算第一排(从支座向跨中计算)弯起钢筋时,取用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值;计算以后没每一排弯起钢筋点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置计算图式如图3-11所示。 图 3-11由内插可得:距梁高h/2处的剪力效应Vdh/2为:Vdh/2=462.68KN其中:Vdhk=0.6 Vdh/2=0.6462.68=277.61(KN)Vds=0.4 Vdh/2=0.4462.68=185.07(KN)相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值见表3-16。相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值斜筋排次弯起点距支座中心距离 m承担的剪力值Vsbi KN11.2161.1222.3113.2233.465.3244.517.42(2)各排弯起钢筋的计算,按公预规5.2.7条规定,与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力(KN)按下式计算: 0Vsb=0.7510-3fsdAsbsins式中:fsd弯起钢筋的抗拉设计强度(Mpa) Asb在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋的总面积(mm2)s弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。已知本示例用:fsd=280MPa,s=45,故相应于各排钢筋弯起钢筋的面积按下式计算:Asb=0Vsb0.7510-3fsbsins式中0.7510-3fsbsins=0.7510-32800.707=0.14857。则每排弯起钢筋的面积为:Asb1=185.070.1485=1246 mm2弯起232:Asb1=1608.6 mm2Asb1Asb2=161.120.1485=1084 mm2弯起232:Asb2=1608.6 mm2Asb2Asb3=113.220.1485=762 mm2弯起232:Asb3=1608.6 mm2Asb3Asb4=65.320.1485=439 mm2弯起220:Asb4=628 mm2Asb4 Asb5=17.420.1485=117 mm2弯起216:Asb5=402 mm2Asb5 在近跨中处,增设216辅助斜筋,Asb5=4022。按公预规5.2.11条规定,弯起钢筋的弯起点,应设在抗弯强度计算下需要该钢筋的截面以外不小于h0/2外,本示例满足要求。(3)主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载能力校核:计算每一弯起开截面的抵抗弯矩时,由于钢筋根数不同,其钢筋的重心亦应不同,则有效高度h0不同。此处系估算,可用同一数值,其影响不会很大。232钢筋的抵抗弯矩M1为:M1=2fsAs1(h0-x2)=22801038.04310-4(1.194-0.091/2)=517.29(KNm)220筋的抵抗弯矩M2为:M2=22801033.14010-4(1.194-0.091/2)=201.95(KNm)跨中截面的钢筋抵抗弯矩M为:M=28010370.6210-4(1.194-0.091/2)=2271((KNm)全梁抗弯承载力校核见图3-12。 图 3-124.箍筋配置按公预规5.2.11规定,箍筋间距的计算公式为:Sv=12320.210-62+0.6Pfcu,kAsvfsvbh02(0Vd)2式中:1异形弯矩影响系数,取1=1.0; 3受压翼缘的影响系数,取3=1.1; Vd距支座中心处截面上的计算剪力(KN);P斜截面内纵向受拉主筋的配筋率,P=100;Asv同一截面上箍筋的总截面面积(mm);fsv箍筋的抗拉设计强度;混凝土和钢筋的剪力分担系数,取=0.6。选用28双肢箍筋 (R235,fsv=1
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