《橋梁工程》課程設(shè)計計算書.doc

鋼筋混凝土T型梁橋設(shè)計計算書1行車道板內(nèi)力計算1.1恒載產(chǎn)生的內(nèi)力以縱向1米寬的板條進行計算如圖1.1所示。圖1.1鉸接懸臂板計算圖示（單位：cm）瀝青混凝土面層：= 0.021.021= 0.42C25號混凝土墊層：=0.061.024=1.44T形翼緣板自重：=合計：g=+=0.42+1.44+3.25=5.11 每米寬板條的恒載內(nèi)力：彎距：剪力：191.2 荷載產(chǎn)生的內(nèi)力按鉸接板計算行車道板的有效寬度如圖1.2所示）。由得=0.2m，=0.6m。橋面鋪裝厚度為8cm，則有：=+2H=0.2+20.08=0.36m=+2H=0.6+20.08=0.76m荷載對于懸臂板的有效分布寬度為:=+d+2=0.36+1.4+1.90=3.66m沖擊系數(shù)采用1+=1.3，作用為每米寬板條上的彎矩為： 作用于每米寬板條上的剪力為： 圖1.2荷載有效分布寬度圖示（cm）1.3 內(nèi)力組合承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合：1.4截面設(shè)計、強度驗算（HRB335鋼筋：，C25混凝土：）翼緣板的高度：h=160mm；翼緣板的寬度：b=1000mm；假設(shè)鋼筋截面重心到截面受拉邊緣距離=35mm，則=125mm。按5.2.2條規(guī)定： 解得：x=0.0224m 驗算按5.2.2條規(guī)定： 查有關(guān)板寬1m內(nèi)鋼筋截面與間距表，考慮一層鋼筋為8根由規(guī)范查得可供使用的有8A14（），然后按照構(gòu)造布置構(gòu)造鋼筋，并布置如圖1.3。圖1.3行車道板配筋圖（尺寸單位：mm）按5.2.9條規(guī)定，矩形截面受彎構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)符合下列要求，即：按5.2.10條規(guī)定： 故不需要進行斜截面抗剪承載力計算，僅按構(gòu)造要求配置箍筋。根據(jù)9.2.5條,板內(nèi)應(yīng)設(shè)置垂直于主鋼筋的分布鋼筋，直徑不應(yīng)小于8mm，間距不應(yīng)小于200mm。因此板內(nèi)A8，間距為250mm的分布鋼筋。承載力驗算： 承載能力滿足要求。2 主梁內(nèi)力計算根據(jù)以上所述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過活載作用下的梁橋荷載橫向分布計算，可分別求得個主梁控制截面（一般取跨中、四分點和支點截面）的恒載和最大活載內(nèi)力，然后再進行內(nèi)力組合。2.1 恒載產(chǎn)生的主梁內(nèi)力2.1.1 第一期恒載主梁： 邊橫隔梁：中橫隔梁：邊主梁第一期恒載集度為：中主梁第一期恒載集度為：2.1.2 第二期恒載橋面鋪裝：欄桿和人行道：主梁的第二期恒載集度為： 2.1.3 最終恒載作用于邊主梁的全部恒載集度g為：KN/m作用于中主梁的全部恒載集度為：KN/m2.1.4 永久作用效應(yīng)主梁彎距和剪力計算公式：；。邊主梁恒載內(nèi)力如下表2.1所示：表2.1號主梁和號主梁永久作用效應(yīng) 內(nèi)力界面位置x剪力彎矩x=0217.7kN225.47kN00x= 108.8kN112.73kN804.1 kN/m832.84kN/mx=001072.1kN/m1110.42kN/m2.2 活載產(chǎn)生的主梁內(nèi)力2.2.1 支點截面的荷載橫向分布系數(shù)如圖2.1所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線進行布載，號、號梁可變作用的橫向分布系數(shù)可計算如下：號主梁活載橫向分布系數(shù)公路II級： 人群荷載：號主梁活載橫向分布系數(shù)公路II級： 人群荷載： 圖2.1支點的橫向分布系數(shù)計算圖示（尺寸單位：cm）(a)橋梁橫截面；（b)號梁橫向影響線；（c)號梁橫向影響線2.2.2 跨中的荷載橫向分布系數(shù)由圖2.1可知，此橋設(shè)有剛度強大的橫隔梁，且承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為故可按偏心壓力法來計算橫向分布系數(shù)，其步驟如下：（1）求荷載橫向分布影響線豎標(biāo)本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)n=4，梁間距2.10m，則=則號主梁在兩個邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值為：（2）繪出荷載橫向分布影響線在最不利位置布載，如圖2.2，其中人行道緣石至號主梁軸線的距離為：=1.75-1.50 = 0.25m圖2.2荷載橫向分布系數(shù)計算圖示（尺寸單位：cm）a)橋梁橫斷面；b)號主梁橫向分布影響線荷載橫向分布影響線的零點至號梁位的距離為x,可按比例關(guān)系求得：；解得x=4.90m并據(jù)此計算出對應(yīng)個荷載點的影響線豎標(biāo)和。（3）計算荷載橫向分布系數(shù)在中間橫隔梁剛度相當(dāng)大的窄橋上，在沿橫向偏心布置的汽車荷載作用下，總是靠近汽車荷載一側(cè)的邊主梁受載最大。則號梁的最不利布載受載最大。號梁的活載橫向分布系數(shù)分別計算如下：汽車荷載=(+)=人群荷載= 求得號主梁的各種荷載橫向分布系數(shù)后，就可得到各類荷載分布至該梁的最大荷載值。橫向分布系數(shù)匯總?cè)绫?.2所示。表2.2荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號荷載位置公路II級人群荷載邊主梁跨中0.5890.843支點0.3941.638梁號荷載位置公路II級人群荷載號主梁跨中0.5480.514支點0.50002.2.3 計算活載內(nèi)力在活載內(nèi)力計算中，本設(shè)計對于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：計算主梁活載彎距時，均采用統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)，鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標(biāo)位于橋跨中部，故也按不變化的來計算。求支點和變化點截面活載剪力時，由于主要荷重集中在支點附近而考慮支撐條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點到之間，橫向分布系數(shù)用與值用直線內(nèi)插法，期于區(qū)段取值。計算跨中截面最大彎距及相應(yīng)荷載位置的剪力和最大剪力及相應(yīng)荷載位置的彎距采用直接加載求活載內(nèi)力，計算公式為：對于汽車荷載：對于人群荷載：（1）均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算如表2.3所示表2.3均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算類型截面公路II級均布荷載人群影響線面積(或m)影響線圖示7.8753.5=48.517.8753.5=2.46m7.8753.5=36.387.8753.5=9.85m（2）公路II級集中荷載計算計算彎距效應(yīng)時：計算剪力效應(yīng)時：（3）計算沖擊系數(shù)和車道拆減系數(shù)按第4.3.1條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此先計算結(jié)構(gòu)的基頻，簡支T梁橋的基頻可采用下列公式估算：其中：根據(jù)本橋的基頻，可計算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：本設(shè)計按兩車道設(shè)計，不拆減，則。（4）計算M1/2Lmax 、M1/4Lmax、。(如表2.4所示)表2.4彎距和剪力計算表截面荷載類型或()()或y（或m）S(或)S公路II級7.875179.101.350.58948.51303.761005.14y=4.925701.38人群3.50.84348.51143.13公路II級7.875214.921.350.5892.4615.40100.850.585.45人群3.50.8432.467.26公路II級7.875179.101.350.58936.38227.80753.30y=3.69525.50人群3.50.84336.38107.34公路II級7.875214.921.350.5899.8561.6861.6800人群3.50.8439.8529.06（5）計算支點截面荷載最大剪力號主梁橫向分布影響線。繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點剪力影響線如圖2.3所示。=1.0=0.833圖2.3汽車荷載支點剪力計算圖示（尺寸單位：m）(a)主梁縱斷面圖；（b)車輛荷載作用下支點剪力的荷載橫向分布系數(shù)沿跨長分布圖；（c)車輛集中荷載和均布荷載的布置；（d)支點截面剪力影響線圖.按式（266）計算汽車荷載的支點剪力為： =194.61KN圖2.4所示為人群荷載作用下支點剪力的哈在橫向分布系數(shù)沿跨暢分布圖。變化區(qū)段附加三角形重心處的影響線坐標(biāo)為：圖2.4 人群荷載支點剪力計算圖(a)人群荷載作用下支點剪力的荷載橫向分布系數(shù)沿跨長分布圖由式（266）。并且不考慮沖擊力的影響，則人群荷載支點剪力為： = =26.25KN2.3 內(nèi)力組合 表2.5號梁跨中截面的彎矩 作用效應(yīng)M1072.101005.14143.13 表2.6號梁1/4截面的彎矩 作用效應(yīng)M804.10753.30107.34 表2.7號梁1/2截面的剪力 作用效應(yīng)Q0100.857.26 表2.8號梁支點截面的剪力 作用效應(yīng)Q217.7061.6829.06 表2.9號梁跨中截面的彎矩 作用效應(yīng)M1011.461237.6587.27 表2.10號梁1/4截面的彎矩 作用效應(yīng)M758.59927.5765.45 表2.11號梁1/2截面的剪力 作用效應(yīng)Q0124.194.425 表2.12號梁支點截面的剪力 作用效應(yīng)Q205.3775.9517.652.4 截面設(shè)計、強度驗算2.4.1 計算截面的確定翼緣厚度 翼緣的有效寬度為按計算跨度 按翼緣厚度 從上述兩個數(shù)值中取較小的值作為翼緣的有效寬度，因此。2.4.2 截面受力類型判別 故為第二類T型截面；2.4.3 配筋計算 =118.0mm所需受力鋼筋截面面積 = =7890mm選用10C32，實際配置鋼筋面積。截面配筋情況如圖2.5所示。圖2.5 主梁配筋圖2.5 裂縫寬度驗算鋼筋表面形狀系數(shù) ，與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù) ； 荷載長期效應(yīng)影響系數(shù) ；截面配筋率 ；鋼筋應(yīng)力 ；縱向受拉鋼筋直徑 d=25mm；則T形梁的裂縫寬度 = =1.442mm2mm 裂縫寬度滿足條件2.6 變形驗算2.6.1 計算荷載引起的跨中彎矩鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的恒載和活載撓度，可用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算，一般不需考慮混凝土徐變和收縮的影響。但當(dāng)恒載占全部荷載的大部分時，則以考慮混凝土徐變的影響為宜。對于恒載，其跨中撓度為：對于汽車荷載，如果已知該梁的跨中最大靜荷載彎矩為M，則活載撓度為：3 橫梁內(nèi)力的計算 3.1 橫梁彎距計算3.1.1 確定作用在中橫隔梁上的計算荷載確定作用在中橫隔梁上的計算荷載：對于跨中橫隔梁的最不利荷載如圖3.1。圖3.1跨中橫隔梁的受載圖示縱向一列輪重對中橫隔梁的計算荷載為：汽車荷載3.1.2 繪制中橫隔梁的內(nèi)力影響線在上面已經(jīng)算得號梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值為：同理可知號梁（1） 繪制彎矩影響線P=1作用在號梁軸上時： P=1作用在號梁軸上時： P=1作用在號梁軸上時：此三個豎標(biāo)值和已知影響線折點位置（即所計算截面的位置），繪出影響線如圖3.2c所示。（2） 繪制剪力影響線 對于號主梁處截面的影響線計算如下。 P=1作用在計算截面以右時： ；P=1作用在計算截面以左時： ；繪出影響線如圖3.2d所示。圖3.2 中橫隔梁內(nèi)力影響線（尺寸單位：m）3.1.3 截面內(nèi)力計算將所求得的計算荷載在相應(yīng)的影響線上按最不利荷載位置加載，對于汽車荷載并計入沖擊影響力，則得到如下結(jié)果：公路II級彎距=剪力承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合（鑒于橫隔梁的結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力甚小，計算可略不計）：基本組合3.2 截面設(shè)計、強度驗算（1）正彎矩配筋（把鋪裝層折作3cm計入截面）橫隔梁翼板有效寬度： 按規(guī)范取207，暫時取=8，則按公預(yù)規(guī)5.2.2條規(guī)定：解方程，得到：由公式得： 取4C， 此時，=1.09mm （滿足要求）驗算截面抗彎承載力：（2）負彎矩的配筋取，解方程，得到： 選用4A16，則。此時： 驗算截面抗彎承載力： 橫梁正截面含筋率：，均大于公預(yù)規(guī)9.1.12條規(guī)定的受拉鋼筋最小配筋率0.2%。3.3 橫梁的剪力計算與配筋考慮汽車組合系數(shù)，并取提高系數(shù)為1.40，則取用的剪力效應(yīng)值為：按公預(yù)規(guī)5.2.95.2.10條規(guī)定抗剪承載力驗算要求：計算剪力效應(yīng)，均滿足條件，橫梁不需要配置抗剪力鋼筋，只需要按構(gòu)造配筋，選取箍筋為雙肢A8，。參考文獻1GBJTG D602004，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范S北京：人民交通出版社，20042GBJTG D622004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計規(guī)范S北京：人民交通出版社，20043GBJTG D632007，公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范S北京：人民交通出版社，20074趙明華橋梁地基與基礎(chǔ)M北京：人民交通出版社，20045邵旭東橋梁工程M北京：人民交通出版社，20056鄧學(xué)鈞路基路面