米梁桥上部结构设计说明书

目录TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc4671设计基本资料 2HYPERLINK\l_Toc43262行车道板的计算 3HYPERLINK\l_Toc157712.1恒载及其内力 3HYPERLINK\l_Toc169912.2车辆荷载产生的内力 3HYPERLINK\l_Toc23892.3荷载组合 4HYPERLINK\l_Toc48302.4行车道板配筋 4HYPERLINK\l_Toc1163荷载横向分布系数计算 5HYPERLINK\l_Toc268333.1杠杆原理法 5HYPERLINK\l_Toc279813.2G-M法 6HYPERLINK\l_Toc297783.3荷载横向分布系数汇总 12HYPERLINK\l_Toc312974主梁内力计算 13HYPERLINK\l_Toc200104.1恒载内力的计算 13HYPERLINK\l_Toc156774.2活载内力的计算 14HYPERLINK\l_Toc71174.3内力组合 18HYPERLINK\l_Toc307735钢筋配筋及验算 19HYPERLINK\l_Toc185345.1主筋配置及验算 19HYPERLINK\l_Toc323915.2腹筋配置 20HYPERLINK\l_Toc90126变形验算 24HYPERLINK\l_Toc282686.1挠度验算 24HYPERLINK\l_Toc301406.2裂缝宽度验算 26HYPERLINK\l_Toc99417支座设计与计算 27HYPERLINK\l_Toc308787.1确定支座平面尺寸 27HYPERLINK\l_Toc259717.2确定支座的厚度 27HYPERLINK\l_Toc10457.3验算支座偏转情况 28HYPERLINK\l_Toc55607.4验算支座的抗滑稳定性 301设计基本资料1.桥梁横断面尺寸：净-9+2×1.00m。横断面布置见图1（a）。2．可变荷载：公路-Ⅱ级（单学号）人群荷载2.5kN/㎡，人行道+栏杆=5kN/㎡。3．永久荷载：桥面铺装层80mm沥青混凝土，90mm厚C40混凝土垫层，容重γ=23kN/m³；其他部分γ=25kN/m³。4．材料：主筋采用Ⅱ级钢，其他用Ⅰ级钢，混凝土标号C40。5．桥梁纵断面尺寸：标准跨径Lb=30m，计算跨径L=29.10m，桥梁全L=29.96m。纵断面布置见图1（b）。图1（a）桥梁横断面布布置图1（b）桥梁横隔梁布布置2行车道板的计算2.1恒载及其内力以纵向1m宽的板条进行计算1、每延米板上的恒载g沥青混凝土面层g1： C40混凝土垫层g2：T形梁翼板自重g3：—————————————————————————————————合计：2、每米宽板条的恒载内力为：弯矩：剪力：2.2车辆荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰缝轴线上，P=140kN，汽车荷载后轮的着地长度为a1=0.2m，宽度为b1=0.6m，铺装层厚度h=0.08+0.09=0.17m。则得：荷载对于悬臂根部的有效宽度：翼板换算平均厚度：则主梁截面重心位置：主梁抗弯惯矩：冲击系数：作用于每米宽板条上的弯矩为：2.3荷载组合承载能力极限状态基本组合。弯矩组合：剪力组合：2.4行车道板配筋钢筋：HRB335，fy=280N/mm2;混凝土C40，查规范得fcd=18.4N/mm2，ftd=1.65N/mm2，,取保护层厚度a=50cm取1m长行车道板查表得：取QUOTE错误！未找到引用源。10@16，则n取6，超筋验算：少筋验算：剪力验算：按规范D62-2004第5.2.9及5.2.10分别验算其截面尺寸和抗剪下限值：则按照构造要求配置箍筋即可，选择10@250箍筋。3荷载横向分布系数计算3.1杠杆原理法(假设桥面板在主梁上断开,而当做沿横向支撑在主梁上的简支梁或悬臂梁考虑)首先绘制1到44号梁的荷荷载横向影影响线，如如图21、2号梁3、4号梁图2杠杆原理法计算算横向分布布系数（尺尺寸单位：：cm）1号梁：汽车荷载人群荷载2号梁：汽车荷载人群荷载3号梁汽车荷载人群荷载4号梁汽车荷载人群荷载3.2G-M法假设将主梁和横隔梁的刚度换算成两向刚度不同的比拟弹性平板来求解。1、计算抗弯惯矩（1）主梁抗弯惯矩主梁的比拟单宽抗弯惯矩：（2）横隔梁抗弯惯矩每片横隔梁到的尺寸，如图6图6横隔梁尺尺寸图（单单位cm）确定翼板的有效作用宽度，横隔梁的长度取为两片边梁的轴线距离，即查表得时，得求横隔梁截面重心位置：故横隔梁抗弯惯矩为：横隔梁比拟单宽宽抗弯惯矩矩：（3）主梁和横隔梁梁的抗扭惯惯矩：对于主梁梁肋：：对于横隔梁梁肋肋：，查的c=00.31002、计算参数和则3、计算各主梁横横向影响线线坐标已知：，查表得得影响系数数和值，如表表2表2影响系数K0和和K1的值表系数梁位荷载位置校核B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-BK100.940.960.981.051.101.050.980.960.948.08B/41.071.071.081.081.050.970.900.880.847.98B/21.251.221.151.101.000.90.840.790.738.033B/41.411.321.211.100.90.860.800.710.698.08B1.611.431.251.100.890.820.740.660.588.03K000.820.901.001.101.161.101.000.90.828.02B/41.641.501.331.151.100.880.630.420.227.99B/22.522.141.751.411.000.690.23-0.18-0.588.083B/43.352.772.121.530.940.38-0.19-0.6-1.098.12B4.162.92.451.710.840.23-0.58-1.05-1.627.95图7粱位关系图因此：对于1号号梁：对对于2号梁：对对于3号梁：对对于4号梁:表3计算表梁号算式荷载位置BBBB0-B-B-BB111.4961.3671.2271.1000.8960.8430.7740.6890.6433.6972.8262.2621.6070.8970.316-0.357-0.793-1.317-2.202-1.459-1.034-0.507-0.0010.5271.1321.4821.960-0.255-0.169-0.120-0.0590.0000.0610.1310.1710.2273.4432.6572.1421.5490.8970.377-0.226-0.622-1.0910.4920.3800.3060.2210.1280.054-0.032-0.089-0.1562221.2961.2491.1671.1000.9710.8890.8290.7670.7192.7572.3201.8561.4440.9830.6010.110-0.300-0.726-1.462-1.072-0.689-0.344-0.0110.2870.7191.0671.444-0.169-0.124-0.080-0.040-0.0010.0330.0830.1230.1672.5882.1961.7761.4040.9820.6350.193-0.177-0.5590.3700.3140.2540.2010.1400.0910.028-0.025-0.080331.0961.0911.0901.0831.0430.9600.8910.8670.8241.7661.5921.3901.1871.0860.8530.5730.3340.106-0.670-0.500-0.300-0.104-0.0430.1070.3190.5330.719-0.078-0.058-0.035-0.012-0.0050.0120.0370.0620.0831.6881.5341.3551.1751.0810.8650.6100.3960.1890.2410.2190.1940.1680.1540.1240.0870.0570.027440.9400.9600.9801.0501.1001.0500.9800.9600.9400.8200.9001.0001.1001.1601.1001.0000.9000.8200.1200.060-0.020-0.050-0.060-0.050-0.0200.0600.1200.0140.007-0.002-0.006-0.007-0.006-0.0020.0070.0140.8340.9070.9981.0941.1531.0940.9980.9070.8340.1190.1300.1430.1560.1650.1560.1430.1300.1194、计算各梁的荷荷载横向分分布系数绘制各梁的横向向影响线图图1号梁汽车荷载人群荷载2号梁汽车荷载人群荷载3号梁汽车荷载人群荷载4号梁汽车荷载人群荷载图8G-M法法计算横向向分布系数数计算图示示（尺寸单单位cm）3.3荷载横横向分布系系数汇总表4荷载横向分布系系数汇总表表粱位1234杠杆原理法汽车荷载0.2480.5000.5300.530人群荷载1.112000G-M法汽车荷载0.4310.3660.3620.309人群荷载0.4510.3450.3150.2564主梁内力计算4.1恒载内力力的计算1、恒载集度主梁：横隔梁：对于边主梁：对于中主梁桥面铺装层栏杆和人行道作用于边主梁的的全部恒载载g为作用于中主梁的的全部恒载载g为2、恒载内力表5边主梁（1；77号梁）恒恒载内力计计算表计算数据=29.10m==846..81㎡项目X=0X=l/4X=l/2X=0X=l/4X=l/2α00.2500.50000.2500.500恒载01786.2442381.655327.38163.690表6中主梁（2；33；4；5；6号梁）恒恒载内力计计算表计算数据=29.10m==846..81㎡项目X=0X=l/4X=l/2X=0X=l/4X=l/2α00.2500.50000.2500.500恒载01848.9662465.288338.87169.4304.2活载内力力的计算计算边主梁（11号梁）在在汽车和人人群荷载==2.5kkN/㎡作用下下的跨中最最大荷载和和最大剪力力及支点截截面的最大大剪力，各各主梁横向向分布系数数汇总于表表表7各梁荷载和横向向分布系数数荷载类别1（7）2（6）3（5）4McM0McM0McM0McM0汽车荷载0.4310.2480.3660.5000.3620.5300.3090.530人群荷载0.4571.1120.34500.31500.2560公路Ⅱ车道荷载载标准值为为均布荷载qk=110.5**0.755=7.8875kNN/m计算弯矩时的集集中荷载计算剪力时的集集中荷载1、计算车道荷载载的跨中弯弯矩双车道不折减：：ξ=1.00车道均布荷载作作用下：µ=0.2066故得表8各梁车道均布荷荷载作用下下弯矩粱位1（7）2（6）3（5）4mc0.4310.3660.3620.309（kN*m）433.28367.93363.91310.63（kN*m）783.89665.67658.40562.00（kN*m）1217.1771023.6001022.311872.632、计算人群荷载载的跨中弯弯矩纵向每延米人群群荷载集度度P0r=2.55kN*mm表9各各梁人群荷荷载作用下下弯矩粱位1（7）2（6）3（5）4mcr0.4570.3450.3150.256（kN）120.9391.3083.3667.743、计算跨中截面面车道荷载载最大剪力力鉴于跨中剪力影影响线的较较大坐标位位于跨中部部分，故采采用全跨统统一的荷载载横向分布布系数来计计算。表10各梁跨中截面车车道荷载下下最大剪力力粱位1（7）2（6）3（5）4mc0.4310.3660.3620.309（kN）14.9012.6512.5110.68（kN）64.6554.9054.3046.35（kN）79.5567.5566.8157.034、计算跨中截面面人群荷载载最大剪力力表11各梁跨中截面人人群荷载下下最大剪力力粱位1（7）2（6）3（5）4mcr0.4570.3450.3150.256（kN）4.163.142.872.335、计算支点截面面汽车荷载载最大剪力力作荷载横向分布布系数沿桥桥跨方向的的变化图形形和支点剪剪力影响线线横向分布系数变变化区段的的长度a=00.5*229.1--4.855*2=44.85mm影响线面积Ω=0.55*29..1*1==14.555m车道均布荷载作作用（m=mcc时）：=11.2066*1.00*0.4431*77.8755*14..55=559.566KN附加三角形荷载载重心的影影响线坐标标为附加车道均布荷荷载剪力为为故车道均布荷载载作用下的的支点剪力力为=599.56--3.988=55..58kNN车道集中荷载作作用下：=11.2066*0.2248*2248.776*1==74.440kN车道荷载作用下下的支点剪剪力为=555.58++74.440=1229.988kN求其他梁的支点点剪力表12各梁支点点截面汽车车荷载下剪剪力参数粱位1（7）2（6）3（5）4Mc0.4310.3660.3620.309M00.2480.50.530.5359.5650.5850.0242.70-3.982.913.654.8055.5853.4953.0747.5074.40150.00159.00159.00129.98203.49212.07206.506、计算支点截面面人群荷载载最大剪力力人群荷载的横向向分布系数数如图8（b）所示。附加三角形荷载载重心的影影响线坐标标为表13各梁支点截面人人群荷载下下剪力参数粱位1（7）2（6）3（5）4Mc0.4570.3450.3150.256M01.1120007.911.171.070.8654.3内力组合合按极限状态设计计的计算内内：基本组合如下：：表14各梁内力力基本组合合参数粱1（7）2（6）3（5）4M恒2381.72465.32465.32465.3M车1217.21023.61022.3872.6M人120.991.383.467.7V恒327.4338.9338.9338.9V车130.0203.5212.1206.5V人7.91.21.10.94697.54493.64482.94255.9583.7692.8704.7696.75钢筋配筋及验算算5.1主筋配置置及验算1、配筋计算（1）按照规范，梁梁的保护层层c取50mm，c40混凝土fc=118.4MMPa，ft=1..65MMPa，=1，设受拉拉钢筋四排排布置，ho=hh-2000=18000mm，HRB3335钢筋：fy=2880MPa，（2）、判断T型截截面类型=1*18.44*16000*1550*（18000-75）=76117.6kkN*m>>46977.5kNN*m属于第一类型TT形截面。、计算钢筋截面面面积由表114得最大弯弯矩查表得：<查钢筋量表，选选用8φ40的钢筋，2、配筋验算（1）验算算最小配筋筋率，满足要求（2）防止超筋的适适用条件，满足要求5.2腹筋配置置1.箍筋配置=0.2*1**18.44*2000*18000=13324.88kN剪力设计值为V=7004.744kN<所以截面满足要要求。V=704.774kN>>=0.77*1.665*2000*18800=4415.88kN需进行计算配筋筋。计算配箍：按照规范要求选选择d=100mm的双肢箍箍，Asv=778.5，将n=2代入上式式得：s342..6mm选用s=300mmm筋率：所以选箍筋满足足要求。所以箍筋布置如如下：自支点一倍梁高高范围内，间间距为200mmm；自一倍梁高长度度处至第四四排斜钢筋筋下端处，间间距为250mmm；其他梁梁端箍筋间间距为3000mm。2.弯筋配置(1)取离点处处的剪力设设计值，并并将其分为为两部分，其其中不少于于60%由砼和钢钢筋共同承承担，不多多于40%由弯起钢钢筋承担。支点剪力设计值值：跨中剪力设计值值：自支点到跨中的的剪力递减减坡度：离支点处剪力设设计值：(2)构造配筋筋剪力设计计值为：剪力设计值小于于或等于297..00KNN时可按构构造配筋。构造配筋长度可可用下式计计算：可得出(3)设支点由由砼和弯起起钢筋承担担的剪力设设计值按80%取用，即即：在支点由弯起钢钢筋承担的的剪力设计计值，按20%取用，即即：计算各排弯起筋筋截面面积积：第一排,,即离支点点中心h/2==10000mm处：：剪力设计计值：钢筋面积积：选择择纵筋弯起起钢筋，钢筋面积积第一排弯起钢筋筋距支座中中心：QUOTE错误！未找到引引用源。；；第二排弯起钢筋筋：剪力设设计值：钢筋面积积：选择纵筋筋弯起钢筋筋，钢筋面积积第二排弯起的钢钢筋距支座座中心：；QUOTE错误！未未找到引用用源。第三排弯起钢筋筋：剪力设计计值：钢筋面积积：选择纵筋弯起钢钢筋，钢筋面积积第三排弯起钢筋筋距支座中中心QUOTE错误！未未找到引用用源。3..斜截面抗抗剪承载力力验算选取计算截面为为：取距支支点h/2梁断面为为验算截面面。(1)在内力包络络图上查找找计算截面面的内力：：选假定斜截面水水平投影长长度c=10000mmm，可计算算斜截面距距支点：h/2+10000=20000mmm在此截面，弯矩矩和剪力设设计值为：：QUOTE错误！未找到引引用源。则：规定与假设差距距不大，可可采用。为斜截面受压端端的剪力设设计值，即即距支点(h/2))+c=11000++10644.22==20644.22mmm处截面面的剪力为为：（2）验算截面尺寸：：T形截面的受弯构构件符合以以下要求：：所以，截面面尺寸符合合规定。判断是否需要进进行斜截面面抗剪承载载力验算:当符合下列条件件时，不进行斜截面抗抗剪承载力力验算，仅仅需按构造造配置箍筋筋：可见，不符合规定，需需要验算抗抗剪承载力力：（4）进行斜截面抗剪剪承载力的的验算：，在斜截面内，纵纵向不弯起起钢筋在距离支点一部部梁高范围围内，采用用Φ10mmm,，则则：按规定，HRBB330钢钢筋的含箍箍率不应小小于0.118%，而而现在（符合规定）。=则：所以，距支座hh/2截面面的斜截面面抗剪承载载力符合规规定要求。6变形验算6.1挠度验算算在荷载短期效应应作用下，跨跨中截面挠挠度可按下下式计算：：其中钢筋混凝土土构件：全截面的抗弯刚刚度其中:其中：；代入数据：=7699.06mmm在荷载短期效应应作用下，跨跨中截面挠挠度为:查规范得挠度长长期增长系系数，混凝凝土为C40时，=1..45，则长期挠度为：：所以应设置预拱拱度。预拱拱度值按结结构自重和和0.5可变荷载载频遇值计计算的长期期挠度值之之和采用。汽汽车荷载频频遇值为其其标准值的的0.7倍，人群群荷载频遇遇值等于其其标准值。因因此，消除除自重影响响后的长期期挠度为设计满足规范的的挠度要求求。6.2裂缝宽度度验算由已知求得：，，作用短期效应组组合：作用长期效应组组合：作用短期效应组组合钢筋应应力：作用长期效应组组合钢筋应应力：故裂缝宽度满足足规范要求求。7支座设计与计算算7.1确定支座座平面尺寸寸初步选定板式橡橡胶支座的的平面尺寸寸为cm，cm，则按构构造最小尺尺寸确定ccm，cm。首先，根据橡胶胶支座的压压应力限值值验算支座座是否满足足要求，支支座压力标标准值：支座应力为：满足规范要求。7.2确定支座座的厚度支座的高度由橡橡胶层厚度度和加劲钢钢板厚度两两部分组成成，应分别别考虑计算算。支座水平放置，且且不考虑混混凝土收缩缩与徐变的的影响。温温差36时引起起的温度变变形，由主主梁两端均均摊，则每每一支座的的水平位移移为m=0..53cmm式中：—————构件计算算长度，。因此，不计入制制动力时，cm。由于小于公路ⅡⅡ级汽车荷荷载制动力力的最低限限值90kN，故取kN计算。由于有7根T形形梁，每根根T形梁设2个支座，共共有14个支座，且且假设桥墩墩为刚性墩墩，各支座座抗推刚度度相同，因因此制动力力可平均分分配，则一一个支座的的制动力为为:kN因此，计入制动动力时，橡橡胶厚度的的最小值为为cm式中：MMPa此外，从保证受受压的稳定定考虑，矩矩形板式橡橡胶支座的的橡胶厚度度应满足：：对于平面尺寸224cm**25cmm的板式橡橡胶支座，取取cm单层加劲钢板厚厚度应按下下式计算：：=mm<2mm由D62-20004规范得其其最小值为为2，故取mm。按板式式橡胶支座座的构造规规定，加劲劲板的上、下下保护层不不应小于2.5mmm，取为3.5mmm，中间橡橡胶层厚度度取11mm，故可以以布置3层钢板。此此时，橡胶胶厚度mm，与采用用一致。加加劲板总厚厚度mm，故支座座高度：mmm。7.3验算支座座偏转情况况支座的平均压缩缩变形为式中：——橡胶胶体积模量量（取20000MPa）；———支座抗压压弹性模量量，可按下下式计算：：MMPa将上述各值带入入δ计算式，得得为了限制竖向压压缩变形，按按规范D62--20044应满足验算通过过，合格。在恒载、车道荷荷载和人群群荷载作用用下，主梁梁挠曲在支支座顶面引引起的倾角角，应按结结构力学方方法计算，则则有恒载产生的转角角车道均布荷载产产生的转角角车道集中荷载产产生的转角角人群荷载产生的的转角因此，转角0..009440raad，mm<=0..976mmm，故支支座不会落落空。7.4验算支座座的抗滑稳稳定性已知：，kN，则则kN不计汽车制动力力时即kN满足要求。计入汽车制动力力时此处的为结构自自重标准值值和0.5倍汽车荷荷载标准值值（计入冲冲击系数）引引起的支座座反力，即即kN汽车荷载引起的的制动力标标准值，kN满足要求。最后确定支座尺尺寸为240××350××35(mmm)。附表：板式橡胶桥梁支支座规格目目录表:（短短边×长边×厚度）单位mmm序号规格序号规格序号规格序号规格序号规格1100×1500×1424150×2000×4947180×2000×2170240×3500×3593250×3500×352100×1500×2125150×2500×1448180×2000×2871240×3500×4294250×3500×423100×2000×1426150×2500×2149180×2000×3572240×3500×4995250×3500×494100×2000×2127150×2500×2850180×2000×4273240×3500×5696250×3500×565100×2000×2828150×2500×3551180×2600×4274240×4000×1497250×3500×63612