钢筋混凝土简支T梁桥设计计算课程设计任务书

1、.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；

2、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： l b=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 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/m2

3、或4.0kN/m2或5.0kN/m2（各人按表中数据查询）汽车级；人群荷载 3.0kN/m2或4.0kN/m2 或5.0kN/m2（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/m3 ）， C25混凝土垫层厚 6 12cm（重力密度为教育资料.24Kn/m3），C30T梁的重力密度为 25Kn/m3。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

4、荷载横向分布系数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。教育资料.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 （JTG D60

5、-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 (JTGD60-2004）. 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. 课程设计个人数据教育资料.一、 设计资料1 桥面净宽净82 1.0m 人行道2 主梁跨径及全长标准跨径l b13.00m （墩中心距离）计算跨径l12.5m （支座中心距离）主梁全长l 全12.96m （主梁预制长度）3设计荷载汽车级；人群荷载 4.0kN / m 24材料钢筋：主筋用级钢筋，其他用级钢筋。混

6、凝土： 25号5 桥面铺装：沥青表面处治厚 2cm（重力密度为 23kN / m 2 ），C25混凝土垫层厚 9cm（重力密度为 24kN / m 2 ）， C30T梁的重力密度为 25kN / m 2 。6 T 梁简图如下：教育资料.图 1二、设计步骤与方法1、 行车道板计算（1）结构自重及其内力1 ）每延米板上的结构自重g：沥青混凝土面层 g1 : 0.021.0230.46kN / mC25混凝土垫层 g2 : 0.091.0242.16kN / mT 梁翼板自重g30.080.141.0252.75kN / m:2合计： ggi =5.37kN/ m2）每米宽板条的恒载内力弯矩M mi

7、n, g1 gl 0215.370.8121.76kN m22剪力QAg gl 05.370.814.35kN（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，车辆荷载后轮着地长度为a20.20m ，宽度 b20.60m 则a1a22H0.220.110.42mb1b22H0.620.110.82m荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度：教育资料.aa1d2l00.421.41.623.44 m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 min, p1Pb1l04a41.31400.810.824

8、3.4448.00kNm作用于每米宽板条上的剪力为：QAp (1 )p140 21.3426.45kN4a3.44（3）内力组合1 ）承载能力极限状态内力组合计算M ud1.2M Ag1.4M Ac1.2( 1.76)1.4 (8.00) 13.31kN mQud1.2QAg1.4QAg1.24.35 1.426.4542.25kNM ud13.31kN m所以，行车道板的设计内力为42.25kNQud2）正常使用极限状态内力组合计算M udM Ag0.7M Ac( 1.76)0.7 (8.00) 7.36kN mQudQAg0.7QAg4.35 0.726.4522.87kN2、计算荷载横向

9、分布系数当荷载位于跨中时，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 l19.52.172，可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数mcq ，本B5 1.8桥各根主梁的横向截面均等，梁数n=5,梁间距为 2 米。5222a 22a 2aaaai 1i12345(21.8)21.820( 1.8)2( 2 1.8)232.4m2教育资料.1008001001234514018018018018014050180130180车荷载辆Por5401号梁横向影响线000726.000-Por2号梁横向影响线700644.00Por3号梁横向影响线04.0图 21 号梁111

10、51a121(2 1.8)2nn2532.40.60aii 11a1a50.20nn2aii 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对于汽车荷载mcq11q10.6 (5.3 3.5 2.2 0.4) 0.633225.4对于人群荷载mcr11 xr0.60r(5.4 0.4 0.5) 0.7x5.42 号梁教育资料.1a1a216.480.421nnai2532.4i11a2 a516.48025n532.42naii 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mcq 21q10.4 (5.33.52.20.4) 0.422

11、225.4对于人群荷载mcr 2r21xr0.4 (5.40.40.5)0.467x5.43 号梁1a1 a3100.231n5n2aii 11a3 a5100.235n5n2aii 1由 31 、 35 绘制 3梁的横向影响线，如上图 2 及最不利荷载位置对于汽车荷载mcq31q1(0.2 4) 0.422对于人群荷载mcr 3r0.20.20.4表 1：横向分布系数梁号荷载位置公路-级人群荷载跨中 mc0.6330.7001支点 mo0.4721.500跨中 mc0.4220.4672支点 mo0.6110跨中 mc0.40.43支点 mo0.6390教育资料.3、主梁内力计算（1）恒载内

12、力计算1）、恒载集度主梁：g10.181.30.080.141.80.182510kN / m2横隔梁：0.080.141.80.180.150.1625对于边主梁： g21222512.501.1kN / m对于中主梁：g212 1.12.2kN / m桥面铺装层： g30.028230.060.12 72454.19kN / m2栏杆和人行道： g45 2 52kN / m作用于边主梁的全部恒载为：ggi111.14.192 18.29kN/ m作用于中主梁的恒载强度为：g'112.24.19219.39kN / m2）、恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力，计算图式如图所示，则：M X

13、glxgx xgx (l x)222QXglgxg (l2x)22图 3：恒载内力计算式教育资料.各计算截面的剪力和弯矩值，列于表2 内。表 2剪力 Q（ kN ）弯矩 M（ kN/ m ）x0Q18.29 12.50 114.3M=O(0)2（121.2）x1Q18.29 (12.512.5) 85.7M18.2912.5（12.512.5 ） 267.9424244(90.9)(284.03)x1Q 0M118.29 12.52357.228(0)(378.7)注：括号（）内值为中主梁内力。（2）活载内力计算1、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）。1

14、00800100140180180180180140Por1801号梁横向影响线5051.4149.02号梁横向影响线or180P462092.000Por1801303号梁横向影响线42962.000.0图 4教育资料.1 号梁对于汽车荷载mOpq11.80.10.472221.8对于人群荷载mOr0.50.41.8r1.81.52号梁对于汽车荷载mOpq10.11.70.4221.80.611对于人群荷载mOrr0（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）3号梁对于汽车荷载mOpq110.50.6392221.8对于人群荷载mOrr0支点剪力1 5 梁Q0112.5118.29114.31kN

15、2234 梁Q0112.5119.39121.19 kN22、均布荷载和内力影响线面积计算表 3: 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 2L4.0 0.75 321.13m 2M l / 2L/47.8758Ql / 27.875l1/231.56m8-1/2教育资料.Q07.8753l =6.25m123公路 - 级中集中荷载 PK 计算计算弯矩效应时PK0.75 180360180 12.5 5157.5kN505计算剪力效应时PK1.2 157.5189kN4计算冲击系数结构跨中处的单位长度量：A0.181.3(1.80.18)0.0

16、80.180.41m 22mcG0.41251.04kg / mg9.81主梁截面形心到T 梁上缘的距离：0.11(1.80.18)(0.11/ 2)1.30.18(1.3/ 2)y0.11(1.80.18)1.30.180.38m跨中截面惯性矩：I c(1.80.18)0.113(1.80.18)0.11 (0.40.11) 21220.18 1.330.18 1.3(1.30.4)20.06897m 4122查表 C25混凝土 E 取 2.81010 PafEI c3.142.81010 0.0689713.19Hz2l 2mc2 12.5211200.1767lnf0.01570.44则

17、冲击系数11.44因双车道不折减，故1教育资料.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#梁公路 级汽车活载的跨中弯矩：S汽M l / 2(1)mcq1(qKPK y)1.4410.633(7.87521.13157.512.5)4600.31kN m人群荷载的跨中弯矩：S人M l / 2mcr 1 qr0.74 21.13 59.16kN m（2）对于 2#和 4#梁公路 级汽车活载的跨中弯矩：S汽M l /2(1)mcq2(qKPK y)1.4410.422(7.87521.13157.512.5 )4

18、400.21kN m人群荷载的跨中弯矩：S人 M l /2 mcr 2 qr0.467 4 21.13 39.39kN m（3）对于 3#梁公路 级汽车活载的跨中弯矩：S汽 M l /2(1) mcq 3 (qKPK y)1.4410.4(7.87521.1312.5)157.5379.35kNm4人群荷载的跨中弯矩：S人M l /2mcr 3 qr0.4421.1333.81kN m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：教育资料.S汽Ql / 2(1)mcq1(qKPK y)1.4410.633(7.8751.5631890.5)97.36kN人群荷

19、载的跨中剪力：S人 Ql /2 mcr1 qr0.7 4 1.563 4.38kN（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)1.44 1 0.422(7.875 1.563 189 0.5)64.91kN人群荷载的跨中剪力：S人 Ql /2 mcr 2 qr0.467 4 1.563 2.93kN（3）对于 3#梁公路 级汽车活载的跨中剪力：S汽Ql /2(1) mcq3 ( qKPK y)1.4410.4(7.8751.5631890.5)61.52kN人群荷载的跨中剪力：S人 M l /2mcr 3 qr0.441.563

20、2.5kN支点剪力 Q0 计算横向分布系数变化区段的长度12.53.13.15ma2附加三角形重心影响线坐标： y 112.51 3.15 /12.5 0.9163（1）对于 1和 5#梁公路 级汽车活载的支点剪力：教育资料.aQ0 均(1)qK mcq1(m0q1mcq1) y21.44 1 7.875 0.6336.253.15(0.4720.633) 0.916242.33kNQ0 集(1)m0q1PK y1.4410.4721891128.46kNQ0Q0 均Q0集42.23128.46170.69kN人群荷载的支点剪力：Q0 rmcr1qra ( m0r 1mcr 1 )qry20.

21、746.253.15(1.50.7)40.91625.32kN（2）对于 2和 4#梁公路 级汽车活载的支点剪力：Q 均(1)qK mcq 2a (m0q 2mcq 2 ) y021.4417.8750.4226.253.15(0.6110.422)0.916233.00kNQ0 集(1)m0q 2 PK y1.44 1 0.611 189 1166.29kNQ0Q0 均Q0集33.00 166.29 199.29kN人群荷载的支点剪力：Q0 rmcr 2 qramcr 2 )qry(m0r 220.46746.253.15(00.467)40.9168.98kN2（3）对于 3#梁公路 级汽

22、车活载的支点剪力：Q 均(1)qK mcq3a (m0q 3mcq3 ) y021.4417.8750.46.253.15(0.6110.4)0.916231.08kN教育资料.Q0 集(1)m0q3 PK y1.4410.639 1891173.91kNQ0Q0 均Q0集31.80173.91205.71kN人群荷载的支点剪力：Qmqa (mm) qy0 rcr3r20r 3cr 3r0.446.253.15(00.4)40.91627.69kN荷载组合mm0 Sud0 (Gi SGikQ1SQ1kcQj SQjk )i1j2其中 rGi1.2 ， rQ 11.4 ， rQj1.4 ， ro

23、1.0 ，c0.8表 4：跨中弯矩组合梁恒载（ kN m ）活载（ kN m）组合值（ kN m ）汽车人群1、 5357.2600.3159.161335.32、 4378.7400.2139.391124.93378.7379.2533.81958.7表 5：跨中剪力组合梁恒载（ kN ）活载（ kN ）组合值（ kN ）汽车人群1、 5097.364.38141.22、 4064.912.9394.23061.522.588.9表 6：支点剪力组合梁恒载（ kN ）活载（ kN ）组合值（ kN ）汽车人群1、 5114.3170.695.32382.1教育资料.2、 4121.2199

24、.38.98434.63121.2205.717.69442.14、横隔梁的计算1、确定作用在中横隔梁上的计算荷载：纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时：P1 (qkP y)1(7.87513.1 21157.5 1) 90.96kNoq2k22Porqr23.1216.2kN2计算剪力时Poq1 (7.87513.1211.2157.51)106.7kN222、绘制中恒隔梁的内力影响线12345-a)-+b)-+图 5P=1作用在 1梁时：影响线影响线教育资料.M1.5d0.5d11.5dr 111210.61.51.80.40.51.811.51.80.72P=1作用在 5梁时：M1.5d0.5dr 515250.21