装配式混凝土简支T型梁桥设计

装配式钢筋砼简支T型桥梁设计河南工程学院轨道交通桥梁工程课程设计装配式钢筋混凝土梁桥设计学生姓名学院土木工程学院专业班级土木工程轨道交通方向）专业课程轨道交通桥梁工程指导教师装配式钢筋砼简支T型桥梁设计1目录一、设计资料1二、设计概述1一纵横断面设计1二行车道板计算1三主梁内力计算1四配置钢筋及验算1三、主梁结构尺寸拟定2一主梁截面尺寸2二主梁间距和主梁片数2三横隔梁的设置3四、行车道板计算3一恒载及其内力3二车辆荷载产生的内力铰接悬臂板法4三荷载组合4四计算配筋4五承载力验算5六验算适用条件5七抗剪强度验算6五、主梁内力计算6一主梁的荷载弯矩横向分布系数6二恒载内力13三活载内力计算14六、截面设计、配筋与验算24一主梁配筋计算24二主梁截面复核26三腹筋设计26四斜截面抗剪承载力的复核30七、裂缝宽度验算32八、主梁变形验算33九、横梁的计算33一横隔梁弯矩计算34二横隔梁截面配筋与验算36十、主要参考书37装配式钢筋砼简支T型桥梁设计2装配式钢筋砼简支T型桥梁设计1装配式钢筋混凝土梁桥设计一、设计资料桥面净空净921M。永久荷载桥面铺装层容重24KN/M；其他部分25KN/M3。可变荷载汽车荷载，公路级；人群荷载25KN/M；人行道栏杆5KN/M。材料选用主筋采用级钢，其他用级钢；混凝土标号C40。桥梁纵断面尺寸标准跨径LB25M桥墩中心距离。计算跨径L245M支座中心距离。桥梁全长L2496M主梁预制长度。二、设计概述一纵横断面设计根据给定的基本设计资料，参考标准图，技术规范与经验公式，正确拟定桥梁纵断面和横断面的布置，选取恰当的桥面铺装层，初步确定T形主梁、横隔梁、桥面铺装层等的细部尺寸。绘制桥梁横断面布置图、纵断面布置图、T形梁细部尺寸图。二行车道板计算确定行车道板类型，进行行车道板恒载内力计算、活载内力计算、作用效应组合，获得行车道板最大设计内力值。三主梁内力计算选取控制截面分别进行主梁恒载内力计算、活载内力计算，以及作用效应的组合计算。其中进行主梁活载内力计算时，荷载横向分布系数的计算，要求根据主梁空间位置及主梁间连接刚度的不同，选用杠杆原理法、偏心压力法、修正的偏心压力法、铰接板法、GM法等来计算荷载横向分布系数，并对荷载横向分布系数的计算结果进行汇总；随后选取计算结果进行主梁内力作用效应的组合计算（含跨中最大弯矩值、跨中最大剪力值和支座截面的最大剪力值），形成各片主梁的内力计算汇总表。根据内力计算汇总表，确定主梁各截面的最不利内力值作为设计值。四配置钢筋及验算根据主梁跨中最大弯矩设计值，进行主梁纵向受拉钢筋的配置；根据主梁跨中最大剪力设计值和支座截面的最大剪力设计值，进行弯起钢筋和箍筋的配置。根据以上钢筋装配式钢筋砼简支T型桥梁设计2配置进行主梁正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯，和变形、裂缝的验算，保证主梁有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。绘制跨中截面钢筋布置图，弯起钢筋。三、主梁结构尺寸拟定一主梁截面尺寸根据公路桥涵设计通用规范（JTGD602004），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LB25M，计算跨径L245M，桥梁全长L2496M，拟定采用的梁高为160M，主梁间距22M，翼板宽218M，腹板宽018M的T型梁。见单片梁跨中横断面图见图（1）。图（1）单片主梁跨中横断面图单位MM二主梁间距和主梁片数桥面净空净9210M人行道，采用5片T型主梁标准设计，主梁间距为22M。装配式钢筋砼简支T型桥梁设计3图（2）桥梁上部结构横断面图单位MM三横隔梁的设置间距为5M，横隔梁腹板宽度016M。图（3）单片梁纵剖面图单位MM四、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的沥青混凝土和8CM的C40混凝土垫层；行车道板由横隔梁间距LA5M与主梁间距LB22M之比大于2可看作单向受力板；T型梁翼缘用铰接的方式连接。装配式钢筋砼简支T型桥梁设计4图（4）相邻两片T梁横断面图单位MM一恒载及其内力1、每延米板上的恒载G沥青混凝土面层及C40混凝土垫层G10111024264KN/MT梁翼板自重G201602/2102545KN/M合计GG1G226445714KN/M2、每延米宽板条的恒载内力弯矩MAG1/2GL021/27141012364KNM剪力QAGGL0714101721KN二车辆荷载产生的内力铰接悬臂板法将车的后轮置于图中位置，后轴作用力为P140KN,轮压分布宽度如图5所示。对于车轮荷载中后轮的着地长度为A2020M，宽度为B2060M。则有A1A22H0202011042MB1B22H0602011082M荷载对于悬臂根部的有效分布宽度单个车轮AA12L00422101244M两个车轮AA12L0D042210114384M冲击系数113图（5）行车道板车轮荷载计算图示单位MM作用于每米宽板条上的弯矩为单个车轮MAP1L0B1/4P/4A13101082/4140/42441501KNM两个车轮装配式钢筋砼简支T型桥梁设计5MAP1L0B1/42P/4A13101082/42140/43841907KNM作用于每米宽板条上的剪力为QAP12P/4A132140/43842370KN三荷载组合恒载汽车荷载基本组合MA12MAG14MAP123641419073107KNMQA12QAG14QAP127211423704183KN所以，行车道板的设计内力为MA3107KNM；QA4183KN。四计算配筋取板宽的板条作为计算单元。重要性等级为二级R010；环境类别为二B类；板的最小保护层厚度为设；悬臂根部高度取钢筋；故有效高度H0HAS20035165MM；采用C40混凝土184MPA、165MPA查表相对受压区高度B056；采用级钢筋HRB335。故280MPA。R0MAFCBXH0故X1057MM取为0011MMINH/H0045FTD/FSDH/H00451652802001730306同时02（H/H0）02200/1730231满足最小配筋率。七抗剪强度验算因HW/B015BH0151000200300MM2且15AS157141071,可以。五、主梁内力计算一主梁的荷载弯矩横向分布系数1跨中荷载弯矩横向分布系数（按GM法（1主梁的抗弯及抗扭惯矩XTXII、图7T梁截面单位MM求主梁截面的重心位置XAH162018CM468CMIX20018320018468218181603018301835160468218407103CM4T形截面抗矩惯扭近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即装配式钢筋砼简支T型桥梁设计83IIITTBCI式中CI为矩形截面抗扭刚度系数。BI,TI为相应各矩形的宽度与厚度。查表可知M436719KNM所以是第一类截面。2求受压区高度可得由式200XHXBFMMRFCDUD可得104367191061842180X1453X/2整理后，可得1/2X21453X1088740解方程得合适解为X7696MM125D45且40故满足构造要求。二主梁截面复核已设计的受拉钢筋中1236的面积122148MM2，MPAFSD280。由布置图可以求得S353635161则实际有效高度H016001611439MM。1判断T形截面的类型1842180180722106NMMAS280122148342106NMM由于SSDFFCDAFHBF，故为第一类T形截面2求受压区高度X，即装配式钢筋砼简支T型桥梁设计303正截面抗弯承载力，求得正截面抗弯承载力UM为MUXH0X/21842180852614398526/24642KNMM436719KNM又47102，故截面复核满足要求。三腹筋设计1已知设计数据及要求简支梁控制截面的弯矩组合设计值和剪力组合设计值为XL/2跨中截面M436719KNMV14115KNX475处截面M273014KNMV46848KNX097处截面M70643KNMV73461KNX0处截面M0KNMV78779KN梁体采用C40混凝土，轴心抗压强度设计值184MPA，轴心抗拉强度设计值165MPA。主筋采用HRB335钢筋，抗拉强度设计值MPAFSD280；箍筋采用R235钢筋，直径8MM，抗拉强度设计值MPAFSD195。取100由前面的计算可知跨中截面主筋为1236，焊接骨架的钢筋层数为4层，纵向钢筋面积122148MM2截面有效高度H01439MM，抗弯承载力MU4642KNM0MXL/2436719KN2截面尺寸检查根据构造要求，梁最底层钢筋336通过支座截面，支点截面有效高度为H0160035181547MM051103B0511033001547149697KN78779KN截面尺寸符合设计要求。3检查是否需要根据计算配置箍筋XL/2处截面050103B051103165180154722973KNV14115KNX475处截面050103B051103装配式钢筋砼简支T型桥梁设计31165180154722973KN25，取2/L25，0H1439MM支点截面0109，0H1547MM则平均值分别为P（25109/21800H（14391547/21493MM箍筋间距220,63212P60210560VBHFAFSSVSVKCUV）（12573MM确定箍筋间距VS的设计值尚应考虑公路交规的构造要求。若箍筋间距计算值去VS120MM1/2H800及400MM，是满足规范要求的。而且箍筋配筋率047018综上可知，符合规范要求。在支座中心向跨径长度方向的1100MM范围内，设计箍筋间距VS100MM，尔后至跨中截面统一的箍筋间距取VS120MM。6弯起钢筋及斜筋设计设采用架立钢筋为22，钢筋中心至梁受压翼板上边缘距离。46弯起钢筋的弯起角度为O45，现弯起N1N3钢筋，计算如下简支梁的第一排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心的截面处。这时1H为1600353605352236051472MM弯起钢筋的弯起角度为O45，则第一排弯筋的弯起点1距支座中心距离为1472MM。装配式钢筋砼简支T型桥梁设计33弯筋与梁纵轴线交点1距支座中心距离为14721600/2353605725MM。对于第二排弯起钢筋，可得到1600353615352236051436MM弯筋的弯起点2距支座中心距离为1472147214362908MM。弯筋与梁纵轴线交点2距支座中心距离为29081600/23536152197MM。对于第3排弯起钢筋，可得到1600353625352236051364弯筋的弯起点2距支座中心距离为2872290813644272MM。弯筋与梁纵轴线交点2距支座中心距离为42721600/23536253597MM配给第二排弯起钢筋的计算剪力值2SBV，由比例可求出VSD21975KN所需提供的弯起钢筋截面积（2SBA为133023MM2同理可以算出其他排钢筋的数据。表（八）弯起钢筋计算表弯起点123147214361364距支座中心距离XIMM147229084272分配的计算剪力值VSDIKN2375719759885需要的弯筋面积ASDIMM216001213302366579可提供的弯筋面积ASDIMM2305433630543363054336弯筋与梁轴交点到支座中心的距离XIMM72521973597按照计算剪力初步布置弯起钢筋和弯矩包络图如下IH装配式钢筋砼简支T型桥梁设计34图22弯矩包络图单位MM各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载力UIM计算如下表表（九）钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载能力梁区段截面纵筋有效高度H0MMT形截面类型受压区高XMM抗弯承载力KNM支座1点3361547第一类21321313761点2点6361511第一类42632547302点3点9361475第一类63953701483点跨中12361439第一类8526464200将表中的正截面抗弯承载力UIM在图上表示出来，现在以图22中所示弯起钢筋的弯起点初步位置来逐个检查是否满足规范要求。由检查图22中结果可知所示弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。四斜截面抗剪承载力的复核1由图可知跨中抗剪承载力满足要求2复核X475M处斜截面抗剪承载力查表可知X475M处剪力效应V46848KN装配式钢筋砼简支T型桥梁设计35弯矩效应M273014KNM此处正截面有效高度H01439（主筋为1236，则实际广义的剪跨比M及斜截面投影长度C分别为M4053C06MH00640514393496M斜截面内纵向受拉主筋有1236，相应的主筋配筋率P为10010047125箍筋配筋率0559MIN按公式算出此斜截面抗剪承载力为045BH011110451801439075876938KNV46848KN故斜截面抗剪承载能力符合要求。3复核X096M处斜截面抗剪承载力查表可知X096M处剪力效应V73461KN弯矩效应M70643KNM此处正截面有效高度H01547（主筋为336，则实际广义的剪跨比M及斜截面投影长度C分别为M0622MIN按公式算出此斜截面抗剪承载力为045BH0075111104525875154707528031017907071133938KNV73461KN装配式钢筋砼简支T型桥梁设计36故斜截面抗剪承载能力符合要求。4复核距支座中心处为H/2处斜截面抗剪承载力由图可知XH/2处剪力效应V74393KN弯矩效应M58262KNM此处正截面有效高度H01547（主筋为336，则实际广义的剪跨比M及斜截面投影长度C分别为M0506MIN按公式算出此斜截面抗剪承载力为SSBSDSVSVKCUUAFFFPBHVSIN10750602104503,03321045BH0075111104530015470752803101790707117618KNV74393KN故斜截面抗剪承载能力符合要求。七、裂缝宽度验算按照规范所定，最大裂缝宽度为1028030321MAXDECCCGGF取11C，NNC02501，对于荷载组合I，取C2105105109取13C，取纵向受拉钢筋GA的直径D36MM含筋率/BH0BIBHI122148/18123921818180021标准组合时，GM/087AGH0344132/087001221481439225KNM2装配式钢筋砼简支T型桥梁设计37取MPAEG51002，把数据代入方程得FMAX10109100165MM180MM故为第二类T形截面。确定换算截面受压区高度XA248472B1755035故XA2484723311MM180MM开裂截的换算惯性矩为201548085CMLFEI变形满足规范要求。装配式钢筋砼简支T型桥梁设计38九、横梁的计算一横隔梁弯矩计算1从主梁计算得知0331,0174当0F时用GM法查出下表表（十）横向影响线坐标计算表计算项目荷载位置B3/4B1/2B1/4B00024001200001012002441009800400028011002171001420080002900100027100025001400050002000501002150106000401180239BAM1182505830022064913145BAAM591252915011324565725注B55MA5M2计算荷载的峰值P图23布载示意图单位MMNIIILPLP1SIN2汽5015424103560511860KN/M人人人人QLLQDXLXLQPL422SIN20318KN/M3计算据跨中最近的横隔梁中间截面的弯矩横隔梁跨径为5M，冲击系数11115，各项活载弯矩值为装配式钢筋砼简支T型桥梁设计39M1PM汽1115118624191592463741531136286712925KNMM汽111511862419159223430KNMM人11151318482248223419KNM但当仅有一列车辆荷载作用时可得最大正弯矩MMAN1