12米鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計計算書

1、12米鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計計算書第1章 道碴槽板部分的計算由任務(wù)書可知，只需計算跨中梁段內(nèi)、外懸臂板的控制截面，所以在順梁跨方向取1m寬的板帶進(jìn)行計算。1.1 荷載與內(nèi)力的計算荷載 恒載：均布荷載（道碴及線路設(shè)備重、板自重、人行道步板重） 集中荷載（擋碴墻重、欄桿及托架重）活載：均布荷載（人行道活載、列車活載）1.1.1 恒載（1）道碴及線路設(shè)備重大?。喝蝿?wù)書規(guī)定 作用范圍：板邊緣到主梁中心線均勻分布（2）板自重大小：任務(wù)書規(guī)定：板容重為計算且板近似按平均厚度計算由擋碴墻在cad面域質(zhì)量特性分析中可知擋碴墻在x方向的分布范圍為0到24.5cm 作用范圍：板邊緣至主梁中線均勻分布（3）人行道

2、步板重大?。喝蝿?wù)書規(guī)定作用范圍：板邊緣至欄桿內(nèi)側(cè)均勻分布（4）擋碴墻中大小： 擋碴墻大小如圖1-1所示在cad中創(chuàng)建面域，求得面積 圖1-1作用位置：根據(jù)cad中質(zhì)心位置可知作用點位置為距擋碴墻外邊緣集中作用（5）欄桿及托架重大?。喝蝿?wù)書規(guī)定作用位置：欄桿中點，距欄桿內(nèi)側(cè)集中作用1.1.2 恒載內(nèi)力根據(jù)各恒載作用可得如圖1-2所示恒載作用圖示，在圖上取控制截面a、b、c、d、e。分別算得其內(nèi)力 圖1-2a截面內(nèi)力為：b截面內(nèi)力為：c截面內(nèi)力為：d截面內(nèi)力為： e截面內(nèi)力為： 1.1.3 活載（1）人行道活載大小：任務(wù)書規(guī)定：距粱中心2.45m以內(nèi) 距粱中心2.45m以外 作用范圍： ：距梁中心

3、2.45m處至擋碴墻邊緣均勻分布 ：距粱中心2.45m處至欄桿邊緣均勻分布（2） 列車活載列車活載為動力荷載，先求靜力荷載及沖擊系數(shù)，然后求解列車活載。大?。喝蝿?wù)書規(guī)定：對道碴槽板計算采用中一活載的特種活載，如圖1-3所示圖1-3橫向分布圖如圖1-4所示 縱向分布圖如圖1-5所示 圖1-4 圖1-5 據(jù)圖可得知橫向擴(kuò)展長度（對于老式枕軌h取32cm，對于預(yù)應(yīng)力枕軌h取29cm）縱向擴(kuò)展長度由實驗得到為120cm 則靜力荷載沖擊系數(shù)的求法：橋規(guī)有 沖擊系數(shù) 式中 l懸臂長度（m） 外懸臂板： 內(nèi)懸臂梁： 計入沖擊系數(shù)： 內(nèi)懸臂梁跟外懸臂梁受沖擊的影響差異不大，故取 1.14 活載內(nèi)力活載內(nèi)力按照

4、工程情況分為以下兩種狀態(tài)：（1） 活載=列車活載+距梁中心線2.45米以外的人行道活載 此時活載圖示如圖1-6圖1-6按照活載圖，求得各控制截面的內(nèi)力如下：a截面內(nèi)力為：b截面內(nèi)力為：c截面內(nèi)力為：d截面內(nèi)力為：e截面內(nèi)力為：（2）全部人行道荷載，無列車荷載此時活載圖如圖1-7圖1-7按照活載圖，可求得各控制截面內(nèi)力如下：a截面內(nèi)力為：b截面內(nèi)力為：c截面內(nèi)力為：d截面內(nèi)力為：e截面內(nèi)力為：1.1.5 內(nèi)力組合控制內(nèi)力=活載最大值+恒載 表1內(nèi)力截面恒載活載（有車）活載（無車）控制內(nèi)力剪力q（）2.61502.24007.24009.855013.356825.29947.240038.656

5、217.332550.20367.240067.536111.043869.1782080.22207.068044.2740051.3420彎矩m（）1.81921.74722.99724.81647.16676.04087.558414.725111.309716.23379.513227.54344.141425.9418030.08321.696310.6258012.32211.2板厚的檢算按照平衡設(shè)計進(jìn)行檢算已知數(shù)據(jù)有：根據(jù)公式有及估算計算各截面的高度，整理成表格形式如表2下： 表2abcdem4.816414.725127.543430.083212.32212m9.632829

6、.450255.086860.166424.644251.990.7124.1129.783.077.9116.7150.1155.7109.0120.0150.0240.0240.0150.0結(jié)論：對比各控制截面計算高度與實際高度可以發(fā)現(xiàn)，各控制截面實際板厚均大于平衡設(shè)計的板厚。1.3 配筋及最小配筋率的檢算由上述板厚檢算可知，各控制截面均屬于低筋設(shè)計。配筋計算公式為式中取 則有 整理得表3所示： 表3abcde120.0150.0240.0240.0150.04.816414.725127.543430.083212.322194.0124.0214.0214.0124.014889.61

7、9641.633897.633897.619641.6323.47749.69812.55887.47627.35配筋462.0808.5924.0924.0693.00.4910.6520.4320.4320.559結(jié)論：對比各控制截面鋼筋設(shè)計面積與計算面積可知，各控制截面設(shè)計面積均大于計算面積，且1.4 混凝土壓應(yīng)力、鋼筋拉應(yīng)力、混凝土主拉應(yīng)力的檢算根據(jù)容許應(yīng)力法計算各控制截面的混凝土壓應(yīng)力、鋼筋拉應(yīng)力、混凝土主拉應(yīng)力如下：已知 列出如表4所示表格： 表4abcde4.816414.725127.543430.083212.32219.855038.656267.536180.222051

8、.3420462.0808.5924.0924.0693.094.0124.0214.0214.0124.00.5010.6650.4400.4400.57030.144.464.964.941.884.0109.2192.4192.4110.13.816.074.414.825.35124.11166.78154.93169.22161.500.11730.35400.35100.41690.4663結(jié)論：對比表格數(shù)據(jù)之后可得： 對于各控制截面，均有 1.5 裂縫寬度的檢算裂縫計算公式：式中各參數(shù)如下：將各參數(shù)整理進(jìn)表5有： 表5abcde活載彎矩2.99727.558416.233725.

9、941810.6258恒載彎矩1.81927.166711.30974.14141.69634.816414.725127.543430.083212.32211.37551.39731.37721.32751.3275121.66163.51151.89165.90158.32462.0808.5924.0924.0693.00.09430.12470.13330.13330.11540.16650.19330.17070.17970.1856結(jié)論：對比表格數(shù)據(jù)，可知 各控制截面裂縫寬度均滿足第2章 主梁部分的計算取單片梁計算2.1 荷載與內(nèi)力的計算恒載：道碴、線路設(shè)備、人行道步板、欄桿及托

10、架重；主梁自重活載：列車活載荷載2.1.1 恒載（1）道碴、線路設(shè)備、人行道板、欄桿及托架重根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計計算資料，對每片直線梁為（2）主梁自重l 跨中窄腹板梁段：截面積：由板的計算可知 由梁的橫截面圖有 自重：l 粱跨兩端寬腹板梁段截面積：由梁橫截面圖可知自重：（3）恒載均值窄段：寬段：距主梁端頭3m處為寬腹板，則有 平均 不均勻系數(shù)對照規(guī)定，不均勻系數(shù)未超過平均值的10%，故可按均布計算。 所以，恒載2.1.2 恒載內(nèi)力取支座處（a）、處(b)、2.75m處(c)、處(d)、處(e)、跨中(f)截面 支 座（a）： 處(b)：2.75m處(c)： 處(d): 處(e): 跨 中(f)：2.1

11、.3 活載 由規(guī)范規(guī)定，只計入列車荷載（不計人行道活載）沖擊系數(shù) 式中 l梁的計算跨度12m所以 活載內(nèi)力按照換算均布活載在影響線上加載計算：式中 k換算均布活載，查規(guī)范取用 加載范圍內(nèi)相應(yīng)影響線面積分別計算各截面內(nèi)力如下（1）支座截面(a)剪力彎矩影響線如下圖2-1所示： 圖2-1剪力：由查表得其中為加載長度，為最大縱坐標(biāo)位置（下同）彎矩：(2) 處(b)剪力彎矩影響線如下圖2-2所示：圖2-2剪力：由 代入公式彎矩：由 查表得（3）2.75m處(c)剪力彎矩影響線如下圖2-3所示：圖2-3剪力：由 代入公式彎矩：由 (4) 處(d)剪力彎矩影響線如下圖2-4所示：圖2-4剪力：由 查表得彎

12、矩：由查表得(5) 處(e)剪力彎矩影響線如下圖2-5所示：圖2-5剪力：由 代入公式彎矩：由查表得(6)跨中處（f）剪力彎矩影響線如下圖2-6所示：圖2-6剪力：由 查表得彎矩：由查表得2.1.4 內(nèi)力組合剪力組合 表6（單位：）支座2.75恒載271.860203.895147.258135.93067.9650活載580.243466.899375.386359.156267.416180.844控制剪力852.103670.794522.644495.086335.381180.844彎矩組合 表7（ 單位：）支座2.75恒載0356.816576.287611.685764.6068

13、15.580活載06949221115.6911180.5481451.6071518.509控制彎矩01051.7381691.9781792.2332216.2132334.0892.2 加厚截面位置是否合適的檢算支座截面：估計，則取 如果梁端附近腹板不加厚，即采用則所以，梁段附近腹板需要加厚當(dāng)加厚至?xí)r 符合要求，故腹板兩側(cè)各加厚10cm。2.75m處：估計，則取 腹板加厚至2.75m處符合安全規(guī)定。2.3 道碴槽板厚度與寬度是否符合主梁按t形梁計算要求的檢算板厚：有梗肋，坡度1：3窄腹板段，寬腹板段，所以，板厚滿足規(guī)范要求。板寬：由于內(nèi)外懸臂部分不對稱，故檢算懸臂長度較大的外懸臂板所以板

14、寬也滿足規(guī)范要求。2.4 跨中截面主筋設(shè)計估計 則 根據(jù)任務(wù)書規(guī)定，主筋直徑取故選用，跨中主筋布置如下圖： 單位：cm圖2-7核算實際與估計2.5 跨中截面混凝土及主筋應(yīng)力的檢算按t形梁校核。在主梁橫截面圖中，擋碴墻有斷縫，不參與t形梁抗彎；又因為排水混凝土標(biāo)號低，且與板頂混凝土整體性差，也不參加抗彎計算；內(nèi)邊墻略去。故對于主梁抗彎強(qiáng)度計算，重新求平均板厚，則假定 由解得 所以則 代入數(shù)據(jù)得到 解得 則超過部分 應(yīng)力符合要求 應(yīng)力符合要求2.6控制截面最大主拉應(yīng)力的檢算 表8af5050303046.56.58.79151148.5148.5146.21138.92136.62136.6213

15、6.55852.103522.644522.644180.8441.2270.7651.2750.441各控制截面最大主拉應(yīng)力為變截面處2.7 箍筋設(shè)計根據(jù)五中求得各截面的剪應(yīng)力，做出剪應(yīng)力圖如下： 單位： 圖2-8由圖可知則 得到結(jié)論截面尺寸符合要求，不需要加厚腹板尺寸；需要通過計算配筋；并且全梁均需要通過計算配筋。根據(jù)任務(wù)書規(guī)定，箍筋采用，則，按照構(gòu)造要求，一層內(nèi)主筋多于五根，故采用4肢箍筋，間距采用350mm2.8 斜筋設(shè)計（1）剪力圖中由需有斜筋1承受的面積為所需要的斜筋1總面積為所需斜筋1根數(shù) 取15根（2）剪力圖中由需有斜筋1承受的面積為剪力圖中由需有斜筋1承受的面積為所需斜筋2根數(shù) 取7根（3）用作圖法確定斜筋位置斜筋2：7根斜筋分5批彎起（ ，）斜筋1：15根斜筋分5批彎起（，）作用位置用作圖法（圖2-9）確定2.9 彎矩包絡(luò)圖與材料圖圖2-92.10 跨中截面裂縫寬度的檢算裂縫計算公式：式中 所以，裂縫寬度符合要求。2.11 座截面翼板和梁肋連接處剪應(yīng)力的檢算如右圖2-10所示，需要檢驗的截面有支座截面上翼板1-1截面支座截面上翼板2-2截面支座截面下翼板3-3截面 圖2-10（