12米钢筋混凝土铁路简支梁设计计算书

1、12米钢筋混凝土铁路简支梁设计计算书第1章 道碴槽板部分的计算由任务书可知，只需计算跨中梁段内、外悬臂板的控制截面，所以在顺梁跨方向取1m宽的板带进行计算。1.1 荷载与内力的计算荷载 恒载：均布荷载（道碴及线路设备重、板自重、人行道步板重） 集中荷载（挡碴墙重、栏杆及托架重）活载：均布荷载（人行道活载、列车活载）1.1.1 恒载（1）道碴及线路设备重大小：任务书规定 作用范围：板边缘到主梁中心线均匀分布（2）板自重大小：任务书规定：板容重为计算且板近似按平均厚度计算由挡碴墙在cad面域质量特性分析中可知挡碴墙在x方向的分布范围为0到24.5cm 作用范围：板边缘至主梁中线均匀分布（3）人行道

2、步板重大小：任务书规定作用范围：板边缘至栏杆内侧均匀分布（4）挡碴墙中大小： 挡碴墙大小如图1-1所示在cad中创建面域，求得面积 图1-1作用位置：根据cad中质心位置可知作用点位置为距挡碴墙外边缘集中作用（5）栏杆及托架重大小：任务书规定作用位置：栏杆中点，距栏杆内侧集中作用1.1.2 恒载内力根据各恒载作用可得如图1-2所示恒载作用图示，在图上取控制截面a、b、c、d、e。分别算得其内力 图1-2a截面内力为：b截面内力为：c截面内力为：d截面内力为： e截面内力为： 1.1.3 活载（1）人行道活载大小：任务书规定：距粱中心2.45m以内 距粱中心2.45m以外 作用范围： ：距梁中心

3、2.45m处至挡碴墙边缘均匀分布 ：距粱中心2.45m处至栏杆边缘均匀分布（2） 列车活载列车活载为动力荷载，先求静力荷载及冲击系数，然后求解列车活载。大小：任务书规定：对道碴槽板计算采用中一活载的特种活载，如图1-3所示图1-3横向分布图如图1-4所示 纵向分布图如图1-5所示 图1-4 图1-5 据图可得知横向扩展长度（对于老式枕轨h取32cm，对于预应力枕轨h取29cm）纵向扩展长度由实验得到为120cm 则静力荷载冲击系数的求法：桥规有 冲击系数 式中 l悬臂长度（m） 外悬臂板： 内悬臂梁： 计入冲击系数： 内悬臂梁跟外悬臂梁受冲击的影响差异不大，故取 1.14 活载内力活载内力按照

4、工程情况分为以下两种状态：（1） 活载=列车活载+距梁中心线2.45米以外的人行道活载 此时活载图示如图1-6图1-6按照活载图，求得各控制截面的内力如下：a截面内力为：b截面内力为：c截面内力为：d截面内力为：e截面内力为：（2）全部人行道荷载，无列车荷载此时活载图如图1-7图1-7按照活载图，可求得各控制截面内力如下：a截面内力为：b截面内力为：c截面内力为：d截面内力为：e截面内力为：1.1.5 内力组合控制内力=活载最大值+恒载 表1内力截面恒载活载（有车）活载（无车）控制内力剪力q（）2.61502.24007.24009.855013.356825.29947.240038.656

5、217.332550.20367.240067.536111.043869.1782080.22207.068044.2740051.3420弯矩m（）1.81921.74722.99724.81647.16676.04087.558414.725111.309716.23379.513227.54344.141425.9418030.08321.696310.6258012.32211.2板厚的检算按照平衡设计进行检算已知数据有：根据公式有及估算计算各截面的高度，整理成表格形式如表2下： 表2abcdem4.816414.725127.543430.083212.32212m9.632829

6、.450255.086860.166424.644251.990.7124.1129.783.077.9116.7150.1155.7109.0120.0150.0240.0240.0150.0结论：对比各控制截面计算高度与实际高度可以发现，各控制截面实际板厚均大于平衡设计的板厚。1.3 配筋及最小配筋率的检算由上述板厚检算可知，各控制截面均属于低筋设计。配筋计算公式为式中取 则有 整理得表3所示： 表3abcde120.0150.0240.0240.0150.04.816414.725127.543430.083212.322194.0124.0214.0214.0124.014889.61

7、9641.633897.633897.619641.6323.47749.69812.55887.47627.35配筋462.0808.5924.0924.0693.00.4910.6520.4320.4320.559结论：对比各控制截面钢筋设计面积与计算面积可知，各控制截面设计面积均大于计算面积，且1.4 混凝土压应力、钢筋拉应力、混凝土主拉应力的检算根据容许应力法计算各控制截面的混凝土压应力、钢筋拉应力、混凝土主拉应力如下：已知 列出如表4所示表格： 表4abcde4.816414.725127.543430.083212.32219.855038.656267.536180.222051

8、.3420462.0808.5924.0924.0693.094.0124.0214.0214.0124.00.5010.6650.4400.4400.57030.144.464.964.941.884.0109.2192.4192.4110.13.816.074.414.825.35124.11166.78154.93169.22161.500.11730.35400.35100.41690.4663结论：对比表格数据之后可得： 对于各控制截面，均有 1.5 裂缝宽度的检算裂缝计算公式：式中各参数如下：将各参数整理进表5有： 表5abcde活载弯矩2.99727.558416.233725.

9、941810.6258恒载弯矩1.81927.166711.30974.14141.69634.816414.725127.543430.083212.32211.37551.39731.37721.32751.3275121.66163.51151.89165.90158.32462.0808.5924.0924.0693.00.09430.12470.13330.13330.11540.16650.19330.17070.17970.1856结论：对比表格数据，可知 各控制截面裂缝宽度均满足第2章 主梁部分的计算取单片梁计算2.1 荷载与内力的计算恒载：道碴、线路设备、人行道步板、栏杆及托

10、架重；主梁自重活载：列车活载荷载2.1.1 恒载（1）道碴、线路设备、人行道板、栏杆及托架重根据标准设计计算资料，对每片直线梁为（2）主梁自重l 跨中窄腹板梁段：截面积：由板的计算可知 由梁的横截面图有 自重：l 粱跨两端宽腹板梁段截面积：由梁横截面图可知自重：（3）恒载均值窄段：宽段：距主梁端头3m处为宽腹板，则有 平均 不均匀系数对照规定，不均匀系数未超过平均值的10%，故可按均布计算。 所以，恒载2.1.2 恒载内力取支座处（a）、处(b)、2.75m处(c)、处(d)、处(e)、跨中(f)截面 支 座（a）： 处(b)：2.75m处(c)： 处(d): 处(e): 跨 中(f)：2.1

11、.3 活载 由规范规定，只计入列车荷载（不计人行道活载）冲击系数 式中 l梁的计算跨度12m所以 活载内力按照换算均布活载在影响线上加载计算：式中 k换算均布活载，查规范取用 加载范围内相应影响线面积分别计算各截面内力如下（1）支座截面(a)剪力弯矩影响线如下图2-1所示： 图2-1剪力：由查表得其中为加载长度，为最大纵坐标位置（下同）弯矩：(2) 处(b)剪力弯矩影响线如下图2-2所示：图2-2剪力：由 代入公式弯矩：由 查表得（3）2.75m处(c)剪力弯矩影响线如下图2-3所示：图2-3剪力：由 代入公式弯矩：由 (4) 处(d)剪力弯矩影响线如下图2-4所示：图2-4剪力：由 查表得弯

12、矩：由查表得(5) 处(e)剪力弯矩影响线如下图2-5所示：图2-5剪力：由 代入公式弯矩：由查表得(6)跨中处（f）剪力弯矩影响线如下图2-6所示：图2-6剪力：由 查表得弯矩：由查表得2.1.4 内力组合剪力组合 表6（单位：）支座2.75恒载271.860203.895147.258135.93067.9650活载580.243466.899375.386359.156267.416180.844控制剪力852.103670.794522.644495.086335.381180.844弯矩组合 表7（ 单位：）支座2.75恒载0356.816576.287611.685764.6068

13、15.580活载06949221115.6911180.5481451.6071518.509控制弯矩01051.7381691.9781792.2332216.2132334.0892.2 加厚截面位置是否合适的检算支座截面：估计，则取 如果梁端附近腹板不加厚，即采用则所以，梁段附近腹板需要加厚当加厚至时 符合要求，故腹板两侧各加厚10cm。2.75m处：估计，则取 腹板加厚至2.75m处符合安全规定。2.3 道碴槽板厚度与宽度是否符合主梁按t形梁计算要求的检算板厚：有梗肋，坡度1：3窄腹板段，宽腹板段，所以，板厚满足规范要求。板宽：由于内外悬臂部分不对称，故检算悬臂长度较大的外悬臂板所以板

14、宽也满足规范要求。2.4 跨中截面主筋设计估计 则 根据任务书规定，主筋直径取故选用，跨中主筋布置如下图： 单位：cm图2-7核算实际与估计2.5 跨中截面混凝土及主筋应力的检算按t形梁校核。在主梁横截面图中，挡碴墙有断缝，不参与t形梁抗弯；又因为排水混凝土标号低，且与板顶混凝土整体性差，也不参加抗弯计算；内边墙略去。故对于主梁抗弯强度计算，重新求平均板厚，则假定 由解得 所以则 代入数据得到 解得 则超过部分 应力符合要求 应力符合要求2.6控制截面最大主拉应力的检算 表8af5050303046.56.58.79151148.5148.5146.21138.92136.62136.6213

15、6.55852.103522.644522.644180.8441.2270.7651.2750.441各控制截面最大主拉应力为变截面处2.7 箍筋设计根据五中求得各截面的剪应力，做出剪应力图如下： 单位： 图2-8由图可知则 得到结论截面尺寸符合要求，不需要加厚腹板尺寸；需要通过计算配筋；并且全梁均需要通过计算配筋。根据任务书规定，箍筋采用，则，按照构造要求，一层内主筋多于五根，故采用4肢箍筋，间距采用350mm2.8 斜筋设计（1）剪力图中由需有斜筋1承受的面积为所需要的斜筋1总面积为所需斜筋1根数 取15根（2）剪力图中由需有斜筋1承受的面积为剪力图中由需有斜筋1承受的面积为所需斜筋2根数 取7根（3）用作图法确定斜筋位置斜筋2：7根斜筋分5批弯起（ ，）斜筋1：15根斜筋分5批弯起（，）作用位置用作图法（图2-9）确定2.9 弯矩包络图与材料图图2-92.10 跨中截面裂缝宽度的检算裂缝计算公式：式中 所以，裂缝宽度符合要求。2.11 座截面翼板和梁肋连接处剪应力的检算如右图2-10所示，需要检验的截面有支座截面上翼板1-1截面支座截面上翼板2-2截面支座截面下翼板3-3截面 图2-10（