標準跨徑為m的裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁橋設計

1、裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁橋設計一、設計資料（一）橋面凈空 凈7+2×0.75m人行道（二）設計荷載 公路級和人群荷載標準值為3（三）主梁跨徑和全長標準跨徑：19 (墩中心距離)；計算跨徑：18.5 (支座中心距離)；主梁全長：18.96 (主梁預制長度)（四）材料鋼筋：主鋼筋采用HRB335，其它用鋼筋采用R235混凝土：C30一、結構尺寸擬定主梁截面尺寸：根據公路橋涵設計通用規(guī)范（JTGD60-2004），梁的高跨比的經濟范圍在1/11到1/16之間，此設計中標準跨徑為19m，擬定采用的梁高為1.30m，翼板寬1.6m，腹板寬0.18m。 主梁間距和主梁片數：橋面凈空：凈7+2&

2、#215;0.75m人行道，采用5片T型主梁標準設計，主梁間距為1.60m。 結構斷面形式二、行車道板計算計算如圖所示的T梁翼板，荷載為公路二級，橋面鋪裝為3cm厚的瀝青混凝土面層和9cm厚的混凝土墊層。（一） 永久荷載及其效應1.每延米板上的橫載瀝青混凝土層面：0.03×1.0×23=0.69（KN/m）C30混凝土墊層：g2=0.09×1.0×24=2.16(KN/m)T梁翼緣板自重g3=0.11×1.0×25=2.75(KN/m)每延米跨寬板恒載合計：g=5.60KN/m2.每米寬板條的恒載內力彎矩：MAh=-×5.6

3、0×()2=-1.411(KN/m)剪力：VAh=5.60×=3.976(KN)3.車輛荷載產生的內力 公路II級：以重車后輪作用于絞縫軸線上為最不利位置，后軸作用力標準值為P=140KN,輪壓分布寬度如下圖所示，按照公路橋涵設計通用規(guī)范知后車輪地寬度b2及長度a2為：a2=0.20m ，b2=0.60m a1=a2+2H=0.20+2×0.12=0.44(m)b1=b2+2H=0.60+2×0.12=0.84(m)荷載作用于懸臂根部的有效分布寬度： a=a1+1.4+2l0=0.44+1.4+2×0.71=3.26(m) 沖擊系數：1+=1.

4、3 作用于每米板寬條上的剪力為：VAp=(1+)=1.3×=27.914(KN)作用于每米板寬條上的彎矩為：MAp=-(1+)(l0-)×2=-1.3(0.71-)=-13.957(KN/m)4. 基本組合 恒+汽： 1.2MAh+1.4MAp=-1.2×1.411-1.4×13.957=-21.233（KN/m） 1.2VAh+1.4VAp=1.2×3.976+1.4×27.914=43.8508(KN)故行車道板的設計作用效應為：MA=-21.233（KN/m），VA=43.851(KN)(二)截面設計、配筋與強度驗算懸臂板根部高

5、度h=140mm，凈保護層a=25mm。若選用12鋼筋，則有效高度h0=h-a=115mm 按（D62）5.2.2條： r0Mdfcdbx(h0-x/2) 故x=14.3mm而且14.3mm<b h0=0.56115=64.4mm(2) 求鋼筋面積AS按（D62）5.2.2條：fsdAS=fcdbx 故AS=7.05×10-4(m2)(3) 配筋查有關板寬1m內的鋼筋截面與間距表，當選用12鋼筋時，需要鋼筋間距為150mm時，此時所提供的鋼筋截面積為：Ag=7.54cm27.05cm2(4) 尺寸驗算：按（D62）5.2.9條抗剪上限值：按（D62）5.2.10條抗剪上限值：

6、由上式可知可不進行斜截面抗剪承載力的驗算，僅須按構造要求配置箍筋，取分布鋼筋用8，間距取20cm承載能力驗算 fsdAS=fcdbx 得x=mm Md=fcdbx(h0-x/2)Md=13.8 故承載力滿足要求。二、主梁內力計算（一） 主梁的荷載橫向分布系數 跨中荷載彎矩橫向分布系數（偏心壓力法計算）本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數n=5，梁間距為1.6米，則：=+=(2)2+1.62+02+(-1.6)2+(-2×1.6)2=25.6m21號梁橫向影響線的豎坐標值為： =+=+=0.20+0.40=0.60=-=-=0.20-0.40=-0.20進而由和計算橫向影響線的零點位置，設

7、零點至1號梁位的距離為,則：= 解得：=4.80m零點位置確定后，就可求出各類荷載相應于各個荷載位置的橫向影響線豎坐標值和。由和繪制1號梁橫向影響線，按照橋規(guī)確定汽車荷載最不利位置，圖示如下：設人行道緣石至1號梁軸線的距離為，則：=0.3m于是1號梁的荷載橫向分布系數可計算如下（以和分別表示影響線零點至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標距離）車輛荷載：=0.538人群荷載：=同理可以求得各梁橫向影響線的豎標值：公路-II級：=0.538，=0.469，=0.4人群荷載：=0.648，=0.442，=0.2 梁端剪力橫向分布系數計算（按杠桿法）公路級 m1汽´=1/20.875=0.438

8、 m2汽´=1/21.000=0.500 m3汽´=1/2（0.938+0.250）=0.594人群荷載 m1人´=1.422 m2人´=-0.422 m3人´=0按杠桿法計算橫向分布系數（二）、內力計算1恒載內力(1)恒載：假定橋面構造各部分重量平均分配給各土梁承擔，計算如下。構件名單元構件體積及算式（KN/M）主梁橫隔梁邊主梁中主梁橋面鋪裝瀝青混凝土面層混凝土墊層人行道部分緣石支撐梁人行道梁A人行道梁B鑲面砧欄桿柱扶手 一側人行道部分每2.5m長時重12.35/2.5=4.94(kN/m)。按人行道板橫向分布系數分攤至各梁的板重為：1號梁、

9、5號梁：2號梁、4號梁：3號梁：各梁的永久荷載匯總于表：梁號主梁橫梁欄桿及行人道鋪裝層合計1（5）2（4）39.769.769.760.641.281.283.382.180.994.564.564.5618.3417.7816.592、 恒載內力 ， 內力1，5號梁2，4號梁3號梁彎矩M剪力Q彎矩M剪力Q彎矩M剪力QX=00169.650164.470153.46X=l/4588.4684.82570.4982.23532.3176.73X=l/2784.60760.650709.7402）公路級均布荷載qk,集中荷載Pk及其影響線面積 按照橋規(guī)規(guī)定，公路II級車道荷載均布荷載qk=7.87

10、5kN/m, Pk=175.5kN。計算剪力效應時，集中荷載標準值Pk應乘以1.2的系數。項目42.7832.092.319.25可變作用（人群）（每延米）p人：p人=3×0.75=2.25（kN/m）3） 可變作用效應梁號內力qk(3)(4)Pk(5)yk(6)彎矩效應10.5381.37.87542.78175.54.625803.620.53832.093.469602.5520.46942.784.625700.290.46932.093.469525.2730.40042.784.625597.260.40032.093.469447.99人群產生的彎矩（kN）梁號內力P人

11、（2）(3)彎矩效應10.6842.2542.7865.840.68432.0949.3920.44242.7842.540.44232.0931.9130.20042.7819.250.20032.0914.44基本荷載組合：按照橋規(guī)規(guī)定，永久作用設計值效應與可變作用設計值效應的分項系數為：永久荷載作用系數： 汽車荷載作用系數： 人群荷載作用系數：彎矩組合效應梁號內力永久荷載人群汽車1784.665.84803.621926.08588.4649.39602.551444.532760.6542.54700.291940.83570.4931.91525.271455.713709.7419

12、.25597.261709.41532.3114.44447.991282.13注：-橋梁結構重要性系數，取=0.9，=0.8公路II級產生的跨中剪力梁號內力qk(3)(4)Pk(5)yk(6)彎矩效應10.5381.37.8752.31210.60.588.3720.46975.2930.40064.22人群荷載產生的跨中剪力梁號內力P人（2）(3)彎矩效應（1）×（2）×（3）10.6842.252.313.5620.4422.3030.2001.04支點剪力V0的計算：計算支點剪力效應的橫向分布系數的取值為：a.支點處按杠桿法計算的結果b. 按跨中彎矩的橫向分布系數（

13、同上） c.支點按照直線變化。汽車荷載作用如上圖，計算結果如下表汽車荷載計算結果如下表計算公式：，梁號內力1+µ剪力效應11.30.4380.5389.25-0.2310.92168.6820.5000.4690.072181.9830.5940.4000.449204.73人群荷載計算結果如下表：計算公式：，其中梁號內力10.6841.4222.251.719.250.9217.7820.422-0.422-1.954.7530.2000-0.463.21剪力組合值梁號內力永久荷載人群汽車0.9（1.2×+1.4×+1.4×0.8×）1V01

14、69.6517.78168.68413.6803.5688.37114.932V0164.474.75181.98457.4602.3075.2997.183V0153.463.21204.73426.9301.0464.2281.97 (三) 截面設計、配筋與驗算（1） 由彎矩基本組合表可知，1號梁Md值最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號梁計算彎矩進行配筋。采用焊接鋼筋骨架配筋，設鋼筋凈保護層為3cm，則主梁有效高度，。翼緣計算寬度按照下面公式計算，并取其中最小值：，故取首先判斷截面類型，即，為第一類T型截面。確定混凝土受壓區(qū)高度 由 推出As=5988.2mm2采用兩排焊接骨架，每排

15、332+128，合計為632+228，則鋼筋As=4825+1232=6057mm25988.2mm2。鋼筋布置如下圖所示 鋼筋截面重心至截面下邊緣的距離為 梁的實際有效高度為配筋率，滿足要求。（2）持久狀況截面承載力極限狀態(tài)計算： 按截面實際配筋率計算受壓區(qū)高度： 截面抗彎極限承載力 Mad= 滿足規(guī)范要求。（3）根據斜截面抗剪承載力進行斜筋配置 由剪力效應組合表知，支點剪力效應以3號梁為最大，為偏安全設計，一律用3號梁數值。跨中剪力效應以1號梁最大，一律以1號梁為準。 假定有通過支點。按公預規(guī)構造要求：又由公預規(guī)規(guī)定，構造要求需滿足： 按公預規(guī)規(guī)定，介乎兩者之間應進行持久狀況斜截面抗剪極限

16、狀態(tài)承載力驗算。（1）斜截面配筋的計算圖示。按公預規(guī)5.2.6與5.2.11條規(guī)定：最大剪力取用支座中心（梁高一半）處截面的數值，其中混凝土與箍筋共同承擔不小于60%，彎起筋（按45%彎起），承擔不大于40%；計算第一排（從支座向跨中計算）彎起鋼筋時，取用距支座中心處由彎起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示如下：由內插可得，距梁高處的剪力效應：,其中混凝土和箍筋共同承擔的剪力，即由彎起鋼筋承擔的剪力組合設計值為相應各排彎起鋼筋位置與承擔的剪力值見下表，斜筋派次彎起點據支座中心距離（mm）承擔的剪力值（kN）

17、11137141.3522238105.793330771.26（2） 各排彎起鋼筋的計算，按公橋規(guī)范規(guī)定，與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載力計算公式：式中：而且則每排彎起鋼筋的面積為：，由縱筋彎起232，提供的，由縱筋彎起232，提供的，由縱筋彎起232，提供的，由縱筋彎起228，提供的 在近跨中處，增設兩組220輔助斜筋，彎起鋼筋的彎起點，應設在按抗彎強度計算不需要該鋼筋的截面以外不小于外，本方案滿足要求。（3） 主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載能力校核：用彎矩包絡圖和結構抵抗圖來完成。對于鋼筋混凝土簡支橋梁，可以將彎矩包絡圖近似為一條二次拋物線。若以梁跨中截面處為橫坐標原點，

18、其縱坐標表示該截面上作用的最大彎矩（向下為正），則簡支梁的彎矩包絡圖可以描述為由已知彎矩，按上式作出梁的彎矩包絡圖；各排彎起鋼筋彎起后，按照下部鋼筋的數量計算各截面正截面的抗彎承載能力，繪制結構抵抗圖各截面正截面的抗彎承載能力計算如下：由支座中心至1點：縱向鋼筋為232。假設截面為第一類，則說明假設正確，即截面類型為第一類。，符合構造要求。將x值代入中，求得截面所能承受的彎矩設計值，計算結果如下表梁區(qū)段截面縱筋有效高度截面類型受壓區(qū)高度抗彎承載力鋼筋充分利用點支座中心-12321252I21.8560.1L1-24321234I43.41089.1K2-36321216I65.31599.5J

19、3-跨中632+2281198I81.91961.6I將表中正截面抗彎承載力在圖中用各平行線表示出來，得到結構抵抗圖。從圖中看出結構抵抗圖外包彎矩包絡圖，說明該梁正截面抗彎承載力滿足了要求。（4） 箍筋配置箍筋間距的計算公式為：式中：異形彎矩影響系數，取=1.0； 受壓翼緣的影響系數，取=1.1； Vd據支座中心處截面上的計算剪力 P斜截面內縱向受拉主筋的配筋率，P=100； Asv同一截面上箍筋的總截面面積（mm）； 箍筋的抗拉設計強度； 混凝土和鋼筋的剪力分擔系數，取=0.6。選用28雙肢箍筋（R235，），則面積Asv=1.006cm2;距支座中心處的主筋為232，選用根據公預規(guī)規(guī)定，在

20、支座中心向跨徑方向長度不小于1倍梁高范圍內，箍筋間距不宜大于100mm。綜上，全梁箍筋的配置為28雙肢箍筋；由支點據支座中心2.3m處，=10cm，其余地方箍筋間距為=30cm。 則配筋率分別為：當=10cm時，=當=30cm時，=均大于規(guī)范規(guī)定的最小配股率：R235鋼筋不小于0.18%的要求。（5）斜截面抗剪承載能力驗算以距支座中心處處斜截面承載力的復核方法為例驗算a) 選定斜截面頂端位置。從圖中可以得到距離支座中心處處斜截面的橫坐標為x=9250-650=8600mm，正截面有效高度。現取斜截面投影長度，則得到選擇的斜截面頂端位置A，其橫坐標為x=8600-1252=7348mm。b)斜截

21、面抗剪承載力復核。A處正截面上的剪力及彎矩分別為，此處正截面有效高度，則實際剪跨比m及斜截面投影長度c分別為將要復核的斜截面為圖中A-B截面（虛線）。斜角斜截面內縱向受拉主筋有432，相應的主筋配筋率為，箍筋的配筋率（）彎起鋼筋為，故距離支座處為的斜截面抗剪承載力滿足設計要求。按照同樣的方法可以對規(guī)范規(guī)定的驗算截面逐一驗算。（6） 持久狀況斜截面抗彎承載力驗算現行公橋規(guī)范對斜截面的抗彎承載力一般都是通過構造要求來滿足。只要彎起鋼筋的起彎點至該鋼筋的充分利用點的距離大于，則其斜截面抗彎承載能力就滿足了要求。以圖1中所示彎起鋼筋彎起點初步位置，來逐個檢查是否滿足要求。第一排彎起鋼筋（）：其充分利用

22、點“k”的橫坐標x=6097mm，而的起彎點1的橫坐標，說明1點位于k點左邊，且，滿足要求。同理可以檢查第二排、第三排的彎起鋼筋滿足要求；故斜截面抗彎承載力滿足要求。（四）裂縫寬度驗算按公預規(guī)6.4.3條規(guī)定，最大裂縫寬度按下式計算：取1號梁的彎矩效應組合：短期效應組合：長期效應組合：選短期效應組合，鋼筋應力：已知C2=C3=1.0，Es=2.0×105Mpa,取代入上式得：滿足公預規(guī)規(guī)定“在一般正常大氣條件下，鋼筋混凝土受彎構件不超過最大裂縫寬度的要求”。（五）變形驗算按公預規(guī)6.5.1條和6.5.2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距。 換算

23、截面中性軸距T梁頂面的距離。按下式求解： 代入數據解方程得： 計算開裂截面換算截面慣性矩為 計算 計算換算截面形心至頂面高度 根據計算結果，結構自重彎矩為784.6。公路-II級可變荷載?？缰袡M向分布系數；人群荷載，跨中橫向分布系數。永久作用：可變作用（車輛）：可變作用（人群）：根據公預規(guī)6.5.3條規(guī)定，當采用C40以下混凝土時，撓度系數，施工中可通過預拱度消除永久作用撓度，則：，符合規(guī)范的要求。四、橫梁的計算（一） 橫梁彎矩計算（用偏心壓力法）對于具有多根內橫梁的橋梁，由于主粱跨中處的橫梁受力最大，橫梁跨中截面受力最不利，故通常只要計算跨中橫梁的內力，其它橫粱可偏安全地仿此設計。1) 確定作用在中橫隔梁上的計算荷載對于跨中橫隔梁的