江蘇大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計

1、橋梁工程課程設(shè)計 橋梁工程課程設(shè)計課程設(shè)計名稱： 鋼筋混凝土簡支T型梁設(shè)計 學(xué) 生 姓 名： 周宇林 學(xué) 號： 3110402041 所 在 班 級： 交通工程1102 指 導(dǎo) 教 師： 馬劍英 任 務(wù) 日 期：2014年12月22日-2014年1月2日鋼筋混凝土簡支T型梁設(shè)計一、設(shè)計要求及內(nèi)容1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：1） 橋面凈空：凈-9+2×0.75m ；橫斷面布置圖如圖12） T梁跨徑:標(biāo)準(zhǔn)跨徑26m，計算跨徑25.70m，橋梁全長25.96m；縱斷面布置圖如圖23）設(shè)計荷載：公路-II級，人群荷載3.5KN/m24）地震動峰值加速度為0.05g5）橋面鋪裝：表層為3cm厚瀝青砼，下為6

2、 cm厚防水砼6）橋面橫坡：雙向1.5%2 設(shè)計內(nèi)容1）上部結(jié)構(gòu)橫斷面布置圖；2）荷載橫向分布系數(shù)計算；3）T梁內(nèi)力計算與內(nèi)力組合；4）T梁正截面抗彎強(qiáng)度計算與配筋；5）T梁撓度計算與預(yù)拱度設(shè)置；6）繪制T梁的一般構(gòu)造圖；繪制T梁配筋圖。3 設(shè)計規(guī)程及參考資料1 公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范（JTG D602004）2公路鋼筋砼與預(yù)應(yīng)力砼橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D622004）3 姚玲森/邵旭東：橋梁工程 設(shè)計： 該橋設(shè)計為三等跨公路鋼筋混凝土簡支梁橋，全橋每跨采用6根鋼筋混凝土T形梁，主梁間距為160cm，梁高200cm，寬20cm，主梁翼緣端部高10cm，翼板與梁肋銜接處高20cm；沿主梁縱向布置4

3、根橫隔梁，橫隔梁高150cm，上、下端厚15cm。圖1 橫斷面布置圖（單位：cm）圖2 縱斷面布置圖（單位：cm）二、計算部分(一) 行車道板的計算按橋面鋪裝為表層為3cm厚瀝青混凝土（重度為23kN/m3），下為6 cm厚防水C40混凝土（重度為24kN/m3）,T梁翼板材料重度為25kN/m3, 人行道+欄桿重度為5kN/m ²計算。1.恒載及其內(nèi)力（以縱向1m寬的板條進(jìn)行計算）由設(shè)計資料知：La=853cm，Lb=160cm；La/ Lb =5.332，所以，中梁的行車道板按照多跨連續(xù)單向板計算。邊梁的懸臂部分按照懸臂板計算。多跨連續(xù)單向板計算每延米板上的恒載g：瀝青混凝土層g

4、1：0.03×1.0×23=0.69kN/mC30混凝土層g2：0.06×1.0×24=1.44kN/mT梁翼板自重g3：0.1+0.22×1.0×25=3.75kN/m合計：g=gi=5.88kN/m恒載產(chǎn)生的效應(yīng)：計算跨度：l0=160-20=140cm；l=l0t=1401020/2=155cm160cm；彎矩：Mog=1/8×g×l²=1/8×5.88×1.55²=1.77kN/m剪力：Vsg=1/2×g×l0=1/2×5.88×

5、;1.4=4.12kN彎矩與剪力計算圖示見圖3和圖4所示。 圖3彎矩M計算圖示（單位：cm）圖4 剪力V計算圖示（單位：cm） 懸臂板計算彎矩及剪力計算圖示見圖5所示。圖5 懸臂板計算圖示（單位：cm）彎矩：橋面鋪裝層：Msg1=1/2×(23×1.0×0.03+24×1.0×0.06) ×0.4²=1.72kN/m人行道及欄桿：Msg2=5×1.0×0.75×(0.375+0.4)=2.61kN/m橋面板自重：Msg3=1/2×25×1.0×0.15×0

6、.7²=0.92kN/m合計：Msg=Msgi=1.72+2.61+0.92=5.25kN/m剪力：橋面鋪裝層：Vsg1=（23×1.0×0.03+24×1.0×0.06）×0.4=0.85kN人行道及欄桿：Vsg2=5×1.0×0.75×0.775=2.91kN橋面板自重：Vsg3=26×1.0×0.7×0.7=12.74kN合計：Vsg=Vsgi=0.85+2.91+12.74=16.5kN2.活載產(chǎn)生的內(nèi)力單向板將后輪作用于鉸縫軸線上，后軸作用力為P=140kN，對于車

7、輪荷載中后輪的著地長度為垂直板跨a1=0.2m，平行板跨b1=0.6m。公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范（JTG D602004）平行板跨荷載有效分布寬度：b=b1+2h=0.6+2×0.09=0.78m垂直板跨荷載有效分布寬度：荷載作用于板中央時，a=a1+2h+l/3=0.2+2×0.09+1.55/3=0.90m2l/3=1.03m所以，a=1.03m。又ad/2=0.7m，板的有效工作寬度重疊，所以，a=a1+2h+l/3+d=0.9+1.4=2.3m2l/3+d=2.43m所以取a=2.3m。荷載作用于靠近支座處時，a= a1+2h+t=0.2+2×0.09+(0.

8、1+0.2)/2=0.53m沖擊系數(shù)： 1+=1.3 活載產(chǎn)生的效應(yīng)： 彎矩：Mop=(1+)··(l-)=（1+0.3）××(1.55-)=11.47kN/m 剪力：（計算剪力時a取1.03m）Vsp=（1+）·（A1·y1+ A2·y2）=（1+）=（1+0.3）·=74.16kN 其中，A1=，A2=，=1-b/(2l0)=0.72，=1-（a-）/（6l0）=0.79。 懸臂板 人群荷載為3.5KN/m2，其產(chǎn)生的彎矩：Msr=3.5×1.0×0.75×0.38+0.4=2.0

9、5kN/m剪力：Vsr=3.5×1.0×0.75=2.63kN/m 3.荷載組合 單向板 彎矩：M0=Mog+Mop=1.77kN/m+11.47kN/m=13.24kN/m 支點(diǎn)彎矩：Ms=-0.7M0=-0.7×13.24=-9.27kN/m 跨中彎矩：t/h=/2=0.0751/4，Mc=0.5M0=0.5×13.24=6.62kN/m 支點(diǎn)剪力：Vs= Vsg+ Vsp=4.12kN+74.16kN=78.28kN 懸臂板 彎矩：Ms= Msg+ Msr=5.25kN/m+2.05kN/m=7.3kN/m 剪力：Vs=Vsg+ Vsr=16.5k

10、N+2.63kN/m=19.13kN/m(二) 荷載橫向分布系數(shù)計算1.杠桿原理法用杠桿原理計算各梁在支點(diǎn)荷載作用下的荷載橫向分布系數(shù)m0。繪制1號梁、2號梁和3號梁的荷載橫向影響線，如圖3-1（b）、（b）和（d）所示。根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTGD602004）在橫向影響線上在荷載沿橫向最不利位置上進(jìn)行布載。圖中，、分別為汽車荷載軸重和每延米跨長人群荷載集度。計算荷載橫向分布系數(shù)汽車荷載橫向分布系數(shù)：moq=q人群荷載橫向分布系數(shù)：mN=r式中：按杠桿原理法計算的荷載橫向分布系數(shù)；腳標(biāo)q和r 分別指汽車和人群荷載；和汽車車輪和每延米人群荷載集度對應(yīng)的荷載橫向分布影響線豎標(biāo)。圖6 杠桿原

11、理法計算荷載橫向分布系數(shù)（單位：cm）荷載橫向分布系數(shù)計算過程見表1所示。表1 杠桿原理法計算荷載橫向分布系數(shù)梁號汽車荷載人群荷載算式結(jié)果算式結(jié)果1（6）moq=q=×0.8750.438mN=r1.4222（5）moq=q=×10.500mN=r03（4）moq=q=×(1+0.188)0.594mN=r02. 用G-M法計算各梁在跨中荷載作用下的荷載橫向分布系數(shù)計算截面幾何特性主梁抗彎慣矩：Ix=主梁比擬單寬抗彎慣矩：Jx= Ix/b=/160=282500cm³橫隔梁抗彎慣矩：橫梁的長度(兩邊主梁的中心距) ：l=160×5=800cm翼

12、板外伸長度： c=(520-15)/2=252.5c/l=252.5/800=0.316，查表得，/c=0.642，所以=0.642×252.5=162.11cm橫隔梁截面重心位置：ay=42.79橫隔梁抗彎慣矩：Iy=cibiti3=1/12×15×200³+15×200×(200/2-42.79) ²+1/12×162.11×15³+15×162.11×(42.79-15/2) ²×2=5.21cm4橫隔梁比擬單寬抗彎慣矩：Jy= Iy/a=5.21/

13、520=1cm³主梁和橫隔梁的抗扭慣矩：主梁梁肋：t/b=20/(200-15)=0.11,查表得，c=0.141ITx=cbt³=0.141×(200-15) ³=892759.13cm4橫隔梁梁肋：t/b=20/(200-15)=0.11,查表得，c=0.141ITy= cbt³=0.141×(200-15) ³=892759.13 cm4所以，JTx+ JTy=1/3h ³+1/b×ITx+1/a×ITy=8421.59cm ³2計算參數(shù)和B=160×6/2=480cm

14、=0.16（3-9）=0.023（3-10）式中：縱、橫向截面抗彎剛度之比； B橋?qū)挼囊话耄慌潊?shù)。3計算各主梁橫向影響線豎標(biāo)由=0.16查表得影響系數(shù)和的值，并且根據(jù)橋梁工程p143-p157所示方法得到 荷載橫向分布系數(shù)梁號荷載位置汽車荷載人群荷載1（6）跨中0.5360.5352（5）0.4750.3523（4）0.3890.293（三）內(nèi)力計算與內(nèi)力組合1.恒載內(nèi)力計算主梁：g1=橫隔梁：對邊主梁g12=5×25/25.96=0.91kN/m對中主梁g22=0.91×2=1.81kN/m橋面鋪裝：g3=（23×0.03×9+24×0.

15、06×9）6=3.20kN/m欄桿和人行道：g4=5×0.75×2/6=1.25kN/m作用于邊主梁（1,6號梁）的全部恒載：g1=g1+g12+g3+g4=22.75+0.91+3.2+1.25=28.1kN/m作用于中主梁（2,3,4,5號梁）的全部恒載：g2= g1+g22+g3+g4=22.75+1.81+3.2+1.25=29.01kN/m影響線面積計算表項目計算面積影響線面積1/2×25.96×25.96/4=84.241/2×25.96×3×25.9616=63.1801/2×25.96=1

16、2.98恒載內(nèi)力計算見表4-2所示。表4-2 荷載內(nèi)力計算梁號2（5）3（4）28.184.242367.1428.163.181775.3628.112.98364.741,629.0184.242443.829.0163.181832.8529.0112.98376.552.活載內(nèi)力計算公路一級，均布荷載qk=10.5kN/m，集中荷載pk=258kN，人群荷載縱向每延米por=3.5kN/m。根據(jù)橋梁設(shè)計規(guī)范，求得簡支梁橋的基頻：f1=/(2l²) ×4.25Hz取1+=1+0.3=1.3w=1/8×25.96²=84.24m²；y=/4

17、=3.99彎矩：M中q=（1+）··mcq·（qkw+pk·y）=1.3×1×0.53(10.5×84.24+258×3.99)=1318.70kN/m M中r=mcrprw=0.536×(3.5×0.75)×84.24=118.53kN/m剪力： wq=1/2×1/2×25.96×0.5=3.245mQ中q=1.3×1×0.536×(10.5×3.2451.2×285×0.5)=142.89kN

18、Q中r=0.536×(3.50×0.75)×3.245=4.57 kN支點(diǎn)截面車道荷載最大剪力：a=25.96/2-5.2=7.78mw=1/2×25.96×1=12.98mQ0q=1.3×1×0.536×(10.5×12.98+1.2×285×1)-1.3×17.78/2·(0.475-0.536) ×10.5×(25.96-7.78/3)/25.96+(0.475-0.536)×1.2×285=333.27+30.03=3

19、63.3kN支點(diǎn)截面人群荷載最大剪力：Qor=0.536×(3.5×0.75)×12.98+1/2×7.78×(1.422-0.536)×(3.5×0.75)×(25.96-7.78/3)/25.96=26.4kN跨中彎矩計算圖示1/4截面彎矩計算圖示內(nèi)力組合設(shè)計值包絡(luò)圖（四）截面抗彎強(qiáng)度計算及配筋 混凝土和鋼筋的參數(shù)，級鋼，級鋼， 最大彎矩在1,6號梁上，Mmax=2443.8+1318.70+118.53=3881.03kN/m?？紤]到施工方便可以僅對最大彎矩的配筋設(shè)計即可，一律按1號梁彎矩配筋。內(nèi)梁的翼緣有效

20、寬度取下列三者中的最小值：1）計算跨徑的1/3：b=25.96/3=8.65m；2）相鄰兩梁的平均間距：b=1.6m；3）b=b+12h=0.2+12×0.15=2.0m，此處，為梁腹板寬度，為受壓區(qū)翼緣懸出板的平均厚度；所以，內(nèi)梁的翼緣有效寬度為b=1.7m。外梁的翼緣有效寬度取相鄰內(nèi)梁翼緣有效寬度的一半，加上腹板寬度的1/2，再加上外側(cè)懸臂板平均厚度的6倍或外側(cè)懸臂板實際寬度兩者中的較小者,所以，外梁的翼緣有效寬度為b=1.6/2+0.2/2+0.7=1.6m。設(shè)鋼筋的保護(hù)層厚度為3cm，受拉區(qū)鋼筋重心至受拉區(qū)邊緣的距離為a=10.5cm，則主梁有效高度h0=h-a=200-10

21、.5=189.5cm。主梁配筋計算相對受壓區(qū)高度：b=0.56判斷T梁類型：fcdbh(h0-h/2)=18.4×10³×1.6×0.15×(1.895-0.15/2)=8037.12 kN/mMd=3881.03kN/m所以，該T梁屬于第一類型T型截面。主梁配筋按以下公式計算：0Mdfcdbx(h0-x/2)fcdbx=fsdAs帶入數(shù)據(jù)得，1.0×3881.0318.4×10³×1.6×x(1.895-x/2)18.4×10³×1.6x=280×10&

22、#179;As計算得，x=0.036mb×h0=0.56×1.895=1.062,符合要求，所以，As=3.36×10-3m²=33.6cm²選用825的級鋼筋：As=3927mm²33.6 cm²，符合要求。鋼筋布置為每層2根，共4層，鋼筋橫向間距為40mm，豎向每排鋼筋采用焊接連接方式。鋼筋重心位置：y=2.5×2=5.0cm實際有效高度：h0=h-a-y=200-3-5.0=192cm驗算配筋率：=100As/bh0=39.27/(20×192)=1.02%45ftd/fsd=45×1.6

23、5/280=0.27%，且0.2%，所以，配筋率滿足要求。正截面抗彎承載力驗算計算受壓區(qū)高度：x=fsdAs/fcdb=280×10³×39.27/(18.4×10³×160)3.73cm正截面抗彎承載力：Mr=fcdbx(h0-x/2)= 18.4×10³×1.6×0.0373×(1.92-0.0373/2)=2087.9<3881.03kN/m斜筋配置最大剪力效應(yīng)Vmax=376.55+364.74=741.29kN假設(shè)有432鋼筋通過支點(diǎn)，則：a=3.2+3=6.2cmho=h-a=200-6.2=193.8kN0.51×10-3××180×1938=1125.2kN741.29kN所以，符合要求箍筋設(shè)置 驗算配箍率：滿足要求。所以，箍筋布置如下：采用雙肢箍筋，自支點(diǎn)一倍梁高范圍內(nèi)，間距為100mm，近梁端第一根箍筋設(shè)置在距端面一個混凝土保護(hù)層距離處；自一倍梁高至第四排（自梁高至跨中算起）彎起