装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计书

1、装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计书一、基本资料1 .桥梁长度桥梁标准跨径：20.00m (墩中心距离)计算跨径：19.50 m (支座中心距 离)主梁预制长度：19.96 m2 .桥面铺装防水碎厚6.517cm,容重25 KN/m33 .桥面净空净-14+2X1.5 m4 .设计荷载2公路一II级荷载，人群3.5kN/m5 .材料(1)钢筋，其技术指标见表1;(2)混凝土其技术指标见表2主梁、桥面铺装为C4Q栏杆、人行道为C3Q表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R235钢筋 (MPa)2.1105195195235HRB335车冈筋 (MPa)52.0 1028028

2、0335表2混凝土技术指标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C4018.4MPa1.65MPa26.8MPa2.40MPa3.25104MPSC3013.8MPa1.39MPa20.1MPa2.01MPa一一一4 一3.0 10 MPa二、设计过程1,基本资料桥面宽为净14+2 1.5,桥面横截面由9片T型主梁构成, 主梁间距为1.8米，桥面的横断面如图3所示。图3桥面横断面（单位：cm）根据相关规的规定以及工程实际的情况，T型梁的尺寸如图4所示cm)图4 T型梁截面尺寸图（单位:T型梁横截面如图5所示，纵断面如图6所示图5 T梁横截面图（尺寸单位：cm）图6上部T梁

3、立断面构造图（尺寸单位：mrm2.力计算桥面铺装为10cm厚的防水碎重度为25kN/m3T梁翼板自重 的重度为25 kN/m3(1)包载及力计算(以纵向1米宽的板条进行计算)防水混凝土铺装 g1 =0.1 X 1.0 X 25=2.5 KN/mT梁翼板自重 g2= s,0.22 x 1.0 X25=4.25(KN/m)合计：ggi g1 g2 2.5 4.25 6.75kN / m121_2_ _弯矩：Maglo26.75 0.8122.214kN?mg 22剪力：Qag glo 6.75 0.81 5.4675kN（2）车辆荷载产生的力公路一II级：以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利位置，后

4、轴作用力标准值为 P=140KN轮压分布宽度如下图所示，按照公路桥涵设计通用规知后车轮地宽度b2及长度a2为:a2=0.20mb2=0.60mH=0.1m垂直行车万向轮压分布宽度为：ai=a2+2H=0.20+2X 0.1=0. 4m,bi=b2+2H=0.60+2X 0.1=0. 8nl最外两个荷载的中心距离d=1.40m,则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：a=a1+d+2l 0 =0.4+1.4+2 X 0. 81=3.42m由于汽车荷载局部加载在T梁的翼板上，故冲击系数取1 + =1.3, 则作用于每米宽板条上的弯矩为：Mac=- (1+) 2P(l° 24a 4=-1.3 x

5、g(0.8108)4 3.424=-16.231kN.m作用于每米宽板条上的剪力为：QAc= (1+u) =1.3X -2-40- =26.608kN4a4 3.42(3)力组合1 .承载能力极限状态力组合计算(基本组合)：承载能力极限状态：S” (1.2Sg 1.4Sq,)0MUd =1.2 MAg+1.4 1MAe=1.2 X (-2.214 ) +1.4 (-16.231 ) =-25.380kN.mQd =1.2 QAg +1.4QAc=1.2 X 5.4675+1.4 X 26.608=43.812kN(4)行车道板配筋钢筋采用 HRB335 钢筋：fsd fsd 280MPa, b

6、 0.56 Sd Sdb混凝土采用 C40水泥混凝土： fcd 18.4MPa, ftd 1.65MPaa翼缘板的高度：h 220mm；翼缘板白宽度：b 1000mm取1m长行车道板b假设钢筋截面重心到截面受拉边缘as 35mm,则h0 185mmc计算受压区高度：x由公式：0Md Mufcdbx(h0得：26X1.0 25.380 106 18.4 1000x?(185 -)2x 7.631mmbh0 103.6mmd求所需钢筋面积AsfcdbXfsd18.4 1000 7.6312501.5mm280e选择并布置钢筋查规范可知：可供使用的钢筋是8 9( A.509mm2),然后按照构造布置

7、构造钢筋，并布置如图 8所示。2014混凝土保护层厚度c 30mm d( 9mm),且满足规范设计要求，所以as 30 9 34.5mm,Mas 35mmi则有效高度h0 185mm 2最小配筋率计算：min 0.45ftd 0.45 165 0.26% 0.2%,故 min 0.26%fsb280实际最小配筋率冬509 0.27% min 0.26%bhb 185 1000验算受压区高度：x280 5097.75mm18.4 1000f验算截面bh0 (103.6mm)7.6317.631 (185 )x验算抗弯承载能力:Mufcdbx(h0 -) 18.4 100025.44kN ?m M

8、( 25.380kN ? m)三.主梁荷载横向分布系数计算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按桥规4.3.1条和4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m,人群荷载取3.5KN/m。在横向影响线上确定 荷载横向最不利的布置位置(图9)各梁支点处相应于公路一I级和人群荷载的横向分布系数计算（表10）梁号公路一n级人群荷载2号梁m0q= -q =1.00/2=0.50 2m尸 r=04号梁mq='=(1.000+0.278 )2/2=0.639mor=05号梁m0q=-q =21.000 0.278 cccc0.6392mor=0四、用“修正的刚性横梁法”

9、计算荷载位于跨中时各主梁的横向分布系数此桥有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为:l 175-*1.8 3.5 2B 9故可按偏心压力法来计算横向分布系数 mG其步骤如下:(1)求抗扭修正系数11G1 1 2EI B查桥梁工程表2-5-1E =1.021 ,并取 G=0.425E计算I和It求主梁的截面重心位移ax翼板的平均厚度:12 22h 17cm(178 18) 171802 C 13018 2(178 18) 17 180 1839.2 cm主梁抗弯惯性矩:13I (178 18) 173 (178 18) 17 (39.2180180 18(39.2)2 0.0634784m421

10、7 213)218 1803212主梁的抗扭惯性矩:对于翼板/ b1017 0.0955 0.1 ,查表得 1.78C1 1/3对于梁肋以 b211T - 17813工18 0.1369,查表得 C2 0.304 1.315334173 0.304 131.5 183 0.00524645m4计算抗扭修正系数0.930 2,曾425E 0.00524645 29.50E 0.0634784141 1.021(2)计算横向影响线竖标值本桥梁各根主梁的横截面均相等，梁数 n=9,梁间距为1.80m,则：5 2222222222a 31303a405a6a|7%09 i 14 1.82(31.822

11、1.821.82 0 ( 1.8241.8231.822 1.821944m2号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为:590.11211n32 0(3 1.8) (4 1.8)0.930?- 0.30194.432 39-92i 1194.4(3 1.8) ( 4 1.8)0.930?- 0.07411n34 31923ii 1 i(1 1.8) (4 1.8)0.930?- 0.17194.4491n34 3923icc(1 1.8) ( 4 1.8)0.930?- 0.05194.4号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为：0.1151 1 瞿 1 0.930?0(号梁在两边主梁处的横向影响线竖

12、标值为:1n3i2 9194.4ii 1(3)画出各主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布载(4)计算荷载横向分布系数”匕梁号汽车柿载人群荷载2号梁MCq=2q 2(0.28+0.24+0.2+0.16+0.12+0.08+0.04-0.03) =0.5580Mr=r =0.324号梁1 1mcq=-q= 2 q 2(0.164+0.149+0.138+0.123+0.113+0.098+0.087+0.072 ) =0.472MCr=r =0.175+0.045=0.225号梁1 1mcq=2 q 2(0.11+0.11+0.11+0.11+0.11+0.11+0.11+0.11) =0.4

13、40MCr=r =0.11 X 2=0.22五、主梁力计算及力组合(一)恒载力计算1 .主梁抗弯惯性矩IIx 6348 103cm4 x2 .计算结构自重集度结构自重集度计算表主梁0.12 0.22、.一gi=0.18 X1.00 + () X (1.78-0.18 )X25=11.3KN/m2横 隔 梁对于边主梁0.12 0.221.78 0.18g2= 1.8-0.15-(2)】X (2) x0.15x5X25/17.5=1.27KN/m对于中主梁'_一 _g2 =2X 1.27=2.54KN/m桥面铺装层g3=【0.1 X 14.00 X25 /9=3.89KN/m合 计对于边主

14、梁g= gi =11.3+1.27+3.89=16.46KN/m对于中主梁g' =11.3+2.54+3.89=17.73KN/m需要计算的梁号为2.4.5号主梁，全部为中主梁，所以主梁的自重集度为17.73KN/m边主梁和中主梁自重产生的力，见下表tW M x力剪力Q (KN)弯矩（KN- m）X=0边主梁Q=16.46 X 17.5=144.02M=0中主梁Q=17.73 X 17.5=155.14 2M=0X=14边主梁Q=16竺 x (17.50-2 x 1750 ) =72.0124M=46xlL50x 24(17.50-卫国)=472.58 4中主梁Q="23 x

15、 (17.50-2 x 1750 ) =77.57 24一 17,7317.50M=X X24(17.50- 17-50) =509.044X=-2边主梁Q=01八M、X 16.46 X817.50 2=630.11中主梁Q=01M= X 17.73 X 817.50 2=678.73（二）活载力计算1.均布荷载和力影响线面积计算均布荷载和力影响线面积计算表截回公路一 n级均 布布载 （KN/m）人群（KN/m）影响线面积（m?或nj）影响线图线M/210.5*0.75=7.8753.5*0.75=2.625= 1l2=1x 8817.50 2=38.28m21.* iM/47.8752.62

16、53l l = =28.71 16 2.1-17"一一一Q/27.8752.6251 1 , =-l 0.5=2.192 2 :拧1/2Q7.8752.6251=1 X l X 1=8.752. 一2.公路-I集中荷载R计算计算弯矩效应时：Pk=0.75*180+360 180 (17.50-5 )】 =172.5KN 50 5计算剪力效应时：P k=1.2 X 172.5=207KN3.计算冲击系数Ic 6348 103cm4G 20.23KN/mc22mc 20.23/9.81 2.06KNs2/m2 c因为，C40混凝土 所以E 3.25 1010N/m2 iio因此，f 丁

17、日C3.25 100.06348 5.13(HZ)2l . mc2 17.50.2.06 10介于1.5HZ与14HZ之间，按桥规2.3.4条规定，冲击系数按照下式计0.1767Inf 0.0157 0.273211.27324 .各梁的弯矩M/2,M/4和剪力Q/2因为是四车道，所以考虑车道折减，0.67梁 号截回何载 旧qk或 qr (KN/ m)Pk(KN)1 +mi或yS (KN- m或 KN)S汽=(1+)(mqk +mPky。S 人=mcqkS2号梁M/2公路-n 级7.875172.51.27320.55838.28143.49502y=l =4.3475359.23人群2.62

18、5/0.32038.2832.2M/4公路-n 级7.875172.51.27320.55828.71107.62377.0y=l =3 16.281269.40人群2.625/0.32028.7124.1Q/2公路-n 级7.875172.51.27320.5582.198.2149.260.541.05人群2.625/0.3202.191.84接下表接上表4号梁M1/2公路-n 级7.875172.51.27320.47238.28121.38425.24y=J_=4.3 475303.86人群2.625/0.2238.2822.11公路7.875172.51.27328.7191.03M

19、/4-n级20.472y=2.l =316 .281227.88318.91人群2.625/0.22028.7116.58Q/2公路-n级7.875172.51.27320.4722.196.9441.670.534.73人群2.625/0.2202.191.265号梁M1/2公路-n级7.875172.51.27320.44038.28113.15396.41y=2 =4.3475283.26人群2.625/0.2238.2822.11M/4公路-n级7.875172.51.27320.44028.7184.86297.29y= l =316 .281212.43人群2.625/0.2228

20、.7116.58Q/2公路-n级7.875172.51.27320.4402.196.4738.580.532.37人群2.625/0.222.191.265 .计算各支点截面的最大剪力 Q0绘制各梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响 线>2号梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响434 计算过程如下所示:a ，Qoq(1)mc(qk1.2Pk y) 2(m° mjqk y (m0 mJ 1.2R y4.411.2732 0.67120.3KN0.9160.558(7.875 8.75 1.2 172.5 1) (0.5 0.558)7.8

21、752(0.5 0.558) 1.2 172.5 1八a z、一Qormcqr二(m。mc)qry24.410.320 2.625 8.75(0 0.32) 2.625 0.916 5.65KN2> 4号梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响线:计算过程如下所示：1.27320.670.472(7.875 8.75 1.2 172.5 1)4.41 (0.639 0.472)7.8750.916(0.639 0.472) 1.2 172.5 1142.8KNa, 、一Qormcqr一(m° mc)qy2-4.41_ _0.320 2.625 8.75- (0

22、0.22) 2.625 0.916 6.25KN2>5号梁的荷载横向分布系数沿着桥纵向的变化图形和支点剪力的影响 然4 4?4 . 434 .1- 434 . 计算过程如下所示:八 ，、，、a,、，、，“Qoq(1)mc(qk1.2R y)2(momjqky(m0mJ 1.2Pky1.2732 0.670.440(7.875 8.75 1.2 172.5 1)(0.639 0.440) 1.2 172.5 14.41(0.639 0.440)7.8750.916141.4KN八a z、一Qor mcqr-(m0 mq. y2-4.41_ _0.320 2.625 8.75 - (0 0.

23、22) 2.625 0.916 6.25KN(三)力组合按承载能力极限状态力组合计算永久荷载作用分项系数Gi 1.2汽车荷载作用分项系数Qi 1.4人群荷载作用分项系数Qj 1.4Qj结构重要性系数0 1.0弯矩（KN-m1剪力（KN）组合表梁 号力结构自 重汽车柿载人群荷载nn0sd0G&ikQ1S1kcQjSjki 1j 22M/2678.7350232.21553.34M/4630.1137724.11310.92Q/2049.261.8471.02Q155.14120.35.65360.924M/2678.73425.2422.111434.58M/4630.11318.911

24、6.581221.18Q/2041.671.2659.75Q0155.14142.86.25393.095M/2678.73396.4122.111394.21M/4630.11297.2916.581190.91Q/2038.581.2655.42Q155.14141.46.25391.13注：c 与其它可变荷载作用效应组合系数，本例取为0.8（四）力包络图弯矩包络图2歌娉粟剪力包络图完成主梁的配筋钢筋采用HRB335钢筋：fsdfsd 280MPa, b 0.56混凝土采用 C40水泥混凝土： fcd 18.4MPa, ftd 1.65MPaminftd45 - fsd1.65花45 0.

25、27 0.2,故 min 0.27280bf 1780mm, hf170mm b=270a.假设as,并计算hMas 30mm 0.07h 30 0.07 1800 160mm则截面有效高度h0 (1800 160)mm 1640mmb.判断T型梁截面类型,''hf170fcdbfhf(h0 )14.8 1780 170 (1640 )6964.0kN?m0Md 1553.34kN?m故属于第一类T型截面c.求受压区高度x,并验算x2 0Mdfcdbf2 2 1 1553.34 1061640164018.4 178030mm bh0 0.56 1640 918.4mm故此梁为

26、适筋梁d.求受拉面积As 'fcdbfX 18.4 1780 3522As 4094mm2minbh0 0.27*0.01*360*16401594.1mm2fsd280e.选择并布置钢筋 查规范可知：可供使用的钢筋是8 26(As 4247mm2),然后按照构造布置构造钢筋，并布置如图11所示。图11 T型主梁配筋图f.截面复核fcdbfhf 18.4 1780 170 5.57kN?m fSdA 1.19kN?mcs s故按照第一类T型截面进行验算fsd As 280 4247x 一 ：36.31mmbh0 918.4mmfcdbf18.4 1780含缶072%min 0.27%M

27、ufcdbfx(h0 -) 18.4 1780 34.98 (1640 3498)221858.85kN ?m 1553.34kN ?m故主梁的配筋能够使截面安全稳定。验算截面尺寸支点截面as =28/2+30=44mmh0=1800-44=1756mm0.51 x10-3vfcu,kbh0=0.51 X10-340 270 1756 =1592.29KN>Vd0 360.92KN跨中截面：as =28*2+30=86h o=12OO-99=1714mm0.51 X 10-3/fubho=O.51 X 10-3 E 270 1714 =1492.7KN >丫。Vu/2 =71.02

28、N故按正截面承载能力计算所确定的截面尺寸满足抗弯方面的构造要求判断梁是否需按计算配置剪力钢筋0.50 X 10-3ftd bh 0=0.50 X 10-3X 1.65*270*1756KN=391.14KN>Vd,0 360.92 KN 确定计算剪力0.50 X 10-3f td bh 0=0.50 X 10-3 X 1.65*270*1714KN =381.79KN > Vd,l/2 71.02 KN 故不需设置剪力钢筋a,配置箍筋2b. E =0.61 = 13 = 1.1 Asv 100.6mm f sv=195MpaBJ箍筋选用 R235钢筋 n8, Asv 2 50.3

29、100.6mm (0.6 1.0 360.92)2 1769.2mm 箍筋配筋率：sv & -竺竺一 2.07*10 A 4 Svb 1769.2 270 Vcs1 2 30.45 10 3bh0，, (2 0.6P) ：备 svfsv 1.0 1.0 1.1 0.45 10 3 270 1710 . (2 0.6 2.5) 40 2.07*10 a 4 195 476.11kN0.6Vd1/2 0.6 71.02 42.61kN六、裂缝及变形验算箍筋问距：S12 2°.2 1.进行T型截面受弯梁最大裂缝宽度计算6(2 一产2(0Vd)2作用短期效应组合M=mSGiki 1n

30、 1jSQjk 687.73 j 10.7502 1.0 32.2 1071.33 KN.Mm作用长期效应组合 M=SGiki 1n 2jSQjk687.73j 10.4502 0.4 32.2 901.41KN.M1.02 1.12 0.2 10 6(2 0.6 2.5) ,40 100.6 195 270 17102C3=1.0 , dAsbh0Es=2.0 105 MPa, C 1=1.0 , C2=1+0.5 竺=1+0.5 901.41Ms1071.33_ nididie= di 32mmnidi4248 0.72% 0.2% 故取 p360 1640=0.02钢筋重心处拉应力_ M

31、s1071.33*106er ss= 170 41MPa0.87 As h00.87 4248 1701跨中截面最大裂缝宽度：Wk=CGG 工Es30 d0.28 10 P=1.42 ,=1 1.421170.413030.51.32000000.28100.020.108mm0.2mm故裂缝宽度满足要求2挠度计算2.1 相关参数C40混凝土弹性模量：Ec 3.25 104MPa , ftk 2.40MPaHRB335a筋弹性模量：Es 2.0 105MPa钢筋与混凝土的弹性模量比：aEs 6.15 截面有效高度：h0 h as 1800 (30 30 2) 1710mm钢筋与混凝土的弹性模量

32、比 aES=Es=6.15 Ec翼缘平均厚度hf=170mm .' bf 1780mm确定换算截面的几何特征A=bxo+(b' f-b)h' f+ a EsAs=270x o+ (1780-270) *170+6.15*4248=247838+220x 。由于 Scra -S crl =0 即1b X。2 (b'f-b) h'f(Xo-h' f/2)= aEA(h0- X o)2121*270Xo2 (1780-270) *170 (X。-170/2)=6.15*4248(1701- X。)2解得Xo=253mm> h'=170m碰明此T型截面属于第二类T型截面全截面的换算惯性矩I cr= (b'f Xo 3-(b' f-b)(x-h' f)3) /3+b(h- X。)3 /3+ oEsAs (h 0- X。)2=1780 X 2533-(1780-270)(253-170) 3/3+270*(1800-253) 3/3+6.15