钢筋混凝土简支T梁桥设计

1、页眉湖南农业大学课程设计说明书课程名称：道路与桥梁工程设计课程设计题目名称：钢筋混凝土简支T 梁桥设计计算班级： 2009级土木工程专业 4 班姓名：陈勇学号：200941933420指导教师：杨敬林评定成绩：教师评语：指导老师签名：2011年月日页脚页眉目录设计任务书·····················（1）设计资料·····&#

2、183;················（4）一、行车道板的内力计算与组合············（5）二、主梁的荷载横向分布系数计算···········（7）（一）、支点截面的横向分布系数计算·&

3、#183;········（7）（二）、跨中截面的横向分布系数计算··········（8）三、主梁内力计算··················（11 ）（一）、恒载内力计算 ·····&#

4、183;···········（11 ）（二）、活载内力计算 ·················（13 ）（三）、荷载组合 ················&#

5、183;··（18 ）四、横隔梁内力计算·················（19 ）五、主梁变形验算··················（21 ）六、设计依据与参考文献·····&

6、#183;·········（23 ）页脚页眉钢筋混凝土简支T 梁桥设计计算课程设计任务书题目 :钢筋混凝土简支 T 梁桥设计计算1.课程设计教学条件要求桥梁结构课程设计是土木工程专业桥梁工程实践环节课，通过设计进一步巩固桥梁结构基本原理和基本知识， 以及桥梁构造， 培养设计动手能力， 初步学会运用桥梁设计规范，桥梁标准图，估算工程材料数量，完成桥梁总体布置图的技能。并为毕业设计以及今后专业工作中奠定必要基础。本课程设计要求学生在一周的时间内通过指导教师的指导，完成任务书中的全部内容，学生通过本课程的设计

7、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、内力组合；在汽车和人群荷载内力计算时，学会用杆杠原理法、偏心受压法和G-M法求解荷载横向分布系数。2.课程设计任务2.1 设计资料1 桥面净宽：净 -7或8或 9+2 × 1.0 或0.75 或 0.5m 人行道（各人按表中数据查询）2 主梁跨径及全长标准跨径： lb =10或 13或 16或20.00m （墩中心距离）（各人按表中数据查询）计算跨径： l =9.50 或 12.50 或15.50 或 19.50m （支座中心距离）（对应上面之数值）主梁全长： l

8、全=9.96 或12.96 或 15.96 或 19.96m （主梁预制长度）（对应上面之数值）3 设计荷载汽车 I级；人群荷载 3.0kN/m 2或 4.0kN/m 2或 5.0kN/m 2（各人按表中数据查询）汽车级；人群荷载 3.0kN/m 2或 4.0kN/m 2或 5.0kN/m 2（各人按表中数据查询）4 材料 x钢筋：主筋用级钢筋，其他用级钢筋。混凝土： 20 号或 25 号或 30 号（自选）5 桥面铺装：沥青表面处厚 2cm （重力密度为 23KN/m 3 ）， C25 混凝土垫层厚 612cm （重力密度为 24KN/m 3 ），C30T 梁的重力密度为 25KN/m 3

9、。页脚页眉6 T梁简图如下：横剖面纵剖面主梁截面尺寸可参考已有设计数据自己拟定（根据桥面净宽选取翼缘宽、主梁高、梁肋宽等）2.2 、计算内容1 行车道板的内力计算和组合；2 计算主梁的荷载横向分布系数页脚页眉用杠杆原理法求支点截面的横向分布系数，用偏心压力法求跨中截面的横向分布系数。3 主梁内力计算；4 横隔梁内力计算；5 主梁配筋；6 主梁变形验算。3.课程设计报告书主要内容计算说明书包括：行车道板的内力计算和组合；主梁的荷载横向分布系数的计算；主梁内力计算；横隔梁内力计算、配筋；主梁变形验算；钢筋布置图。4.课程设计要求（1）学生按时完成课程设计，遵守课程设计要求与纪律。（2） 学生独立完

10、成课程设计任务。指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。（3）学生按时提交课程设计成果和打印或手写的课程设计报告书。5.课程设计参考资料 1公路桥涵设计通用规范 （ JTGD60-2004 ）.人民交通出版社， 2004 2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 ）.人民交通出版社， 2004 3姚玲森，桥梁工程 .出版社：人民交通出版社， 1993 4范立础 ,桥梁工程（上、下册） .出版社：人民交通出版社， 19966.设计进度、时间安排时间：第 12 周（ 11 月 14 日11 月 18 日）第一天上午（星期一） ：布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及设

11、计例题，复习有关课程内容。下午进行行车道板的内力计算；第二天上午（星期二）：计算主梁的荷载横向分布系数；下午进行主梁内力计算；第三天（星期三）：横隔梁内力计算；第四至五天（星期四、星期五） ：主梁配筋和主梁变形验算，并绘制主梁配筋施工图，最后提交设计成果。页脚页眉桥梁工程课程设计设计资料1 桥面净宽净-9+2 × 0.75m 人行道2 主梁跨径及全长标准跨径lb=16.00m （墩中心距离）计算跨径l=15.50m （支座中心距离）主梁全长l全= 15.96m （主梁预制长度）3 设计荷载汽车级；人群荷载 5.0kN/m 2。4 材料 x钢 筋：主筋用级钢筋，其他用级钢筋。混凝土：

12、25号5 桥面铺装：沥青表面处治厚 2cm （重力密度为 23KN/m 3），C25 混凝土垫层厚 9cm （重力密度为 24KN/m 3 ），C30T 梁的重力密度为 25KN/m 3 。6 T梁简图如下：7590075沥青混凝土 2cmC25混凝土垫层 9cm81.5%1.5%4010013181200200200200页脚页眉图 1. 桥梁横剖图单位： cm0013853853853851596图 2. 桥梁纵剖图单位： cm20083854211600130111815图 3.主梁断面图(cm)图 4.横梁断面图 (cm)一、行车道板的计算1恒载及其内力（以纵向1m 宽的板条进行计算）

13、每延米板上的恒载g ：沥青混凝土面层g1：0.021.0230.46KN/mC25混凝土垫层 g2：0.091.0242.16KN/m0.080.14T梁翼板自重 g3：1.0252.75KN/m2合计： ggi5.37KN/m每米宽板条的恒载内力031页脚页眉M Ag1gl0215.37 0.9122.22kN m22QAggl05.370.91 4.89kNT 梁翼板所构成的铰接悬臂板如图5 所示。1铰接8141固接189191200图 5.行车道板构造2汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为140kN ，轮压分布宽度如图 6 所示，车辆荷载后轮着地长度为a20

14、.20 m ，宽度 b20.60m 则a1a22H0.220.110.42mb1b22H0.620.110.82m245°4.04=1a6.03=4db1=0.82.+1l0=22d+a14=.a0=1a45°2l 0=1.82页脚页眉图 6.车轮荷载计算图荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度：aa1d2l00.421.41.823.64m由于这是汽车荷载局部加载在T 梁的翼缘板上，故冲击系数取11.3作用于每米宽板条上的弯矩为M Ap12P l0b14a421400.821.33.640.914417.63kN m作用于每米宽板条上的剪力为：QAp ( 12 p1 4 02)

15、1. 33.2 5 k N4a46 43内力组合（1）承载能力极限状态内力组合计算M u d1. 2M A g1.M4 AP1.2 ( 2.22) 1.4 ( 17.63)2 7. 3 5 k N mQu d1. 2 QA g1. 4AQP1. 2 5. 3 7 1. 4 2 5 4 1. 4 4 k NM ud27.35kN m所以，行车道板的设计内力为41.44kNQud（2）正常使用极限状态内力组合计算M udM Ag0.7M AP( 2.22)0.7( 17.63) 14.56kN mQudQAg0.7QAP5.37 0.72522.87kN二、主梁的荷载横向分布系数计算页脚页眉（一）

16、、计算支点截面的横向分布系数（利用杠杆原理法）。7590075125200200200200125or1号梁横向影响线P5018016.1084.1or1802号梁横向影响线P531.10.0Por1803号梁横向影响线531.10.0图 7.支点处横向分布系数图单位： cm1 号梁对于汽车荷载q1 2.0+0.2mOp22 . 00.552对于人群荷载0.3 7 50.52.0mO rr2.01.4 3 82 号梁对于汽车荷载mOpq12.0+0.2 00.7725222 . 0对于人群荷载mOrr0（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）页脚页眉3 号梁对于汽车荷载q1 2.0+0.2 0.

17、7mOp20.72522 . 0对于人群荷载mOrr0（二）、计算跨中截面的横向分布系数（利用偏心压力法）。当荷载位于跨中时，此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为l15.51.552B5 2.0但此处仍按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数mcq ，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数 n=5, 梁间距为 2 米。5ai 2a1 2a2 2a3 2a4 2a5 2i 1220 (22.0)(22 2.0)(2 2.0)2 . 024 0 m页脚页眉759007512345125200200200200125桥梁横截面50180130180车荷载辆Por60050

18、101号梁横向影响线7086916.2.2.020.04.0.0-Por04002号梁横向影响线45445.15004132.Por.0003号梁横向影响线02.0图 8. 荷载横向分布系数图单位： cm1 号梁11151a121(2 2.0)2n0.60nai2540i11a1a50.20nn2aii 1由 11 、 15 绘制 1梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置。进而由11 、 15 计算横向影响线的零点位置，设零点至1 号梁位的距离为 x,则：x4 2.0 xx 6. 0 m0.60解得：0.2零点位置已知后，就可以求出各类荷载相应于各个荷载的横向影响线竖直坐标q 和 r 。页脚页

19、眉对于汽车荷载110.6 04. 22.9 1.1) 0.71mc q1q6.(6. 0220对于人群荷载mcrr11 xr0.60(6.0 0.50.375)0.6875x6.02 号梁1a1a218.00.421nnai2540.0i 11a2a518.025n50n240.0aii 1由 21 、 25 绘制 2梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载mc q2110. 46.2 4.93. 1) 0. 5552q28.(8. 00对于人群荷载mcr 2r21 xr0.4 (8.00.50.375)0.444x8.03 号梁1a1 a3131n0 0.2nai25i11a3 a

20、5135n0 0.2nai25i 1由 31 、 35 绘制 3梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载mcq 31q1(0.2 4) 0.422对于人群荷载mc r3r0. 4页脚页眉横向分布系数梁号荷载位置公路 -级人群荷载跨中 mc0.710.68751支点 mo0.551.438跨中 mc0.5550.4442支点 mo0.7250跨中 mc0.40.43支点 mo0.7250三、 主梁内力计算（一）、恒载内力的计算1.恒载集度0.080.14主梁： g1 0.18 1.32.0 0.18 25 10.86kN / m2横隔梁：0.08 0.142.0-0.180.15 0.

21、1625对于边主梁： g21222515.501.01kN/ m对于中主梁： g2121.012.02kN / m桥面铺装： g30.0290.060.125 4.72kN / m239 242页脚页眉栏杆和人行道：g452 52kN / m作用于边主梁的全部恒载g 为： ggi10.861.014.72218.59kN/ m作用于中主梁的恒载强度为：g'10.862.024.72219.6kN / m2.恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力，计算图式如图9 所示，则M xgl xgx xgx l x222Q xglgxg l2x22Ax0g=18.59KN/mBcMxl=15.5mxQxR

22、=gl/2图 9. 恒载内力计算图式主梁恒载内力计算表剪力 Q （kN ）弯矩 M （ kN· m）Q18.59M=015.50 144.12（151.9 ）(0)x14Q18.59(15.5 15.5 ) 108.118.5915.515.515.524M4418.724(113.9)(441.5)页脚页眉x1Q 0M118.59 15.52558.328(0)(588.6)注：括号（）内值为中主梁内力。支点剪力1 5 梁Q011 5. 5 1 1 8. 5 9 1 4 4. 1 k N2234梁Q011 5. 5 1 1 9. 6 1 5 1. 9 k N2（二）、荷载内力计算1

23、均布荷载和内力影响线面积计算均布荷载和内力影响线面积计算表公路 -级人群影响线面积影响线图式10.50.751 l 2L5.0 0.75 3.7530.03m 2M l / 2L/47.8758Ql / 27.875l1/23.751.94m8-1/2Q07.8753.75l =7.75m122. 公路 -级中集中荷载 PK 计算页脚页眉计算弯矩效应时 PK3601800.75 18019.5 5166.5kN505计算剪力效应时PK1.2166.5199.8kN3. 计算冲击系数结构跨中处的单位长度量：A0.181.3(2.00.18)0.080.140.44m 22mcG0.44251.1

24、2 kg / mg9.81主梁截面形心到T梁上缘的距离：0.11(2.00.18)(0.11/ 2)1.30.18(1.3/ 2)y0.11(2.00.18)1.30.180.4m跨中截面惯性矩：I c(2.0 0.18) 0.113(2.00.18)0.11 (0.40.11 )21220.18 1.330.18 1.3(1.30.4)20.07161m4122查表 C25 混凝土 E 取 2.8 10 10 PafEI c3.142.8 1010 0.071612mc2 15.528.74Hz2l11200. 1 7 6 7f l n0. 0 1 5 7则冲击系数11. 367页脚页眉因双

25、车道不折减，故14. 跨中弯矩 M l / 2 计算由于跨中弯矩横向分布系数1、 5梁最大，所以只需计算1、 5梁的弯矩，计算如下：（1）对于 1# 梁和 5梁公路级汽车活载的跨中弯矩：S汽M l / 2(1)mcq1(qKPK y)1.36710.71(7.87530.03166.515.5 )4855.73kNm人群荷载的跨中弯矩：S人M l / 2mcr1 qr0.68753.7530.0377.42kNm（2）对于 2# 和 4# 梁公路级汽车活载的跨中弯矩：S汽 Ml / 2 ( 1) mc q2 (qKPK y)15.5)1.367 1 0.555 (7.875 30.03 166

26、.546 6 8 . 9 1 k Nm人群荷载的跨中弯矩：S人 M l /2 mcr 2 qr0.444 3.75 30.03 49.10kN m（3）对于 3# 梁公路级汽车活载的跨中弯矩：页脚页眉S汽 M l /2(1) mcq3 (qKPK y)1.36710.4(7.87530.03166.515.5)4482.10kNm人群荷载的跨中弯矩：S人M l / 2mcr 3 qr0.43.7530.0345.05kNm5. 跨中剪力 Ql / 2 计算（1）对于 1和 5# 梁公路级汽车活载的跨中剪力：S汽Ql /2(1)mcq1 (qKPK y)1.367 10.71 (7.875 1.

27、94199.8 0.5)111.79kN人群荷载的跨中剪力：S人 Ql /2 mcr1 qr0.6875 3.75 1.94 5.00kN（2）对于 2和 4# 梁公路级汽车活载的跨中剪力：S汽Ql /2(1)mcq 2 (qKPK y)1.367 10.555 (7.875 1.94 199.8 0.5)87.38kN人群荷载的跨中剪力：S人 Ql /2 mcr 2 qr0.444 3.75 1.94 3.23kN（3）对于 3# 梁页脚页眉公路级汽车活载的跨中剪力：S汽Ql /2 (1 ) mcq3 (qKPK y)1.367 10.4(7.875 1.94199.8 0.5)62.98k

28、N人群荷载的跨中剪力：S人M l /2mcr 3 qr0.43.751.942.91kN6.支点剪力 Q0 计算15.5横向分布系数变化区段的长度a 3.85 3.9m 2附加三角形重心影响线坐标： y 1 15.513.9 /15.5 0.9163（1）对于 1和 5# 梁公路级汽车活载的支点剪力：Q0 均(1)qK mcq1a( m0q1 mcq1) y23.91.36717.8750.7197750.71)0.916(0.55251.51kNQ0 集(1)m0 q1 PK y1.367 1 0.55 199.8 1 150.22kNQ0Q0 均Q0集51.51150.22201.73kN

29、人群荷载的支点剪力：Qm1qa ( mr0m)qy0 rcrr21 cr1r3.90.6875 3.75 7.75(1.4380.6875) 3.75 0.916225.01kN页脚页眉（2）对于 2和 4# 梁公路级汽车活载的支点剪力：Q均(1)q ma (mm) y0Kcq 220q 2cq 23.91.36717.8750.5557.75(0.7250.555)0.916249.57kNQ0集 (1)m0 q2 PK y1.36710.725 199.8 1198.02kNQ0Q0 均Q0集49.57198.02247.59kN人群荷载的支点剪力：Q0 rmcr 2 qra ( m0r

30、2mcr 2 )qr y20.4443.753.9(00.444)3.750.9167.759.93kN2（3）对于 3# 梁公路级汽车活载的支点剪力：Q0 均(1 )qK mcq 3a ( m0q 3mcq 3 ) y23.91.36717.8750.47.75(0.7250.4)0.916239.62kNQ0 集(1)m0 q3 PK y1.36710.725 199.8 1 198.02kNQ0Q0 均Q0集39.62198.02237.64kN人群荷载的支点剪力：页脚页眉aQ0 rmcr3 qr(m0r 3mcr 3 )qry20.43.757.753.9(00.4)3.750.916

31、8.95kN2（三）、 荷载组合mm0 Sud0 (Gi SGikQ 1SQ1kcQj SQjk )i 1j 2其中 rGi1.2 ， rQ 11.4 ， rQj1.4 ， ro1.0 ， c 0.8跨中弯矩组合恒载（ KN· m）活载（KN· m）组合值（KN· m）梁g汽车人群1 、 5558.26855.7377.421954.62 、 4588.59668.9150.001698.83588.59482.1045.051431.7跨中剪力组合恒载（ KN ）活载（ KN ）组合值（ KN ）梁汽车人群1、 50111.795.00162.12、 4087.

32、383.23125.9页脚页眉3062.982.9191.4支点剪力组合恒载（ KN）活载（ KN）组合值（ KN）梁汽车人群1 、 5144.1201.7325.01438.42 、 4151.9247.599.93540.03151.9237.648.95525.0四、横隔梁内力计算1.作用在中横隔梁上的计算荷载：对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图10 所示。qk=7.875KN/mPk=166.5KN公路 -II 级3853853853851.000图 10. 跨中横隔梁受载图单位： cm纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时1( qkPk y)11Poq(7.8753.85

33、2 1 166.5 1) 98.41kN222页脚页眉Porqr3.75 3.85 2 114.44kN2计算剪力时Poq1 (7.87513.85 2 1 1.2 166.5 1) 115.06kN222绘制中横隔梁的内力影响线123455020020020020050Poq008177328.60.020M2-3影响线5123851721.001Poq0042.00-Q 影响线011右61.9.02024.00图 11. 中横隔梁内力影响线单位： cmP=1 作用在 1梁时：页脚页眉M1.5d0.5d11.5dr 111210.61.52.00.40.52.011.52.00.8P=1 作

34、用在 5梁时：M1 5 1. d50d. 5r 52 50.21. 52.000.6P=1 作用在 3梁时：M131.d50d. 5r 32 30.21.52.00.20.52.00.81主梁处右截面 Q1右 剪力影响线：P=1 作用于 1梁截面的右边时Q1 右R1即1i 右1i0.6P=1 作用于 1梁截面的左边时Q1 右R11即1i 右1i10.4绘成的 Q1右 影响线，如上图11 所示。3.截面内力的计算公路 -II 级：页脚页眉M 2 3 (1 ) Poq1.367 98.41 (1.15 0.52) 224.66KN m剪力的计算：Q1右(1) Poq1.367 115.06 (0.60.420.290.11)223.35kN4. 内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）M01.4 224.66314.52KN mQ01.4