885191395荷日復(fù)線義相溝鐵路簡支梁橋畢業(yè)設(shè)計論文

1、開題報告 題 目：荷日復(fù)線義相溝鐵路簡支梁橋設(shè)計 報告人：2000級土木工程系鐵道工程專業(yè) 孫中華一、 文獻綜述：新中國成立后，隨著社會主義建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，我國鐵路建設(shè)事業(yè)也大大加快其建設(shè)步伐。為適應(yīng)我國鐵路建設(shè)高速發(fā)展的迫切需要，鐵路中小跨鋼筋混凝土簡支梁橋以其構(gòu)造簡單、節(jié)約鋼材、便于施工等優(yōu)點得到越來越廣泛的應(yīng)用。雖然近年來隨著橋梁技術(shù)的發(fā)展，大跨度預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)、斜拉橋 、懸索橋等新型結(jié)構(gòu)迅速涌現(xiàn)，但目前我國鐵路20m及以下跨度的橋梁仍普遍采用鋼筋混凝土簡支梁橋，如濟南局兗北特大橋全長2.6km，共78孔，其中跨度為20.0m的共52孔，膠新線跨205國道特大橋全長0.78k

2、m，共33孔，其中跨度為16.0m的共21孔。據(jù)調(diào)查資料顯示，以上例子在全國許多鐵路干線均有采用，尤其是中小橋梁應(yīng)用更為普遍。中小跨度鋼筋混凝土簡支梁橋因其適用范圍較廣，施工周期短，便于養(yǎng)護及更新改造，不受基礎(chǔ)條件限制，便于在曲線上使用，易于標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，且其橋跨結(jié)構(gòu)易于實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)和現(xiàn)代化機械批量運輸及架設(shè)，故鐵路中小跨鋼筋混凝土簡支梁橋仍有較大的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。二、 選題的目的及意義：荷日線增建第二線工程工期較緊，設(shè)計時間短、任務(wù)重。該線處于平原地帶，橋梁多為跨越中小河流及公路立交而設(shè)，其跨度一般在20m以下，且既有線橋梁均為鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。為在較短的時間內(nèi)完成全線

3、大量橋梁設(shè)計任務(wù)，基于以上文獻所述鋼筋混凝土簡支梁橋的特點及優(yōu)越性，根據(jù)現(xiàn)場勘察資料，結(jié)合該工程現(xiàn)場既有線橋梁設(shè)計經(jīng)驗，特擬訂本線橋梁設(shè)計以鋼筋混凝土簡支梁橋為主要結(jié)構(gòu)類型。同時，本線橋梁梁體均由就近的徐州橋梁廠集中生產(chǎn)，采用架橋機架設(shè)，因此極大地加快了橋梁施工進度。義相溝中橋為跨越義相溝河道而設(shè)。調(diào)查資料表明，設(shè)計橋位處河寬91m，常年無水，因此采用中小跨度鋼筋混凝土簡支梁橋跨越河道設(shè)計簡單，經(jīng)濟合理，便于施工，且該處既有橋梁亦位鋼筋混凝土簡支梁橋，對新橋設(shè)計、施工、養(yǎng)護維修均有重要的參考價值。本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容涉及知識面較廣，有力學(xué)、機構(gòu)設(shè)計原理、地基基礎(chǔ)、橋梁工程等專業(yè)知識，還有計算機應(yīng)用

4、、cad繪圖等方面的知識。要做好本次畢業(yè)設(shè)計，需要熟練掌握各門所學(xué)專業(yè)知識，查閱較多參考資料，并結(jié)合實際靈活應(yīng)用，在設(shè)計過程中提高自己知識應(yīng)用能力和鍛煉自己自學(xué)能力。三、 研究的重點內(nèi)容：本畢業(yè)設(shè)計涉及的內(nèi)容有橋臺定位及尺寸設(shè)計，橋墩定位及尺寸設(shè)計，梁體設(shè)計及檢算，基礎(chǔ)設(shè)計及檢算，支座設(shè)計及檢算等，其中本次畢業(yè)設(shè)計主要研究問題有三個方面：1、 梁體設(shè)計及檢算；2、 橋墩設(shè)計計算；3、 基礎(chǔ)設(shè)計計算。本次畢業(yè)設(shè)計具有較大難度，但我相信，通過不斷的學(xué)習(xí)和努力，我一定能夠高質(zhì)量的完成本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。四、 進度安排：2003年2月20日3月26日文獻查閱及開題報告2003年2月27日3月5日實習(xí)調(diào)研

5、及實習(xí)報告2003年3月6日3月12日橋跨方案擬訂及橋臺選定2003年3月13日3月31日梁部設(shè)計及檢算2003年4月5日4月20日橋墩設(shè)計及各項檢算2003年4月21日5月2日橋墩基礎(chǔ)設(shè)計及檢算2003年5月5日5月15日圖紙繪制2003年5月18日5月25日文整工作2003年5月26日5月30日征求直到老師的意見對畢業(yè)設(shè)計進行修改、完善2003年6月畢業(yè)設(shè)計答辯五、 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師： 年 月 日中期報告題 目：荷日復(fù)線義相溝鐵路簡支梁橋設(shè)計報告人：2000級土木工程系鐵道工程專業(yè) 孫中華畢業(yè)設(shè)計的的兩個多月來，在導(dǎo)師的幫助及自己的努力下，我感到自己真正學(xué)到了不少東西，真正提高了自

6、己的自學(xué)能力和獨立分析、解決問題的能力。目前畢業(yè)設(shè)計進展順利，已初步掌握了橋梁設(shè)計的基本知識，能較熟練地將書本所學(xué)的橋梁設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、地基基礎(chǔ)、力學(xué)、設(shè)計規(guī)范、autocad繪圖等方面的知識運用于畢業(yè)設(shè)計的實踐中。雖然在設(shè)計過程中時有不懂的問題，但經(jīng)過自己刻苦鉆研、查閱資料及重新學(xué)習(xí)書本知識，并向指導(dǎo)老師請教，最后終于解決了設(shè)計中的一切難題。一、總體設(shè)計本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容分為橋臺設(shè)計、橋梁設(shè)計、橋墩設(shè)計、支座設(shè)計四個部分，其中橋梁設(shè)計和橋墩設(shè)計為設(shè)計的難點，其涉及的知識面較廣，檢算項目較多，難度較大，需查閱較多參考資料，較強地體現(xiàn)了自己所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，因此梁設(shè)計和橋墩設(shè)計作為本次畢

7、業(yè)設(shè)計的重點內(nèi)容。橋臺和支座目前大多為定型圖設(shè)計，根據(jù)地質(zhì)勘測資料、橋梁的結(jié)構(gòu)類型、經(jīng)濟技術(shù)比選等選擇合適的橋臺和支座類型是完全可以滿足設(shè)計要求的。為適應(yīng)目前鐵路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化的要求，便于施工和工務(wù)養(yǎng)護，本次設(shè)計橋臺、支座不做單獨的詳細設(shè)計，僅根據(jù)鐵路標(biāo)準(zhǔn)圖等有關(guān)資料選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型即可，因此橋臺和支座設(shè)計不作為本次設(shè)計的重點，其旨在培養(yǎng)自己查閱資料和工程實踐能力。二、詳細設(shè)計1、詳細設(shè)計流程（1）查閱資料，做設(shè)計前期準(zhǔn)備工作（2）橋跨方案比選（3）橋臺設(shè)計橋臺類型的比選 橋臺構(gòu)造（查閱鐵路橋臺有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖）橋臺尺寸的擬定（查閱鐵路橋臺有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖）橋臺布置（繪制橋臺布置圖）（4）橋梁設(shè)計梁體承受荷

8、載計算梁體截面形狀及截面尺寸擬定鋼筋設(shè)計及應(yīng)力檢算上下翼緣板和梁肋連接處剪應(yīng)力檢算裂縫寬度和撓度檢算（5）橋墩設(shè)計橋墩類型的比選 橋墩構(gòu)造及尺寸擬定橋墩檢算（6）支座類型的比選（查鐵路支座設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)圖）2、設(shè)計流程簡圖查閱資料，做前期準(zhǔn)備工作橋跨方案比選橋 臺 設(shè) 計橋臺布置橋臺尺寸擬定橋臺類型比選橋臺構(gòu)造 橋 梁 設(shè) 計截面形狀及尺寸擬定橋 墩 設(shè) 計鋼筋設(shè)計及應(yīng)力檢算 裂縫寬度及撓度檢算梁體荷載計算支座類型選擇橋墩類型比選橋墩構(gòu)造及尺寸擬定橋墩各項檢算置繪制設(shè)計圖紙三、畢業(yè)設(shè)計進展情況目前畢業(yè)設(shè)計已基本完成，現(xiàn)在正在進行修改、文整和繪制設(shè)計圖紙，預(yù)計5月25日全部完成并裝訂完畢。四、指導(dǎo)教師

9、意見指導(dǎo)教師：年 月 日結(jié) 題 驗 收一、完成日期二、完成質(zhì)量三、存在問題四、結(jié)論 指導(dǎo)教師： 年 月 日中文摘要為適應(yīng)我國鐵路建設(shè)高速發(fā)展的需要，鐵路中小跨鋼筋混凝土簡支梁橋以其構(gòu)造簡單、造價低廉、便于施工及養(yǎng)護維修等優(yōu)點得到越來越廣泛的應(yīng)用?；谝陨箱摻罨炷梁喼Я簶虻膬?yōu)點，同時，本次設(shè)計前對一些既有線路狀況進行了調(diào)查并查閱了近年來大量鐵路橋梁設(shè)計資料，并經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)方案論證，最后確立中小跨度簡支梁橋作為本次橋梁設(shè)計類型。本次畢業(yè)設(shè)計涉及的內(nèi)容有橋臺設(shè)計，梁體設(shè)計及檢算，橋墩設(shè)計及檢算，基礎(chǔ)設(shè)計及檢算，支座設(shè)計等，其中梁體設(shè)計及橋墩設(shè)計涉及的知識面較廣，能充分培養(yǎng)自己所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力

10、，因此梁體設(shè)計和橋墩設(shè)計作為本次畢業(yè)設(shè)計的重點，而橋臺和支座兩項設(shè)計目前在各國均已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，為簡化設(shè)計任務(wù)量，本畢業(yè)設(shè)計沒有對橋臺和支座進行單獨設(shè)計和檢算，僅根據(jù)簡支梁橋的特點及有關(guān)設(shè)計資料直接套用有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計圖，這也是適應(yīng)目前工程實踐發(fā)展的需要。本次畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容涉及知識面較廣，有力學(xué)、機構(gòu)設(shè)計原理、地基基礎(chǔ)、橋梁工程等專業(yè)知識，還有計算機應(yīng)用、cad繪圖等方面的知識，并查閱了大量設(shè)計規(guī)范及有關(guān)鐵路橋梁標(biāo)準(zhǔn)圖。通過本次畢業(yè)設(shè)計真正熟練掌握各門所學(xué)專業(yè)知識，提高了所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力并鍛煉了自己自學(xué)能力。本次畢業(yè)設(shè)計具有較大難度，由于平時只能在業(yè)余時間完成，因此設(shè)計時間畢竟很倉促，設(shè)計過

11、程中遇到不少困難，在這里我要特別感謝盧文良老師給我的指導(dǎo)和幫助。英文摘要目 錄第一章 方案比選1第二章 橋臺設(shè)計 15第一節(jié) 橋臺類型的比選 25 第二節(jié) 橋臺構(gòu)造 25第三節(jié) 橋臺尺寸的擬訂 25第四節(jié) 橋臺布置 25第三章 橋梁設(shè)計25第一節(jié) 設(shè)計依據(jù)及計算資料 25 第二節(jié) 梁體承受荷載計算 25第三節(jié) 梁體截面形狀及截面尺寸擬定 25第四節(jié) 鋼筋設(shè)計及應(yīng)力檢算 25第五節(jié) 上下翼緣板和梁肋連接處剪應(yīng)力檢算 25第六節(jié) 裂縫寬度和撓度檢算 25第四章 橋墩設(shè)計25第一節(jié) 橋墩類型的比選 25 第二節(jié) 橋墩構(gòu)造及尺寸擬定 25第三節(jié) 橋墩檢算 25第五章 支座設(shè)計25第一節(jié) 支座類型的比選

12、 25 第二節(jié) 支座組成 25第三節(jié) 支座工作原理 25第四節(jié) 支座強度檢算 25第六章 參考文獻 25第七章 各種設(shè)計圖紙25一 方案比選義相溝河床頂寬約91 m，常年無水，遠期為瀉洪河道。根據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)、水文等勘測資料及橋兩頭路堤設(shè)計高度情況，確定本橋設(shè)計孔徑以不底于92m為宜，據(jù)此確定橋跨，進行分孔布置。根據(jù)現(xiàn)場勘測資料擬定4種可行的橋跨結(jié)構(gòu)類型，并分別通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定最佳橋跨方案。方案（一）采用2孔大跨度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支梁橋跨越河道，結(jié)構(gòu)示意見（圖1-1）。此跨度橋梁僅1個橋墩，大大地減少了墩臺混凝土圬工量，且對河床橫斷面影響較小，利于排洪。但其橋跨結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工技術(shù)極為復(fù)

13、雜，施工困難，造價也較高；由于梁體不能在廠家集中生產(chǎn)，只能在現(xiàn)場預(yù)制，因此施工周期長；其跨度較大，對支座、墩臺基礎(chǔ)承載能力要求極高，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜。此方案經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比選證明是不合理的。方案（二）采用3孔32 m大跨度預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支梁橋跨越河道，結(jié)構(gòu)示意見（圖1-2）。此跨度橋梁用兩個橋墩，墩臺混凝土圬工量不大，且對河床橫斷面影響較小，利于排洪。由于梁體可以在廠家集中生產(chǎn)，因此可以縮短工期。但因其跨度較大，故對支座、墩臺基礎(chǔ)承載能力要求仍很高，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計仍很復(fù)雜；且大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁造價較高，其架設(shè)施工及養(yǎng)護維修都有一定的難度。此方案經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比選證明是不經(jīng)濟的，也是不必要的

14、。方案（三）采用8孔小跨度鋼筋混凝土簡支梁橋跨越河道，結(jié)構(gòu)示意見（圖1-3）。此跨度橋梁用7個橋墩，其結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計、施工、養(yǎng)護維修及更新改造；梁體結(jié)構(gòu)簡單，造價低，便于運輸及架設(shè)，尤其是利于采用人工架梁。但由于橋梁分孔數(shù)量較多，大大增加了墩臺混凝土圬工量，因此橋梁下部建筑造價較高，施工周期長，且對河床橫斷面影響較大，嚴(yán)重削河道瀉洪能力。此方案經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較，并基于長遠關(guān)點考慮，證明是不經(jīng)濟的，也是不合理的。方案（四）采用5孔中等跨度鋼筋混凝土簡支梁橋跨越河道，結(jié)構(gòu)示意見（圖1-4）本方案為5-18.5 m鋼筋混凝土簡支梁橋，其結(jié)構(gòu)簡單，便于設(shè)計、施工、養(yǎng)護維修及更新改造；梁體結(jié)構(gòu)簡單，

15、造價低，便于運輸及架設(shè)，橋梁分孔數(shù)量適當(dāng)，僅四個橋墩，墩臺混凝土圬工量不大，因此橋梁下部建筑造價不高。由于橋墩臺結(jié)構(gòu)簡單，工程量少，且梁體可以提前在廠家預(yù)制，因此可以大大縮短施工周期。本橋分5孔布置，對河床橫斷面有一定的影響，但根據(jù)該河道歷年來洪水資料計算，此孔徑完全可以滿足歷年來洪水通過能力，因此本方案無論從技術(shù)角度還是從經(jīng)濟角度考慮都是合理的。通過以上四種方案技術(shù)、經(jīng)濟等方面論證比選，最終確定第四種方案為最佳設(shè)計方案，也是本次畢業(yè)設(shè)計最終擬定方案。二 橋臺設(shè)計 （一）橋臺類型的比選橋臺為橋梁的重要組成部分，起著支承橋跨和銜接橋跨及路基的作用，它不僅要承受橋跨傳來的荷載及自重，而且還要承受臺

16、杯土壓力及填土上車輛荷載產(chǎn)生的附加土壓力。因此，橋臺本身應(yīng)具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，對橋臺地基的承載力、沉降量、地基與基礎(chǔ)之間的摩擦力等都有較高要求。這也是橋臺設(shè)計主要考慮的內(nèi)容。由于該地區(qū)砂石料較豐富，采用重力式橋臺節(jié)省鋼材，較為經(jīng)濟，且重力式橋臺結(jié)構(gòu)及受力簡單，便于設(shè)計和施工。因此本橋擬采用重力式橋臺。重力式橋臺類型有多種，其中耳墻式橋臺近年來在鐵路橋梁中較為廣泛的采用。其適用橋跨較廣，適用于填土高為412米，臺身尺寸較小，與t 型橋臺相比，耳墻式橋臺采用兩片耳墻相連接，代替臺尾的實體圬工從而縮短了臺長、節(jié)省圬工?；谝陨弦蛩乜紤]，本橋橋臺擬采用耳墻式，根據(jù)橋址出地質(zhì)資料計算，橋臺基礎(chǔ)

17、采用c15混凝土擴大基礎(chǔ)滿足設(shè)計要求。（二）橋臺構(gòu)造1、頂帽（1） 橋臺頂帽采用托盤式，托盤高90cm，頂帽內(nèi)設(shè)置鋼筋。（2） 為適應(yīng)頂梁和維修需要，將支承墊石加高至35 cm，支座采用板式橡膠支座。（3） 頂帽設(shè)不小于3%的排水坡，并設(shè)有突出臺身或托盤20 cm的飛檐。（4） 支承墊石邊緣至頂帽邊緣的距離（順橋向）不小于40 c m，支承墊石外緣距支座底板的邊緣不小于15 cm。（5） 為加強胸墻與頂帽的連接，在胸墻內(nèi)設(shè)置鋼筋。2、 臺身為施工方便及保證施工質(zhì)量，本設(shè)計按單托盤設(shè)計，臺身橫向?qū)挾炔捎?.8m，為方便吊籃安裝，臺身前墻在頂帽托盤高度內(nèi)采用直坡。托盤及頂帽部分采用c20鋼筋混凝土

18、，托盤以下部分實體臺身采用c15混凝土或片石混凝土。3、 耳墻及人行道（1）耳墻按直線設(shè)計，根據(jù)路基填方高度確定耳墻長度l=3.0 m，耳墻采用c20鋼筋混凝土澆筑。（2） 配合梁部結(jié)構(gòu)，設(shè)置雙側(cè)人行道，人行道寬度與梁上人行道同寬，人行道欄桿采用角鋼方案。（3） 臺后人行道與路肩連接處，設(shè)置1：3的斜坡，采用50號漿砌片石砌筑，以利于通行。4、基礎(chǔ)（1） 由于橋址處地質(zhì)條件較好，無地表水，地下水位較深，橋臺埋深不大，采用明挖擴大基礎(chǔ)施工簡單，經(jīng)濟合理，因此本設(shè)計橋臺基礎(chǔ)采用明挖擴大基礎(chǔ)。（2） 根據(jù)基礎(chǔ)受力及地基承載力計算，基礎(chǔ)按三層設(shè)計，每層高1.0m，基礎(chǔ)縱橫尺寸不大于基礎(chǔ)剛性角允許尺寸。

19、基礎(chǔ)采用150號混凝土或片石混凝土澆注。5、臺身防水層臺頂設(shè)甲種防水層，耳墻內(nèi)側(cè)設(shè)丙種防水層。防水層應(yīng)滿足堅固、耐久、彈韌性強，與圬工粘結(jié)性好，能適應(yīng)高溫、嚴(yán)寒要求，并能經(jīng)受較長時間的雨水和溫度等影響而不損毀。防水層鋪設(shè)示意圖見（圖2-1）6、施工接縫（1） 臺身采用150號混凝土（或片石混凝土）施工接縫處要設(shè)置連接鋼筋及埋置長條石（或利用舊鋼軌等加強連接。（2） 基頂與臺身之施工接縫處，亦按上述措施辦理。7、檢查設(shè)備本橋兩橋臺均設(shè)圍欄、吊籃及檢查梯，人行道及圍欄步板均采用200號鋼筋混凝土板，其結(jié)構(gòu)尺寸及安裝位置見有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)圖。（三）橋臺尺寸的擬定根據(jù)橋臺所受荷載情況，地質(zhì)資料情況等進行橋臺結(jié)

20、構(gòu)尺寸擬定。其結(jié)構(gòu)有關(guān)尺寸見（圖2-2）橋臺臺身鋼筋布置圖見（橋臺鋼筋布置圖）（四）橋臺布置根據(jù)橋頭線路和路基設(shè)計情況、河床斷面、標(biāo)高原地面標(biāo)高及土層凍結(jié)深度等資料經(jīng)過計算比較對橋臺進行合理布置（橋臺布置圖見全橋布置圖）三 橋梁設(shè)計（一）、設(shè)計依據(jù)及計算資料1、計算跨度：l=18.5m；梁全長l0=19.0m；2、線路情況：級、直線、平坡；3、設(shè)計活載：中活載；4、設(shè)計依據(jù)：鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范tb10002.399（簡稱橋規(guī)）， 結(jié)構(gòu)設(shè)計原理（西安交通大學(xué) 黃棠、王交通主編）， 結(jié)構(gòu)力學(xué)（李廉錕教授主編） 橋梁工程（中南大學(xué) 裘伯永、盛興旺等主編） 土力學(xué)（西南交通大學(xué) 劉成宇主編）（二）、梁體

21、承受荷載計算1、恒載：線路設(shè)備、道碴、人行道自重p1=1.75t/m=17.2kn/m（參考專橋1010），橋梁自重p2=3.35t/m=32.8kn/m（根據(jù)梁體混凝土體積計算），以上荷載合計p= p1+p2=50 kn/m。經(jīng)驗表明，簡支梁荷載載產(chǎn)生的最大彎距在跨中計算得： mc恒=ql2/8= pl2/8=5018.52/8=2139 kn.m此時跨中剪力 qc恒=0最大剪力在梁端支座處， q恒= ql/2= ql/2 = 5018.5/2=463 kn 2、活載：為中活載，為了簡化計算，采用中活載的換算荷載（參照結(jié)構(gòu)力學(xué)教材表6-1）。由于梁體跨中彎距最大，梁端支座處剪力最大，因此設(shè)計

22、梁體時僅用跨中彎距和支座處剪力控制即可。6由于列車通過橋梁時，對梁體產(chǎn)生動力效應(yīng)，用動力系數(shù)+表示，其計算公式參照橋規(guī)為：30+l+（ ） （3-1） 其中 =4（1-h）2式中 l跨度（m） h軌底至橋頂面距離（m），設(shè)計道床厚度0.3m，故h=0.51m。66 故 =4（1-h）=4（1-0.51）=1.9630+18.530+ l +（ ）=1+1.96（ ）=1.24（1）、跨中彎距及剪力計算：作出mc、qc的影響線如圖3-1所示?？缰衜c活計算： 此時l=18.5m，=9.25/18.5=0.5，查結(jié)構(gòu)力學(xué)教材換算荷載表6-1得：當(dāng)l=18.0 m 時 k0.5=114.2kn/ m

23、當(dāng)l=20.0 m 時 k0.5=110.2kn/ m18.5-18.0由以上兩值通過內(nèi)插得l=18.5m 時20.0-18.0.0k0.5=114.2 （114.2110.2）=113.2kn/ m于是可求得 mc活=（1+）k.m （公式參照橋梁工程教材p63） （3-2）1l1式中為跨中彎距影響線的面積，根據(jù)圖3-1計算得242 = l. = 18.54.63=42.8m 一片梁橫向分布系數(shù)，本設(shè)計為單線橋，每跨梁由兩片梁組成，故m=0.5因此 mc活=1.24113.242.80.5=3004 kn.m 跨中qc活計算：此時=0，加載長度l=9.25m，查結(jié)構(gòu)力學(xué)教材換算荷載表6-1得

24、：當(dāng)l=9m 時 k0=165.5kn/ m當(dāng)l=10 m時 k0=159.8kn/ m9.25-9.0由以上兩值通過內(nèi)插得l=9.25m 時10-9k0. =165.5 （165.5159.8）=164.1kn/ m于是可求得 qc活=（1+）k.m 1式中為跨中剪力影響線的面積，根據(jù)圖3-1計算得2 = 9.25. 0.5=2.31m 一片梁橫向分布系數(shù)，本設(shè)計為單線橋，每跨梁由兩片梁組成，故m=0.5因此 qc活=1.24164.12.31.0.5= 235kn. （2）、梁端支座處剪力計算：計算簡圖如圖3-2所示：計算tmax2 此時l=18.5m，=0，查結(jié)構(gòu)力學(xué)教材換算荷載表6-1

25、得：當(dāng)l=18.0 m 時k0=133.2kn/ m當(dāng)l=20.0 m 時k0=129.4kn/ m由以上兩值通過內(nèi)插得l=18.5m 時18.5-18.020.0-18.0.0k0=133.2 （133.2129.4）=132.3kn/ m于是可求得 tmax2=（1+）k0 .m 11式中為梁端剪力影響線的面積，根據(jù)圖3-1計算得22 = l 1 = 18.51=9.25m為一片梁橫向分布系數(shù)，本設(shè)計為單線橋，每跨梁由兩片梁組成，故m=0.5因此 q活=1.24132.39.250.5= 759 kn. （3）、恒載、活載共同作用梁體受力計算：由以上計算的恒載及活載疊加得該截面的最大剪力及

26、彎距： 跨中 qcmax= qc恒 +qc活=0+235=235 kn. 跨中 mmax= mc恒 +mc活=2139+3004=5143 kn.m 梁端支座處 q/ = q恒 +q活=463+759=1221 kn.（三）梁體截面形狀及截面尺寸擬定梁體結(jié)構(gòu)及截面尺寸按橋規(guī)經(jīng)比較選定如下：橋梁采用低高度鋼筋混凝土梁，其截面形狀采用較為廣泛采用的工字型，每孔梁分成兩片，架設(shè)后，利用兩片梁之間的橫隔板聯(lián)結(jié)成整孔。梁高采用h=1.35m，梁梗中心距為1.8m。下翼緣寬度采用120cm，高度為20cm，下梗肋坡度為1：2。橋面道碴板，頂寬（一孔梁）為3.9m，最小厚度采用20cm。梁體截面尺寸如圖3-

27、3所示。 （四）鋼筋設(shè)計及應(yīng)力檢算 1、受拉縱筋設(shè)計 設(shè)計資料：梁體計算跨度l=18.5m，鋼筋混凝土標(biāo)號為c40，鋼筋采用t20mnsi鋼筋，梁截面計算簡圖如圖3-4所示。 查橋規(guī)表5.2.3得c40混凝土容許應(yīng)力 b=14.7mpa 橋規(guī)5.2.2條規(guī)定t20mnsi鋼筋容許應(yīng)力 s=180mpa mmax= 5143 kn.m（前面已算出）查橋規(guī)表5.1.3得鋼筋與混凝土彈性模量之比 n=10查橋規(guī)表5.1.2得截面最小配筋率 =0.0015估計需要三排鋼筋，按直徑32毫米考慮，由結(jié)構(gòu)設(shè)計原理教材表2-5查得32螺紋鋼筋的外徑為34mm，則可按下列公式估計a值。 a=30+342+30+

28、34=162（mm）而 h0=h-a=1350-162=1188（mm）假設(shè)中型軸在翼板內(nèi)，則 zh0-hi/2=1188-250/2=1063（mm）msz51431061801063故 ag = = =26879（mm2）采用3832鋼筋，則ag供=382=38322/4=30561mm2，布置成三排（如圖3-4）。實際的a=162mm，h0=1188mm。驗算應(yīng)力先假設(shè)中性軸在翼板中，求受壓區(qū)高度x由下式求得： x=（n）2 +2 n -n）h0 （3-3）3056119351188agbi/h0agah式中 = = = =0.0133 n=100.013=0.133代入式（3-3）得

29、x=（0.133）2 + 20.133-0.133）1188=475mmhi/=250mm1由此可見，中性軸在翼板以下，與原假設(shè)不符，需重新計算x值。122由sa=slt推理得 1935x2- (1935-370 )(x-250) 2=1030561(1188-x) 簡化后得 x2+3770x-2229445=0解之得 x=519mm113bi/x3- (bi/-b)(x-h i/ )33121bi/x2- (bi/-b)(x-h i/ )22 y=1319355192- (1935-370)(519-250)221311219355193- (1935-370)(519-250)3 = =3

30、92(mm) z=h0-x+y=1188-519+392 = 1061mm5143106 magz305611061s = = =158(mpa) s=180 mpa 1350-519-64h-x-a11188-519h0-xgmax =s = =158 =180.7(mpa)s519158xns混凝土最大應(yīng)力1188-51910h0-x h= = =12.3mpaw以上檢算資料表明，橋梁結(jié)構(gòu)擬定的尺寸及縱向配筋符合設(shè)計及橋規(guī)要求。2、腹筋設(shè)計已知計算資料：跨度l=18.5m，在主力作用下跨中最大彎距m=5143kn.m，跨中剪力q=235kn；支座處最大剪力q=1221kn，梁高h=1350

31、mm，肋寬b/=600mm，翼緣板厚度hi=250mm，鋼筋采用t20mnsi，混凝土標(biāo)號為c40，受拉縱筋為3832，抗彎計算中跨中截面a=162mm，x=519mm，z=1061mm。（1）、剪應(yīng)力計算：235103跨中截面 bzq3701062 0= = =0.60（mpa）250h0/22支座截面 z/=h0- =1188- =1063mmq1221103b/z6001063 0/= = =1.91（mpa） （2）、繪制剪應(yīng)力圖，確定需配腹筋的區(qū)段由于混凝土標(biāo)號為c40，查橋規(guī)表5.2.1得： tp-1=2.42 mpa tp-2=0.89 mpa tp-3=0.45 mpa由于最大

32、主拉應(yīng)力0/=1.91mpatp-1=2.42，故不需要加大梁截面尺寸；但0/=1.91mpatp-2=0.89 mpa，故必須進行腹筋設(shè)計。(1.91-0.45)在0/= tp-3的區(qū)段內(nèi)，則可由混凝土承受主拉應(yīng)力（如圖3-5）計算設(shè)置腹筋的區(qū)段長度為：2l1.91-0.62l l= 故設(shè)置腹筋的區(qū)段為梁的全長范圍。（3）、箍筋設(shè)計箍筋按構(gòu)造要求選用，由于梁肋較寬，故箍筋采用4肢，鋼筋亦采用t20mnsi，直徑=10mm,箍筋間距sk=250mm,沿梁長等間距布置，箍筋所承受的主拉應(yīng)力為：aksbsk k= （3-4）1024式中ak為箍筋截面積 ak=4 =314mm23141803702

33、50將上述數(shù)值代入公式（3-4）得 k= =0.61（mpa）（4）、斜筋設(shè)計如上圖3-5所示，剪應(yīng)力圖中需由斜筋承受的面積0為：x20= 1.3 9.25-x1.3+0.010.019.25由于 = 解之得 x=9.18m=9180mm9180 2故 0= 1.3 =5970n/mm 所需要的斜筋總面積為59706000b/21802 s aw= = =14071mm2aw所需斜筋的根數(shù)：32214071aw nw= = =17.5根，取18根4（5）、用作圖法確定斜筋的位置在上圖3-5中，由斜筋承受的面積0為三角形。將此三角形bcd分為9等份，18根斜筋分9批彎起，每批彎起2根。在圖3-6

34、的材料圖中，m=5134kn.m由于截面鋼筋布置僅3層，全梁長中z值的變化不大，從而假定z沿4梁長不變，則可近似按下列公式計算： m=agsz =38 3221801061=5842106（n.mm）=5842（kn. m）m由圖3-6可見，材料圖恰當(dāng)?shù)馗采w了彎距圖，在配置斜筋的區(qū)段內(nèi)，任何豎向截面至少能有2根斜筋相交，故抗剪、抗彎強度均符合要求。此外，在上述彎起斜筋以外，在靠近支座處還彎起了一批斜筋6n11，這是為了加強支座截面而設(shè)的，不在抗彎計算之內(nèi)。（五）、上下翼緣板和梁肋連接處剪應(yīng)力檢算工字型梁在上下翼板和梁肋連接處的豎向截面上存在著水平剪應(yīng)力(如圖3-7a所示)。如果該處翼板厚度不足

35、，則此水平剪應(yīng)力將很大，甚至可能大于梁肋中性軸處剪應(yīng)力。為此要對該處水平剪應(yīng)力進行檢算，以保障翼板能可靠地參加工作。由于梁端截面剪力最大，因此本設(shè)計僅就梁端翼板與梁肋連接處水平剪應(yīng)力進行檢算。1、上翼緣板和梁肋連接處應(yīng)力檢算：引用換算截面分析圖3-7（a）中在m-m截面處的水平剪應(yīng)力h/，采用與分析均質(zhì)梁相同的方法。檢算梁端截面用截面m-m和間距dl的兩個橫截面從翼板中切出分離體，近似地假定水平剪應(yīng)力h/沿板厚均勻分布，根據(jù)力的平衡條件，分離體兩截面上彎曲正應(yīng)力合力之差dd等于截面m-m上剪應(yīng)力的合力hi/dlh/，從而有上翼緣與梁肋連接處剪應(yīng)力為：ddddhi/dlhi/dl1 h/= =

36、dadahi/i0 qsadmhi/dli0 = a yda= bsahi/i0 qsabi0qs0bi0qs0上式與工字型梁中性軸處剪應(yīng)力的計算公式0= 形式相似，兩式相比，可改成以下形式：hi/s0 h/=0 / =0 （3-5）250式中sa截面m-m以左部分面積對中性軸的面積距，由圖3-7（a）計算得 2 sa=667250（519- ）=65699500（mm3） 0梁端中性軸處剪應(yīng)力，由前面計算知0=1.91mpa；112bi/x2- (bi/-b)(x-h i/ )2s0梁端換算截面對中性軸的面積矩，由圖3-4計算得（此時梁梗肋寬b=600mm）：2s0 =19355192- (

37、（1935-600)(519-250 )22112 = =2.606108（mm4）hi/s0 2502.606108 bsa60065699500 將上述各數(shù)代入式（3-5）得： h/=0 =1.91 =1.15（mpa） 由前面計算知 h/tp-1=2.42 mpa 因此，上翼緣板截面尺寸滿足要求但由于 h/tp-2=0.89 mpa因此，上翼緣板需要配置腹筋，根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗，上翼緣板僅按構(gòu)造要求配置箍筋及架立鋼筋即可滿足設(shè)計要求。2、下翼緣板和梁肋連接處應(yīng)力檢算：hiag bagi 同上翼緣板和梁肋連接處應(yīng)力檢算公式推理相同，可得下翼緣板和梁肋連接處水平應(yīng)力（圖3-7）： h/=0 （

38、3-6） 式中 0梁端中性軸處剪應(yīng)力，由前面計算知0=1.91mpa，hi截面n-n處翼板厚度，由圖3-7（b）知hi=410mm；b梁端梗肋寬度，b=600mm； agi翼板懸出部分受拉鋼筋截面積，由圖3-4得翼板懸出部分鋼筋共10根（此時b=600mm），截面積，即4 agi= 32210=8042 mm2 ag 受拉鋼筋總截面積，即為前面的as，ag =30561 mm2。6008042i將上列數(shù)值代入式3-6得：41030561hiag bagi h/=0 =1.91 =0.735（mpa）由于 h/tp-2=0.89 mpa因此，下翼緣與梁肋連接處水平剪應(yīng)力經(jīng)檢算符合設(shè)計要求。（六）

39、、裂縫寬度和撓度檢算 1、裂縫寬度檢算由于影響混凝土構(gòu)件的裂縫形成和開展的因素很多，至今人們對于裂縫形成的內(nèi)部機理尚未認識和掌握。因此，企圖建立一個包括各種因素完全準(zhǔn)確的計算公式是比較困難的。目前國內(nèi)外提出有幾十種計算裂縫寬度的公式，這些公式大都是考慮了影響裂縫開展的各主要因素，如鋼筋應(yīng)力、鋼筋表面形式、配筋率、混凝土保護層、構(gòu)件受力特征及荷載特征等。由于影響混凝土裂縫的因素極其復(fù)雜，要想從理論上建立一個十分完善的計算公式目前還不大可能。目前國內(nèi)外對于裂縫寬度的計算大致可歸納為兩種：一種是用數(shù)理統(tǒng)計的方法；另一種方法是半理論半經(jīng)驗的公式，它是根據(jù)裂縫形成和開展的機理，推導(dǎo)出理論計算公式，再用試

40、驗資料來確定公式中的一些計算系數(shù)。我國鐵路橋規(guī)中的計算公式就是采用此種方法，本設(shè)計裂縫計算方法亦采用此種方法，并直接套用鐵路橋規(guī)中推導(dǎo)的裂縫寬度計算公式：s8+0.4dzesf= k1 k2 （80+ ）（mm） （3-7）式中 k1-鋼筋表面形狀影響系數(shù)；本設(shè)計采用螺紋鋼筋k1=0.8；m2 k2考慮荷載特征的影響系數(shù)，對于螺紋鋼筋mmm1k2=1+0.3 +0.5 其中 m1活載作用引起的彎距； m2恒載作用引起的彎距； m2全部計算荷載作用引起的總彎距；根據(jù)前面已計算的荷載彎距得：2139514351433004 k2=1+0.3 +0.5 =1.383 為中性軸至截面受拉邊緣的距離與中

41、性軸至受拉鋼筋重心的距離之比值，通常對梁取1.1s受拉鋼筋重心處鋼筋的應(yīng)力（mpa），由前面計算得s=158mpa； es鋼筋的彈性模量（mpa），取2.1105mpa； d鋼筋直徑，d=32mm； z受拉鋼筋的有效配筋率，按下列公式計算：（n11+ n22+ n33）as1 ac1z = （3-8）其中 n1、 n2、 n3 分別為單根、兩根一束、三根一束的根數(shù)，由圖3-7知n1=2，n2=12，n3=24； 1、2、3 考慮鋼筋成束布置對粘結(jié)力影響的折減系數(shù)，對單根鋼筋1=1.0，兩根一束2=0.85，三根一束3=0.70；as1單根鋼筋的面積，采用32，計算得as1=8.04cm2；ac

42、1與受拉鋼筋相互作用的受拉混凝土面積，（或稱受拉混凝土與鋼筋的相互作用面積），取為與受拉鋼筋重心相重的混凝土面積，如圖3-8陰影部分所示。由此得 ac1=2ab=216.2110=3564 cm2 將上述數(shù)值代入公式（3-8）得：（21.0+ 120.85+ 240.7）8.04 3564z = =0.0654將上述各數(shù)值代入公式（3-7）中，求出計算裂縫寬度：8+0.4321580.06542.1105f= 0.81.3831.1 （80+ ） =0.147（mm）查橋規(guī)表5.2.7得鋼筋混凝土裂縫寬度容許值f為0.25mm，故 ff （滿足設(shè)計要求） 2、撓度計算鋼筋混凝土梁一般具有較大的

43、剛度，根據(jù)過去的設(shè)計經(jīng)驗?zāi)軡M足使用要求，但對于鐵路橋梁，在荷載作用下，如果梁體的撓度過大，就會影響列車高速平穩(wěn)運行。因此，對于低高度梁，其撓度檢算較為重要，是控制設(shè)計的一個重要因素。鋼筋混凝土梁可視為理想的彈性均質(zhì)體等截面梁，其跨中撓度可由一般力學(xué)公式求得。即：5ml2ei048f= （3-9）式中 m荷載作用下梁的跨中彎距，由前面計算得m=5143kn.m； e 計算撓度時的彈性模量，取e=0.8ec，其中ec為混凝土的受壓彈性模量，由橋規(guī)表3.1.4查得c40混凝土彈性模量ec=3.4104mpa，即 e=0.8ec=0.83.4104=2.72104 mpa i0換算截面的慣性矩，不計混凝土的受拉區(qū)而計入鋼筋的換算截面，但在計算中采用n=es /0.8ec（即受拉取的換算截面積按nas=e sas /0.8e c計算）。 要計算i0值，先要確定中性軸位置。 n= es/e=2.1105/2.72104=7