橋梁工程課程設(shè)計(jì)

1、成績(jī)嘉應(yīng)學(xué)院土木工程學(xué)院 橋梁工程課程設(shè)計(jì)姓名： 專業(yè)： 道路與橋梁工程 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 完成日期： 指導(dǎo)教師： 目錄一、設(shè)計(jì)資料：11.結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸12.橋面布置13.材料24.設(shè)計(jì)荷載25、主梁跨徑和全長(zhǎng)：標(biāo)準(zhǔn)跨度 20m。26、計(jì)算方法：極限狀態(tài)法37、結(jié)構(gòu)尺寸：38、設(shè)計(jì)依據(jù)39、參考資料4二、主梁的計(jì)算41、主梁的抗彎慣性矩Ix42、計(jì)算結(jié)構(gòu)自重集度53、結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計(jì)算64、活載內(nèi)力計(jì)算6三、配筋計(jì)算171、配置主筋172.持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算193根據(jù)斜截面抗剪承載力進(jìn)行斜筋配置204.箍筋配置21四、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗(yàn)算271、最大裂縫寬度按

2、下式計(jì)算272、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗(yàn)算28五.行車道板的計(jì)算311、結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力（按縱向1m寬板條計(jì)算）31（1）每延米板上的結(jié)構(gòu)自重g31（2）每米寬板的恒載內(nèi)力312、汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力323、內(nèi)力組合33裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁橋計(jì)算一、設(shè)計(jì)資料：1.結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸 某公路裝配式簡(jiǎn)支梁橋，雙車道，橋面寬度為凈 -9+2x1m，主梁為裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T 梁，橋面由五片T梁組成，主梁之間的橋面板為鉸接，沿梁長(zhǎng)設(shè)置35道橫隔梁（橫隔梁平均厚度為16cm），橋梁橫截面布置見(jiàn)圖1 2.橋面布置 橋梁位于直線上，兩側(cè)設(shè)人行道，寬度為 1m，橋面鋪裝為2cm厚的瀝青混凝土

3、，其下為C25混凝土墊層，設(shè)雙面橫坡，坡度為1.5% 。橫坡由混凝土墊層實(shí)現(xiàn)變厚度，兩側(cè)人行道外側(cè)橋面鋪裝厚度8cm（2cm厚瀝青混凝土和6cm混凝土墊層）。 3.材料 1）主梁： 混凝土： C25，C30（容重為25 KN/ ） 主 筋：II級(jí)鋼筋； 構(gòu)造鋼筋： I級(jí)鋼筋 2） 橋面鋪裝：瀝青混凝土（容重為23 KN/m3 ）；混凝土墊層C25（容重為23KN/m3 ） 4）人行道：人行道包括欄桿荷載集度為6 kN/m； 4.設(shè)計(jì)荷載 汽車荷載：公路I級(jí)車道荷載和車輛荷載； 人群荷載： 3.0 KN/； 5、主梁跨徑和全長(zhǎng)：標(biāo)準(zhǔn)跨度 20m。裝配式鋼筋混凝土T形梁橋總體特征 表1標(biāo)準(zhǔn)跨徑（

4、m）計(jì)算跨徑（ m）梁長(zhǎng)（ m）梁高（ m）高跨比支點(diǎn)肋寬（ cm）跨中肋寬（ cm）h（ cm）h2（ cm）梁肋變化長(zhǎng)度（從支截面點(diǎn)算起）（ cm）橫隔梁數(shù)最大吊重t109.59.960.91/1130181220237312.01312.512.961.11/1230181220237316.91615.515.961.31/12.330181220237422.82019.519.961.51/13.330181220479532.56、計(jì)算方法：極限狀態(tài)法7、結(jié)構(gòu)尺寸： 如圖，全斷面五片主梁，五根橫梁 8、設(shè)計(jì)依據(jù)、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D622004），

5、人民交通出版社； 、（JTG D622004）條文應(yīng)用算例，袁倫一，鮑衛(wèi)剛，人民交通出版社； 9、參考資料 、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理葉見(jiàn)曙主編，人民交通出版社、橋梁計(jì)算示例集（梁橋）易建國(guó)主編，人民交通出版社、橋梁工程姚玲森主編，人民交通出版社、公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)圖編制組，人民交通出版社、公路橋梁設(shè)計(jì)手冊(cè)梁橋（上、下冊(cè)） 人民交通出版社、橋梁計(jì)算示例叢書(shū)混凝土簡(jiǎn)支梁(板)橋(第二版) 易建國(guó)主編人民交通出版社二、主梁的計(jì)算1、主梁的抗彎慣性矩Ix求主梁截面的重心位置ax（圖1-1） 平均板厚：截面重心位置：=.33cm42、計(jì)算結(jié)構(gòu)自重集度主梁自重橫隔梁折算荷載中主梁邊主梁橋面鋪裝層欄桿和人行道

6、 合計(jì)邊主梁中主梁3、結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計(jì)算 主梁恒載內(nèi)力位置內(nèi)力邊梁中梁彎矩（knm）剪力（kn）彎矩（knm）剪力（kn）X=00223.960234.00X=l/4818.84111.98855.56117.00X=l/21091.7901140.7504、活載內(nèi)力計(jì)算（1）支點(diǎn)處荷載橫向分布系數(shù)（杠桿原理法）按橋規(guī)4.3.1條和4.3.5條規(guī)定：汽車荷載距人行道邊緣不小于0.5m，人群荷載取3KN/m。在橫向影響線上確定荷載橫向最不利的布置位置。上圖為支點(diǎn)處各主梁的橫向分布情況（尺寸單位：cm）各梁支點(diǎn)處相應(yīng)于公路級(jí)和人群荷載的橫向分布系數(shù)計(jì)算梁號(hào)公路級(jí)人群荷載1（5）號(hào)梁m0q1=0.81

7、8/2=0.409mor1=1.2732（4）號(hào)梁m0q2=（1.000+0.182）/2=0.591mor2=03號(hào)梁m0q3=0.591mor3=0（2）跨中荷載橫向分布系數(shù)（偏心壓力法） 此橋設(shè)有橫隔梁，具有強(qiáng)大的橫向連結(jié)剛性且承重結(jié)構(gòu)的跨寬比為：2，可按偏心壓力法計(jì)算橫向分布系數(shù)mc1）求荷載橫向分布影響線坐標(biāo) 本橋梁各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)n=5，梁間距為2.20m，則：=（22.2）2+（2.2）2+0+（-2.2）2+（-22.2）2=48.4m21號(hào)梁在兩邊主梁處的橫向影響線豎標(biāo)值為：=2（4）號(hào)梁在兩邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值為： 3號(hào)梁在兩邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值

8、為： 2）畫(huà)出各主梁的橫向分布影響線，并按最不利位置布置荷載 上圖為跨中處各主梁的橫向分布情況（尺寸單位：cm）3）計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)mc梁號(hào)汽車荷載人群荷載1（5）號(hào)梁Mcq=（0.564+0.400+0.282-0.118）=0.682Mcr=0.6552（4）號(hào)梁mcq=（0.382+0.300+0.241+0.159+0.100+0.018）=0.600Mcr=0.4273號(hào)梁mcq=（0.200+0.200+0.200+0.200）=0.400Mcr=0.2002=0.400（3）荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號(hào)荷載位置 公路級(jí)人群荷載備注1（5）號(hào)梁跨中mc0.6820.655按“偏心壓

9、力法”計(jì)算支點(diǎn)mo0.4091.273按“杠桿法”計(jì)算2（4）號(hào)梁跨中mc0.6000.427按“偏心壓力法”計(jì)算支點(diǎn)mo0.5910按“杠桿法”計(jì)算3號(hào)梁跨中mc0.6000.400按“偏心壓力法”計(jì)算支點(diǎn)mo0.7960按“杠桿法”計(jì)算均布荷載和內(nèi)力影響線面積計(jì)算表截面類型公路級(jí)均布荷載（KN/m）人群（KN/m）影響線面積（m2或m）影響線圖線M1/210.53.01.0=3.0=2=19.52=47.53m2M1/410.53.0=35.65 m2Q1/210.53.0=2.438Q010.53.0=1=9.75（4）公路級(jí)集中荷載Pk計(jì)算 計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)：Pk=1.0【180+（19

10、.5-5）】=238kN 計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí): Pk=1.2238=285.6kN（5）計(jì)算沖擊系數(shù)A=0.5932m2 = 0.1174m4 G=0.593225=14.83kN/m mc=G/g=14.83/9.81=1512kg/mC30混凝土E取3.01010Pa f=6.302（Hz）介于1.5Hz和14Hz之間，按橋規(guī)2.3.4條規(guī)定，沖擊系數(shù)按照下式計(jì)算： =0.1767lnf-0.0157=0.3083 則可得：1+=1.3083（6）各梁的彎矩M1/2、M1/4和剪力Q1/2計(jì)算因雙車道不折減，故=1。1） 計(jì)算公路I級(jí)荷載的跨中彎矩 a、對(duì)于1或5號(hào)梁 b、對(duì)于2或4號(hào)梁 c、

11、對(duì)于5號(hào)梁 2） 計(jì)算人群荷載跨中彎矩 a、對(duì)于1或5號(hào)梁 b、對(duì)于2或4號(hào)梁c、對(duì)于5號(hào)梁 3） 計(jì)算車道活載跨中截面最大剪力a、對(duì)于1或5號(hào)梁 b、對(duì)于2或4號(hào)梁 c、對(duì)于5號(hào)梁 4） 計(jì)算人群荷載跨中剪力 a、對(duì)于1或5號(hào)梁 b、對(duì)于2或4號(hào)梁 c、對(duì)于5號(hào)梁 （8）計(jì)算支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力 繪制車輛荷載和人群荷載橫向分布系數(shù)沿橋方向的變化圖形以及支點(diǎn)剪力影響線如下圖1）對(duì)于1或5號(hào)梁 2）對(duì)于2或4號(hào)梁 3）對(duì)于5號(hào)梁（9）計(jì)算支點(diǎn)截面人群荷載最大剪力1）對(duì)于1或5號(hào)梁 2）對(duì)于2或4號(hào)梁3）對(duì)于5號(hào)梁 （10）主梁內(nèi)力組合 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算 永久荷載作用分項(xiàng)系數(shù): =

12、1.2 汽車荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：=1.4 人群荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：=1.4彎矩（KNm）剪力（KN）組合表梁號(hào)內(nèi)力結(jié)構(gòu)自重汽車荷載人群荷載1或5M1/21091.791480.2093.403150.10M1/4705.36676.6944.251855.748Q1/20150.224.79194.71Q0223.96208.2923.32530.402或4M1/21140.751302.2360.892941.58M1/4803.99529.0330.01746.242Q1/20132.163.12170.06Q0234.00300.849.61642.683M1/21140.751302.23

13、57.042937.50M1/4803.99396.9827.021558.388Q1/20132.232.93169.84Q0234.00383.749.01746.45三、配筋計(jì)算1、配置主筋由彎矩（KNm）剪力（KN）組合表01可知，1號(hào)梁Ma值最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號(hào)梁計(jì)算彎矩進(jìn)行配筋。設(shè)鋼筋凈保護(hù)層為3cm，鋼筋重心至底邊距離a=14cm，則主梁有效高度由圖所知T形截面受壓翼板厚度尺寸，可得翼板平均厚度: 按公預(yù)規(guī)第4.2.2規(guī)定，翼板計(jì)算寬度按下式計(jì)算，并取其中最小值。（1） 判定T形截面類型 所以是第一類截面。（2） 求受壓區(qū)高度，可得 整理后，可得出合適解為 （

14、3） 求受拉鋼筋面積 將代入方程，可得（4）鋼筋布置 選用，外徑分別為35.8mm 和31.6mm，As =6434 +2463=8897mm2主筋布置如圖所示，主筋為兩片焊接骨架校核鋼筋凈距：48.4mm30mm(5)驗(yàn)算最小配筋率正截面抗彎承載力，求得正截面抗彎承載力為 又故截面復(fù)核滿足要求。2.持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算按截面實(shí)際配筋值計(jì)算受壓區(qū)高度x 為：截面抗彎極限狀態(tài)承載力為： 滿足規(guī)范要求。3根據(jù)斜截面抗剪承載力進(jìn)行斜筋配置（1）抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核由剪力組合效應(yīng)表可知，支點(diǎn)剪力效應(yīng)以2號(hào)梁為最大，為偏安全設(shè)計(jì)，一律采用2號(hào)梁數(shù)值?？缰屑袅π?yīng)以1 號(hào)梁為最大，一律以1 號(hào)

15、梁為準(zhǔn)按公預(yù)規(guī)5.2.9和 5.2.10 條規(guī)定，距支點(diǎn)h / 2 處的第一個(gè)計(jì)算截面的截面尺寸控制設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足下列要求：根據(jù)構(gòu)造要求，僅保持最下面兩根鋼筋2B32 通過(guò)支點(diǎn)，其余各鋼筋在跨間不同位置彎起或截?cái)唷?支點(diǎn)截面的有效高度,將有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得：距支點(diǎn)h / 2 處的剪力組合設(shè)計(jì)值=746.45kN181.41730.552.5時(shí)，取P=2.5。 Asv同一截面上箍筋的總截面面積（mm2）； fsv箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，選用R235鋼筋，則fsv=195MPa； b用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力截面的梁腹寬度（mm）； h0用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力截面的有效高度（mm）； 用于抗剪配筋

16、設(shè)計(jì)的最大剪力設(shè)計(jì)值分配于混凝土和箍筋共同承擔(dān)的分配系數(shù)，取=0.6； Vd用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力設(shè)計(jì)值（KN）。選用28雙肢箍筋（R235， 195 sv f = MPa ），則面積Asv=101mm ；距支座中心h / 2處的主筋為232. Asv=1609mm.=1452.1mm代入上式,可得 =138.49 mm按照有關(guān)箍筋的構(gòu)造要求，選用=100mm。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(zhǎng)度不小于1 倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距不宜大于100mm。配箍率當(dāng)間距Sv=100mm時(shí)，=101/(100180)=0.56% 綜上可知，符合規(guī)范要求（四）斜截面抗剪承載力驗(yàn)算斜截

17、面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算位置為:1) 距支座中心h/2(梁高一半)處截面。2) 受拉取彎起鋼筋彎起點(diǎn)處截面。3) 錨于受拉區(qū)的縱向主筋開(kāi)始不受力處的截面。4) 箍筋數(shù)量或間距有改變處的截面。5) 構(gòu)件腹板寬度改變處的截面。因此，本設(shè)計(jì)要進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算的截面包括（如圖）；1）距支點(diǎn)h/2處截面1-1，相應(yīng)的剪力和彎矩設(shè)計(jì)值分別為Vd=455.2217KNMd=227.6490 KNm2）距支點(diǎn)0.926處截面2-2，相應(yīng)的剪力和彎矩設(shè)計(jì)值分別為Vd=437.2630KNMd=374.0170 KNm3）距支點(diǎn)1.776處截面3-3，相應(yīng)的剪力和彎矩設(shè)計(jì)值分別為Vd=396.533KNMd=676.

18、800KNm4）距支點(diǎn)2.5505處截面4-4，相應(yīng)的剪力和彎矩設(shè)計(jì)值分別為Vd=359.233KNMd=918.579 KNm驗(yàn)算斜截面抗剪承載力時(shí)，應(yīng)該計(jì)算通過(guò)斜截面頂端正截面內(nèi)的最大剪力Vd和相應(yīng)于上述最大剪力時(shí)的彎矩Md。最大剪力在計(jì)算出斜截面水平投影長(zhǎng)度C值后，可內(nèi)插求得；相應(yīng)的彎矩可從按比例繪制的彎矩圖上量取。受彎構(gòu)件配有箍筋和彎起鋼筋時(shí)，其斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算公式為式中 斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同的抗剪能力設(shè)計(jì)值（KN）；與斜截面征繳的普通彎起鋼筋的抗剪能力設(shè)計(jì)值（KN）；斜截面內(nèi)在同一彎起平面的普通彎起鋼筋的截面面積（mm2）；異號(hào)彎矩影響系數(shù)，簡(jiǎn)支梁取1.0；受壓翼緣的影響系數(shù)，

19、取1.1；箍筋的配筋率，。計(jì)算斜截面水平投影長(zhǎng)度C為C=0.6mh0式中 m斜截面受壓端正截面處的廣義剪跨比，m=Md/(Vdh0),當(dāng)m3.0時(shí)，取m=3.0；Vd通過(guò)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)計(jì)值（KN）；Md相應(yīng)于上述最大剪力時(shí)的彎矩組合設(shè)計(jì)值（KNm）；h0通過(guò)斜截面受壓區(qū)頂端正截面上的有效高度，自受拉縱向主鋼筋的合力點(diǎn)至受壓邊緣的距離（mm）。為了簡(jiǎn)化計(jì)算可近似取C值為Ch0（h0可采用平均值），則C=(1452+1365)/2=1408.5mm由C值可內(nèi)插求得各個(gè)截面頂端處的最大剪力和相應(yīng)的彎矩斜截面1-1：斜截面內(nèi)有236的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百

20、分率為P=100=100=101/(100180)=0.56%則Vcs1=1.01.10.4510-31801408.5 =472.46KN斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，故Vsb1=0.7510-3280(1609+1609) sin45=477.849KNVcs1+ Vsb1=（472.46+477.849）KN455.222KN斜截面2-2：斜截面內(nèi)有236的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為：P=100=101/(100180)=0.56%則Vcs1=1.01.10.4510-31801408.5=472.46KN 斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，故Vsb2=0.751

21、0-3280(16092) sin45=477.849KN由圖12可以看出，斜截面2-2實(shí)際共截割3排彎起鋼筋，但由于第三排彎起鋼筋與斜截面交點(diǎn)靠近受壓區(qū)，實(shí)際的斜截面可能不與第三排鋼筋相交，故近似忽略其抗剪承載力。以下其他相似情況參照此法處理。Vcs2+ Vsb2=472.46+477.849=950.309KN437.263KN斜截面3-3：斜截面內(nèi)有236+232的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為P=100=100=1.394=157/(250180)=0.349%則Vcs3=1.01.10.4510-31801408.5 =408.06kn斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，故

22、Vsb3=0.7510-3280(16092) sin45=477.849KNVcs3+ Vsb3=408.06+477.849=885.909KN396.533KN斜截面4-4：斜截面內(nèi)有236+232的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為P=100=1002.5 取P=2.5=157/(250180)=0.349%則Vcs4=1.01.10.4510-31801408.5 =453.29kn斜截面截割2組彎起鋼筋232+216，故Vsb4=0.7510-3280（1609+402） sin45=291.54KNVcs4+ Vsb4=453.29+298.618=751.908KN359.233KN 所以斜截面抗剪承載力符合要求。（五）持久狀況斜截面抗彎極限承載能力驗(yàn)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗彎承載能力不足而破壞的原因，主要是由于受拉區(qū)縱向鋼筋的錨固不好或彎起鋼筋位置不當(dāng)造成，故當(dāng)受彎構(gòu)件的縱向鋼筋和箍筋滿足構(gòu)造要求時(shí)，可不進(jìn)行斜截面抗彎承載力計(jì)算。四、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗(yàn)算1、最大裂縫寬度按下式