18米钢筋混凝土空心板梁桥设计钢筋混凝土简T型梁桥课程设计

1、桥梁工程课程设计计算说明书题目名称：18米钢筋混凝土空心板梁桥设计姓名:班级:学号:指导教师:2010年07月18日一、设计资料（一）桥面净空2（二）主梁跨径和全长2（三）公路等级2（四）气象资料2（五）施工方法2（六）桥面铺装2（七）栏杆2（A）材料2（九）计算方法2（十）结构尺寸2二、主梁的计算（一）主梁的荷载横向分布系数4（二）内力计算8三、横梁的计算（一）横梁弯矩计算14（一）板式橡胶支座的基本设计数据16（二）板式橡胶支座的计算17（三）板式橡胶支座抗滑稳定计算19五、参考文献钢筋混凝土简支T型梁桥设计计算书、设计资料（一）桥面净空净-9+2X0.3人行道（二）主梁跨径和全长标准跨径

2、= 18.00w （墩中心距离）计算跨径/ = 17.50加（支座中心距离）主梁全长/全=17.96加（主梁预制长度）（三）公路等级公路I级（四）气彖资料桥位处年平均气温为21.3C,年平均最高气温为37.4OC,年平均最低气温为5.8Co（五）施工方法采用焊接钢筋骨架设计。施工方法如下：预制部分主梁，吊装就位后现浇接缝混凝土形成整体，最后进行桥面 系施工。（六）桥面铺装8cm钢筋混凝土 + 7cm沥青混凝土（七）栏杆采用普通钢筋混凝土立柱和花色栏板，单侧宽度30cm,其单侧栏杆集度3KN,，m。（A）材料钢筋：主筋采用HRB335 （II级螺纹钢筋），其它则采用R235 （ I级光圆钢筋）。

3、混凝土： C30普通混凝土（九）计算方法极限状态法（十）结构尺寸如图：70nHiir8!m粽妆玄J pg5D , rcc , ixc , ipco , iam , 1冲纵籬图.1c iir-rI437,5cm1437.SenI437,5mI437,5cm1,179rr二、主梁的计算130(-)主梁的荷载横向分布系数1,跨中荷载弯矩横向分布系数(1) 主梁的抗弯lx和抗扭惯矩G求主梁截面的重心位置：平均板厚：人=10 + 3 x 9/(180 一 16) = 10.15帥)(180-16)x10.15x12 + 130x16xa=”(180-16)x10.15 + 130x16=38.34(c/

4、?)= 1x164x10.15164x10.15x(38.34-+ *x 16x130+ 16x130x(罟一 3&34)=6.264 x106(c7/?4)=6.264 xl0*2(m4)主梁腹板的抗扭惯矩：】t严卅其中：c一一截面抗扭刚度系数(查表)b、t一一矩形的宽度与厚度。 查表可知：Z?/r = (1.3-0.1015)/0.16 = 7.49c = 0.3053 lTx = cbt3 = 03053 x (1.3 - 0.1015) x 0.163 =1.499 x 10_3(/w4)Jx = Ix/b = 6.264 x!02/1.8 = 3.480 xlO-2 (w?4 / m

5、)Jrx = fTx/b = l .499 x 1 CT? /1 8 = 8.326 x 104 (/ m)(2)c/ = 21125/72 = 02934根据c/比值可查表1,求得2/c = 0.645用f 以，2 = 0.645c = 0.645 x 2.1125 = 13625(/?)表1c/l0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50A/c0.9830.9360.8670.7890.7100.6350.5680.5090.4590.416求横梁截面重心位置你:2入h虹+ FbL| 2 222勺+皿 “X 0.101520.9822x1.3625 x

6、+ 0.15x2 22x1.3625x0.1015 + 0.15x0.98=0.2032(/?)横梁的抗弯惯矩Iy和横梁腹板的抗扭惯矩fTy:=x 22 x /?/ + 2A/i(a )2 + bh3 + h h - a )2121八 2122-=丄/7 = 71-775x102 =0.1332（4）计算荷载弯矩横向分布影响线坐标己知& = 0.384,查GM图表，可得表2中的数值。表2梁位荷载位置B3/4BB/2B/40-B/4-B/2-3/4B-B较核kl00. 920. 940. 981.051.081.050. 980.940. 927. 94B/40. 971.081. 091. 0

7、91.030. 980. 920.850. 807. 93B/21.251.211. 191. 091.000.910. 820. 750. 707. 953/4B1.491.381.231. 090. 980. 850. 750. 690. 61& 02B1.801.521.281.080. 900. 790. 570. 600. 517. 9000. 750. 901.001. 121. 181. 121.000. 900. 757. 97B/41.601.501.351.251. 100. 900. 630. 380. 157. 99B/22. 422. 101.781. 400. 99

8、0. 620. 24-0. 07-0.47& 043/4B3. 352. 762. 101.490. 910. 39-0. 15-0. 60-1.207. 98B4.303. 202. 401.600. 800. 15-0. 45-0. 901. 698. 11K = 05Kb+05Kb34对于号梁，它位于0点处, 所以：K = K由此，列表计算号梁和号梁的横向分布影响线坐标值（表3）：梁算式荷载位置B3/4B1/2B1/4B0l/4B-1/2B=3/4B2Ki1.111. 1451. 141.091.0150. 9450. 870.80. 75Ko，2.011.81.5651.3251. 0

9、450. 760. 4350. 1550. 16Ki -Ko-0.9-0. 655-0. 425-0. 235-0.030. 1850. 4350. 6450.91(Kf -Ko,) 4 a-0. 120-0. 087-0. 057-0. 031-0. 0040. 0250. 0580. 0860. 121Ka1.8901.7131.5081.2941.0410. 7850. 4930. 241-0. 039ri=Ka/50. 3780. 3430. 3020. 2590. 2080. 1570. 0990. 048-0. 0083Ki0. 920. 940. 981.051.081.050.

10、 980. 940. 92Ko，0. 750.911. 121.181. 1210.90. 75Ki -Ko，0. 170. 04-0. 02-0. 07-0. 1-0.07-0.020. 040. 17(Ki -Ko,) 4 a0. 0230. 005-0. 003-0. 009-0.013-0. 009-0.0030. 0050. 023用内插法求各梁位处值: 如右图：对于号梁：它位于1/2B和1/4E 之间，且距离1/2E和 1/4B 均为 6nio 所以：3/4Byen74 BJ-1/4 E-1/2B-3/4 B/,/7/人/,/7/-1POO .ipon-1P00 -.i?na.ip

11、on.1P00呼匕上0Q “ipnrliRnr1.1Ann -1tAnnipnnKa0. 7730. 9050. 9971. Ill1. 1671. Ill0. 9970. 9050. 773ri 二 Ka/50. 1550. 1810. 1990. 2220. 2330. 2220. 1990. 1810. 155(5)绘制横向分布影响线图，求横向分布系数汽车荷载距离缘石边缘距离不小于0.5m,由此在横桥向布置车辆荷载，求横向分 布系数。本设计中，桥面横向为净9,故最多可以布置两个车道。注意，在布置多车道求横向分布系数时，乘以多车道折减系数，根据规范，两车道的折减系数取1.0。 可以看出，由

12、于两车道的折减系数取1.0,故最不利的横向分布系数肯定发生在两车道加 载时。下图为横向影响线加载的最不利情况：由上图得：对于2号梁：iRnn-rnnIRAQ500叫=1.0xx (0.365 + 0.307 + 0.249 + 0.167)= 0.541对于3号梁：化=1.0 x * x (0.186 + 0.219 + 0.234 + 0.209)=0.424由此可以看出，2号梁的受力情况较3号梁为不 利，故内梁均按2号梁配筋，只算2号梁。取me = 0.5412,梁端剪力横向分布系数的计算(按杠杆法)叫=0 + 0.278) = 0.6393赣C8Lcrua u2緜(二)内力计算1.恒载内

13、力(1),恒载：假定桥面构造个部分重量平均分给各主梁(只算中梁) 表4构件荷载性质构件简图及尺寸一期主恒载二期恒载单元构件体积及算式(1.6-0.16)x0.1+0.16x1.3209x0.03=0.3547容重kN/m3每延米重 量(kN/m)9.22一期恒载 横 隔二期恒载卜f二疋i00、126(l.S-0.16)x0.1+0.16xl.3十 0.09x0.03=0.37470. 88x(0.14+0.16)/2x2x(0. 82-0.1) X5/17. 5=0.054310. 88x(0.14+0. 16)/2x2x0. 82x5/17. 5=0. 0551269.741.411.63桥

14、面铺装二期恒载沥青混凝土：0. 07x1.8=0. 126钢筋混凝土(平均 11. 375cm)：0. 11375x1.8二0 20524253. 0245. 12栏 杆 部 分1.2总 3kN/m 每根梁:3x2/5二1 2kN/m2号梁的恒载汇总于下表: 表5项目一期恒载kN/m二期恒载kN/m主梁横隔板桥面铺装栏杆数值9.741.638.1441.2各期恒载的和11.379.344总恒载20.714x/3.25xl04x0.0627xl06V2111.5由通用规范4.3.1：人=180+(17.5 5)360-180505=230kN(2) 恒载内力计算： 影响线面枳计算见表6： 表6项

15、目计算图式影响线面积W0M”211 116i) = l/./.l = lx17.5 活载内力计算汽车冲击系数计算采用C40混凝土梁的基频：化=G/g = 20.714x10/981 = 21115畑=504念冲击系数：/ = 0A767Lnf -0.0157 = 0.27活载内力计算：公路I级车道荷载值的确定:= 3&20428M143|361=_x17.52 =28.7 162 32丄Q12Y0 =01 /eQ143/41,9/1、17.5 1.= (_) =X = 4.380 2 16 16 2 2L/4Qo = 1.7 = 1x17.5 = 8.752 2恒载内力计算表见表7： 表7Ml

16、-2Ml74QL/4Qoqwoqwoqwoqwoqwoqwoqwoqwo20.7143&2790.8620.71428.7594.7020.7144.3890.62420.7148.75181.25qk = 10.5kN /m在计算剪力效应时，采用12人。现将汽车荷载的计算列表如下，其中:5为均布荷载产生的荷载效应；52为集中荷载产生的荷载效应。(1 + “)(S + SJ为计汽车冲击力后汽车荷载产生的总效应。表8项目计算图Pk对应效应qk对应效应SiS2(l+u)(Sl+S2)Ml4Ml：408.29163.09725.6526544.38217.45967.5241QoQL4M*U4n 1

17、 1 H 1 ) H 1 H 1. 1Q/4Q/ r /4P121111.9927.95177.7238176.3626.51257.6449111.9924.58173.4439408.29122.32673.87473.内力组合表9内力ML/2ML/4ML4QL/4QoQL4恒载790.86594.70594.7090.62181.25101.91活载967.52725.65673.87177.72257.64173.44承载能力 极限状态基本组合2303.571729.551657.06357.56578.20365.12正常使用短期组合1327.14996.91968.21189.13

18、324.05198.05极限状态长期组合109731824.54808.14146.91262.85156.854、裂缝宽度验算由规范6.4.3,裂缝宽度计算公式:30 + d卩 bhQ + (bf-b)hf其中,M、109731C = 1.0, G = 1 + 0.5 = 1 + 0.5 x= 1.413, C =1.0M1327.141327.14x10b” - O.87A,/?o - 0.87x8042.48x1183.75 - l6Q MPa采用HRB335钢筋，=2.Oxio3,钢筋直径d = 32和,AP = bhQ+(b.-b)li/ = 160x1183.75 + (1800-

19、160)x100 =。也*8042.48所以，裂缝宽度:i你=cqg 空()70.28 + lOp160.23 i=1.0x1.413x1.Ox x2.0xl05 I30 + 320.28 + 10x0.0228=0.138”查公预规，由第6.4.2条，对于I类环境，裂缝宽度限值为02mm.W伙=OA33mm h f = 0.1015(/77)所以，假设成立，心=0.2810加开裂惯性矩：4, =-x(1.8-0.16)x0.10153+(1.8-0.16)x0.1015x(0.2810-|)2 + - q 2R10+0.16x0.2810x()2 + 6.154x8.042xl03 x(1.

20、1838-0.2810)2=5.05x1 O2 (m4)开裂截面的抗弯刚度：Bc). = EZ, = 3.25 x IO10 x 5.05 xlO-2 =1.641 x 10N nr)开裂构件等效截面的抗弯刚度：，（紗+;钿時他 Bcr2.674 xlO9_411.93 宀 2.674x1()91327.14， LV 1327.14八 1.641xl09=3.070 x!09(N/n2)xO.16xO.281O3C80根据公预规第6.5.3条规定：受弯构件得挠度长期增长系数,当采用C40 混凝土时，;=1.451.35 ,本设计采用C40混凝土，故伽=145。由此，计算在消除结构自重产生得长期

21、挠度后梁式桥主梁的最人挠度:=77咖=1.45 x 0.7 x ( qkl4 + Pkl3) 384B48B(一 5x10.5x103 x17.54230x10s x17.5= 1.45x 0.7 x (z +H384 x 3.070 xlO948x3.070xl09=0.0127(/?/) = 0,0109(.)所以，需要设置预拱度。预拱度的值按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和：f = rle lGk + 亍 OQqh )=MX晶汕+如话+占/)】= 1.45xx20.714xl03xl7.54 + x(x 10.5x10s xl7.54 +x 230x10s X17.53

22、) 384B2384B48B= 0.018(加)由此，可看出，梁底缘通过点(0,0),(8.750018),(17.5,0)计算预拱度方程：y = 2.351x lOx2 一 4.114xl03x(/n)三、横梁的计算(-)横梁弯矩计算本设计中，桥梁具有3片内横梁，由于主梁跨中处的横梁受力最人，横梁跨中截面受力最不利。故只计算跨中横梁的内力，其它横梁可偏安全的仿此设计。b计算横梁横向影响线 从主梁计算已知：0 = 0.384 = 0.1332当/ = 0时，查GM法图表，并进行内插计算，列入表11内(荷载位置从0到一E间的各项数值与0到B间数值对称，表中从略):计算项目荷载位置B3/4B1/2

23、B1/4B0Uo-0.23 0.115-0.0210.1180.24U1-0.085-0.0320.020.090.2U1-U00.1450.0830.041-0.028-0.04(Ui-Uo) J a0.01930.01110.0055-0.0037-0.0053g=Uo+( Ui-Uo) V a-0.210701039-0.01550.11430.2347Bua(m)-0.94S1-0.4677-0.06990.51421.0560Buaa(m2)-4.1478-2.04640.30592.24974.6201绘制横梁跨中截面的弯矩影响线，加载求（吃人:横梁的最人正弯矩发生在两车道加载时（

24、多车道折减系数取1.0）：4 吃“=xl.0x（0.9719 +4.621 +2.0367 1.3212）= 3.154横梁的最人负弯矩发生在如右图加载时：=*x(2.7468x2-0.12x2)=2.6262, 计算荷载峰值卩按照主梁计算，公路I级荷载：qk = 10.5RNPk = 230kN对于均布荷载：4(/ . mi . 7rcy = sin sin 心兀1I4x10.5 7T-1/2 7T-1/2 =smsm71II=13 37 (kN/m)对于集中荷载：=x 230 x sin17.5/= 26.29(kN/m)所以7 =人 + = 13.37 + 26.29 = 3966(kN

25、 / m)3, 计算跨中横隔梁跨中截面的弯矩：根据1和2计算的卩值以及吃人计算跨中横隔梁跨中截面的弯矩:最大正弯矩：jryTT . / / 2Mv = (1 + /z)-/ sin pai = (l + 0.3)xl.0x39.66xsin-一x3154 = 16258(kN ?)/(-1I最大负弯矩：JTy/H” / / 2M、= (1 + - / sinj- 52Pai = (l + 0.3)xl.0x39.66xsinx2.626 = 135.41(-/?)4, 荷载组合：因为横梁弯矩影响线的正负面枳很接近，并且横梁系预制架设，所以恒载的绝人部 分不产生内力，故组合时不计恒载内力。根据3

26、计算得出的M、.，进行荷载组合：荷载标准组合：AT =1.4M=1.4x162.58 = 227.6伙 Nw)AT =1.4M=1.4x135.41 = 189.57(RNt”)四、支座的验算选用板式橡胶支座：150” x 350” x 35mm 此支座的构造：根据公预规第8.4条计算支座:(一)板式橡胶支座的基本设计数据由规范&4.11. 支座实用阶段的平均压应力限值：Tr=10.0MF2. 常温下橡胶支座剪变模量：G=1.0MPa本设计桥梁处于年平均气温21.3C的坏境中，故橡胶支座剪变模屋按常温取Ge=1.0MPa3. 橡胶支座抗压弹性模量和支座形状系数Ee = 5.4GrS2矩形支座2

27、：(匚 +G)式中Ec一一支座抗剪弹性模量(MPa)q一支座剪变模量；S一支座形状系数：/0 一一矩形支座加劲钢板短边尺寸; lob 一一矩形支座加劲钢板长边尺寸; 一一支座中间层单层橡胶厚度。在本设计中：= 10.2_145x3452：血+ 一 2x5x(145 + 345)E = 5AGeS2 = 5.4xl.0xl0.2z = 5628(MR/)4. 橡胶支座弹性体积模量Eh = 20Q0MPa5. 支座与接触面的摩擦系数本设计中，支座直接与混凝土接触，故 “ =0.36. 橡胶支座剪切角Q正切值限值：当不计制动力时，tana0.5(-)板式橡胶支座的计算由规范8.4.21. 板式橡胶支座有效承压面积式中，k 一一支座有效承压面积(承压加劲钢板面积)；心一一支座压力标准值，汽车荷载计入汽车冲击系数。本设