装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计 桥梁工程专业毕业设计 毕业论文

1、桥梁工程毕业设计专 业 班 级 姓 名 学 号 xx大学土木学院2012年05月一、课程设计目的本课程的任务和目的：学生通过本课程的设计练习，使学生掌握钢筋混凝土简支T梁设计计算的步骤和方法，学会对T梁进行结构自重内力计算、汽车荷载和人群荷载内力计算、作用效应组合；在汽车和人群荷载内力计算时，学会用偏心受压法和杆杠原理法求解荷载横向分布系数。二、课程设计题目装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计三、课程设计任务与指导书（附后）四、课程设计成果要求设计文本要求文图整洁，设计图表装订成册，所有图表格式应符合一般工程设计文件的格式要求。五、课程设计成绩评定课程设计文本质量及平时成绩，采用五级制评定：优、良

2、、中、及、不及。装配式钢筋混凝土简支T形梁桥课程设计任务与指导书一、设计内容根据结构图所示的一孔标准跨径为Lb=25m的T形梁的截面尺寸，要求对作用效应组合后的最不利的主梁（一根）进行下列设计与计算：1、 行车道板的内力计算；2、 主梁内力计算；二、 设计资料1、 桥面净宽：净-7（车行道）+21.0（人行道）+20.25（栏杆）。2、 设计荷载：公路-II级，人群3.5kN/m2。3、 材料：4、 结构尺寸图：桥梁纵向布置图（单位：cm）三、 知识点（计算内容提示）1、 行车道板计算1） 采用铰接板计算恒载、活载在T梁悬臂根部每延米最大内力（M和Q）。2） 确定行车道板正截面设计控制内力。2

3、、 主梁肋设计计算1） 结构重力引起内力计算（跨中弯矩和支点剪力），剪力按直线变化，弯矩按二次抛物线变化。2） 计算活载（车道荷载）和人群荷载引起截面内力（跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力）。荷载横向分布系数计算：跨中m0.5按偏心受压法计算，支点m0按杆杠原理法计算。计算跨中弯矩和支点剪力时荷载横向分布系数按桥规规定变化。3） 计算控制截面的跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力。4） 对计算出的控制截面内力进行荷载组合，并按桥规进行系数提高。5） 根据组合后的内力，取最大内力（M和Q）作为设计内力值。3、 变形验算和预拱度设置。结构的变形计算和验算，根据桥规规定设置预拱度。四、 参考文献1、 桥梁工程技

4、术教材，郭发忠主编，人民交通出版社。2、 桥涵工程教材3、 桥涵设计教材，白淑毅编著，人民交通出版社，2004.1。4、 结构设计原理教材。5、 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）。6、 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）。7、 公路桥梁设计丛书桥梁通用构造及简支梁桥胡兆同，陈万春编著。8、 桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥.易建国编著。9、 T型梁有关标准图。1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范 标准跨径：桥梁标准跨径20m；计算跨径(正交、简支)19.6m；预制板长19.96m设计荷载：公路级桥面宽度：（路基宽26m，高速公路），半

5、幅桥全宽12.5m0.5m(护栏墙)+11.25m(行车道)+ 0.5m(护栏墙)或0.75m(波型护栏)12.25m或12.5m桥梁安全等级为一级，环境条件类 规范公路工程技术标准JTG B01-2003公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004（简称通规）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004（简称预规） 参考资料公路桥涵设计手册桥梁上册（人民交通出版社2004.3）1.2 主要材料1）混凝土：预制板及铰缝为C50、现浇铺装层为C40、护栏为C302）预应力钢绞线：采用钢绞线，3）普通钢筋：采用HRB335，1.3 设计要点1）本计算示例按先张法部分预应力混凝土

6、A类构件设计，桥面铺装层100mmC40混凝土不参与截面组合作用；2）预应力张拉控制应力值，预应力张拉台座长假定为70m，混凝土强度达到80时才允许放张预应力钢筋;3）计算预应力损失时计入加热养护温度差20引起的预应力损失;4）计算混凝土收缩、徐变引起的预应力损失时传力锚固龄期为7d;5）环境平均相对湿度RH=80;6）存梁时间为90d。2 横断面布置2.1 横断面布置图（单位：m）2.2 预制板截面尺寸单位：mm边、中板毛截面几何特性 表21板号边板中板几何特性面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离面积抗弯弹性模量截面重心到顶板距离0.64220.07490.477680.59440.07247

7、0.481073 汽车荷载横向分布系数、冲击系数的计算3.1 汽车荷载横向分布系数计算 跨中横向分布系数本桥虽有100mm现浇桥面整体化混凝土，但基本结构仍是横向铰接受力，因此，汽车荷载横向分布系数按截面8块板铰接计算。由于边中板的抗弯、抗扭刚度稍有差别，为简化计算，参考已有资料，取中板的几何特性，板宽b=1.5m,计算跨径=19.6m,毛截面的面积，抗弯惯矩，抗扭惯矩。 计算刚度参数参见“公路桥涵设计手册梁桥上册” 人民交通出版社2004.3由附表（二）铰接板（梁）桥荷载横向分布系数影响线表,依板块数8,及所计算板号按=0.0167值查取各块板轴线处的影响线坐标 影响线坐标表 表31=0.0

8、167影响线坐标123456788-10.2280.1900.1480.1180.0960.0810.0720.0678-20.1900.1870.1600.1260.1030.0870.0760.0728-30.1470.1590.1650.1450.1190.0990.0870.0818-40.1110.1260.1450.1550.1390.1170.1030.096求1号（边板）、2号板汽车荷载横向分布系数：在影响线上布置车轮,相应位置处的竖标总和即为荷载分布系数 支点横向分布系数：按杠杆法布载分别计算边、中板的横向分布系数。支点截面汽车荷载横向分布系数，因一列车辆的轮距为1.8m，1

9、号、2号两块板上只能布一排汽车轮载，所以支点横向分布系数。 车道折减系数双车道车道折减系数为1。3.2 汽车荷载冲击系数值计算汽车荷载纵向整体冲击系数简支板结构基频 通规条文说明4 C50混凝土 板跨中处单位长度质量：，其中跨中延米结构自重（N/m），g重力加速度 按照通规第条，冲击系数可按下式计算： 当时， 汽车荷载的局部加载的冲击系数 采用。4 作用效应组合4.1 作用的标准值 永久作用标准值 一期恒载：预制板重力密度取 边板(计入悬臂部重)中板 二期恒载：1）100mm C40混凝土或100mm沥青混凝土铺装重力密度取2）铰缝混凝土，重力密度取3）护栏（单侧），重力密度取，并八块板平分。

10、边板 中板恒载效应标准值计算 表41截面板号弯矩剪力计算式计算式跨中边板847.99530.14中板742.10496.53边板636.08397.6686.5354.10中板556.65372.4575.7250.67支点边板176.24110.18中板154.23103.194.1.2 汽车荷载效应标准值公路-级车道荷载计算图式根据通规第4.3条，公路级车道荷载均布标准值为，集中荷载标准值：当计算跨径小于5m时，；当计算跨径等于或大于50m，。本例计算跨径为19.6m 计算剪力时，计算跨中、截面荷载效应标准值 两列车布载控制设计，横向折减系数，A为内力影响线面积，为内力影响线竖标值。跨中、

11、支点截面汽车荷载内力影响线跨中、支点截面公路级荷载产生的内力表4-2截面板号荷载横向分布系数弯矩影响线不计冲击力=1计冲击力=1.274剪力影响线不计冲击力=1计冲击力=1.274跨中边跨0.33448.024.9558.57711.624.90.564.9582.74中跨0.325543.52692.4463.2080.51边跨0.33436.023.675418.95533.745.510.7590.67115.89中跨0.325407.66519.3688.52112.77支点边跨0.3345.510.5181.11230.734.29中跨0.3255.510.5180.41229.84

12、4.29支点剪力横向分布系数采用与影响线面积相应的横向分布系数平均值。4.2 作用效应组合 基本组合（用于结构承载能力极限状态设计） 通规1式1）其中各分项系数的取值如下结构重要性系数，=1.1；结构自重分项系数， 1.2汽车荷载（含冲击力）的分项系数，取1.42）基本组合计算永久作用的设计值与可变作用设计值组合表43-1、43-2永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 表43-1（边板）板号作用分类组合计算表达式跨中支点弯矩剪力弯矩剪力剪力边板永久作用一期恒载847.990636.0886.53176.24二期恒载530.140397.6654.10110.181378.3901033.74

13、140.63286.421654.0701240.49168.76343.70可变作用711.6282.74533.74115.89231.98996.27115.84747.24162.25324.77使用阶段2090.01115.841567.48256.52518.402915.37127.422186.50364.11735.32永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 表43-2（中板）板号作用分类组合计算表达式跨中支点弯矩剪力弯矩剪力剪力中板永久作用一期恒载742.100556.6575.72154.23二期恒载496.530372.4550.67103.191238.630929.

14、10126.39257.421486.3601114.92151.67308.90可变作用692.4480.51519.36112.77230.07969.42112.71727.10157.88322.10使用阶段1931.07112.711448.46239.16487.492701.35123.992036.23340.50694.104.2.2 作用短期效应组合(用于正常使用极限状态设计) 永久荷载作用为标准值效应与可变作用频遇值效应组合,其效应组合表达式为通规-1式式中 -可变作用效应的频遇值系数: 汽车荷载（汽车荷载不计冲击力）=0.7,温度梯度作用1=0.8。 作用长期效应组合（

15、用于正常使用极限状态设计）永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为： 通规-2式式中第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载（不计冲击力）=0.4，温度梯度作用=0.8；作用长期效应组合设计值,结构抗裂验算时,其中可变作用仅考虑汽车等直接作用于构件的荷载效应。作用短期和长期效应组合计算 表44作用分类组合计算表达式跨中支点弯矩剪力弯矩剪力剪力边板永久作用1378.3901033.74140.63286.42可变作用558.5764.95418.9590.97182.09温度梯度效应另计391.0045.47293.2763.68127.46223.4325.9816

16、7.5836.3972.841769.3945.471327.01204.31413.881601.8225.981201.32177.02359.26中板永久作用1238.630929.10126.39257.42可变作用（不计冲击力）543.5263.20407.6688.52180.59温度梯度效应另计380.4644.24285.3661.96126.41217.4125.28163.0635.4172.241619.0944.241214.46188.35383.831456.0525.281092.16161.80329.664.3 截面预应力钢束估算及几何特性计算4.3.1A类部

17、分预应力混凝土受弯构件受拉区钢筋面积估算1、根据预规第6.3条,A类构件正截面抗裂混凝土在作用(或荷载)短期效应组合下应符合: 预规 -3 式式中 估算预应力钢筋时，近似取毛截面积A，抗弯惯炬I，yp分别代替公式中的A0、I0、ep0。y0为截面重心轴到截面受拉边缘（底边）的距离，用代替；为受拉区钢筋合力点的预应力钢筋的应力，取控制应力的70%计： =0.70.751860=976.5。近似取。令则。2. 假定混凝土受压区高度x位于截面顶板内，根据预规第条： 预规 -1 式令 预规 -2 式式中 b：截面顶宽； :截面有效高度（h-a）,此处，近似取h0=h-ap=899mm,ap 为预应力钢

18、筋合力中心到底板的距离=61mm； c50混凝土：=22.4，； HBR钢筋：；钢绞线：；预应力钢筋、普通钢筋面积估算表 表45受力状态估算公式边板中板持久状况正常使用极限状态，需要配钢束根，需要配钢束根持久状况承载能力极限状态需要配筋根，需要配筋根，为防止板端上缘拉应力过大，部分预应力钢筋在1/4到板端需采取分批失效措施，普通钢筋全截面配置。 板内截面配筋 表46板号跨中支点边板=19234761，2363895，2085895，1390897中板=18104761，2224895，1946895，1390897表中：受拉区普通钢筋、预应力钢筋截面积；受拉区普通钢筋、预应力钢筋合力点到受拉边缘的距离；截面有效高度，截面有效高度 换算截面几何特性计算注：截面配筋示意图单位mm 换算截面几何特性 表47板号截面板顶计算宽度换算截面面积矩边板跨中14500.66550.078690.49230.3970.4110.66420.078500.49150.3980.412支点0.65900.077730.48840.4000.4150.084630.104140.09351中板跨中14100.62140.0759