鋼筋混凝土簡支T梁橋設計

鋼筋混凝土簡支T型梁橋設計湖南農(nóng)業(yè)大學課程設計說明書 課程名稱：道路與橋梁工程設計課程設計 題目名稱： 鋼筋混凝土簡支T梁橋設計計算 班 級：2009 級 土木工程 專業(yè) 4 班姓 名： 陳 勇 學 號： 0 指導教師： 楊敬林 評定成績：教師評語： 指導老師簽名： 2011年 月 日目 錄 設計任務書（1）設計資料（4）一、行車道板的內(nèi)力計算與組合（5）二、主梁的荷載橫向分布系數(shù)計算（7）（一）、支點截面的橫向分布系數(shù)計算（7）（二）、跨中截面的橫向分布系數(shù)計算（8）三、主梁內(nèi)力計算（11）（一）、恒載內(nèi)力計算（11）（二）、活載內(nèi)力計算（13）（三）、荷載組合（18）四、橫隔梁內(nèi)力計算（19）五、主梁變形驗算（21）六、設計依據(jù)與參考文獻（23）鋼筋混凝土簡支T梁橋設計計算課程設計任務書題目:鋼筋混凝土簡支T梁橋設計計算1.課程設計教學條件要求 橋梁結構課程設計是土木工程專業(yè)橋梁工程實踐環(huán)節(jié)課，通過設計進一步鞏固橋梁結構基本原理和基本知識，以及橋梁構造，培養(yǎng)設計動手能力，初步學會運用橋梁設計規(guī)范，橋梁標準圖，估算工程材料數(shù)量，完成橋梁總體布置圖的技能。并為畢業(yè)設計以及今后專業(yè)工作中奠定必要基礎。本課程設計要求學生在一周的時間內(nèi)通過指導教師的指導，完成任務書中的全部內(nèi)容，學生通過本課程的設計練習，使學生掌握鋼筋混凝土簡支T梁設計計算的步驟和方法，學會對T梁進行結構自重內(nèi)力計算、汽車荷載和人群荷載內(nèi)力計算、內(nèi)力組合；在汽車和人群荷載內(nèi)力計算時，學會用桿杠原理法、偏心受壓法和G-M法求解荷載橫向分布系數(shù)。2.課程設計任務2.1 設計資料1 橋面凈寬：凈-7或8或9+21.0或0.75或0.5m人行道（各人按表中數(shù)據(jù)查詢）2 主梁跨徑及全長標準跨徑：lb=10或13或16或20.00m（墩中心距離）（各人按表中數(shù)據(jù)查詢）計算跨徑：l =9.50或12.50或15.50或19.50m（支座中心距離）（對應上面之數(shù)值）主梁全長：l全=9.96或12.96或15.96或19.96m（主梁預制長度）（對應上面之數(shù)值）3 設計荷載 汽車I級；人群荷載3.0kN/m2或4.0kN/m2或5.0kN/m2（各人按表中數(shù)據(jù)查詢）汽車級；人群荷載3.0kN/m2或4.0kN/m2或5.0kN/m2（各人按表中數(shù)據(jù)查詢）4 材料x鋼筋：主筋用級鋼筋，其他用級鋼筋。混凝土：20號或25號或30號（自選） 5 橋面鋪裝：瀝青表面處厚2cm（重力密度為23KN/m3），C25混凝土墊層厚612cm（重力密度為24KN/m3），C30T梁的重力密度為25KN/m3。 6 T梁簡圖如下： 主梁截面尺寸可參考已有設計數(shù)據(jù)自己擬定（根據(jù)橋面凈寬選取翼緣寬、主梁高、梁肋寬等）2.2、計算內(nèi)容1 行車道板的內(nèi)力計算和組合；2 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)用杠桿原理法求支點截面的橫向分布系數(shù)，用偏心壓力法求跨中截面的橫向分布系數(shù)。3 主梁內(nèi)力計算；4 橫隔梁內(nèi)力計算；5 主梁配筋；6 主梁變形驗算。3.課程設計報告書主要內(nèi)容計算說明書包括：行車道板的內(nèi)力計算和組合；主梁的荷載橫向分布系數(shù)的計算；主梁內(nèi)力計算；橫隔梁內(nèi)力計算、配筋；主梁變形驗算； 鋼筋布置圖。4.課程設計要求（1）學生按時完成課程設計，遵守課程設計要求與紀律。（2） 學生獨立完成課程設計任務。指導教師分時段驗收學生完成的階段任務。（3）學生按時提交課程設計成果和打印或手寫的課程設計報告書。5.課程設計參考資料1公路橋涵設計通用規(guī)范（JTGD60-2004）.人民交通出版社，20042公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTGD60-2004）.人民交通出版社，20043姚玲森，橋梁工程.出版社：人民交通出版社，19934范立礎,橋梁工程（上、下冊）.出版社：人民交通出版社，19966.設計進度、時間安排時間：第12周（11月14日11月18日）第一天上午（星期一）：布置設計任務，閱讀設計任務書、指導書及設計例題，復習有關課程內(nèi)容。下午進行行車道板的內(nèi)力計算；第二天上午（星期二）：計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)； 下午進行主梁內(nèi)力計算；第三天（星期三）：橫隔梁內(nèi)力計算；第四至五天（星期四、星期五）：主梁配筋和主梁變形驗算，并繪制主梁配筋施工圖，最后提交設計成果。橋梁工程課程設計 設計資料1 橋面凈寬 凈-9+20.75m人行道2 主梁跨徑及全長標準跨徑 lb=16.00m（墩中心距離）計算跨徑 l=15.50m（支座中心距離）主梁全長 l全= 15.96m（主梁預制長度）3 設計荷載 汽車級；人群荷載5.0kN/m2。4 材料x鋼 筋：主筋用級鋼筋，其他用級鋼筋?；炷粒?5號 5 橋面鋪裝：瀝青表面處治厚2cm（重力密度為23KN/m3），C25混凝土墊層厚9cm（重力密度為24KN/m3），C30T梁的重力密度為25KN/m3。 6 T梁簡圖如下：圖1.橋梁橫剖圖 單位：cm圖2.橋梁縱剖圖 單位：cm 圖3.主梁斷面圖 (cm) 圖4.橫梁斷面圖(cm)一、行車道板的計算1恒載及其內(nèi)力（以縱向1m寬的板條進行計算）每延米板上的恒載g： 合計：每米寬板條的恒載內(nèi)力 T梁翼板所構成的鉸接懸臂板如圖5所示。圖5.行車道板構造 2汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力 將車輛荷載后輪作用于鉸縫軸線上，后軸作用力為140kN，輪壓分布寬度如圖6所示，車輛荷載后輪著地長度為，寬度則 圖6.車輪荷載計算圖 荷載對于懸臂梁根部的有效分布寬度： 由于這是汽車荷載局部加載在T梁的翼緣板上，故沖擊系數(shù)取 作用于每米寬板條上的彎矩為 作用于每米寬板條上的剪力為： 3內(nèi)力組合 （1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算 所以，行車道板的設計內(nèi)力為（2）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算二、主梁的荷載橫向分布系數(shù)計算（一）、計算支點截面的橫向分布系數(shù)（利用杠桿原理法）。圖7.支點處橫向分布系數(shù)圖 單位：cm1號梁對于汽車荷載 對于人群荷載 2 號梁對于汽車荷載 對于人群荷載 （由于是出現(xiàn)負的，取零，出于安全考慮） 3 號梁對于汽車荷載 對于人群荷載 （二）、計算跨中截面的橫向分布系數(shù)（利用偏心壓力法）。當荷載位于跨中時，此橋在跨度內(nèi)設有橫隔板，具有強大的橫向聯(lián)結剛性，且承重結構的長度比為但此處仍按剛性橫梁法繪制影響線并計算橫向分布系數(shù)，本橋各根主梁的橫向截面均相等，梁數(shù)n=5, 梁間距為2米。 圖8.荷載橫向分布系數(shù)圖 單位：cm1號梁 由、繪制1梁的橫向影響線，如上圖及最不利荷載位置。進而由、計算橫向影響線的零點位置，設零點至1號梁位的距離為x,則： 解得： 零點位置已知后，就可以求出各類荷載相應于各個荷載的橫向影響線豎直坐標。對于汽車荷載 對于人群荷載 2號梁 由、繪制2梁的橫向影響線，如上圖及最不利荷載位置對于汽車荷載 對于人群荷載 3號梁 由、繪制3梁的橫向影響線，如上圖及最不利荷載位置對于汽車荷載 對于人群荷載 橫向分布系數(shù)梁號荷載位置公路-級人群荷載1跨中0.710.6875支點0.551.4382跨中0.5550.444支點0.72503跨中0.40.4支點0.7250三、主梁內(nèi)力計算（一）、恒載內(nèi)力的計算1.恒載集度主梁：橫隔梁：對于邊主梁：對于中主梁：橋面鋪裝：欄桿和人行道：作用于邊主梁的全部恒載g為：作用于中主梁的恒載強度為： 2.恒載內(nèi)力計算邊主梁的彎矩和剪力，計算圖式如圖9所示，則圖9.恒載內(nèi)力計算圖式主梁恒載內(nèi)力計算表剪力Q（kN）彎矩M（kNm） （151.9） M=0 (0) (113.9)(441.5) (0)(588.6)注：括號（ ）內(nèi)值為中主梁內(nèi)力。支點剪力1 5梁 2 3 4梁 （二）、荷載內(nèi)力計算 1均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算表公路-級人群影響線面積影響線圖式 2. 公路-級中集中荷載計算 計算彎矩效應時 計算剪力效應時 3. 計算沖擊系數(shù)結構跨中處的單位長度量：主梁截面形心到T梁上緣的距離： 跨中截面慣性矩： 查表C25混凝土E取 則沖擊系數(shù) 因雙車道不折減，故4. 跨中彎矩計算由于跨中彎矩橫向分布系數(shù)1、5梁最大，所以只需計算1、5梁的彎矩，計算如下：（1）對于1#梁和5梁公路級汽車活載的跨中彎矩： 人群荷載的跨中彎矩： （2）對于2#和4#梁 公路級汽車活載的跨中彎矩： 人群荷載的跨中彎矩： （3）對于3#梁公路級汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩：5. 跨中剪力計算（1）對于1和5#梁公路級汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：（2）對于2和4#梁公路級汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：（3）對于3#梁公路級汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：6.支點剪力計算 橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度 附加三角形重心影響線坐標 ：（1）對于1和5#梁 公路級汽車活載的支點剪力：人群荷載的支點剪力： （2）對于2和4#梁公路級汽車活載的支點剪力：人群荷載的支點剪力：（3）對于3#梁公路級汽車活載的支點剪力：人群荷載的支點剪力：（三）、荷載組合 其中，跨中彎矩組合梁恒載（KNm） 活載（KNm）組合值（KNm）汽車人群1、5558.26855.7377.421954.62、4588.59668.9150.001698.83588.59482.1045.051431.7跨中剪力組合梁恒載（KN） 活載（KN）組合值（KN）汽車人群1、50111.795.00162.12、4087.383.23125.93062.982.9191.4支點剪力組合梁恒載（KN）活載（KN）組合值（KN）汽車人群1、5144.1201.7325.01438.42、4151.9247.599.93540.03151.9237.648.95525.0四、橫隔梁內(nèi)力計算1.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布置如圖10所示。圖10.跨中橫隔梁受載圖 單位：cm縱向一列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為：計算彎矩時計算剪力時2繪制中橫隔梁的內(nèi)力影響線圖11.中橫隔梁內(nèi)力影響線 單位：cmP=1作用在1梁時：P=1作用在5梁時： P=1作用在3梁時： 1主梁處右截面剪力影響線：P=1作用于1梁截面的右邊時 即 P=1作用于1梁截面的左邊時 即 繪成的影響線，如上圖11所示。 3.截面內(nèi)力的計算公路-II級：剪力的計算：4. 內(nèi)力組合（鑒于橫隔梁的結構自重內(nèi)力甚小，計算中可略去不計）五、主梁變形驗算 跨中截面主梁結構自重產(chǎn)生的最大彎矩，汽車產(chǎn)生的最大彎矩（不計沖擊系數(shù)）為，人群產(chǎn)生的最大彎矩為，主梁開裂構件等效截面的抗彎剛度1.驗算主梁的變形 可變荷載頻遇值產(chǎn)生的跨中長期撓度： 2. 預拱度計算 應設計預拱度 應做成平順曲線五、變形驗算按規(guī)范變形可按下列公式計算，換算截面中性軸距T梁頂面