桥梁工程设计计算书.doc

T形梁桥上部结构设计说明书一、设计目的： 课程设计是本专业集中实践环节的主要内容之一，是学习专业技术课程所需的必要教学环节，学生运用所学的基础理论和专业知识通过课程设计的实践，巩固和掌握专业知识，并为今后的毕业设计作必要的准备。通过课程设计使同学接触和了解，局部设计从收集资料、方案比较、计算、绘图的全过程。培养学生的计算和绘图的设计能力。设计要求： 熟悉简支梁桥的构造，熟练掌握混凝土简直梁桥的设计过程、桥梁行车盗版的设计计算方法、荷载横向分步计算及主梁的设计计算方法。二、设计资料：1 结构形式及基本尺寸： 公路装配式简支梁桥，双车道，桥面宽度为净-9+20.75m,净-9+21m，主粮为装配式钢筋混凝土简支T梁，桥面由五片T梁组成，主梁之间的桥面板为铰接，沿梁长舌至35道横隔梁（横隔梁平均厚度为16m）。2 桥面布置： 桥梁位于支线上，两侧设人行道，宽度为0.75m,1m,桥面铺装为2cm厚的沥青混凝土，其下为C25混凝土垫层，设双面横坡，坡度为1.5%。横坡由混凝土垫层实现变厚度，两侧人行道外侧桥面铺装厚度8cm(2cm厚沥青混凝土和6cm混凝土垫层)。3 桥面净宽 净9m+2*1m人行道4 主梁跨径与全长 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)5 设计荷载 汽车荷载：公路车道荷载和车辆荷载；人群荷载：3.0（kN/m）。6 主要材料桥面铺装：C25T 形梁： C25钢筋： 级 R235 级HRB335、 级钢筋应分别符合 GB13013和 GB149998的规定。凡钢筋直径大于12 mm，除伸缩缝预埋钢筋外其余均采用级热轧螺纹钢筋；凡钢筋直径小于12mm ，采用级钢筋7 设计依据公路桥涵设计通用规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范桥梁工程混凝土结构设计原理结构力学桥梁通用构造及简支梁桥桥梁工程设计计算书第一部分 主梁的计算一 计算荷载横向分布系数：1跨中截面计算：（偏心压力法） 此桥在跨度内设有横隔梁具有强大的横向连接刚性，且承重结构长度比为：l/B=19.5/52.20=2顾可按偏心压力法来绘制荷载横向影响线并计算横向分布系数mc。 N=5 梁间距为2.20m号梁：由和绘制的（1）号梁横向影响线：由和计算横向影响线的零点位置，设零点至（1）号梁伟的距离为x,则：设人行道缘石至（1）号梁轴线的距离为；（1）号梁的活载横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：（2）号梁横向影响线的竖标值为：汽车荷载： 人群荷载：（3）号梁横向影响线的竖标值为：汽车荷载：人群荷载：2支点处横向分布系数：根据桥规规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利位置布置。（1）（5）号梁：（2）（4）号梁：（3）号梁： 荷载分布系数汇合如下表：荷载类别123mcm0mcm0mcm0汽车0.600.4090.60.5300.60.591人群0.6351.2370.4270.2270.20二 恒载内力的计算1恒载集度主梁：g=【0.181.50+(0.2+0.12) (2.20.18)/2】25=14.94KN/M横隔梁：对边主梁g=【（1.50）0.16525】/5=1.11 KN/M对中主梁g=2 g=2.22 KN/M 桥面铺装层（沥青混泥土和三角垫层）： g=0.0223+1/2（0.06+0.06（1+1.5）24=4.18 KN/M栏杆和人行道： 缘石：2.50.320.15=012 支撑架：21.040.220.15=0.069 人行道梁A：0.850.240.28=0.057 人行道梁B：0.850.240.14=0.028 人行道板：0.850.062.50=0.13 镶面毡：0.850.022.50=0.043栏杆扶手：1.00.180.14=0.025扶手： 22.360.080.12=0.045 合计：=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） 按人群横向分布系数分摊至各梁的板重为：1号与5号： Q1板=0.6554.94=3.23（KN/m）2号与4号：Q2板=0.4274.94=2.093（KN/m） 3号：Q3板=0.0.24.94=0.988（KN/m）各梁永久荷载汇总表：梁号主梁横梁人行道铺装层合计1(5)14.941.113.2484.1823.472(4)14.942.222.094.1823.43314.942.220.994.1822.332恒载内力作用效应计算主梁的弯矩和剪力，用材料力学中的公式计算，计算图式如下计算公式为Mx=(Lx) Qx=( L2x)各计算截面的剪力和弯矩值按上述公式计算如下表M(KN*m)Q(KN)L/2L/4L/8支点L/4L/8115.56836.67488.06228.83114.42171.621113.66835.24487.22228.44114.22171.331061.37198.03464.35217.72108.89163.28二 活载内力的计算1 主梁跨中截面弯矩 有公桥规知：汽车荷载的局部加载在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数取1.3；，双车道不折减（是按两行汽车荷载计算的）公路I级：号梁弯矩：汽车: 人群： （2）号梁跨中弯矩：汽车：人群：号梁跨中弯矩：汽车： 人群：支点截面：弯矩效应组合表 单位（kN/m） 梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载Sud1ML/2115.5693.40784.032540.92ML/4836.6770.05587.981905.632ML/21113.6660.09784.032501.30ML/4835.2445.69587.981876.633ML/21061.3728.52784.032403.23ML/4796.0323.39587.981802.36梁支点剪力计算：号梁支点截面剪力：汽车荷载：人群荷载：人群荷载不考虑冲击系数：支点处：号梁支点截面剪力：汽车荷载：人群荷载：号梁支点截面剪力：汽车荷载： 人群荷载：L/2处剪力：汽车荷载：（1）号梁 （2）号梁 （3）号梁 人群荷载：（1）号梁 （2）号梁 （3）号梁 剪力效应组合表 单位（kN/m） 梁号位置永久荷载人群荷载汽车荷载Sud10228.83143.5623.30501.68L/2079.574.79121.3220228.44168.758.86520.31L/2079.573.12114.8930217.72182.804.64522.38L/2079.571.46113.032 进行抗弯，抗剪钢筋设计计算;右弯距基本组合表知：1号梁弯矩Md最大，考虑到施工的方便，偏安全的一律安1号梁计算弯矩进行配筋。拟用混凝土，主筋用HRB335，查表知： ， ，T行截面梁翼有效宽度确定，1计算跨劲的1/3 ， 2乡邻两梁平均间距为2200（mm）3所以取计算宽度判断T行截面假定受拉截面布置成四排，取 中性轴在翼缘内，属于第一类T形梁，应按的矩形截面进行计算。计算混凝土受压区高度x 且 求得所需受拉钢筋截面积: 选，提供的钢筋截面面积。12根布置成四牌，每排两根；所需界面最小宽度受拉钢筋合力作用点至两下边缘的距离。 取 承载能力复核：判断T形梁截面类型：第一类T形梁截面时，可按矩形截面计算方法进行承载力计算；所以结构是安全的。3 抗剪钢筋设计：(1)验算截面尺寸： 由Q组合表知:支点处剪力效应以3号梁最大，为偏安全设计，一律用3号梁数值，跨中剪力以1号最大，一律取1号梁为准。 Vd0=522.38KN VdL/2=121.32KN假设有通过支点，则：a=1/234.5+30=47.25mm h0=h-a=1500-47.25=1452.75mmT梁截面尺寸满足要求。(2)核算是否需要根据计算配制箍筋：故在近跨中区段可根据构造要求设置箍筋。计算（距支座中心处截面的计算剪力）：应由混凝土和箍筋承担的剪力：有弯起钢筋承受的计算剪力：(3)弯起钢筋设计： 斜截面配筋的计算图式。按公桥规5.2.6条与5.2.11条规定： a最大剪力取用距支座中心h/2处截面的数值，其中混泥土与箍筋共同承担不小于60，弯起钢筋承担不大于40. b计算第一排弯起钢筋时，取用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。 c计算以后面一排弯起钢筋时，取前一排弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。 相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力如下：斜筋排数1234弯起点距支点距离（m）1.42.74.05.3承担的剪力值（KN）170.3116.462.99.5 按公桥规5.2.7条规定：与斜截面相交的弯起钢筋的弯矩承载能力按下式计算： 则每一排弯起钢筋所需面积为： Asb1=196.6/0.14857=1323.9（mm2）弯起，Asb1=1816mm21323.9mm2 Asb2=170.3/0.14857=1146.9（mm2）弯起, Asb2=1816mm21146.9mm2Asb1=116.4/0.14857=783.9（mm2）弯起 Asb5=1816mm2783.9mm2Asb1=62.9/0.14857=423.9（mm2） 弯起 Asb4=628mm2423.9mm2Asb1=9.5/0.14857=3.4（mm2） 弯起 Asb4=628mm2423.9mm2(4) 箍筋设计： 采用直径为的双肢箍筋：，距支座中心h0/2处的主筋为，h0=1500-30-34.5/2=1.006cm , P=100 =0.615 ,，取并根据公桥规要求，支座中心至h/2=750mm范围内取。(5)结构强度挠度裂缝验算：作用短期效应组合：作用长期效应组合： 取 ： 长期荷载作用时： (5)挠度验算： 全截面（不考虑开裂）换算截面重心轴以上（以下）部分对重心轴的面积矩全截面换算截面重心离梁顶距离X.全截面换算截面抗裂边缘弹性抵抗矩自重挠度：汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载挠度：按公桥规规定必须设置预拱度，预拱度跨中中值为： 第二部分 行车道板的计算T形翼缘板为铰接悬臂板，汽车荷载为公路级，人群荷载为3.0KN/M，桥面铺装为2cm厚的沥青混凝土(容重为23KN/M),其下是C25混凝土垫层（容重为24 KN/M)，设双面横坡，坡度为1.5%。横坡由混凝土垫层实现变厚度，两侧人行道外侧桥面铺装厚度为8cm（2cm厚沥青混凝土和6cm混凝土垫层） 一 确定桥面板的类型 考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置有连接钢筋，所以桥面板可以按两端固结和中间铰接的板计算。二 计算荷载及其效应（以纵向1.0m宽板条进行计算）1 每米宽板条上的恒载集度沥青混凝土面层g：0.021.023=0.46(KN/M) 混凝土垫层g：1.59/21.024=1.62(KN/M) T梁翼缘板自重g：(0.12+0.20)/21.025=4.0(KN/M) 板的恒载集度g= g+ g+ g=0.46+1.62+4.0=6.08 (KN/M)2 每米宽板条的恒载内力弯矩：Mag=-1/2gl=-1/26.08（2.20-0.18）/2）=-3.01KNM剪力：Qag=gl=6.08（2.20-01.8）/2=6.14KN3 活载内力公路级：以重车后轮作用于铰缝轴线上为最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载 按公桥规4.3.1后车轮着地宽度b及长度a为 a=0.2m, b=0.6m 顺行车向轮压分布宽度为 a=a+2H=0.2+20.16=0.52m b=b+2H=0.6+20.16=0.92m 荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度为 a=a+d+2l=0.52+1.4+21.01=3.94m 单轮时a=a+2l=0.525+21.01=2.54m按公桥规4.3.2规定，局部加载冲击系数为 1+=1.3作用于每米宽板条上的弯矩为 Map=( 1+)(lb/4) 2 =1.3(1.010.92/4) 2=18.02 KNM单个车轮时 Map=( 1+)(lb/4) =1.3(0.980.92/4) =9.01KNM取最大值：Map=18.02 KNM作用于每米宽板条上的剪力为Qap=(1+)=1.32140/(43.94)=23.10KN4 基本组合效应恒载+汽车：1.2Mag+1.4Map=1.23.4011.418.02=28.95 KNM 1.2Qag+1.4Qap=1.26.14+1.423.10=39.71KN故行车道板的设计作用效应为 Ma=28.95KNM Qa=39.71KN三 行车道板的配筋计算 悬臂板根部h=200mm，设受拉钢筋布置成一排，a=30mm，选用12（HRB335级）钢筋，则截面有效高度为h=had/2=2003012/2=164mm。b=1000mm，r=1.0。查表得f=11.5MPa，f=280 MPa，=0.56混凝土受压区高度的计算 x=h=164=164150.9=13.1mm h=0.56164=91.84mmx=13.1mm As= fbx/ f =11.5100013.1/280=645