A72+3孔13m跨简支T梁桥（计算书、6张CAD图）
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A72+3孔13m跨简支T梁桥（计算书、6张CAD图）,a72,13,跨简支,梁桥,计算,cad
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毕 业 设 计学生姓名： 学 号： 学 院： 建筑工程学院 专 业： 土木工程 题 目： 3 孔 13m 跨简支 T 梁桥毕业设计 指导教师： 评阅教师： 2013 年 5 月目录1、设计资料 .- 1 -1.3 主梁跨径和全长 .- 1 -1.4 材料 .- 1 -1.5 设计依据 .- 1 -1.6 参考资料 .- 1 -2、任务与要求 .- 1 -2.1 结构尺寸拟定 .- 1 -2.2 行车道板计算 .- 1 -2.4 横梁的计算 .- 2 -3、结构尺寸拟定 .- 2 -结构断面形式 .- 3 -4、行车道板计算 .- 3 -4.1 永久荷载及其效应 .- 3 -4.2 截面设计、配筋与强度验算 .- 5 -5、主梁内力计算 .- 6 -5.1 主梁的荷载横向分布系数 .- 6 -按杠杆法计算横向分布系数 .- 8 -5.2 内力计算 .- 8 -1恒载内力 .- 8 -5.3 截面设计、配筋与验算 .- 13 -6、横梁的计算 .- 16 -6.2 横梁截面配筋与验算 .- 18 -6.3 横梁剪力计算及配筋 .- 19 -7、盖梁计算 .- 21 -7.1 上部结构永久作 .- 21 -7.3 可变作用计算 .- 22 -7.4 双柱反力计算 .- 27 -7.5 内力计算 .- 28 -7.6 截面配筋及承载力校核 .- 30 -8、桥梁墩柱设计 .- 32 -8.1 荷载计算 .- 32 -8.2 截面配筋计算 .- 34 -9、钻孔灌注桩设计 .- 37 -9.1 荷载计算 .- 37 -9.2 桩长设计 .- 39 -9.3 桩内力计算（m 法） .- 39 -9.4 桩基配筋设计及强度验算 .- 42 -9.5 墩顶纵向水平位移验算 .- 43 -结 论 .- 45 -致谢 .- 46 -参考文献 .- 47 -参 考 文 献 .- 47 - 本 科 毕 业 设 计 1第 1 页 共 47 页3 孔 13m 钢筋混凝土简支 T 梁桥1、设计资料1.1 桥面净空 净7+20.75m 人行道1.2 设计荷载 公路级和人群荷载标准值为 3 2mkN1.3 主梁跨径和全长标准跨径： 13 (墩中心距离)；bl计算跨径： 12.40 (支座中心距离)；m主梁全长： 12.96 (主梁预制长度)全l1.4 材料钢筋：主钢筋采用 HRB335，其它用钢筋采用 R235混凝土：C401.5 设计依据公路桥涵设计通甩规范 （JTGD602004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）1.6 参考资料桥梁工程 ，姚玲森主编，人民交通出版社，北京。桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥 ，易建国主编，人民交通出版社，北京。结构设计原理 ，沈浦生主编。2、任务与要求2.1 结构尺寸拟定2.2 行车道板计算1计算图示2恒载及内力3活载及内力4截面设计、配筋与强度验算2.3 主梁计算 本 科 毕 业 设 计 2第 2 页 共 47 页1主梁的荷载横向分布系数计算2内力计算3截面设计、配筋与验算a. 配置主筋：偏安全的按计算弯矩最大的梁进行配筋b. 截面强度验算c. 斜筋配置：偏安全的按剪力最大的梁进行配筋d. 箍筋配置e. 斜截面抗剪强度验算2.4 横梁的计算1横梁弯矩计算（用偏心压力法）2横梁截面配筋与验算3横梁剪力计算及配筋3、结构尺寸拟定主梁截面尺寸：根据公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2004） ，梁的高跨比的经济范围在 1/11 到 1/16 之间，此设计中标准跨径为 13m，拟定采用的梁高为 1.10m，翼板宽 1.58m，腹板宽 0.18m。 主梁间距和主梁片数：桥面净空：净7+20.75m 人行道，采用 5 片 T 型主梁标准设计，主梁间距为 1.60m。 本 科 毕 业 设 计 3第 3 页 共 47 页结构断面形式4、行车道板计算计算如图所示的 T 梁翼板，荷载为公路二级，桥面铺装为 3cm 厚的沥青混凝土面层和 9cm 厚的混凝土垫层。 单 轮4.1 永久荷载及其效应1.每延米板上的横载沥青混凝土层面： 0.081.024=1.92（KN/m）C30 混凝土垫层：g 2=0.121.025=3(KN/m)T 梁翼缘板自重 g3=0.111.025=2.75(KN/m)每延米跨宽板恒载合计：g= gi=7.67KN/m 本 科 毕 业 设 计 4第 4 页 共 47 页2.每米宽板条的恒载内力弯矩：M Ah=- 217.67（1.58-0.18）/2 2=-1.879(KN/m)剪力：V Ah=)(blg=7.67（1.58-0.18）/2=5.369(KN)3.车辆荷载产生的内力公路II 级：以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利位置，后轴作用力标准值为 P=140KN,轮压分布宽度如下图所示，按照公路桥涵设计通用规范知后车轮地宽度 b2及长度 a2为：a2=0.20m ，b 2=0.60m沿纵向：a 1=a2+2H=0.20+20.20=0.6(m)沿横向：b 1=b2+2H=0.60+20.20=1.0(m)荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度： a=a1+1.4+2l0=0.6+1.4+20.71=3.42(m)冲击系数：1+=1.3 作用于每米板宽条上的剪力为：VAp=(1+) aP42=1.3 =26.608(KN)42.370作用于每米板宽条上的弯矩为：MAp=-(1+) a4(l0- 1b)2=-1.3 (0.71- )=-42.3540.112.240(KN/m)4.基本组合 恒+汽： 1.2MAh+1.4MAp=-1.21.879-1.412.240=-19.391（KN/m） 本 科 毕 业 设 计 5第 5 页 共 47 页1.2VAh+1.4VAp=1.25.369+1.426.608=43.694(KN)故行车道板的设计作用效应为：M A=-19.319（KN/m） ，VA=43.694(KN)4.2 截面设计、配筋与强度验算悬臂板根部高度 h=140mm，净保护层 a=25mm。若选用 12 钢筋，则有效高度 h0=h-a=115mm按（D62）5.2.2 条： r0Md fcdbx(h0-x/2)故 x=14.3mm 而且 14.3mmG2） ，并由组合 7控制设计，此时：G1=1395.13 G2=1342.90 )1.5.01.27.3.5( 4212.41 RRRG7.5 内力计算1、弯矩计算：各截面弯矩计算式为：6.1.2.35061.054321 RGRM可变作用引起各截面弯矩计算墩柱反力（KN)梁支座反力（KN) 各截面弯矩（KN/m)荷载组合情况G1 R1 R2截面 2-2截面 3-3 截面 4-4截面 5-5组合 6：汽车双列对称+人群对称1383.55 497.14 557.18 -248.57 -546.85 -103.65 423.12组合 7：汽车双列对称+人群非对称1395.13 476.10 581.28 -238.05 -523.71-64.20476.75组合 8：汽车双列非对称+人群对称1135.39 499.18420.33-249.59 -549.10 -230.99 114.42组合 9:汽车双列非对称+人群非对称1121.77 478.11 415.85 -239.06 -525.92 -204.09 160.41 本 科 毕 业 设 计 30第 30 页 共 47 页（为计算最大弯矩，支点负弯矩取用非对称布置时数值，跨中弯矩取用对称布置时数据。 ）2、相应于最大弯矩时的剪力各截面剪力计算式为： 32121111R-GVR-GV5- -43-2-01右左 右左 右左 右左 右左 ，：截 面 ，：截 面 ，：截 面 ：截 面 ，：截 面各截面剪力计算墩柱反力（KN)梁支座反力 各截面剪力计算截面 1-1 截面 2-2 截面 3-3 截面 4-4 截面 5-5荷载组合情况 G1 R1 R2 R3V 左 V 右V左V 右 V 左 V 右 V 左 V 右 V 左 V 右组合61383.55497.14557.18658.460-614.9886.41329.23-329.23组合71395.13476.10581.28664.170-476.10919.03337.75-326.42组合81135.39499.18420.33394.140-499.18同 1-1V 右636.21同3-3V右215.88同4-4V右-178.26 本 科 毕 业 设 计 31第 31 页 共 47 页组合91121.77478.11415.85399.850-478.11643.66227.81-172.043、盖梁内力汇总内力 1-1 2-2 3-3 4-4 5-5M 自重 -3.12 -16.35 -37.16 -6.14 33.84M 可变 0 -249.59 -549.10 -230.99 476.75弯矩（KN)M 计算 -13.32 -265.94 -586.24 -237.13 510.59左 -13.32 -27.33 -46.34 50.99 0V 自重右 -13.32 -27.33 66.17 50.99 0左 0 -499.18 -499.18 919.03 337.75V 可变右 -499.18 -499.18 919.03 337.75 -329.23左 -13.32 -526.51 -545.52 970.02 337.75剪力（KN)V 计算右 -512.5 -526.51 1145.94 388.74 -329.234、根据盖梁内力计算，绘制内力包络图。各计算截面弯矩1-1 2-2 3-3 4-4 5-5M 自重 -3.12 -16.35 -37.16 -6.14 33.84M 荷载 0 -249.59 -549.10 -230.99 476.75M 计算 -3.12 -249.59 -586.24 -237.13 510.59 本 科 毕 业 设 计 32第 32 页 共 47 页1 23 4 5586.237.1.84249.61.5510.937.6 截面配筋及承载力校核盖梁采用 C30： MPafafsdcd30,.14钢筋保护层厚度取 ,一根 钢筋的面积为m5221.380mag1、弯矩作用时，各截面配筋设计截面配筋设计截面号 /jMKNmb/mm 0/mh200/dcrMxhmfb1-1 -3.12 1200 784 0.232-2 -265.94 1200 1050 14.863-3 -586.26 1200 1050 33.064-4 -237.13 1200 1050 13.245-5 510.59 1200 1050 28.73实用 钢筋2截面号 2/cdsfbxAm所需 钢筋根数根数 /sAm 本 科 毕 业 设 计 33第 33 页 共 47 页1-1 6 2281 0.2662-2 850.00 2.24 8 3041 0.2413-3 1891.03 4.98 10 3801 0.3024-4 757.33 1.99 8 3041 0.2415-5 1643.36 4.32 10 3801 0.302注：表中结构的重要性系数 。0.12、剪力作用时各截面的强度验算以 3-3 截面 V=1145.94KN 作为控制截面进行配筋设计：验算截面尺寸： 厚 腹 梁 ）(87524.01,105bhmhwwkNkbfcd 94.1523.42.25.00 故仅需按构造配置箍筋。3、全梁承载力校核已知 h0=1050mm，s=300MPa，一根主筋 22 所能承受的弯矩为：其中 z=0.92h0=966mmzAMsl代入后得：M l=300380.1996=113.6（KNm）据此绘制全梁承载力校核图： 本 科 毕 业 设 计 34第 34 页 共 47 页3.843.1237.16.5510.9根8根10根根6根 根8根根4根根 56.24由图可知，全梁承载力满足要求。8、桥梁墩柱设计8.1 荷载计算1.恒载计算：由前计算得上部构造恒载，一孔自重：1367.02KN 盖梁自重（半根盖梁）：112.87KN 横系梁重： 56.7024.17.0墩柱自重： kN18642作用墩柱底面的恒载垂直力为9.31恒N2、活载计算：（1）车辆单孔荷载：单列车时 B=206.03KN双孔荷载：单列车时 B=258.01KN（2）人群单孔荷载（单侧）B=14.28KN人群双孔荷载（单侧）B=28.56KN 本 科 毕 业 设 计 35第 35 页 共 47 页制动力取 90KN活载中双孔荷载产生支点处最大反力值，即产生最大墩柱垂直力；活载中单孔荷载产生最大偏心弯矩，即产生最大墩柱底弯矩。3、双柱反力横向分布计算（活载位置见下图）单列车时： 01,.2.4121 双列车时： 369.6305单侧人群： 42,.87321 双侧人群： 5024、荷载计算(1)活载垂直反力计算最大垂直反力（KN） 最小垂直反力（KN）荷载情况 KN 横向分布 1B 1横向分布 2B 2单列车 206.03 1.0 206.03 0 0双列车 412.06 0.631 260.01 0.369 152.05单侧行人 14.28 1.432 20.45 -0.432 -6.17双侧行人 28.56 0.5 14.28 0.5 14.28(2) 活载最大弯矩计算垂直力对柱顶中心产生的弯矩R1 R22.1m 2.1m2.1mPR1 R22.1m 2.1mP0.55单列 双列 本 科 毕 业 设 计 36第 36 页 共 47 页M=Bmax0.25412.060.25103.02KNm水平力对柱顶中心产生的弯矩M=451.3158.95KN m8.2 截面配筋计算1、作用在柱顶的外力（1）垂直力最大垂直力：N max=924.49+260.01+20.45=1204.95KN最小垂直力：N max=924.49+152.05+14.28=1090.82KN（2）水平力水平力取 45KN（3）弯矩M=103.02+58.95=161.97KNm2、作用在柱底的外力Nmax=1204.95+70.56/2=1240.23KNNmin=1090.82+70.56/2=1126.1KNMmax=161.97+456.78=467.07KNm3、截面配筋设计(1)双孔荷载，最大垂直反力时，按轴心受压构件设计)(90.,0 sdscdAffN式中： 轴向力组合设计值；轴压构件稳定系数；As构件毛截面面积，当纵向钢筋配筋率大于 3%时，应改用 ；,nsA全部纵向钢筋的截面面积。,s 本 科 毕 业 设 计 37第 37 页 共 47 页轴心受压时，桥墩柱选用 C30 的混凝土mKNfmKNfctcd /09.2,/3.14设计 24 根直径 22mmHRB335 级钢筋5,/30,/30785.56.9822, 保 护 层 取ffAAsdsd查规范得 =1.0由上式得：满足。KNKNd23.14002.46)5.91830785.14(0.9 验算配筋率：满足。%6.016.7850.min, sA截面一侧配筋率：满足。2.0.7850.9. min, （2）单孔荷载，最大弯矩时，按偏心受压构件设计沿周边均匀配置纵向钢筋的圆形截面钢筋混凝土偏心受压构件按正截面受压承载力计算应符合下列规定: ,330,22cdcddsfgrDfBreNrCA式中： 轴向力的偏心距, ，应乘于偏心距增大系数0/deMNA、B有关混凝土承载力的计算系数，按规范表 C.0.2 查得；C、D有关纵向钢筋承载力的计算系数，按规范表 C.0.2 查得； 本 科 毕 业 设 计 38第 38 页 共 47 页圆形截面的半径；r纵向钢筋所在圆周的半径 与圆截面半径之比g sr /sgr 纵向钢筋配筋率， 。2/sA偏心距增大系数 计算公式：0.1/.15720)(/402 210hlel式中 构件的计算长度；0l轴向力对承截面重心的偏心矩；e截面有效高度，对圆形截面取 ；0h 0shr荷载偏心率对截面曲率的影响系数；1构件长细比对截面曲率的影响系数。2利用规范表 C.0.2，对构件承载力进复核验算的步骤：a.由（式-36） （式-37）解得轴向力的偏心距：rfCAfgDBesdcd,0b.已知 、 、 、 ，设定 值，查表 C.0.2，将查得的系数,s A、B、C、D 值代入（式-38）计算 值。如果 值与实际计算偏0e0e心距 相符，则设定的 值为所求者。/dMNc.将最后确定的 相应的 A、B、C、D 值代入（式-36） （式-37）进行构件正载面承载力的复核。(3)墩柱配筋设计偏心受时，桥墩柱选用 C30 的混凝土 本 科 毕 业 设 计 39第 39 页 共 47 页mKNfmKNfctcd /09.2,/3.14设计 24 根直径 22mmHRB335 级钢筋8.05/4./,50 80.4112676/e m5,/3,3.983minax22, rgrNMffAAssdsd 保 护 层 取取定 =0.64 查规范表 C.0.2 得A=1.6188，B=0.6661,C=0.7373,D=1.6763将值代入上式得 e0=404.56mm 满足。将 A、B、C、D 代入 scdcddrfCfArN,22得 1.260.6.48305%16.73.1456.0 02 dN满足。将 A、B、C、D 代入 ,330cdcddfgrDfBreNr得 满足。02.4571.265.4.1 15.740687306. eN KNd9、钻孔灌注桩设计钻孔灌注桩直径为 1.3m，用 C25 混凝土，HRB335 钢筋和 HRB235 钢筋，按 m 法计算，m 值见指导书，受压弹性模量 42.810caEMP9.1 荷载计算每根桩承受的荷载1.双孔荷载的反力 51.68302.17N2.盖梁恒载的反力 本 科 毕 业 设 计 40第 40 页 共 47 页87.12N3.系梁恒载的反力 .356.034.一根墩柱恒重 1.284N作用在桩顶的恒载反力为 7.954321N恒5.灌注桩每延米自重 扣 除 水 的 浮 力 ）(/83.15)024(.3mKq6.活载反力（1）双跨活载反力汽车： 人群01.265N45.205N（2）单跨活载反力汽车 人群3.6 8.16（3）制动力 T=45KN，作用在支座中心，距柱顶的距离为1.31+6.78=8.09m（4）风力（因结构刚度较大可不予考虑）7. 用于桩顶的外力mKNNTNMKH13.4925.09.825.048.13.67.966minax 本 科 毕 业 设 计 41第 41 页 共 47 页9.2 桩长设计 灌注桩直径 1.3m，由于土层单一，可用确定单桩容许承载力的经验公式初步计算桩长。规范中单桩轴向受压容许承载力计算公式1121mALfUPiP=1240.23A=3.140.652=1.327m2亚粘土极限摩阻力为 KPafi10mLKPaU647.2082.31.故 取 h=10m由上式反求桩的承载力知桩的轴向承载力满足要求。9.3 桩内力计算（m 法）1桩身采用 C25 混凝土，受压弹性模量为 42.810caEMP桩的计算宽度 1b2.mdkf 07.)13.(90)(桩的形变系数 51EIm44 410.36. 02.820I MPaPaEc地基为亚粘土 49/mkN5.2167.40h故 本 科 毕 业 设 计 42第 42 页 共 47 页按弹性桩计算。2.地面以下深度 Z 处桩身截面的弯矩与水平应力的计算。已知作用在地面处桩顶的外力：mKNMHKN13.49;5;23.14000桩身弯矩计算： 式中无量纲系数可由规范查mZBA0得，计算见下表表Z Am Bm 107.99Am 419.13Bm Mz0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 419.130 419.130 0.200 0.480 0.197 0.998 21.274 418.292 439.566 0.400 0.960 0.377 0.986 40.712 413.262 453.974 0.600 1.440 0.529 0.959 57.127 401.946 459.072 0.800 1.920 0.646 0.913 69.762 382.666 452.427 1.000 2.400 0.723 0.851 78.077 356.680 434.756 1.200 2.880 0.762 0.774 82.288 324.407 406.695 1.400 3.360 0.765 0.687 82.612 287.942 370.555 1.600 3.840 0.737 0.594 79.589 248.963 328.552 1.800 4.320 0.685 0.449 73.973 188.189 262.163 2.000 2.800 0.614 0.407 66.306 170.586 236.892 2.200 5.280 0.532 0.320 57.451 134.122 191.572 本 科 毕 业 设 计 43第 43 页 共 47 页2.400 5.760 0.443 0.243 47.840 101.849 149.688 2.600 6.240 0.335 0.175 36.177 73.348 109.524 2.800 6.720 0.270 0.120 29.157 50.296 79.453 3.000 7.199 0.193 0.076 20.842 31.854 52.696 3.500 8.399 0.051 0.014 5.507 5.868 11.375 4.000 9.599 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 桩身水平压应力计算： ppzx ZBbMAH10210式中的无量纲系数查规范可得，Z 为换算深度。计算见下表表Z Ap Bp 9.7058Ap 35.1581Bp zx0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.200 0.480 0.420 0.260 4.076 9.141 13.218 0.400 0.960 0.720 0.400 6.988 14.063 21.051 0.600 1.440 0.900 0.450 8.735 15.821 24.556 0.800 1.920 0.980 0.430 9.512 15.118 24.630 1.000 2.400 0.970 0.360 9.415 12.657 22.072 1.200 2.880 0.900 0.260 8.735 9.141 17.876 1.400 3.360 0.770 0.150 7.473 5.274 12.747 1.600 3.840 0.620 0.040 6.018 1.406 7.424 1.800 4.320 0.460 -0.060 4.465 -2.109 2.355 本 科 毕 业 设 计 44第 44 页 共 47 页2.000 2.800 0.290 -0.150 2.815 -5.274 -2.459 2.400 5.760 0.010 -0.270 0.097 -9.493 -9.396 2.800 6.720 0.190 -0.300 1.844 -10.547 -8.703 3.500 8.399 0.370 -0.200 3.591 -7.032 -3.440 9.4 桩基配筋设计及强度验算验算最大弯矩（Z=1.44）处的截面强度，该处内力值为：KNNmKM64.124.08172.59设计用 C25 混凝土， 22/7.1;/9mNffctcd设计用 HRB335 级钢筋 ， ，保护层取3030ts5cm。 1、按轴心受压设计查表得69.731/0/;10 blmHl 122 46.3014.249. mAfNfAcys 故按构造配筋即可。（1） 按偏心受压设计 150.64.1237095.0.62;43068.3.21075910NAf maehemNMecsi aia取 19./0dhl 本 科 毕 业 设 计 45第 45 页 共 47 页由221014hleyi6.30127402y因 mhmei 36012.30.9.65. 故按小偏心计算取 10.8 26min 457.%2.As取 xh30/syfN 2301 481)5013(0)305.2(79.614.)(5. mafhbNeAsycs 选取 24 根直径 20 的二级钢筋，实际配筋面积为 7540.8mm2 9.5 墩顶纵向水平位移验算1、桩在地面处的水平位移和转角（ 计算。),0x当 时，通过基础工程中表 4-xxBEIMAIHx2030,4Zh13 可查得到： Ax=2.441 Bx=1.621525733104. 10269.4.08.26EI代入数据得 mx 673.162.045.39.21069.50 符合 m 法计算要求。无量纲系数查规范有：BEIMAIH3020751.,61. 本 科 毕 业 设 计 46第 46 页 共 47 页代入数据得：671037.4.081.246.0EIrad5382、墩顶纵向水平位移验算;墩顶的水平位移公式为： 式中：mQxlx01482.0()()311)212 23EInhnhMxIHmQ已知 h1=3.0m h2=0m h=9.0m 则代入数据得 mxmQ410685.3lx01= m46.310.685.10.3)87.61.(3.2 445 墩顶容许的纵向水平位移为：符合要求。150
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