一級公路橋設(shè)計T形梁16m跨徑設(shè)計計算書

1、黃淮學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計攀枝花菁河橋系 院：建筑工程學(xué)院學(xué)生姓名： 學(xué) 號：專 業(yè)：土木工程年 級：1003zb完成日期：2012.05.20指導(dǎo)教師： 摘 要預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t形梁橋由于其具有外形簡單，制造方便，結(jié)構(gòu)受力合理，主梁高跨比小，橫向借助橫隔梁聯(lián)結(jié)，結(jié)構(gòu)整體性好，橋梁下部結(jié)構(gòu)尺寸小和橋型美觀等優(yōu)點，目前在公路橋梁工程中應(yīng)用非常廣泛。本次畢業(yè)設(shè)計為一級公路橋設(shè)計，主梁就選用了后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡支t形梁。首先進行了橋型方案的比選，確定簡支梁橋方案后，就其進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計的主要內(nèi)容有：擬定截面尺寸；計算控制截面的設(shè)計內(nèi)力及其相應(yīng)的組合值；估算預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量并對其進行布置；

2、計算主梁截面的幾何特征值；計算預(yù)應(yīng)力損失值；正截面和斜截面的承載力復(fù)核；正常使用極限狀態(tài)下構(gòu)件抗裂性及變形驗算；持久狀態(tài)下和短暫狀態(tài)下構(gòu)件截面應(yīng)力驗算。接著進行了簡單的施工方法設(shè)計，包括施工前的準備，主要分項工程的施工方法設(shè)計，冬季和雨季的施工安排以及施工過程中的環(huán)境保護措施等。 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；t形梁；方案比選；結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工方法abstractprestressed concrete t-shaped girder bridges are of many advantages. they have simple outlines and can be fabricated easily.

3、the forces that act on their structures are reasonable.the ratio of height of girders to span of girders is small. in landscape orientation the girders are connected by intersecting girders. therefore the whole structure is of good entirety. and there are still many other merits, such as small size

4、of infrastructure, the beauty of this type of bridge and so on. because of these advantages the pc t-shaped girder bridges are now widely applied in highway bridge projects. the paper is about the design of first class highway. posttensioning prestressed concrete t-shaped girder is chosen as the mai

5、n girder of the bridge. in the process of the design of the bridge, the comparison of different types of bridge is done firstly. after the comfirmation of the type of the bridge, the design of the structure is done, including confirming the size of cross sections, calculating the design forces of re

6、straining sections and combining them according to the criterion, estimating the amount of prestressed steels and arranging them, calculating the geometrical traits of cross sections of girders, calculating the loss of prestress, checking the carrying capacity of cross sections, check computations o

7、f the anticrack capacity of the structure and deformation in the ultimate state of normal use, and the stress of cross section respectively in the state of lasting load and in the state of temporary load. after all the work, next is the design of construction method. it includes the preparation befo

8、re construction, the design of construction method of small projects, the arrangements of construction in the rainy season and in winter, the measurements of protecting environment in the process of construction.keywords: prestress; t-shaped girder; comparion of different schemes; the design of the

9、structure; construction method目 錄 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計6 1 引橋計算61.1 設(shè)計資料61.1.1 橋面凈空61.1.2 主梁跨徑及全長61.1.3 設(shè)計荷載61.1.4 材料61.1.5 計算方法61.1.6 結(jié)構(gòu)尺寸61.1.7 設(shè)計依據(jù)71.2 主梁的計算71.2.1 跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)（按gm法）71.2.2 橫梁抗彎及抗扭慣矩81.2.3 計算抗彎參數(shù)和抗彎參數(shù)91.2.4 計算荷載彎矩橫向分布系數(shù)影響坐標91.3 作用效應(yīng)計算131.3.1 永久作用效應(yīng)131.3.2 永久作用效應(yīng)計算141.3.3 可變作用效應(yīng)151.3.4 可變荷載剪力效應(yīng)

10、計算171.4 持久狀況承載能力極限狀態(tài)下截面設(shè)計、配筋與驗算201.4.1 配置主筋201.4.2 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算211.4.3 根據(jù)斜截面抗剪承載力進行斜筋配置211.4.4 箍筋配置241.4.5 斜截面抗剪承載能力驗算251.5 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算271.6 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗算282 主橋計算302.1設(shè)計資料302.1.1 橋面凈空302.1.2 主梁跨徑及全長302.1.3 設(shè)計荷載302.1.4 材料302.1.5 施工工藝302.1.6 設(shè)計依據(jù)302.2 橫截面布置312.2.1 主梁間距與主梁片數(shù)312.2.2 主梁跨

11、中截面主要尺寸（圖 - 1圖 - 2）322.2.3 檢驗截面效率指標332.2.4 橫截面沿跨長變化332.2.5 橫隔梁的設(shè)置342.3 永久作用效應(yīng)計算342.3.1 永久作用集度342.3.2 二期永久作用352.3 永久作用效應(yīng)352.3.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)362.3.2 計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)372.4 預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置452.4.1 跨中截面鋼筋的估算和確定452.4.2 其它截面鋼束位置及傾角計算472.4.3 鋼束預(yù)應(yīng)力損失估算512.5 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算562.5.1 正截面承載能力計算562.5.2 斜截面承載力計算572.5.3 斜截

12、面抗彎承載力582.5.4 持久狀況下的混凝土主應(yīng)力驗算602.5.5 抗裂性驗算632.6 支座計算682.6.1 選定支座的平面尺寸682.6.2 確定支座的厚度682.6.3 驗算支座的偏轉(zhuǎn)692.6.4 驗算支座的抗滑穩(wěn)定性69 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計1 引橋計算1.1 設(shè)計資料1.1.1. 橋面凈空 凈8m + 20.75m（擋石及防撞欄桿）1.1.2 主梁跨徑及全長 標準跨徑：l=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=15.96m （主梁預(yù)制長度）。1.1.3 設(shè)計荷載 公路級。人群荷載取3kn/m。1.1.4 材料 鋼筋：主筋用h

13、rb335鋼筋，其他選用r235鋼筋； 混凝土：標號c30。1.1.5 計算方法 極限狀態(tài)法。1.1.6 結(jié)構(gòu)尺寸 如圖 - 1所示，全斷面五片主梁，設(shè)五根橫梁。圖 - 1 （尺寸單位：cm）1.1.7 設(shè)計依據(jù)（1） 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（jtg d602004），簡稱橋規(guī)；（2） 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（jtg d622004），簡稱公預(yù)規(guī)。 (3) 公路小橋涵設(shè)計示例 劉培文周衛(wèi)編著 人民交通出版社 2005年2 主梁的計算1.2.1 跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)（按gm法） 主梁的的抗彎及抗扭慣矩和主梁界面的重心位置 (圖- 2)： 圖1- 2（單位：cm）h1=1/2（

14、8+12）=10（cm）= =42.14 (cm) = (m)t形截面抗扭慣矩近似等于各個矩形截面的抗扭慣矩之和，即： =式中： 矩形截面抗扭慣矩剛度系數(shù)（見表 - 1）； ，相應(yīng)各矩形的寬度和厚度。 表- 1 t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.1 0.1c0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3查表可知： /=0.10/2.00=0.050 0.1，=1/3 /=0.20/（1.3-0.10）=0.167，內(nèi)插得 =0.40故 =4.408 （m）單位寬度抗彎及抗扭慣矩：=/b=7.240714/18

15、0=4.023 (m/cm) =/b=4.408/180=2.45(m/cm)1.2.2 橫梁抗彎及抗扭慣矩翼板有效寬度計算 （圖 - 3） 橫梁長度取為兩邊主梁的軸線間距，即：l=4b=41.8=7.2 (m) c=1.85 (m)=100 cm, =15 cm =1.85/7.2=0.275根據(jù)比值可查表- 2，求得：/=0.6995則=0.6995=1.294 (m)求橫梁截面中心位置：= 圖 - 3 = =0.21 m 橫梁的抗彎和抗扭慣矩和： =3.2010 (m)=，查表 - 1，有： =0.0285 %=0.22%0.2故正截面復(fù)核驗算滿足要求，即設(shè)計安全。1.4.2 腹筋配置

16、截面尺寸檢查 根據(jù)構(gòu)造要求，梁最底層鋼筋232通過支座截面，支點截面的有效高度為：故截面尺寸符合設(shè)計要求。斜截面的配筋的計算圖式。按公預(yù)規(guī)526條與5211條規(guī)定： 最大剪力取用梁高一半處截面的數(shù)值，其中混凝土與箍筋共同承擔不小于60%，彎起鋼筋承擔不大于40%； 計算第一排彎起鋼筋時，取用距支座中心處由彎起鋼筋承擔的那部分剪力值； 計算以后每一排彎起鋼筋時，取用前一排彎起鋼筋點處由彎起鋼筋承擔的那部分剪力值。彎起鋼筋配置計算圖式如圖- 9所示。圖- 9(尺寸單位：cm)由內(nèi)插可得：距梁高處的剪力效應(yīng)為：=579.32kn，其中：相應(yīng)各排彎起鋼筋位置與承擔的剪力值見表- 17.相應(yīng)各排彎起鋼筋

17、位置與承擔的剪力值 表- 17斜筋排次彎起點距支座中心的距離 m承擔的剪力值 kn11.15109.8222.2770.1533.3531.89(2) 各排彎起鋼筋的計算，按公預(yù)規(guī)527條規(guī)定,與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載能力（kn）按下式計算： 式中：彎起鋼筋的抗拉設(shè)計強度； 在一個彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋的總面積 ； 彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角。相應(yīng)的各排鋼筋彎起鋼筋的面積按下式計算：式中：=280，=45，=0.75。則每排鋼筋的面積為：彎起：在近跨中處，增設(shè)輔助斜筋。按公預(yù)規(guī)5211條規(guī)定，彎起鋼筋的彎起點，應(yīng)設(shè)在抗彎強度計算不需要該鋼筋的截面以外不小于，滿足要求。(3) 主筋彎

18、起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載能力校核：計算每一彎起截面的抵抗彎矩時，由于鋼筋根數(shù)不同，其鋼筋的重心亦不相同，則有效高度大小不同，現(xiàn)進行估算。鋼筋的抵抗彎矩為：1.4.4 箍筋配置 按公預(yù)規(guī)5211條規(guī)定，箍筋間距的計算公式：式中：異形彎矩影響系數(shù)，取； 受壓翼緣的影響系數(shù)，取； 距支座中心處截面上的計算剪力； 同一截面上箍筋的總截面面積； 箍筋的抗拉設(shè)計強度； 混凝土和鋼筋的剪力分擔系數(shù)，取。選用雙肢箍筋，則面積；距支座中心處的主筋為，計算剪力。代入公式，可得:選用 根據(jù) 公預(yù)規(guī) 9.3.13 條規(guī)定，在支座中心向跨徑方向長度不小于1倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距不宜大于100mm。 綜上所

19、述，全梁箍筋的配置為雙肢箍筋：由支點至距支座中心2.27m處，為10cm，其余地方箍筋間距為20cm。則配筋率分別為：當=10cm時：當=20cm時： 均大于規(guī)范規(guī)定的最小配筋率：r235鋼筋不小于0.18%的要求。1.4.5 斜截面抗剪承載能力驗算按公預(yù)規(guī)526條規(guī)定，斜截面抗剪強度驗算位置為：(1)距支座中心（梁高一半）處截面；(2)受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面；(3)錨于受拉區(qū)的縱向主筋開始不受力處的截面；(4)箍筋數(shù)量或間距有變化改變處的截面；(5)受彎構(gòu)件腹板寬度改變處的截面。因此，本橋主梁斜截面抗剪斜截面強度的驗算截面如圖 - 10 所示。 圖- 10（單位：cm）(1)距支座中心

20、（梁高一半）處截面1-1， ；(2) 距支座中心1.2m處截面2-2，相應(yīng)的；(3) 距支座中心2.3m處截面3-3，相應(yīng)的；(4) 距支座中心3.4m處截面4-4，相應(yīng)的；按 公預(yù)規(guī) 527 條的規(guī)定：受彎構(gòu)件配有箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪強度驗算公式為：式中： 斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同的抗剪能力；與斜截面相交的普通彎起鋼筋的抗剪能力；斜截面內(nèi)在同以彎起平面的普通彎起鋼筋的截面面積。斜截面水平投影長度c按下式計算：式中：斜截面受壓端正截面處的剪跨比。近似取，即：由c值內(nèi)插求得各個截面頂端處的最大剪力和相應(yīng)的彎矩，按公預(yù)規(guī)取，。斜截面1-1：截割一組彎起鋼筋，縱向鋼筋含筋率。 斜截面2-2

21、：截割一組彎起筋,縱向鋼筋含筋率， ）斜截面3-3：截割二組彎起鋼筋，縱向鋼筋含筋率， ）斜截面4-4：截割二組彎起鋼筋，縱向鋼筋含筋率， 經(jīng)驗算，斜截面抗剪承載力滿足要求。1.5 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算按公預(yù)規(guī)643條的規(guī)定，最大裂縫寬度按下式計算： 式中： 考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)，取?？紤]荷載作用的系數(shù)，長期荷載作用時，其中為長期荷載效應(yīng)組合下的內(nèi)力，為短期效應(yīng)組合計算的內(nèi)力；與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù)，取； 受拉鋼筋在使用荷載作用下的應(yīng)力，按公預(yù)規(guī)644條公式計算：取1號梁的彎矩組合效應(yīng)相結(jié)合：短期效應(yīng)組合： =797.08+0.7783.96+66.3=1412.15長期效應(yīng)

22、組合：=1137.18選短期組合時,鋼筋應(yīng)力：代入公式得滿足公預(yù)規(guī)642條的要求。但是，還應(yīng)滿足公預(yù)規(guī)938條規(guī)定，在梁腹高的兩側(cè)設(shè)置直徑為的縱向防裂鋼筋，以防止產(chǎn)生裂縫。選用，則介于0.00120.002之間，可以選用。1.6 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗算按公預(yù)規(guī)651條和公預(yù)規(guī)652條規(guī)定：式中：全截面（不考慮開裂）換算截面重心軸以上部分對重心軸的面積矩；換算截面中性軸t梁頂面的距離。代入數(shù)據(jù)并化簡解方程得：全截面對重心軸的慣性矩：全截面抗裂邊緣彈性抵抗矩：為開裂截面的慣性矩，按下式計算：代入數(shù)據(jù)后得：=4.5997將所有數(shù)據(jù)代入公式后得：根據(jù)上述的計算結(jié)果，結(jié)構(gòu)的自重彎矩為645

23、.95。公路級可變荷載；，跨中橫向分布系數(shù)；人群荷載，跨中橫向分布系數(shù)。永久作用：可變作用（汽車）：可變作用（人群）：式中：作用短期效應(yīng)組合的頻遇值系數(shù)，對汽車，對人群。 根據(jù)公預(yù)規(guī)6.5.3條規(guī)定，當采用c40以下混凝土?xí)r，撓度長期增長系數(shù)，施工中可以通過預(yù)拱度消除永久作用撓度，則：撓度符合規(guī)范的要求。2 主橋計算2.1 設(shè)計資料2.1.1 橋面凈空 凈 8m + 2 0.75m 人行道。2.1.2 主梁跨徑及全長 標準跨徑： l=35m (墩中心距離)； 計算跨徑： l=34m (支座中心距離)； 主梁全長： =34.96m （主梁預(yù)制長度）。2.1.3 設(shè)計荷載 公路級，荷載級。人群荷載

24、取3kn/m；每側(cè)人行欄、防撞欄的作用力分別為1.52kn/m和4.99kn/m.2.1.4 材料 鋼筋：主筋用hrb335鋼筋，其它選用r235鋼筋； 混凝土：標號c50，欄桿及橋面鋪裝用c30。2.1.5 施工工藝 后張法部分預(yù)應(yīng)力施工，采用內(nèi)徑70外徑77的預(yù)埋波紋管和夾片錨具。預(yù)應(yīng)力鋼筋采用 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 （jtc d622004）的鋼絞線，。普通鋼筋直徑大于和等于12的采用hrb335，直徑小于12的均用r235鋼筋。2.1.6 設(shè)計依據(jù) （1） 交通部頒公路工程技術(shù)標準 （jtg b012003），簡稱標準； （2） 交通部頒公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （jt

25、g d602004），簡稱橋規(guī)； （3） 交通部頒公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 （jtg d622004），簡稱公預(yù)規(guī)。2.2 橫截面布置2.2.1 主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標很有效，故在許可條件下應(yīng)適當加寬t梁翼板。本橋主梁翼板寬度為1800mm，由于寬度較大，為保證橋梁的整體受力性能，橋面板采用現(xiàn)澆混凝土剛性接頭，因此主梁的工作截面有兩種：預(yù)施應(yīng)力、運輸、吊裝階段的小截面(b=1400mm)和運營階段的大截面( b=1800mm)。凈8m+20.75m的橋?qū)掃x用五片主梁，如圖ii1所示。 基本計算數(shù)據(jù)見表1。 基本計算數(shù)據(jù) 表1名稱項目符號單位數(shù)據(jù)混凝土立方強度彈性模量軸心抗壓標準強度軸心抗拉標準強度軸心抗壓設(shè)計強度軸心抗拉設(shè)計強度5032.42.6522.41.83短暫狀態(tài)容許壓應(yīng)力容許拉應(yīng)力20.721.757持久狀態(tài)標準荷載組合：容許壓應(yīng)力容許主壓應(yīng)力短期效應(yīng)組合：容許拉應(yīng)力容許主拉應(yīng)力16.219.4401.59鋼絞線標準強度彈性模量抗拉設(shè)計強度最大控制應(yīng)/p>