米装配式钢筋混凝土简支t型梁桥(3)

1、三明学院建筑工程学院课 程 设 计20米装配式钢筋混凝土简支T型梁桥上部结构设计及计算专 业：道路与桥梁课程：桥梁工程学号：学生姓名：指导教师：完成期限：2013-10-25 2013-11-01目录一、设计资料 （1）二、设计内容及要求 （2）三、设计正文 （2）（一）恒载内力计算 （4）（二）活载内力计算 （4）（三）荷载组合计算 （5）1.2.1 用“杠杆法”计算荷载位于支点处各主梁的荷载横向分布系（5）1.2.2 用“修正刚性横梁法”计算荷载位于跨中时各主梁的荷载横向分布系数 （6）1.2.3 计算主梁在荷载作用下跨中截面、支点和 L/4截面的弯矩和剪力（10）主梁内力组21)2、配筋

2、计算及强度验算（26）四、主要参考文献（28）五、图纸 （29）20米装配式钢筋混凝土简支T形桥上部结构设计及计算一、设计资料1、桥面净宽：净-7 （车行道）+2X （人行道）。2、主梁跨径和全长标准跨径：Lb=20m （墩中心距离）。计算跨径：L=19.5m （支座中心距离）。预制长度：L' =19.96m （主梁预制长度）。3、设计荷载公路-I级，人群m。4、桥面铺装：3厘米厚的沥青混凝土面层（重度为 21KN/m）和平均厚9厘3米的防水碎，重度25KN/m5、材料（1）钢筋技术指标种类弹性横量抗拉设计强 度抗压设计强度标准强度I级(MPa)105240240240II级(MPa)

3、105340340340（2）混凝土技术指标（T形主梁、桥面铺装（防水）为 C30,栏杆、人行道 为 C25.种类设计强度标准强度弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉C25MPa28500 MPaC30MPaMPa30000MPaC30|MPaMPa 30000MPa6、结构尺寸桥梁横断面图（单位：cm）横隔梁5根，月J宽15cmi48T型梁尺寸图（单位：cm）7、设计依据 .桥梁工程范立础主编，人民交通出版社； .公路通用桥涵设计规范（JTG D60-2004）; .公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004,简称公预规； .结构设计原理叶见曙主编，人民交通出版社；

4、 .公路桥梁设计丛书一桥梁通用构造及简支梁桥胡兆同、陈万春编着。二、设计内容及要求按照相关规范，进行一跨钢筋混凝土简支T梁的横断面设计、内力计算和强度验算。1 .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。2 .主梁内力计算、配筋及强度验算(1)用“杠杆法”计算荷载位于支点处各主梁的荷载横向分布系数。(2)用“修正刚性横梁法”计算荷载位于跨中时各主梁的荷载横向分布系数。(3)计算主梁在荷载作用下跨中截面、支点截面和 1/

5、4截面的弯矩和剪力。(4)进行主梁内力组合，并画出主梁弯矩包络图和剪力包络图。3 .主梁载面设计、配筋及验算4 .主梁配筋图，构造图三、设计正文(一)恒载内力1 .每延米板上的恒载个g桥面铺装沥青混凝土面层：g1 0.03 1,0 21 0.63kN/m防水碎：g2 0.09 1,0 25 2.25kN/m每延米跨宽板恒载合计：g g1 g2 0.63 2.25 2.88kN/m2 .永久荷载产生的效应弯矩：Msg 1glo - 2.88 (1.6 0.18)20.73kNmg 22216 0 18男力：Qsg gl0 2.88 ( ) 2.04kN(二)、活载内力1)、较接板桥面计算以重车后

6、轮作用于绞缝轴线上为最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的 车轮荷载。根据公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)规定，局部加载选 用车辆荷载。规范中表4.3.1规定，车辆荷载前轮着地长度及宽度为 0.2m 0.3m, 中后轮着地长度及宽度为0.2m 0.6m, 则板上荷载压力面的边长为：前轮：a1 a2 2H 0.2 2 0.12 0.44m中、后轮：a1 a2 2H 0.2 2 0.12 0.44m规范中， 纵向前轮与中轮轴距为3.0m， 中轮与后轮前轴距离为7.0m， 中轮与后轮的前后轴之间的距离均为1.4m， 横向同一车辆两个车轮之间的距离为1.8m，并行车辆间最接近距离为1.

7、3m,计算车辆荷载对于悬臂根部的有效分布宽度。前轮： a a1 2l0 0.44 2 0.71 1.86(m) 3.0(m)中后轮：a a1 2l0 0.44 2 0.71 1.86(m) 1.4(m)由此可知，中后轮的纵向有效分布宽度存在重叠部分，计算重叠后的有效部分宽度为：a, a1 d 2l0 0.44 1.4 2 071 3.26(m)横向而言，布置在铰缝中央的车轮中心最近车轮边缘的距离为：那么车轮作用在横向上没有产生叠加效应。根据 公路桥涵设计通用规范( JTGD60 2004) ， 车辆荷载的中轮轴重为120KN,后轮轴重为140KN取较为不利的后轮轴重进行加载，每米宽板条上，车辆

8、荷载 作用于悬臂根部的弯矩标准值为： 车辆冲击作用的弯矩标准值为： 每米宽板上车辆荷载作用的剪力标准值为： 每米宽板上车辆荷载冲击作用的剪力标准值为：2) 外挑悬臂板桥面板计算车辆荷载对于外挑悬壁板根部的有效分布宽度与前一致，但弯矩和剪力标准值的计算不同，根据相关公式，由于车辆荷载后轮对应的压力面宽度bi b2 H 0.6 0.12 0.72m 0.71m ,所以对应每米宽板条上，车辆荷载作用于外挑悬臂根部的弯矩标准值为： 车辆荷载冲击作用的弯矩标准值为： 每米宽板条上车辆荷载作用的剪力标准值为： 每米宽板条上车辆荷载冲击作用的剪力标准值为： (三)荷载组合根据公路桥涵设计通用规范( JTGD

9、60 2004)的规定，分别对桥面板进行承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计，并进行不同的作用效应组合。( 1)承载能力极限状态设计结构重要度系数取，永久作用效应分项系数取，汽车荷载效应分项系数取则：铰接板悬臂根部弯矩组合Mud G1Msg Q1(Msp1k Msp2k)1.2 0.73 1.4 (12.67 3.80)23.93KN ?m铰接板悬臂根部剪力组合 外挑悬臂根部弯矩组合Mud G1Msg Q1(Msp1k Msp2k)1.2 0.73 1.4 (15.03 4.51)28.23KN ?m外挑悬臂根部剪力组合(2)正常使用极限状态设计汽车荷载的频遇值系数取，则钱接板悬臂根部弯

10、矩组合较接板悬臂根部剪力组合外挑悬臂根部弯矩组合外挑悬臂根部剪力组合(三)截面设计、配筋与强度验算1 .界面设计与配筋悬臂板根部高度h 14cm,净保护层a 2cm。若选用_12钢筋，则有效高度h0为:根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.2条：x oMd fcdbx(ho -)化简：x2 0.226x 0.00425 0解得：x 0.0205m验算：bh0 0.56 0.113 0.0633m x 0.0205m根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.2条：需要的间距为：s 100/(8.42/1.131)13.4cm,取 s 13cm此时入 1.131 1

11、00 8.7cm213即桥面板布置间距为13cm的_12钢筋根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.9条，抗剪截面应符合：0.51 10 3 .30 1000 113 315.65kN Vd 42.41kN满足规范要求根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范条0.50 10 3 1.0 1.23 1000 113 69.5kN Vd 42.41kN故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋。板内分布钢筋用8，间距取25cm2 .承载能力验算由fsdAs Qbx可得：承载能力满足要求三、主梁的计算(一)主梁的荷载横向分布系数1 .跨中弯矩横向分布系数(根据偏心

12、受压法计算，考虑主梁抗扭刚度修正) (1)主梁的抗弯惯矩I及抗扭惯矩It1平均板厚：h0 - (8 14)11cm主梁截面的重心距顶缘距离(160 18) 1111140140 18 -ax: a(160 18) 11 140 1845.3cmT形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面抗扭惯矩之和:顶板：b1/t1 1.6/0.11 14.5,查表得 a1 0.333 腹板：b2/t2 (1.4 0.11)/0.18 7.17,表得 a2 0.303(2)抗扭修正系数根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范3.1.6条，G 0.4E(3)各主梁横向分布系数1号主梁的横向影响线具体见下图1号主

13、梁横向影响线同理可求得2号主梁和3号主梁的影响线，由于结构对称，4号主梁的影响线与 2号主梁影响线对称，5号主梁的影响线与1号主梁影响线对称.2号主梁横向影响线 3号主梁横向影响线对1、2、3号主梁进行最不利加载以求得横向分布系数，加载的位置见下图1号主梁最不利加载2号主梁最不利加载3号两的横向影响线为直线，可直接计算对于公路II级11号王梁的横向分布系数：代 -(0.494 0.316 0.191 0.015) 0.50812 号王梁的横向分布系数：2q - (0.347 0.258 0.194 0.105) 0.4523号主梁的横向分布系数：3q 1 0.2 4 0.4 q 2对于人群1号

14、主梁的横向分布系数：1r 0.5922号主梁的横向分布系数：2r 0.3973号主梁的横向分布系数：3r 2 0.2 0.4 I对于人行道板和栏杆1号主梁的横向分布系数：1b 0.641 0.239 0.4022号主梁的横向分布系数：2b 0.422 0.02 0.4023号主梁的横向分布系数：3b 0.2 0.2 0.42.梁端剪力横向分布系数(根据杠杆法计算)1号主梁加载2号主梁加载3号主梁加载对于公路II级11号王梁的横向分布系数：1 0.667 0.334q 212号王梁的横向分布系数：'2q - 1.00 0.5q 213号王梁的横向分布系数：'3q 1 (1.0 0

15、.278) 0.639对于人群1号主梁的横向分布系数：1r1.2222号主梁的横向分布系数：2r0.2223号主梁的横向分布系数：30(二)作用效应计算1 .永久作用效应(1)永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担主梁：(1.8 0.2)0.111.4 0.2 2511.4kN/m横隔板：中梁：0.5 (1.061.12)0.8 2 0.1525 5 24.51.33kN /m边梁：0.5 (1.06 1.12) 0.8 0.15 25 5 24.5 0.67kN/m桥面铺装：0.1 1.8 24 4.32kN/m人行道板及栏杆按照m来计算，根据横向分布系数分摊至各主梁的荷载为:2

16、号主梁：0.402 5.5 2.21kN/m3 号主梁：0.402 5.5 2.21kN/m3号主梁：0.4 5.5 2.2kN/m各梁的永久荷载为：1 号主梁：11.4 0.67 4.32 2.21 18.6kN/m2 号主梁:11.4 1.33 4.32 2.21 19.26kN/m4 号主梁：11.4 1.33 4.32 2.2 19.25kN/m(2)永久作用效应计算1号主梁12跨中弯矩：M1/2 18.6 15.52558.6kNm81 支点男力：Q0 18.6 15.5 144.15kN22号主梁1O跨中弯矩：M1/2 19.26 15.52 578.4kNm81支点男力：Q0 1

17、 19.26 15.5 149.3kN23号主梁12跨中弯矩：M1/2 19.25 15.52578.1kNm81支点男力：Q0 19.25 15.5 149.2kN22.可变作用效应(1)汽车荷载冲击系数取冲击系数 0.3(2)可变作用产生的弯矩 a.公路II级根据公路桥涵设计通用规范4.3.1 级车道荷载的倍采用，即均布荷载qk条规定，公路II级车道荷载按照公路I 7.875kN/m, R 195kN各主梁的跨中弯矩:1号主梁：M1/22号主梁：M1/23号主梁：M1/2 b .人群荷载10.508 (1 0.3)(10.452 (1 0.3)(-17.875 15.5.52 195 15

18、.5) 655.2kNm4217.875 15.52 - 195 15.5) 583.0kNm120.4 (1 0.3) (- 7.875 15.521 "，、195 15.5) 515.9kNm4人群荷载:Pr3.0 1.0 3.0kN/m53.3kNm35.8kNm各主梁的跨中弯矩：121 号王梁：M1/2 0.592 3 15.528122 号王梁：M1/2 0.397 - 3 15.528123 号王梁：M1/2 0.4 3 15.52 36.0kNm8c.弯矩基本组合根据公路桥涵设计通用规范4.1.6条规定，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

19、分项系数：G1 1.2汽车荷载作用分项系数：Q1 1.4 人群荷载作用分项系数：Q2 1.4 结构重要性系数：0 1.0组合系数：c 0.8 c各主梁的弯矩基本组合:1号主梁：M 1/21.0 (1.2 558.6 1.4 655.2 0.8 1.4 53.3)1647.3kNm2号主梁：M1/21.0 (1.2 578.4 1.4 583.0 0.8 1.4 35.8)1550.4kNm3号主梁：M1/21.0 (1.2 578.1 1.4 515.9 0.8 1.4 36.0)1456.3kNm(3)可变作用产生的跨中剪力按照跨中的横向分布系数来计算跨中的剪力，横向分布系数沿桥跨没有变化，

20、计 算剪力时，根据公路桥涵设计通用规范4.3.1条规定，集中荷载标注值Pk需 乘以的系数，即R 195 1.2 234kNa.公路II级各主梁的跨中剪力：11 2341 号王梁：Q1/20.508 (10.3)(-7.875 15.5 - -) 87.3kN11 2342 号王梁：Q1/20.452 (10.3)(-7.875 15.5.5 - -) 77.7kN112343 号王梁：Q/20.4 (1 0.3) (- 7.875 15.5 - -) 68.8kNb.人群荷载各主梁的跨中剪力：111 号王梁：Q/20.5923.015.53.411kN24112 号王梁：QU0.3973.01

21、5.52.3kN241 13 号王梁：Q/20.4 3.0 15.5 2.3kN2 4c.跨中剪力基本组合各主梁的支点剪力基本组合：1 号主梁:Qo 1.0 (1.2 144.15 1.4 87.3 0.8 1.4 3.411) 299.02kN2 号主梁：Q01.0(1.2149.31.4 77.70.81.42.3)290.52kN3 号主梁：Q01.0(1.2149.21.4 68.80.81.42.3)277.94kN(三)持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算1 .配置主筋根据前面的弯矩基本组合可知，1号梁的跨中弯矩最大，考虑到施工方便， 偏安全地一律按1号梁的弯矩进行配筋计

22、算。假定主梁单向配筋，钢筋净保护层为3cmi钢筋重心至底边距离a 12cm,则主梁有效高度 h0 ha 140 12 128cm已知1号梁跨中弯矩0Md =1647.3kNm ,根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.3条：在这里 fcd11.5MPa, b 0.2m, b'f 1.78m,h'f0.11m,A's0cJss S求解得 x 0.43m 0.11m根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.3条：选用14_32钢筋钢筋的重心距底缘的距离为：y' 3 3.5 3.4 14.9cm实际有效高度：h0 140 14.9 125

23、.1cm配筋率验算： 107/(20 125.1) 4.28% 0.2%2 .持久状况截面承载能力极限状态计算实际受压区高度：x 112.59 280/11.5 (178 20) 11/ 20 50.2cmx 50.2 cmh0 0.56 125.1 70.1cm 满足规范要求截面抗弯极限状态承载力为：满足要求3 .根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置根据剪力基本组合，3号梁的支点剪力最大，1号梁的跨中剪力最大，偏安 全计，支点剪力以3号梁为准，跨中剪力以1号梁为准：0Vd1/2136.9kN ,0Vd0649.8kN假定有6 32通过支点,根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.

24、9条，抗剪截面需满足构造要求：根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范条：介于两者之间，应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算。积算图式如下图所示：内插得到距离梁高h/2处的剪力Vdh/2 620.5kN则由混凝土和箍筋承担的部分：620.5 0.6 372.3kN由弯起钢筋承担的部分：620.5 0.4 248.2kN各排钢筋的弯起位置与承担的剪力见下表：弯起钢筋排次弯起点距支座中心距离(m)承担的剪力值(kN)12345各排弯起钢筋的计算：根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范5.2.7条，与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力为：在这里fsd 280MPa , s 4

25、5°,故相应于各排弯起钢筋的面积：则每排弯起钢筋的面积为：弯起 2_32： A'sb1 1608.4mm2 Asb11671.4 1608.41608.43.9% 5% ,能够满足工程上的要求2.弯起 2_32： A、1608.4mm12弯起 2_32： A'sb3 1608.4mm2A5b3弯起 2 32： A. 1608.4mm2 Asb4 弯起 2_18： A£ 509mm2 Asb5弯起 2_18： A'sb6 509mm2 Asb6 在近跨中处增设2_18辅助斜筋，A, AL6 509mm2,根据公路桥涵钢筋混 凝土和预应力混凝土桥涵设计规范条，弯起钢筋的弯起点，应设在按抗弯强度 计算不需要该钢筋的截面以外不小于 / 2处，满足要求4.箍筋配置根据公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范条，箍筋的间距为：在这里1 1.0 ,3 1.1,0.6,选用2 8双肢 箍筋，fsv 195MPa ,Av 100.5mm2,距离支座中心儿/ 2处的主筋为6_32 , A 4825.2mm2 ,3.4Ag 48.252h0 140 3 3.4 一 131.