装配式钢筋混凝土简支T梁桥课程设计书.doc

装配式钢筋混凝土简支T梁桥课程设计书一、 题目：装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算二、 设计资料1、桥面净宽 净9+21.50m2、主梁跨径及全长标准跨径 =35m计算跨径 =34.02m主梁全长 L=34.96m3、设计荷载 公路级荷载；人群荷载3kN4、材料钢 筋：凡直径大于或等于12毫米者用级钢筋：直径小于12毫米者一律用级钢筋混凝土：主梁用50号，人行道、栏行、桥面均25号5、计算方法：极限状态法6、结构尺寸：参考本设计给出的纵横剖面图，其中横隔梁五根7、设计依据 （1）公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）8、主要技术规范和参考文件（1）公路工程技术标准（JTGB001-2003）（2）公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）（3）公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ022-85）（4）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）（5）公路桥涵地基及基础设计规范（JTJ024-85）（6）主编.桥梁工程.人民交通出版社.2007（7）混凝土简支梁（板）桥（例四）.人民交通出版社.1991（8）公路桥梁荷载横向分布计算.人民交通出版社.1977三、计算内容 1、计算主梁的荷载横向分布系数 2、主梁内力计算 3、横隔梁内力计算 4、行车道板的计算四、设计图纸 1、计算图：横向分布系数计算图，行车道板计算图，横隔梁计算图2、桥梁横断面及纵断面布置图，以及主梁、横隔梁具体布置图装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算一、 主梁的计算（1）、主梁的荷载横向分布系数和内力计算1、主梁的抗弯及抗扭惯性矩和求主梁界面的重心位置（图1-1）图1-1平均板厚：=（10+20）=15cm=cmIx=0.23492、计算结构自重集度（表1-1） 结构自重集度计算表 表1-1主梁g1=【0.182.00（）（1.60-0.18）】25=14.33KN/m横隔梁对于边主梁g2=【1.6-（）】（）525/34.02=0.62KN/m对于中主梁g2=20.62=1.24KN/m桥面铺装层g3=【0.049（23+24）+4.51.5%924】/6=4.08KN/m栏杆及人行道g4=（1.52+3.60）2/6=1.71KN/m合计对于边主梁g=14.33+0.62+4.08+1.71=20.74KN/m对于中主梁g=14.33+1.42+4.08+1.71=21.36KN/m3、结构自重内力计算（表1-2） 边中主梁自重产生的内力 表1-2截面位置x内力剪力Q（KN）弯矩（KNm）X=0Q=34.02=352.79 （363.33）M=0 （0）X=Q=（34.02-2）=1746.39 （181.67） M=（34.02-）=2250.34 （2317.61）X=Q=0 （0）M=20.7434.022=3000.46 （3090.15）注：括号（）内值为中主梁内力3、汽车、人群荷载内力计算（1）、支点处荷载横向分布系数（杠杆原理法） 按桥规4.3.1条和4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m，人群荷载取3KN/m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置（图1-2） 图1-2 支点处各主梁的横向分布情况各梁支点处相应于公路I级和人群荷载的横向分布系数计算（表1-3）表1-3梁号公路I级人群荷载1（6）号梁=1.000/2=0.500=1.7812（5）号梁=1.000/2=0.500=03（4）号梁=（0.1875+1.000）/2=0.594=0(2)、跨中荷载横向分布系数（偏心压力法）此桥设有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为：=3.542故可按偏心压力法来计算横向分布系数，其步骤如下：求荷载横向分布影响线竖标本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=6,梁间距为1.60m，则=+=+2=44.8由式可求得，各梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为：1（6）号梁：=0.524=0.1902（5）号梁：=0.381= -0.0473（4）号梁：=0.238= -0.096画出各主梁的横向分布影响系数，并按最不利位置布置荷载，图1-3示图1-3跨中处各主梁的横向分布情况计算荷载横向分布系数（表1-4）表1-4梁号汽车荷载人群荷载1（6）号梁= =（0.524+0.3634+0.2473+0.0867）=0.6107=0.63562（5）号梁= =（0.3810+0.2847+0.2152+0.1189）=0.4999=0.44793（4）号梁= =（0.238+0.1629+0.1086+0.0334）=0.2715=0.2902（3）、荷载横向分布系数汇总（表1-5）荷载横向分布系数 表 1-5梁号荷载位置公路I级人群荷载备注1（6）号梁跨中0.61070.6356按“偏心压力法”计算支点0.5001.7810按“杠杆法”计算2（5）号梁跨中0.4990.4479按“偏心压力法”计算支点0.5000按“杠杆法”计算3（4）号梁跨中0.27150.2902按“偏心压力法”计算支点0.5940按“杠杆法”计算（4）、均布荷载和内力影响线面积计算（表1-6） 均布荷载和内力影响线面积计算表 表1-6截面类型公路I级均布荷载（KN/m）人群（KN/m）影响线面积（m2或m）影响线图线M1/210.53.01.5=4.5=144.67M1/410.54.5=108.50Q1/210.54.5=0.5=4.253mQ010.54.5=1=17.01m（5）、公路I级集中荷载计算计算弯矩效应时：= 180+（34.025）=296.08kN计算剪力效应时：=1.2296.08=355.30kN （6）、计算冲击系数A=15（160-18）+18200=0.573 = 0.2349 G=0.57325=14.325 KN/m=1.46 KNs2/m2C50混凝土的E取3.451010 N/m2=3.196（Hz）介于1.5Hz和14Hz之间，按桥规2.3.4条规定，冲击系数按照下式计算： =0.1767lnf-0.0157=0.1896 1+=1.1896（7）、各梁的弯矩M1/2、M1/4和剪力Q1/2计算因双车道不折减，故=1。见表1-7梁号截面荷载类型qk或qr（KN/m）Pk(KN)1+mc或yS（KNm或KN）S1或6号梁M1/2公路级10.05296.081.18960.6107144.671103.562932.98y=8.5051829.42M人群4.5/0.6356144.67413.79M1/4公路级10.05296.081.18960.6107108.50827.652199.77y= =6.3791372.12人群4.5/0.6356108.50310.33Q1/2公路级10.05355.301.18960.61074.25332.44161.500.5129.06人群4.5/0.63564.25312.162或5号梁M1/2公路级10.05296.081.18960.499144.67901.712396.52y=8.5051494.81M人群4.5/0.4479144.67291.59 M1/4公路级10.05296.081.18960.499108.50676.271797.42y= =6.3791121.15人群4.5/0.4479108.50218.69Q1/2公路级10.05355.301.18960.4994.25326.51131.960.5105.45人群4.5/0.44794.2538.753或4M1/2公路级10.05296.081.18960.2715144.67490.611303.92y=8.505813.30M人群4.5/0.2902144.67 188.92 M1/4公路级10.05296.081.18960.2715108.50367.95977.95y= =6.379610.00人群4.5/0.2902108.50141.69Q1/2公路级10.05355.301.18960.27154.25314.4271.800.557.38人群4.5/0.29024.2535.55注：表中所需公式： （8）、计算支点截面汽车荷载最大剪力绘制各梁的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。见图1-4a、b、c。横向分布系数变化区的长度：m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为1）1和6号梁均= =124.33 kN集=1.1896 1 0.5 355.3=211.33kN则公路I级作用下，1和6号梁支点的最大剪力为：=均+集=335.66kN支点截面人群荷载的最大剪力为： =0.6356317.01+（1.781-0.6356）30.916= 45.91kN2）同理可求的 2和5号梁：均=112.37kN集=220.45kN=均+集=332.82kN=32.67kN 3和4号梁：均=97.23kN集=246.38kN=均+集=343.61kN=21.33kN表1-8（9） 、各梁弯矩剪力基本组合见表1-8基本荷载组合：按桥规规定，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：=1.2汽车荷载作用分项系数：=1.4人群荷载作用分项系数：=1.4表1-8梁号内力结构自重汽车荷载人群荷载）（或kN）1.2+1.4+0.81.41或63000.462932.98275.868015.69 2250.342199.77206.896011.80 0161.508.11235.18 352.79335.6645.91944.69 2或53090.152396.52194.397281.02 2317.611797.42145.795460.80 0131.965.71191.14 363.33332.8232.67938.53 3或43090.151303.92125.955674.73 2317.61977.9594.464256.06 071.803.7104.66 363.33343.6121.33940.94 注：桥梁结构重要性系数，本例取为1.0 与其他可变荷载作用效应的组合系数，本例取为0.8二、横隔梁的计算 对于具有多根内横隔梁的桥梁，由于主梁跨中处的横隔梁受力最大，横隔梁中截面受力最不利，故通常只要计算跨中横隔梁的内力，其他横隔梁可骗安全地仿此设计。1、 确定作用在横隔梁上的计算荷载对于跨中一根横隔梁来说，除了直接作用在其上的轮重外，前后的轮重对它也有影响。在计算中，我们假设荷载在相邻横隔梁之间按杠杆原理法传布，如图2-1。图中，qk=10.5 KN/m，Pk =296.08kN因此，纵向一列汽车车道荷载轮重分布给该横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时：Poq=kN计算剪力时：Poq=1.2190.50=228.60 kN2、 绘制中横隔梁的内力影响线由前面偏心压力法可计算得1、2号梁的荷载横向分布影响线竖标值如图2-2则的影响线竖标可计算如下：易知截面为危险截面，其它截面可偏安全的仿此设计。P=1作用在1号梁轴上时（=0.524，=-0.19）=-0.834P=1作用在6号梁轴上时=-0.834 P=1作用在2号梁轴上时（=0.381，=0.2954）=-0.0206的影响线如图2-5所示。3、 绘制剪力影响线不难看出，靠近1号主梁处截面的剪力Q最大，故只需计算此处的剪力即可。对于1号主梁处截面的影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时 即P=1作用在计算截面以左时 -1 即绘成影响线如图2-6。4、 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荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响力（1+），则得表2-1所示结果。表2-1公路I级弯矩=1.18961190.5（0.362+0.3048）=151.11KNm=1.18961190.5（0.953+0.4876）=326.47KNm=1.18961190.5（1.1936+0.2794）=333.81KNm剪力=1.1896228.6（0.524+0.3634+0.2473+0.0867） =332.15KNm5、 内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）：取最大荷载计算 承载能力极限状态内力组合（表2-2）表2-2基本组合=0+1.4333.81=467.33=0+1.4332.15=465.01kN正常使用极限状态内力组合（表2-3）表2-3短期效应组合=0+0.7333.81/1.1896=196.42=0+0.7332.15/1.1896=195.45kN三、行车道板的计算（1）、板的结构自重及其内力（按纵向1m宽的板条计算），计算图示见图3-1、每延米板上的结构自重g（表3-1）表3-1沥青表面处治0.041.023=0.92 KN/mC25混凝土垫层(0.04+0.11)/224=2.55 KN/mT梁翼板自重=3.75 KN/m合计=7.22 KN/m、每米宽板条的恒载内力=-1.827.220.71=5.13kN（2）、汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上（如图3-1所示），