土木工程桥梁设计计算书范本 .docx

目 录1 设计资料与结构尺寸11.1 设计资料11.2 结构尺寸22 主梁内力计算32.1 恒载作用内力计算32.1.1. 桥面铺装和人行道重力32.1.2. 横隔梁重力32.1.3. 主梁重力32.1.4. 恒载作用下总重力32.2 活载作用内力计算42.2.1. 主梁的荷载横向分布系数42.2.2. 活载作用内力计算122.3 内力组合193 配筋计算与强度验算223.1 纵向主筋的配置223.2 截面复核233.3 钢筋的配置243.4 腹筋设计243.5 斜截面承载力复核333.6 裂缝宽度验算403.7 主梁变形验算414 行车道板的计算434.1 行车道板内力计算434.1.1恒载内力434.1.2 活载内力434.1.3 荷载组合464.2 配筋与强度验算465 横梁的计算485.1 确定作用在中横隔梁上的计算荷载485.2 绘制跨中横隔梁的内力影响线495.2.1 计算弯矩影响线坐标值495.2.2 绘制剪力影响线505.3 截面内力计算及复核515.4 截面配筋及强度验算535.4.1 正弯矩计算配筋535.4.2 负弯矩计算配筋555.4.3 剪力计算配筋556 结束语577 参考文献581 设计资料与结构尺寸 1.1 设计资料1. 标准跨径：Lb=25m（墩中心距离）。2. 计算跨径：L=24.50m（支座中心距离）。3. 预制长度：L=24.95m（主梁预制长度）。4. 桥面净空：净-7+2*1.0m人行道5. 设计荷载 汽车20级 挂车100级 人群荷载3 横隔梁5根，肋宽15cm。6.材料：（1）钢筋；其技术指标见表1 （2）混凝土；指标见表2T型主梁，栏杆人行道为C25，桥面铺装为C30 钢筋技术指标表 表1种类弹性模量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度I级195195235II级280280335混凝土技术指标表 表2设计强度标准强度弹性模量轴心抗拉轴心抗压轴心抗压轴心抗拉C2511.51.2316.71.78C3013.81.3920.12.017.设计依据1、桥梁工程教材，刘龄嘉主编，人民交通出版社。2、公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ022-85）。3、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）。4、公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60-2004）。5、公路桥梁荷载横向分布计算8.计算方法：极限状态法1.2 结构尺寸本桥按二级公路桥涵净空设计，行车道宽为7.0m，人行道宽为1.0m，全桥每跨用5根预制的钢筋混凝土T型梁，每根梁行车道板宽1.80m，沿主梁纵向布置5根横隔梁。图3-1为桥梁横断面布置及主梁一般构造 2 主梁内力计算2.1 恒载作用内力计算2.1.1. 桥面铺装和人行道重力人行道和栏杆的重力取（两侧）12.14；桥面铺装为。为了简化计算将人行道，栏杆和桥面铺装的重力平均分配给每根主梁，得2.1.2. 横隔梁重力 根据结构尺寸一块预制横隔梁的体积为：在主梁上有10块横隔梁，边梁上有5块横隔梁预制块。将其产生的重力沿主梁纵向均匀分摊，则中主梁横隔梁产生的重力为：边主梁横隔梁产生的重力为：2.1.3. 主梁重力2.1.4. 恒载作用下总重力 边主梁 中主梁 根据总的恒载集度可计算出荷载内力见表3恒载内力 表3主梁g()L(m)M()Q()跨中Q支点Q支点中主梁14.30424.51073.25804.94175.2287.61边主梁13.62424.51022.23766.67166.8983.452.2 活载作用内力计算2.2.1. 主梁的荷载横向分布系数本例中装配式简支T梁的跨中荷载横向分布系数采用比拟正交异性板法（G-M）进行。（1）主梁的抗弯和抗扭惯矩I和IT 求主梁截面的重心位置，主梁截面见图（4）行车道板平均厚度：截面重心位置 +T型截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯性矩之和，即式中：-为矩形截面抗扭刚度系数，可由表4查出；，为相应各矩形的宽度与厚度 矩形截面抗扭刚度系数 表4t/b10.90.80.70.60.50.40.20.10.1C0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2910.3121/3查表可得0.1 单位抗弯惯矩及抗扭惯矩为：(2)横隔梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩和行车道板有效宽度的计算，横隔梁截面见图2-2.横隔梁长度取为两边主梁的轴线间距，即表5c/l0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50/c0.9830.9360.8670.7890.7100.6350.5680.5900.4590.416 ，b=15cm ，根据c/l比值通过查表5 可求得 /c=0.497 求横隔梁重心位置 ay=2h1h12+hbh22h1+hb=24.64cm Iy=1122h13+2h1(ay-h12)2+112h3b+hb(h2-ay)2=6008453.132cm4d=32mm 钢筋横净距：及1.25d=40mm故满足要求3.2 截面复核 故为第二类T型截面 不超筋故截面复核符合要求3.3 钢筋的配置根据表11设计剪力最大值在支点处,在跨中为144.28KN。跨中截面为1232+218，焊接钢筋骨架的层数为7层，纵向钢筋面积10157布置如图（16）截面有效高度h0=1251.7mm，抵抗弯矩承载力Mu=3847.87kNmr0Md=329073 kNm3.4腹筋设计（1）截面尺寸检查根据构造要求，梁最底层钢筋432通过支座截面，占总面积的31.6，超过20。支点有效高度 =截面尺寸满足设计要求（2）检查是否需要根据计算配箍筋跨中截面 =153.96KN支座截面 因，故可在梁跨中的某长度范围内按构造要求配置箍筋，其余区段内按计算配置箍筋。（3）计算剪力分配（图17）在图(17)所示的剪力包络图中，支点处剪力计算值，跨中剪力计算值，的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求的，为，在长度内按构造布置钢筋。同时，钢筋公预规规定，在支座中心线长度方向不小于1倍梁高范围内，箍筋间距最大为100.距支座中心为处的计算剪力V有剪力包络图按比例求其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为0.6 V=359.98kN;应由弯起钢筋(包括斜筋)承担的剪力计算值最多为0.4 V=239.99N，所以，设置弯起钢筋区段长度为6082.8mm(4)箍筋设计采用直径为8mm的双肢箍筋，箍筋截面积 设计箍筋是斜截面的纵筋配筋率P及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值，计算如下： 跨中截面：Pl/2 =100,取Pl/2=2.5,h0=1251.7mm 支点截面：,则平均值分别为，箍筋间距Sv为： 取0.18，满足要求。 综合上述计算，在支座中心向跨径长度方向的1400mm范围内，设计箍筋间距，距跨中截面设计箍筋间距，尔后至跨中截面统一的箍筋间距取。（5）弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋(HRB335)为22，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离弯起钢筋的弯起角度为45，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，由各排弯起钢筋的末端折点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置，有关数据列入表11。根据公路桥规规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）末端弯折点位于制作中心截面处时，如图第一排弯筋的弯起点1距支座中心距离为 弯筋与梁纵轴线交点1距支座中心距离为 分配的计算剪力值：239.99KN需要的弯筋面积：对于第二排弯起钢筋，可得到：弯起钢筋的弯起点2距支点中心距离为则第二排弯筋与梁纵轴线交点2距支座中心距离为 分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值，由三角形比例关系计算可得到: 所需提供弯起钢筋面积： 对于第三排弯起钢筋，可得到：弯起钢筋的弯起点3距支点中心距离为。则第三排弯筋与梁纵轴线交点3距支座中心距离为 分配给第三排弯起钢筋的计算剪力值，三角形比例关系计算可得到: 所需提供弯起钢筋面积： 。对于第四排弯起钢筋，可得到：弯起钢筋的弯起点4距支点中心距离为。则第四排弯筋与梁纵轴线交点4距支座中心距离为 分配给第四排弯起钢筋的计算剪力值Vsb4，由图三角形比例关系计算可得到: 所需提供弯起钢筋面积：。对于第五排弯起钢筋，可得到：弯起钢筋的弯起点5距支点中心距离为。则第五排弯筋与梁纵轴线交点5距支座中心距离为 分配给第五排弯起钢筋的计算剪力值Vsb5，由图三角形比例关系计算可得到: 所需提供弯起钢筋面积：。 弯起钢筋计计算表 表11弯起点12345hi1189.51153.71117.9982.1946.2距支座中心距离Xi（mm）1189.52343.23469.14143.25089.5分配的计算剪力值Vsbi(kN)239.99220.68175.16138.7199.32需要的弯筋面积Asbi（mm2）1616.171468.131179.59882.53668.96可提供的弯筋面积Asbi（mm2）16092321609232160923216092321609232 弯筋与梁纵轴线交点到支座中心距离Xi（mm）6141803.52957.24011.34707.2钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力 表12梁区段截面纵筋有效高度h0（mm）截面类型受压区高度X（mm）抗弯承载力Mui（Knm）支座中心1点4321329.2第一类43.51177.31点2点6321311.3第一类62.251272.12点3点8321291.4第一类872247.43点4点10321275.5第一类108.82748.94点 5点12321257.6第二类441.837505点梁跨中1432+2181251.7第二类507.353847.87按照计算剪力初步布置弯起钢筋，如图（18）现在按照（计算剪力）同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋的弯起点位置。由已知跨中截面弯矩计算值 ，支点中心处按式（4-14）做出梁的计算弯矩包络图(图（18）)，在1/4L0处，因=6.125m，L0=24.5m，则弯矩计算值为与已知值相比，两者差值为1.25%，故用上述公式简述简支梁弯矩包络图是可行的。将表12的正截面抗弯承载力Mui在图（18）上用各平行直线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为e、i、jq，以各值代人求得的X值即e、i、jq到跨中截面距离X的值： Mu1=1177.3kNm ，X=9817.1mmMu2=1727.1kNm ，X=8444.2mmMu3=2247.4kNm ，X=6897.6mmMu4=2748.9kNm ，X=4970.7mm现在以图（18）中所示弯起钢筋弯起点初步位置来逐个检查是否满足公路桥规的要求。第一排弯起钢筋(2N5):其充分利用点“m”的横坐标，而2N5的弯起点1的横坐标，说明1点位于点左边，且 ，满足要求。其不需要点“n”的横坐标，而2N5钢筋与梁中轴线交点1的横坐标，亦满足要求。第二排弯起钢筋(2N4):其充分利用点“l”的横坐标，而2N4的弯起点2的横坐标，说明2点位于l点左边，且，满足要求。其不需要点“m”的横坐标，而2N4钢筋与梁中轴线交点2的横坐标，亦满足要求。第三排弯起钢筋(2N3):其充分利用点“k”的横坐标，而2N3的弯起点3的横坐标，说明3点位于k点左边，且 ，满足要求。其不需要点“l”的横坐标，而2N4钢筋与梁中轴线交点3的横坐标，亦满足要求。第四排弯起钢筋(2N2):其不需要点“k”的横坐标，而2N2钢筋与梁中轴线交点4的横坐标，亦满足要求。第五排弯起钢筋（2N1）亦满足要求。由上述检查结果可知图（18）所示弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。由2N1，2N2 ,2N3和2N4、2N5，钢筋弯起点形成的抵抗弯矩图远大于弯矩包络图，故进一步调整上述弯起钢筋的弯起点位置，在满足规范对弯起钢筋弯起点要求前提下，使抵抗弯矩图接近弯矩包络图。进行初步调整。在弯起钢筋之间增设直径为16的斜筋。图（19）即为调整后的弯起钢筋，斜筋的布置图3.5 斜截面承载力复核对于钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力的复核，公路桥规规定：在进行钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力复核时，按照复核截面位置和复核方法的要求逐一进行。斜截面抗剪强度的验算如图（20） （1） 距支座中心处为h/2处斜截面抗剪承载力复核 选定斜截面位置由图（20）可得到距支座中心为处，截面的横坐标为，正截面有效高度现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置A（图20），其横坐标为。斜截面抗剪承载力复核A处正截面上的剪力Vx及相应的弯矩Mx计算如下： A处正截面有效高度,主筋为（632），则实际广义剪跨比及斜截面投影长度分别为： ， 1.33m将要复核的斜截面如图（20）中所示(虚线表示)斜截面，斜角斜截面内纵向受拉主筋有432（2N7+2N6），相应的主筋配筋率p为箍筋的配筋率（取）与斜截面相交的弯起钢筋有2N5（232），斜筋有2N8（216）按式规定的单位要求，将以上计算值代入上式则得到AA斜截面抗剪承载力故距支座中心处为h/2处的截面抗剪承载力满足要求。（2） 距支座中心为处斜截面抗剪承载力复核 选定斜截面位置由图（20）可得到距支座中心为处，截面的横坐标为，正截面有效高度现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置，其横坐标为。 斜截面抗剪承载力复核处正截面上的剪力Vx及相应的弯矩Mx计算如下： 处正截面有效高度,主筋为1232，则实际广义剪跨比及斜截面投影长度分别为： ， 取， 将要复核的斜截面如图（20）中所示(虚线表示)斜截面，斜角斜截面内纵向受拉主筋有1032（2N3、2N4、2N5、2N6、2N7）， 相应的主筋配筋率p为 ， 取P=2.5箍筋的配筋率（取）与斜截面相交的弯起钢筋有2N4（232），2N3（232），斜筋有2N9（216）按式规定的单位要求，将以上计算值代入上式则得到斜截面抗剪承载力故距支座中心为/4处的截面抗剪承载力满足要求。（3）距支座中心处为 /8处斜截面抗剪承载力复核 选定斜截面位置由(20)可得到距支座中心为/8处,截面的横坐标为，正截面有效高度现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置，其横坐标为。 斜截面抗剪承载力复核处正截面上的剪力Vx及相应的弯矩Mx计算如下： 处正截面有效高度,主筋为1232+218，则实际广义剪跨比及斜截面投影长度分别为：， 取， 将要复核的斜截面如图（20）中所示(虚线表示)斜截面，斜角斜截面内纵向受拉主筋有1432，相应的主筋配筋率p为， 取P=2.5，箍筋的配筋率（取），与斜截面相交的弯起钢筋有2N1（218）按式规定的单位要求，将以上计算值代入上式则得到斜截面抗剪承载力故距支座中心为/8处的截面抗剪承载力满足要求。（4） 跨中斜截面抗剪承载力复核 选定斜截面位置由图（21）可得到跨中截面的横坐标为，正截面有效高度现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置，其横坐标斜截面抗剪承载力复核处正截面上的剪力Vx及相应的弯矩Mx计算如下： 处正截面有效高度,主筋为1232+218，则实际广义剪跨比及斜截面投影长度分别为： ， 取， 将要复核的斜截面如图（21）中所示(虚线表示)斜截面，斜角，斜截面内纵向受拉主筋有1432+218，相应的主筋配筋率p为， 取P=2.5箍筋的配筋率（取）按式规定的单位要求，将以上计算值代入上式则得到斜截面抗剪承载力)故跨中截面抗剪承载力满足要求。（5） 第一个弯起带点斜截面抗剪承载力复核 选定斜截面位置由图（20）可得到跨中截面的横坐标为，正截面有效高度现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置, 斜截面抗剪承载力复核处正截面上的剪力Vx及相应的弯矩Mx计算如下： 处正截面有效高度,则实际广义剪跨比及斜截面投影长度分别为： ， 将要复核的斜截面如图（20）中所示(虚线表示)斜截面，斜角斜截面内纵向受432拉主筋有，（2N7，2N6）相应的主筋配筋率p为，箍筋的配筋率（取），与斜截面相交的弯起钢筋有2N5（232），斜筋有2N8(216),2N8(216)按式规定的单位要求，将以上计算值代入上式则得到斜截面抗剪承载力故第一个弯起点处的斜截面抗剪承载力满足要求。3.6 裂缝宽度验算 对于T型截面的钢筋混凝土受弯构件，其最大宽度可按下式计算： 式中：考虑钢筋表面形状系数，对于螺纹钢筋=1.0 考虑荷载作用的系数，长期作用时，其中为长期荷载下的弯矩，M为全部荷载下的弯矩； 与构件形式有关的系数，当具有腹板的受弯构件，=1.0； 纵向受拉钢筋的直径 含筋率，按下式计算 ，当大于0.02时，取=0.02； ，受拉翼缘的宽度与厚度； 受拉钢筋在使用荷载下的应力，可按下式下面计算正常环境，长期荷载下主梁跨中的最大裂缝宽度是否符合要求。已知在荷载组合I作用下；已知在荷载组和III作用下；取=1.0 （螺纹钢筋） 在荷载组合I作用下 在荷载组合作用下 取=1.0 (具有腹板的受弯构件)； 取=0.02故荷载组合I时荷载组合时3.7 主梁变形验算钢