鋼筋混凝土橋梁設(shè)計——畢業(yè)設(shè)計

I摘要本文是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求和公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD622004的規(guī)定，對簡支梁橋進行方案設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的。對該橋的設(shè)計，本著“安全、經(jīng)濟、美觀、適用”的八字原則，并根據(jù)地理位置、車流量多方面考慮，確定以裝配式混凝土T形簡支梁橋為設(shè)計方案。在設(shè)計中，先根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗初步對結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進行尺寸和布置的設(shè)計，橋梁上部結(jié)構(gòu)的計算著重分析了橋梁在預(yù)加力階段和運營階段中恒載以及活載的作用，運用GM法和杠桿原理法求出活載橫向分布系數(shù)，并運用影響線進行活荷載最不利情況加載。進行了主梁的荷載計算、內(nèi)力組合、截面設(shè)計與配筋、承載力驗算、應(yīng)力驗算、抗裂性驗算、變形驗算等等。關(guān)鍵詞GM法；杠杠原理法；T型簡支梁橋；混凝土IIABSTRACTTHEDESIGNBASEDONTHEREQUIREMENTSOFDESIGNASSIGNMENTCERTIFICATIONANDTHEHIGHWAYSTIPULATIONOFRULEOFBRIDGEISCARRIEDOUTSCHEMEDESIGNANDPHYSICALDESIGNONSIMPLEBRIDGETHEDESIGNISACCORDINGTOTHEPRINCIPLEOF“SAFE、ECONOMICALBEAUTIFUL、SUITABLEFORUSE”ADDITIONTOTHEGEOGRAPHICLOCATIONVEHICLEANDOTHERFACTORS,WECHOOSECONCRETETSHAPEBEAMBRIDGEASDESIGNPLANINTHEDESIGN,FIRSTACCORDINGTOSPECIFICATIONANDEXPERIENCEFIRSTPRELIMINARYCOMPONENTOFSTRUCTUREANDTHESTRUCTURESIZEANDLAYOUTDESIGN,THENCALCULATIONOFTHESUPERSTRUCTUREEMPHASIZEDANALYZESTHEFUNCTIONOFTHECONSTANTLOADANDACTIVELOADINTHESTAGERUNTHELEVERPRINCIPLEANDTHEGMMETHODAREMADETOSEEKTHETRANSVERSEDISTRIBUTIONCOEFFICIENTOFACTIVELOAD,ANDMAKINGUSEOFTHELINEOFINFLUENCEINCREASETHEWEIGHTINDISADVANTAGECONDITIONSIACCOUNTTHECONTENTOFMAINBEAM、THEDESIGNOFSECTIONANDCHOOSESTEELROD、THECHECKOFTHEWEIGHT、THECHECKOFCRACK、THECHECKOFDEFORMATIONANDSOONKEYWORDSGMMETHODLEVERAGEPRINCIPLEMETHODTBEAMBRIDGECONCRETEIII目錄摘要IABSTRACTII目錄III引言11設(shè)計主要內(nèi)容211設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)212主要材料213設(shè)計依據(jù)214要求完成主要任務(wù)22方案比選43尺寸擬定與結(jié)構(gòu)布置1031尺寸擬定1032結(jié)構(gòu)布置10321全橋結(jié)構(gòu)布置10322主梁間距和主梁片數(shù)104主梁的計算1341主梁的荷載彎矩橫向分布系數(shù)13411跨中荷載彎距橫向分布系數(shù)（使用GM法計算）13412計算荷載橫向分布系19413梁端剪力橫向分布系數(shù)計算（杠桿法）2042作用效應(yīng)計算21421永久作用效應(yīng)21422永久作用效應(yīng)計算23423可變作用效應(yīng)23424可變作用彎矩效應(yīng)計算24425可變作用剪力效應(yīng)計算25426剪力效應(yīng)基本組合285主梁的截面設(shè)計、配筋與驗算2951配置主梁受力鋼筋29511截面設(shè)計29512截面復(fù)核3152斜截面抗彎承載力計算31521斜截面配筋的計算圖式32522各排彎起鋼筋的計算33523主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載斬驗算3453箍筋設(shè)計36IV54斜截面抗剪承載力驗算3755斜截面抗彎極限承載力驗算4156正常使用極限狀態(tài)下裂縫強度驗算4157正常使用極限狀態(tài)下的撓度計算4358橫隔梁配筋計算45581橫梁彎矩計算（用GM法來計算）45582橫梁截面配筋與驗算48583橫梁剪力效應(yīng)計算及配筋設(shè)計5059行車道板的計算52591永久荷載效應(yīng)計算52592可變荷載效應(yīng)計算53593作用效應(yīng)基本組合54594截面設(shè)計與配筋及驗算54結(jié)論57參考文獻58后記591引言隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，以及對生活的需求，人和物品的流動性越來越大，這就需要交通作為基礎(chǔ)，然而橋梁是交通的樞紐，所以橋梁公路改變著我們的生活，也在改變著人們的生活方式?，F(xiàn)在社會的發(fā)展對橋梁的要求越來越高，像現(xiàn)在出現(xiàn)了一些跨海大橋，正是適應(yīng)社會發(fā)展的需求?，F(xiàn)在對于橋梁不僅是對建筑功能上的需求，而且對美觀上的要求也越來越重視，現(xiàn)在很多大橋成為了一個城市的標(biāo)志性的建筑，也使得這個城市更加美麗。橋梁代表著一個國家文化的進步標(biāo)志,也代表著這個國家科技先進程度。而且橋梁是公路建設(shè)和交通的重要樞紐，像紐帶一樣把世界給聯(lián)系起來。隨著科學(xué)技術(shù)和人類的進步，與其經(jīng)濟、社會、文化水平的提高，我們對橋梁的需求也越來越大。并且對橋梁的要求也越來越高。橋梁不僅追求功能上要求，而且對于外觀在美也是不斷的完善。現(xiàn)在大部分的城市的橋梁成為一個城市的標(biāo)志性的建筑，也成為該城市亮麗的風(fēng)景。隨著近幾年來橋梁飛速發(fā)展，使得人們的生活變的方便快捷，而且使得經(jīng)濟快速的發(fā)展。本文內(nèi)容主要是根據(jù)任務(wù)書的要求，對一些常見的橋梁的類型進行方案比選，鑒于各方面的因素，最后選了裝配式T型簡支梁橋，然后根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗對橋梁進行初步的布置和結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計，再對橋梁進行設(shè)計，最后進行驗算，驗算結(jié)果是各項都滿足要求。21設(shè)計主要內(nèi)容11設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計車速80KM/H設(shè)計荷載公路I級河口間距96M，正交橋橋面寬度分離式路基寬度245（半幅橋全寬120M05M（護墻）110M（行車道）05M（護墻）120M205M綠化帶），橋梁安全等級為二級，環(huán)境條件為II類，計算收縮徐變時，考慮存梁期為90天通航要求不通航設(shè)計洪水頻率10地震基本烈度度，地震峰值加速度005G（地區(qū)為南昌）VI12主要材料鋼筋預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絞線S152，；51860,201PKPFMPAEPA普通受力筋HRB400級，其它R235級?；炷林髁簽镃40、橋面鋪裝層為C4013設(shè)計依據(jù)1公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（）0123JTGB2公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（）64D3公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（）6204JTGD4公路橋涵設(shè)計手冊（橋梁上冊）（人民交通出版社）314要求完成主要任務(wù)橋梁設(shè)計方案比選，主梁截面尺寸擬定，主梁內(nèi)力計算，配筋計算及布置，3強度驗算，變形驗算，橋面板配筋計算42方案比選橋梁代表著一個國家文化的進步標(biāo)志,也代表著這個國家科技先進程度。而且橋梁是公路建設(shè)和交通的重要樞紐，像紐帶一樣把世界給聯(lián)系起來。隨著科學(xué)技術(shù)和人類的進步，與其經(jīng)濟、社會、文化水平的提高，我們對橋梁的需求也越來越大。并且對橋梁的要求也越來越高。橋梁不僅追求功能上要求，而且對于外觀在美也是不斷的完善。現(xiàn)在大部分的城市的橋梁成為一個城市的標(biāo)志性的建筑，也成為該城市亮麗的風(fēng)景。隨著近幾年來橋梁飛速發(fā)展，使得人們的生活變的方便快捷，而且使得經(jīng)濟快速的發(fā)展。本次設(shè)計是某一高速公路（設(shè)計時速80KM/H）分離式正交橋梁。河口寬96M，設(shè)計路寬245M（半幅橋全寬120M205M綠化帶），基本信息看設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。方案比選主要從四項基本原則進行比較安全、經(jīng)濟、功能、美觀。然而安全和經(jīng)濟永遠是我們所談的重點。按照經(jīng)濟適用、安全和美觀的基本原則，盡可能選擇受力簡單和清晰、結(jié)構(gòu)和技術(shù)比較成熟、施工方便、造價和養(yǎng)護費用較低的橋型的方案。同時根據(jù)本地區(qū)的地質(zhì)和環(huán)境條件、材料供應(yīng)和施工工藝，及其耐久性等多個方面因素進行綜合考慮并進行對比，盡量做到技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性，并盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化和施工工業(yè)一體化?？梢允褂妙A(yù)制橋梁，然后進行組裝，這樣就可以加快施工的速度。本次設(shè)計是河口跨徑為96M，屬于小型的橋，所以經(jīng)濟是本設(shè)計重點考慮的一個方面。根據(jù)設(shè)計的要求，設(shè)計選出以下三套方案進行比較。從而選出最適合的一種方案。方案一裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁采用520M橋跨布置，每幅橋均采用T型截面，是一座六片式T梁橋。計算跨徑為，梁高為，全橋布置道橫隔梁。該橋橋面寬度為凈195150512M（11M205M防撞護欄）。施工方法是先預(yù)制T梁，然后進行吊裝裝配橋梁，從而實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和施工工業(yè)一體化。其橋梁設(shè)計簡如下圖圖215（尺寸單位M）501050防水層8C厚C4混凝土520瀝青混凝土路面615184160160082跨中橫截面（尺寸單位MM）15防水層8CM厚C40混凝土5053瀝青混凝土路面10180460168支點橫截面（尺寸單位MM）623097508150跨中4850485016016主梁縱斷面（尺寸單位MM）圖21方案二現(xiàn)澆連續(xù)箱梁這個方案采用520M橋跨布置，梁高14M，單箱單室箱型截面布置。使用現(xiàn)澆施工的方法來建造簡支梁橋。半幅梁寬12M，梁全長100M，分離式橋梁。其圖如下22立面箱梁橫截面圖227方案三T型鋼構(gòu)橋這個方案是采用1820202018橋跨布置，帶鉸的T型剛架結(jié)構(gòu)。屬于超靜定結(jié)構(gòu)。其簡圖如下為23立面橫斷面圖23根據(jù)上部結(jié)構(gòu)橋型設(shè)計橋型選擇原則橋梁上部結(jié)構(gòu)型式比較一覽表橋型比較項目T型梁組合梁組合箱梁空心板梁寬幅空心板梁現(xiàn)澆連續(xù)箱梁受力特點簡支結(jié)構(gòu)，橫向鉸接，橋面連續(xù)簡支安裝，橫向剛接，結(jié)構(gòu)連續(xù)簡支結(jié)構(gòu)，橫向鉸接，橋面連續(xù)簡支安裝，截面剛度大，橫向鉸接，結(jié)構(gòu)連續(xù)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，隱式蓋梁，結(jié)構(gòu)連續(xù)，整體性好8橋型比較項目T型梁組合梁組合箱梁空心板梁寬幅空心板梁現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工工藝施工工藝成熟，便于工廠化施工，但梁數(shù)多，橋面連續(xù)縫和橫隔板施工較為困難，支座數(shù)量多肋寬大，梁數(shù)少，施工快速，預(yù)制稍復(fù)雜，體系轉(zhuǎn)換時，要求有一定技術(shù)水平的施工隊伍先張法構(gòu)件，施工工藝成熟、快速，安裝重量輕，便于工廠化施工預(yù)制吊裝后體系轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)連續(xù)，板預(yù)制較組合梁容易，安裝重量輕，梁的片數(shù)多，便于工廠化施工搭支架現(xiàn)澆，施工簡單，支架用量大，特別是水上及軟土地段，支架及其基礎(chǔ)費用高，施工進度慢適用情況因其建筑高度高，將增加路線縱斷面高度，總體經(jīng)濟效益稍差先簡支后連續(xù)體系，建筑高度低，材料經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)橋面連續(xù)的簡支結(jié)構(gòu)，建筑高度低，廣泛應(yīng)用于各類中、小跨徑的橋梁及凈空限制相對較嚴的中等跨徑橋梁先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系，建筑高度低，材料經(jīng)濟指標(biāo)比組合箱梁差結(jié)構(gòu)連續(xù)，適用于有美觀要求的分離式立交橋，橋梁宜在旱地施工，總體經(jīng)濟指標(biāo)稍差使用性能簡支結(jié)構(gòu)，橋面連續(xù)縫施工質(zhì)量不易保證，后期維護工作量大外形美觀、大方，行車平順，后期維護量較小一般均為橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，行車平順，但后期維護量較大外形美觀，行車平順，后期維護量較小外形輕巧美觀，行車平順，后期維護量較小根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗以及橋梁建設(shè)安全,在致估算橋梁的建造價格跨徑為20米9橋型比較項目T型梁組合梁組合箱梁空心板梁寬幅空心板梁現(xiàn)澆連續(xù)箱梁建筑高度M150120095100140混凝土M3/M20400360635052050普通鋼筋KG/M2535056504184735014000預(yù)應(yīng)力鋼材KG/M2807106914991060/估算造價萬元3000029000286003400035000綜上所術(shù)，在表格中各上部結(jié)構(gòu)三種橋型的優(yōu)缺點以及具體情況進行比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，上部結(jié)構(gòu)為T型梁的橋型不管是在經(jīng)濟，還是在施工都比其他方案具有一定的優(yōu)勢。而且T梁設(shè)計方案有結(jié)構(gòu)比較成熟，簡潔美觀，施工便捷，橋梁規(guī)模比較小等特點。而其它二種方案中，T構(gòu)結(jié)構(gòu)在施工上是比較麻煩的，造價還相對比較高?，F(xiàn)澆箱梁造價比預(yù)制T梁也貴一點。故綜和所以的因素和實際的情況，本設(shè)計選用方案一。10113尺寸擬定與結(jié)構(gòu)布置31尺寸擬定梁高梁的高跨比在到之間，本設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)跨徑為，擬定采用的1620M梁高為。150M主梁的間距主梁的間距本橋選用為。20主梁梁肋寬為保證主梁的抗剪需要、梁肋受壓時的需要，以及混凝土的振搗量，鑒于本橋是環(huán)境條件為II類、跨度為，縱向鋼筋數(shù)量較多，梁肋寬取。2C翼緣板尺寸由于橋面寬是設(shè)計所規(guī)定好的，在主梁的間距確定以后，翼緣板的寬度即可為。由于翼緣板又是橋面板，根據(jù)它的受力特點分析特點，2M一般可以設(shè)計成變厚度與腹板交接的地方比較厚，本設(shè)計取為；翼緣板25CM的懸臂端部分可以設(shè)計薄些，本設(shè)計取為。15CM為了增加橋面之間的橫向剛度，本橋不僅在支座的地方布置了端橫隔梁，而且還在跨間布置了三根中橫隔梁，間距為，本設(shè)計梁高取為，橫481隔梁的下緣取為，上緣取為。116C橋面鋪裝采用厚的瀝青混凝土路面，厚的混凝土鋪裝層。MC0C（具體尺寸見圖下圖）32結(jié)構(gòu)布置321全橋結(jié)構(gòu)布置，橋全長為，橋?qū)挒椋ò敕鶚蛉珜挒椋蛎鎸?20M10245M120M度為凈防撞護欄）的綠化帶）。橋面設(shè)有的橫坡，1505不設(shè)縱坡，每跨之間設(shè)有2的伸縮縫。C322主梁間距和主梁片數(shù)全橋采用等跨等截面T形梁，每跨共設(shè)片T梁，全橋共計片T梁。主梁的1260間距為（T梁寬為現(xiàn)澆濕接縫）。20M198CM如下圖31，全斷面六片主梁，五根橫梁。（具體布置見下圖31到34）12501050防水層8CM厚C4混凝土520瀝青混凝土路面615184160160082圖31跨中橫斷面圖（尺寸單位MM）15防水層8CM厚C40混凝土50503瀝青混凝土路面11804601680圖32支點橫斷面圖（尺寸單位MM）3501809804850圖33腹板加寬圖（尺寸單位MM）1323097508150跨中4850485016016圖34縱斷面圖（尺寸單位MM）144主梁的計算41主梁的荷載彎矩橫向分布系數(shù)411跨中荷載彎距橫向分布系數(shù)（使用GM法計算）主梁的抗彎和抗扭慣性矩的計算TXI和20151520圖41主梁抗彎及抗扭慣性矩計算式（尺寸單位MM）1503圖42支座截面計算圖式（尺寸單位CM）利用CAD面域查詢得主梁跨中橫斷截面的面積26190ACM支點處橫斷截面的面積85主梁抗慣性矩142XI抗扭慣性距的計算T3ITXTBC15由于翼緣板是變截面，所以要換算成平均厚度150184TCM圖43為計算計算圖式，TXI2120150圖43（尺寸單位CM）查表可知表41T/B109080706050403020101C01410155017101890209022902500270029103121/3根據(jù)表可得；11840923TCB。227045T所以3334120801584075TXIM單位寬度抗彎及抗扭慣矩1435206/7580XTXIJMCB16橫梁抗彎及抗扭慣矩翼板的有效寬度計算（圖44）2圖44橫梁的長度就是兩邊主梁的軸線之間的間距，即1025MBL347841CCH,0201/LC根據(jù)的值可以根據(jù)表插值可以求出，所以C/0735C734750M求橫梁截面重心位置YABHY12227084/017161M橫梁的抗彎矩和抗YI扭慣矩TY35432321132243317506/2708708416084/26TXYYYTXIJMCBHHHABAMICBH17,通過查上表可以得出，但是因為連續(xù)橋103854/180/1BH13C面的單位寬度的抗扭慣性矩只是獨立板寬扁板者的一半，所以。160，通過插值可得出。271184B2098C故33401850981706652TXIM單位抗彎及抗扭慣矩TYJ和22433610/610/4855YTYJIBM計算抗彎參數(shù)值和抗扭參數(shù)44446201/0936195XYJBL式中橋?qū)挼囊话耄挥嬎憧鐝?。LYXCTYXCJEJG2/式中材料的切變模量，取，則C045440135681371218032756189計算荷載橫向分布影響線坐標(biāo)04494查GM法計算用表（見附表B），可得表42中數(shù)據(jù)。表42影響線和取值表1K0荷載位置影響系數(shù)梁位B3B/4B/2B/40B/4B/23B/4B校核00880950991061121060990950888B/4107112115114106097086078069796B/21371331261161000880760650618043B/4165153133111093076068057053801B2041671361080880720580510408010069085103117122117102085068800B/4153144137130116093064035010803B/22352101801441020640250140518023B/4342275207142083045020541800B38131824615507800905093145786各個梁位上的橫向分布影響線坐標(biāo)值（用內(nèi)插法求得）圖45。對于1、6號梁4321BK對于2、5號梁2B對于3、4號梁4031表43梁影響線坐標(biāo)計算表梁號荷載位置1K0K19算式B3412B4014B234B177515861330110409040750064405470490351628662172143707810331029906691149174012790843033301230419094312161639032302380157006100230078017502260305319326282015137508040409012404430844105320438033602290134006900210074014113601320125011500990087007500640060023602110180014501030065002600150052010000790055003000040022004900790112001820144010100550006003900900144020521791967170013961023069003490007031720364032902820232017101160059000100541014107111041120108710060910084307591256125212611257118310160772052202910242018101570137009700090138032104680045003400290026001900030026005900861211121812321233116710150798058103773020102020204020401950168013400980062將1、2、3號梁的橫向影響線值列用坐標(biāo)來表示出來，見表43。43112BK0010K121BK001K410132BK400321BK016/I6/2I6/3I201號2號3號4號5號6號015B41B23圖45梁位關(guān)系圖412計算荷載橫向分布系按最不利方式布載（圖46），并求相應(yīng)影響線坐標(biāo)值計算荷載橫向分布系數(shù)。1號2號3號4號5號6號圖46用CAD根據(jù)坐標(biāo)值來繪制橫向分布影響線圖（見圖47到圖49）從而根據(jù)坐標(biāo)值來求出橫向分布系數(shù)。053248036290134680274016951圖471號梁橫向分布影響線2103628032017580534946圖482號梁橫向分布影響線06397013690142502307圖493號梁橫向分布影響線二車道布置，可得1號梁；1046951026410622CQM2號梁389753CQ3號梁102502104CQM故汽車荷載（公路一級）40531621413梁端剪力橫向分布系數(shù)計算（杠桿法）橫向分布系數(shù)計算結(jié)果,如圖410,公路一級22213012050120349725圖410剪力橫向分布系數(shù)影響線分布圖把荷載橫向分布系數(shù)列如下表（見表44）表441、2、3號梁可變作用橫向分布系數(shù)梁公路一級CMOM1號梁061205512號梁053105513號梁0404072542作用效應(yīng)計算421永久作用效應(yīng)作出假設(shè)橋面構(gòu)造部分重力由各主梁平均分配來承擔(dān)?？缰薪孛娑沃髁旱淖灾?069485270GKN支點段梁的自重2135/291K23故主梁的自重集度17509/8169/GKNM邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積3050158端橫隔梁體積3017382426M故半跨內(nèi)橫梁的重力為355698GKN故邊梁的橫隔梁自重集度298/09/GKNM中梁的橫隔梁自重集度128/鋪裝8CM混凝土鋪裝0125/KNM6CM瀝青鋪裝638本設(shè)計將橋面鋪裝的自重平均分配給六片梁來承擔(dān)，則3215620/GKN防撞欄49/KNM491/6KM把各個梁的永久荷載列如下表（見表45）。表45各個梁的永久荷載值單位/KNM梁號主梁橫隔梁欄桿橋面鋪裝總計1（6）166909916662025542（5）166919816662026533（4）1669198166620265324422永久作用效應(yīng)計算影響線面積計算見表463。表46影響線面積計算表永久作用效應(yīng)（彎矩和剪力值）計算如下表（見表47）。表47永久作用效應(yīng)計算表1/2MKNMG1/4MKNMG0/VKN梁號Q00Q00Q0Q162554475312139255435659105255497524902526534753126102653356594582653975258734265347531261026533565945826539752587423可變作用效應(yīng)汽車荷載沖擊系數(shù)簡支梁的自振頻率為3061925/1574/8CGMKGMKGG25其中。10325EPA102235635974CIFHZLM由于，則汽車荷載的沖擊系數(shù)為HZFZ145060153INF公路I級荷載有均布荷載和集中荷載，和它們的影響線面積列如下KQKP表（見表48）均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為KKMNQ/510計算彎矩時，KNPK238109836計算剪力時，KK251設(shè)計中是按最不利影響布載的方式來計算車道荷載影響線的面積，列如下表（見表46）。其中的影響線的面積的最不利的影響布載方式是半跨布載2/1V方式，。4385980L表48公路I級車道荷載及影響線面積計算表項目頂點位置/KQMN/KPN0M1/22/L1052384753M1/441052383565V0支點處1052856975V1/2/L10528562438424可變作用彎矩效應(yīng)計算（見表49表410）,彎矩計算公式如下KKYPQM01由于本設(shè)計是布置兩車道，所以橫向折減系數(shù)取為。01在計算跨中和處彎矩時候，我們可近似認為荷載橫向分布系數(shù)沿橋長4/L26方向是均勻變化，所以各主梁值沿跨長方向是相同的。表49公路I級車道荷載產(chǎn)生的彎矩計算表梁號內(nèi)力1/KQMN0/KPNKYMNMM1/2061247534875133541M1/40612356536562510016M1/2053147534875115862M1/4053135653656258689M1/204044753487588153M1/40404131110535652383656256612永久荷載作用設(shè)計值和可變荷載作用設(shè)計值的分項系數(shù)分布為永久荷載作用分項系數(shù)21GI汽車荷載作用分項系數(shù)4Q基本組合公式為MINJQJKCKQGIKUDSSS12100式中橋梁結(jié)構(gòu)安全等級為級，所以取為10；0在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)的其他可變作用效應(yīng)的組合系C數(shù)，本題沒有。表410彎矩基本組合計算表梁號內(nèi)力永久荷載汽車荷載彎矩基本組合值M1/21213913354332621M1/491051001624948M1/21261011586313522M1/49458868923514M1/2126108815274733M1/49458661220606425可變作用剪力效應(yīng)計算在計算可變荷載作用剪力效應(yīng)的時候，應(yīng)該把橫向分布系數(shù)變化的影響計入在內(nèi)。處理的方法一般是先把跨中的橫向分布系數(shù)由等代荷載，來計27算跨中剪力的效應(yīng)；再用支點剪力荷載橫向分布系數(shù)并考慮支點到為直4/L線變化，來計算支點剪力效應(yīng)?？缰械妮d面剪力的計算2/1VKKYPQ01跨中的剪力的計算結(jié)果（見表411）。表411公路I級車道荷載產(chǎn)生的跨中剪力計算表2/1V梁號內(nèi)力1/KQMN0/KPNKY剪力效應(yīng)/N12/1V06121311105243828560513512/053113111052438285605117232/1040413111052438285605892支點的剪力效應(yīng)橫向分布系數(shù)的取值方法為支點處為按杠桿原理的方法來求得的；段為跨中荷載的橫向分布系數(shù)；4/3L支點。1和到另一支點段在和之間按照直線規(guī)律變化（如圖4）梁端的剪力效應(yīng)計算為00011212QCKKCKCKAVMQPYMQYMPY1號梁019519562654228560101KN2號梁021951951030352242856104VKN283號梁031951951040472522285610725VKN051620151號梁00532號梁7257043號梁圖411汽車荷載所產(chǎn)生的支點剪力效應(yīng)計算簡圖426剪力效應(yīng)基本組合（見表412）,基本組合為MINJQJKCKQGIKUDSSS1210029各分項系數(shù)的取值按照與彎矩基本組合取值一樣。表412剪力效應(yīng)基本組合表梁號內(nèi)力永久荷載汽車基本組合值0V249020265824412/1013511891025872664683422/1V011721641025872566669732/108921249由表412可以看出，剪力效應(yīng)以2號梁控制設(shè)計。305主梁的截面設(shè)計、配筋與驗算51配置主梁受力鋼筋511截面設(shè)計從彎矩基本組合設(shè)計表中不難看出，1號的彎矩值是最大的，考慮到安全性，DM設(shè)計中都是以最大彎矩進行配筋設(shè)計。因為本設(shè)計的環(huán)境條件為II類，按照規(guī)范要求鋼筋凈保護層為40MM，本設(shè)計采用焊接鋼筋骨架，所以假設(shè)鋼筋的重心到底邊的距離為，則20AM主梁的有效高度是。015023HAM從上節(jié)可知1號梁跨中的彎矩KNM，下面來判定主梁是第一6DM類T梁類型還是第二類T梁截面類型若滿足，則受壓區(qū)域都在翼緣內(nèi)，則稱為第一類T形截面類型，如果不滿足的話，也就是受壓區(qū)域位于腹板之內(nèi)，則稱為稱為第二類T形截面類型。式中，為橋跨結(jié)構(gòu)重要安全性系數(shù)，這里取為；為混凝土軸心抗010CDF壓強度設(shè)計值，本設(shè)計中采用C40混凝土，所以，84CDFMPA；為T形截面受壓區(qū)域翼緣的有效寬度，按照規(guī)范是取下列三165TDFMPAFB者中的最小值1計算跨徑的；3L195036CM2相鄰兩梁的平均間距；2D321843028FHFBBC此處，為梁腹板的寬度，是承托長度，是受0CMHBC14FBCM到壓區(qū)翼緣的懸出板的平均厚度。由于，所以，913H30H是承托根部的厚度。10HC所以取。20FBCM31判別式左端為01326DMKNMG判別式右端為3000184848422165126FCDFDKHBKMNNG因此，受壓區(qū)域都在翼緣之內(nèi)，所以屬于第一類T形截面類型。按照寬度為的矩形截面進行正截面抗彎承載力設(shè)計來進行計算。FB假設(shè)混凝土截面受壓部分的高度為,則X002DCFMBH即31032618421X整理得20X解得7184M根據(jù)式SDCFAFBX則242180713799CDFSSMC選擇用832425的HRB400鋼筋，則26431983791SACM鋼筋疊高度為6層,鋼筋布置如圖51所示。在這里混凝土保護層厚度取為40MM，然而和規(guī)范中所規(guī)定的403D，40M鋼筋間橫向凈距235824040NSM圖51鋼筋布置圖（單位MM）205015059827232及1253240DM所以是滿足構(gòu)造要求。512截面復(fù)核已設(shè)計的受拉鋼筋中832425的面積為，。由2839M30SDFMPA布置圖可以求得，即SA43906149028421804358042SISYA5802/82CM則實際有效高度。01506274SHA從規(guī)范或者書中可得，故B則截面的受壓區(qū)域的高度是滿足規(guī)范上07162743BX的要求。（1）判斷T形截面的類型842167CDFHKNM390SA由于，故為第一類T形截面。SDFCDAB（2）求受壓區(qū)高度X，即3089753184142SDFCFXMH（3）正截面抗彎承載力，求得正截面抗彎承載力為UM0753807531022UCDFXMBH6649812NMMNM又，故截面復(fù)核滿足要求。MIN0390274SABH3352斜截面抗彎承載力計算從上節(jié)不難看出支點的剪力值最大值是2號梁，考慮安全性，在這里全部采用2號梁的剪力值來進行抗剪的計算?？缰械募袅π?yīng)最大值是1號梁為，在這里也是全部用1號梁的剪力值進行抗剪的計算。06834DVKN1/29本設(shè)計假設(shè)最下排2根鋼筋沒有彎起而是通過支點，則有。058,584ACMHACM33,01105142679CUKFBKN06DVNK所以端部抗剪力的截面尺寸是滿足規(guī)范上的要求的。根據(jù)規(guī)范公式，如果滿足這個條件，可以不需要進302051DTDFBH行斜截面的抗剪力的強度計算，只要按構(gòu)造要求設(shè)置鋼筋就可以。本設(shè)計中016834DVKN32550165301426378TFBHKNK即，所以應(yīng)該進行持久狀況斜截面抗剪力的驗算。0DTD521斜截面配筋的計算圖式最大的剪力值為距支座中心的地方的截面的剪力值，然而混凝土與DV/2H箍筋共同承擔(dān)的剪力值不能小于，而彎起鋼筋承擔(dān)的剪力值不能CS60DVSBV小于；在計算第一排彎起鋼筋時候，用距支座處由彎起鋼筋所承擔(dān)40D/2H的的剪力值；計算其他每一排的時候，用前一排彎起的鋼筋下面彎起點處由彎起鋼筋來承擔(dān)的剪力值2。彎起鋼筋布置和計算簡圖（如圖52所示）。3497523150AAAVD0684KNDH/275192314506175764089732189圖52彎起鋼筋配置及計算圖式（尺寸單位CM）離支座中心處的剪力效應(yīng)為（用內(nèi)插法求）/2HDV6834197501896435DVKNK則06362CSDK47812574SB相應(yīng)各彎起鋼筋的位置和承擔(dān)的剪力值列如下表（見表613）。表現(xiàn)51彎起鋼筋位置與承擔(dān)的剪力值計算表斜筋的排次彎起點離支座中心距離/M所承擔(dān)的剪力值/KNSBIV斜筋的排次彎起點離支座中心距離/M所承擔(dān)的剪力值/KNSBIV11292257414472197872251522764557283932336551604866707522各排彎起鋼筋的計算與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪力承載能力的計算30751SINSBDBVFA式中彎起鋼筋的抗拉的設(shè)計強度（）；SDFMPA35彎起的鋼筋的總面積（）SBA2M彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線之間的夾角。S本題中，故相應(yīng)于各排彎起的鋼筋的面積的計算如030,45SDSFMPA下03301751SIN075SIN451798BBSBSBDVVVAF每排彎起鋼筋的面積計算如下表（見表52）。表52每排彎起鋼筋面積計算表彎起排次每排彎起鋼筋計算面積/MM2SBA彎起鋼筋數(shù)目每排彎起鋼筋實際面積/MM2SBA11471082321609213009523216093917132321609455932225982522471225982523主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載斬驗算在計算每一排彎起鋼筋截面的抵抗彎矩的時候，因為每一排的鋼筋根數(shù)目的不一樣，所以彎起鋼筋的重心位置也不一樣，即有效高度的值也不一樣。0H在這里為了計算簡單，假設(shè)為用同一個數(shù)值來進行計算，這樣假設(shè)的影響不會太大，所以在工程中是可以的。232鋼筋的抵抗彎矩為1M3411007532082102652SXFAHKNMG225鋼筋的抵抗彎矩為13411007532091024SXMFAHKNMG36跨中截面的鋼筋抗彎矩為M340075310891223426SDXFAHKNMG全梁的抗彎矩承載力的檢核如下圖（見圖53）。75150232487548752495KNM36圖53全梁抗彎承載力驗算圖式（尺寸單位CM）鋼筋彎起處正截面承載力第一排1342652401657MKNMG第二排238第三排3465240197KNMG第四排46M第五排53260132KNMG3753箍筋設(shè)計箍筋間距計算式為2621,020CUKSVVDPFABHSV式中異號彎矩影響的系數(shù)10；11受壓翼緣影響系數(shù)11；22箍筋的抗拉強度設(shè)計值，選用R235箍筋，則；SVF195SVFMPA用于抗剪配筋設(shè)計的最大剪力截面的梁腹寬度（）；BM用于抗剪配筋設(shè)計的最大剪力截面的有效高度（）0H用于抗剪配筋設(shè)計的最大剪力設(shè)計值分配于混凝土和箍筋共同承擔(dān)的分配系數(shù)，取06；斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的箍筋百分；P同一截面上的箍筋總截面面積（）SVA2M用于抗剪配筋設(shè)計的最大剪力設(shè)計值DVKN在這里選用210的雙肢箍筋，即面積為；離支座中心2157SVAC處的主筋為232，即面積為；0/2H2609SM有效高度015842HC因為/691SAB。則；/35423039P最大剪力設(shè)計值為；84DVKN近似。0BM把相應(yīng)參數(shù)值代入上式得38262210102031945719304684VSM而在跨中（采用單肢箍筋）截面處近似采用下面計算；0/1690/21405SABH834/35DVKN262287190401436535VSM按照規(guī)范的構(gòu)造要求，取。2VSM在支座中心跨中方向的長度不小于1倍梁高的范圍內(nèi)，箍筋的間距取用為。10由上述計算得知，箍筋的布置如下，全梁箍筋的配置為支座處210雙肢箍筋，在跨中附近配置為10的單肢箍筋，間距都為。箍筋配箍為20M當(dāng)間距時，10VSM/157/1350486SVVASB當(dāng)間距時，2819S均滿足最小配箍率不小于的要求。01854斜截面抗剪承載力驗算斜截面抗剪承載力的驗算的位置一般取為距支座中心處截面/2H受拉區(qū)域的彎起鋼筋起點處的截面錨于受拉區(qū)域的縱向方向開始不受力處的截面箍筋數(shù)量或者是間距有變化的地方的截面構(gòu)件腹板寬度有改變的地方的截面因此，本題要進行斜截面抗剪強度驗算的截面包括（見圖54）1離支點處處的截面11，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計值分別為/2H6435,49201DDVKNMKMG2離支點處M的截面22，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計值分別為19396137,82307DDVKNMKMG3離支點處M的截面33，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計值分別為25KN40,1495DD975150232487548752495KNM36142363KNM189K7597516K483N2K圖54斜截面抗剪驗算截面圖式（尺寸單位CM）4離支點處M處的截面44，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計值分別為3654839,2065DDVKNMKNMG5離支點處M處的截面55，相應(yīng)的剪力和彎矩設(shè)計值分別為472549DD在驗算斜截面抗剪承載力的時候，應(yīng)該計算通過斜截面的頂端的地方的正截面的最大剪力值和最大剪力時的彎矩值。計算最大剪力值得時候應(yīng)該DVD在計算出斜截面水平投影長度C值之后，可以進行內(nèi)插法求得；相應(yīng)的彎矩值可以按照由比例繪制的彎矩圖上來量取，從而求出彎矩值。當(dāng)受彎構(gòu)件配有箍筋和彎起鋼筋的時候，則斜截面抗剪力強度的驗算公式40為0DCSBV3751SINSBSDFA120,426CSCUKSVHPF式中斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同的抗剪力設(shè)計值（）；CSVN與斜截面相交的普通的彎起鋼筋的抗剪力設(shè)計值SB斜截面內(nèi)普通彎起鋼筋的截面面積（）SA2M異號彎矩的影響系數(shù)，在這里取為10；1受壓翼緣影響系數(shù)，在這里取11；2箍筋配箍率。SV斜截面的水平投影長度C為06MH式中斜截面受壓端正截面處的廣義剪跨比，當(dāng)M0/DMVH時，?。?3通過斜截面受壓端正截面內(nèi)由使用荷載產(chǎn)生的最大剪力組合設(shè)DV計值（）；KN相應(yīng)于上述最大剪力時的彎矩組合的設(shè)計值；DM近似取C值為，則有0H1427/21358CCMC由C值可以求出各個斜截面頂端處的最大剪力和相應(yīng)的彎矩（內(nèi)插法）。斜截面11斜截面有縱向鋼筋232，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。?5BCM80421038351P/7/049SVVASB即310451058263819582CSVKN41斜截面截割2組彎起鋼筋232232，所以30107501692SIN45639SBVKNK85315CSKNK斜截面22斜截面有縱向鋼筋232，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。?0BCM80421039531P/57/02SVVASB即32104108263954319573CSVKN斜截面截割2組彎起鋼筋232232，所以300510169SIN45639SBKNK27517CSBVKN斜截面33斜截面有縱向鋼筋432，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。?BCM8042108697135P/021SVVASB即3310451027582689491558CSVKN斜截面截割2組彎起鋼筋232232，所以3030710691SIN45361SBKN358389CSBVKNK斜截面44斜截面有縱向鋼筋632，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（取）23BCM04261015338P/75/07SVVASB42即34104510258206153401795387CSVKN斜截面截割2組彎起鋼筋225225，所以3040510982SIN4537SBKN473789CSBVKNK斜截面55斜截面有縱向鋼筋832，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。?0BCM021036815P/7/02196SVVASB即351045102583840195389CSVKN斜截面截割2組彎起鋼筋225,所以305071098SIN45178SBKN571425CSBVKK所以斜截面抗剪力承載力符合要求。55斜截面抗彎極限承載力驗算鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件的斜截面的抗彎承載力的不足，是導(dǎo)致鋼筋混凝土破壞的主要原因，是因為受拉區(qū)縱向鋼筋錨固的不好或者是彎起鋼筋的位置不適當(dāng)從而導(dǎo)致鋼筋混凝土的破壞，所以當(dāng)受彎構(gòu)件的縱向鋼筋和箍筋滿足構(gòu)造要求要求的時候，一般可以不進行斜截面抗彎承載力的計算，所以在這里不再驗算了。56正常使用極限狀態(tài)下裂縫強度驗算最大裂縫寬度按下式計算443123081SFKDWCME0SFFABH式中鋼筋的表面形狀系數(shù)，?。?C10C長期荷載效應(yīng)的影響系數(shù)，長期荷載作用時，2，和分別按作用長期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計算的205/TSNTS內(nèi)力值；與構(gòu)件受力相關(guān)的影響系數(shù)，??；3C310C縱向受拉鋼筋的直徑，當(dāng)用不同的鋼筋時，應(yīng)該用換算直徑，DED；2IEN縱向受拉鋼筋配筋率，對鋼筋混凝土構(gòu)件，當(dāng)時，02；當(dāng)時，取；020606鋼筋的彈性模量；對HRB400鋼筋，；SE51SEMPA構(gòu)件受拉翼緣的寬度；FB構(gòu)件受拉翼緣的厚度；FH受拉鋼筋在使用荷載作用下的應(yīng)力，按下式計算，即S087SSMAH按作用短期效應(yīng)組合計算的彎矩值；S受拉縱向鋼筋的截面面積。S取1號梁的跨中彎矩效應(yīng)來進行組合短期效應(yīng)組合為44111072390754/39248MNSGIKJQKGQKIJMSMNMG式中汽車荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；1QK長期效應(yīng)組合為211104239045/362MNLGIKJQKGQKIJMSMNM受拉鋼筋在短期荷載效應(yīng)作用下的應(yīng)力為24240928/071/873107SSKKNMAH2615/514TSCN083901720174028SFFBH把以上數(shù)據(jù)代入計算化式得，F(xiàn)KW48267130298104019207FKM從上可知裂縫寬度是滿足規(guī)范上的要求，同時在梁腹板的兩側(cè)應(yīng)該設(shè)置直徑為的防裂鋼筋，用來防止裂縫的產(chǎn)生。68M若用88，則，可得，在240SACM402/1345SABH00010002之間，是滿足要求。57正常使用極限狀態(tài)下的撓度計算鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件，在正常使用極限狀態(tài)下的撓度，可按給定的剛度用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法計算。其抗彎剛度可根據(jù)下式計算5B02201CRCRSSCRM450CRTKMFW2/S式中全截面抗彎剛度；0B開裂截面的抗彎剛度；CR開裂彎矩；RM構(gòu)件受拉區(qū)域混凝土的塑性影響系數(shù)；全截面換算截面慣性矩；0I開裂截面換算截面慣性矩；CR混凝土軸心抗拉強度的標(biāo)準(zhǔn)值，對C40混凝土，MPATKF24TKF換算截面重心軸以上部分對重心軸的面積矩；0S換算截面抗裂邊緣的彈性抵抗矩。W換算截面對重心軸的慣性矩在這里用毛截面的慣性矩代替，在工程中是可以的，由前面可知14020IM換算截面的面積2201691548365SANCC式中為鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比，為540132SCEN換算截面受壓區(qū)域的高度0X