[課程設(shè)計]20米混凝土簡支t梁橋設(shè)計_secret

1、20米混凝土簡支T梁橋設(shè)計一、 設(shè)計資料1、 橋面凈寬：凈9+2×0.75m人行道；2、 主梁跨徑和全長：標準跨徑lb=20.00m（墩中心距離）；計算跨徑l=19.50m（支座中心距離）；主梁全長l全=19.96m（主梁預(yù)制長度）。3、 設(shè)計荷載：公路I級人群荷載3.0KN/m2,人行道每側(cè)重3.6KN/m，欄桿每側(cè)重1.5KN/m。4、 材料：主鋼筋采用HRB335鋼筋，其它用R235鋼筋；混凝土采用C30。5、 計算方法：極限狀態(tài)法。6、結(jié)構(gòu)尺寸：如圖1-1所示，全斷面5片主梁，設(shè)5根橫梁。主梁高度：1.30m；梁間距：采用5片主梁，間距1.8m；橫隔梁：采用5片橫隔梁，間距為

2、4x4.8m；梁肋：厚度為18cm 。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）、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，葉見曙，北京：人民交通出版社，2005；（4）、橋梁工程，范立礎(chǔ).北京：人民交通出版社，2007。二、主梁的計算（一）、主梁的荷載橫向分布系數(shù)1、跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)（按G-M法） （1）、主梁的抗彎及抗扭慣矩Ix和ITx求主梁截面的重心位置ax（圖1-2）：平均板厚：h1=（8+14）=11(cm)ax=39.3(cm) =6894843.18(cm)=6.894

3、84318×(m)T型截面抗扭慣矩近似等于各個矩形截面的抗扭慣矩之和，即：ITx=cibit式中：ci矩形截面抗扭慣矩剛度系數(shù)（查表）； bi，ti相應(yīng)各矩形的寬度與厚度。對于翼板 t1/b1=0.11/1.80=0.0610.1，查表得：c1=1/3對于梁肋 T2/b2=0.18/（1.3-0.11）=0.151，c2=0.301故： ITx= =2.89×(m)單位寬度抗彎及抗扭慣矩： Jx=Ix/b=6.89484318×/180=3.83×10-4 (m/cm)JTx= ITx /b=2.89×10-3/180=1.61×10

4、-5 (m/cm)（2）、橫梁抗彎及抗扭慣矩翼板有效寬度計算 （圖1-3）：橫梁長度取為兩邊主梁的軸線間距，即： l=4b=4×1.8=7.2（m）c=（m）h=100cm， b=0.15m=15cm c/l=2.325/7.20=0.323根據(jù)c/l值可查表得：/c=0.604，所以： =0.604c=0.604×2.325=1.404（m）求橫梁截面重心位置ay： ay=0.2（m）橫梁的抗彎和抗扭慣矩Iy和ITy:Iy= =Iy=3.28×(m )ITy=h1/b1=0.11/4.80=0.0230.1，查表得c1=1/3，但由于連續(xù)橋面的單寬抗扭慣矩只有獨

5、立板寬扁板者的翼板，可取c1=1/6。h2/b2=0.15/（1.0-0.11）=0.17，查表得c2=0.298。故： ITy = =1.065×10-3+0.895×10-3=1.96×10-3(m )單位抗彎及抗扭慣矩Jy和JTy: (m/cm) (m/cm)（3）計算抗彎參數(shù)和扭彎參數(shù)式中：B橋梁承重結(jié)構(gòu)的半寬，即 l計算跨徑。因為混凝土收縮系數(shù)很小，式中未計入橫向收縮的影響。按公預(yù)規(guī)3.1.6條，取Gc=0.4Ec，則： （4）計算荷載彎矩橫向分布影響線坐標已知=0.355，查GM圖表，可得表1-1中數(shù)值。用內(nèi)插法求實際梁位處的K1和K0值，實際梁位與表

6、列梁位的關(guān)系圖見 圖1-41號、5號梁：=2號、4號梁： 3號梁： 列表計算各梁的橫向分布影響線坐標值（表1-2） 繪制橫向分布影響線圖（圖1-5）求橫向分布系數(shù)。 公路級： 人群荷載： ×2=0.336人行道板： 2.梁端剪力橫向分布系數(shù)計算（按杠桿法）公路級（圖1-6）：人群荷載（圖1-7）： （二）、主梁內(nèi)力計算與內(nèi)力組合1、永久作用效應(yīng)（1）永久荷載假定橋面構(gòu)造各部分重力平均分配給主梁承擔(dān)，計算如表1-3。鋼筋混凝土T形梁橋永久荷載計算 表1-3人行道每側(cè)重3.6KN/m，欄桿每側(cè)重1.5KN/m，故人行道部分每延米重為：3.6+1.5=5.1KN/m。按人行道板橫向分布系數(shù)

7、分攤至各梁的板重為：1號、5號梁：（KN/m）2號、4號梁： （KN/m）3號梁： （KN/m）各梁的永久荷載匯總?cè)绫?-4： 各梁的永久荷載（單位：KN/m）表1-4梁 號主梁橫梁欄桿及人行道鋪裝層合計1(5)10.30.7182.276.15619.4442(4)10.31.4331.916.15619.799310.31.4331.686.15619.569（2）永久作用效應(yīng)計算：影響線面積計算 表1-5 永久作用效應(yīng)計算 表1-62、可變作用效應(yīng)（1）汽車荷載沖擊系數(shù)簡支梁的自振頻率為： （Hz）介于1.5Hz和14之間，按橋規(guī)4.3.2條規(guī)定，沖擊系數(shù)按下式計算：=0.1767Inf

8、-0.0157=0.1841（2）公路級均布荷載qk，集中荷載Pk及其影響線面積（表1-7）按照橋規(guī)4.3.1條規(guī)定，公路級均布荷載qk=10.5kN/m, Pk用直線內(nèi)插求得Pk=238 kN。（3）可變作用效應(yīng)（彎矩）計算（表1-8表1-10） 基本荷載組合：按橋規(guī)4.1.6條規(guī)定，永久作用設(shè)計值效應(yīng)與可變作用設(shè)計值效應(yīng)的分項系數(shù)為：永久荷載作用分項系數(shù)： 汽車荷載作用分項系數(shù)： 人群荷載作用分項系數(shù)： 彎矩基本組合見表110。 注：0橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取0=0.9； c與其它可變荷載作用效應(yīng)的組合系數(shù)，取c=0.8。 彎矩基本組合表 （單位kN·m） 表1-10梁號內(nèi)力永久荷

9、載人群汽車1M1/2923.9888.831149.412535.69M1/4693.0466.63862.031901.802M1/2941.0955.61982.402310.25M1/4705.8741.71736.781732.723M1/2930.1647.91809.502072.83M1/4697.6735.94607.111554.66（4）可變荷載剪力效應(yīng)計算 計算可變荷載剪力效應(yīng)應(yīng)計入橫向分布系數(shù)沿橋跨變化的影響。通常分兩步進行，先按跨中的由等代荷載計算跨中剪力效應(yīng)；再用支點剪力荷載橫向分布系數(shù)并考慮支點至l/4為直線變化來計算支點剪力效應(yīng)。剪力計算時，按照橋規(guī)4.3.1條

10、規(guī)定，集中荷載標準值Pk需乘以1.2的系數(shù)?？缰屑袅1/2的計算（見表1-111-12）支點剪力V0的計算 （見表1-131-15）計算支點剪力效應(yīng)的橫向分布系數(shù)的取值為：a. 支點處按杠桿法計算的b. l/43l/4按跨中彎矩的橫向分布系數(shù)（同前）c. 支點l/4處在和之間按照直線變化（圖1-8）支點剪力效應(yīng)計算式為：式中：活相應(yīng)于某均布活載作用處的橫向分布圖 縱坐標； qk相應(yīng)于某均布活載作用的數(shù)值； pk相應(yīng)放入某集中活載的數(shù)值。人群均布荷載產(chǎn)生的支點剪力效應(yīng)計算式為：式中：人跨中橫向分布系數(shù)； 人支點處橫向分布系數(shù)。梁端剪力效應(yīng)計算：汽車荷載作用下如圖1-8所示，計算結(jié)果如表1-13

11、所示。 公路級產(chǎn)生的支點剪力效應(yīng)計算表 （單位：kN）表1-13梁號1+（2）剪力效應(yīng)11.1841285.6×1.0×0.438+10.5×（19.5/2×0.585-0.75×19.5/4217.2×0.066×0.5-0.25×19.5/8×0.066×2/3）=183.432285.6×1.0×0.5+10.5×（19.5/2×0.5+0.75×19.5/4230.75×0.045×0.5）+0.25×19.

12、5/8×0.045×2/3=194.873285.6×1.0×0.594+10.5×（19.5/2×0.412+0.75×19.5/4255.12×0.185×0.5）+0.25×19.5/8×0.185×2/3=215.45人群荷載作用如圖1-9，計算結(jié)果如表1-14所示 剪力效應(yīng)基本組合（見表3-15） 注：0橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取0=0.9； c與其它可變荷載作用效應(yīng)的組合系數(shù)，取c=0.8。由表1-15可知，剪力效應(yīng)以3號梁（最大）控制設(shè)計。（三）、主梁截面配筋及驗算

13、本次設(shè)計為20米鋼筋混凝土簡支T形梁，設(shè)計荷載為公路級，標準跨徑Lb=20.00m（墩中心距離）；計算跨徑L=19.50m（支座中心距離）?；炷翉姸鹊燃墳镃30，主筋采用HRB335級鋼筋焊接骨架，箍筋采用R235，簡支梁控制截面的計算內(nèi)力為：跨中截面：由表1-10可知，1號梁Md值最大，為安全起見一律按1號梁計算彎矩進行配筋，故Mdm=2535.69kN·m；由表1-15可知，跨中剪力效應(yīng)以1號梁最大，故Vd1/2=151.57kN。支點截面：由表1-15可知，支點剪力效應(yīng)以3號梁最大，故Vd0=502.14kN。基本數(shù)據(jù)（由附表查得）： C30的混凝土抗壓強度設(shè)計值=13.8M

14、pa,抗壓強度標準值=20.1Mpa，混凝土彈性模量Mpa；HRB335鋼筋抗拉強度設(shè)計值 =280Mpa，抗壓強度設(shè)計值=280Mpa;R235鋼筋抗拉強度設(shè)計值=195Mpa，抗壓強度設(shè)計值=195Mpa。1、 跨中截面鋼筋設(shè)計（1）確定T形截面梁受壓翼板的有效寬度由圖1-10所示的T形截面受壓翼板的厚度尺寸其等效平均厚度hf=110。 （相鄰兩主梁軸線間距離）（b為腹板寬度，bh為承托長度）受壓翼板的有效寬度為:=MIN(,)=1500，繪制T形梁的計算截面如圖1-10所示。（2）、鋼筋數(shù)量計算查附表得受壓高度界限系數(shù)b=0.56。 確定截面有效高度設(shè)鋼筋凈保護層厚度為3，設(shè)as=30+

15、0.07h=121，則： h0=（1300-121）=1179 判斷截面類型 為第類T形截面，可按寬度為bf的矩形截面計算。 確定受壓區(qū)高度x由式可得： X2-2358x+244994.2=0 x=108.9110 （說明的確為第類T形截面） 求受拉鋼筋面積As由式可得現(xiàn)選取832和218，截面面積As=8109.6mm28050.21mm2，鋼筋布置如圖1-11所示。2、跨中正截面承載力復(fù)核由于受拉鋼筋為832（7478.58mm2），=280Mpa，218（628.32mm2），=280Mpa，查表得32的外徑為34.5，20的外徑為22，取保護層厚度為30，則： h0=1300-105=

16、1195mm（1） 判斷截面類型 由于，故為第類截面。（2） 求受壓區(qū)高度x 由式可得（不是超筋梁）則取x=109.7mm。（3） 正截面抗彎承載力驗算由式可得3.770.20（不是少筋梁）（4） 結(jié)論該梁為適筋梁，且正截面的抗彎承載力能夠滿足要求。3、根據(jù)斜截面抗剪承載力進行斜筋配置由表1-15可知，支點剪力效應(yīng)以3號梁為最大；為偏安全設(shè)計，一律用3號梁數(shù)值；跨中剪力效應(yīng)以1號梁最大，一律以一號梁為準； 假定有232通過支點。按公預(yù)規(guī)9.3.10條的構(gòu)造要求：a=3.45/2+3=4.73（cm） h0=h-a=130-4.73=125.27（cm）根據(jù)公預(yù)規(guī)5.2.9條規(guī)定，構(gòu)造要求需滿足

17、：根據(jù)公預(yù)規(guī)5.2.10條規(guī)定:介于兩者之間應(yīng)進行持久狀況斜截面抗剪極限狀態(tài)承載力驗算。（1）斜截面配筋要求（按公預(yù)規(guī)5.2.6條與5.2.11條規(guī)定）：.最大剪力取用距支座中心h/2處截面的數(shù)值，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)不小于60，彎起鋼筋（按45彎起）承擔(dān)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h/2處由彎起鋼筋承擔(dān)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彎起點處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。彎起鋼筋配置計算圖式如圖1-12所示。由內(nèi)插可得：距梁高h/2處的剪力效應(yīng)Vdh/2為：Vdh/2=495.57KN，其中：Vdhk=0.6Vdh/

18、2=0.6×495.57=297.34（KN）Vds=0.4Vdh/2=0.4×495.57=198.23（KN）相應(yīng)各排彎起鋼筋位置與承擔(dān)的剪力值見表1-16。（2）各排彎起鋼筋的計算，按公預(yù)規(guī)5.2.7條規(guī)定，與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載力按下式計算：式中：fsd彎起鋼筋的抗拉設(shè)計強度（MPa）Asb在一個彎起鋼筋平面內(nèi)的彎起鋼筋的總面積（mm2）s彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角，s取45°。相應(yīng)于各排彎起鋼筋的面積按下式計算：則每排彎起鋼筋的面積為： Asb1=198.23/0.1485=1335（mm2） 彎起232：Asb1=1608.6（mm2）As

19、b1Asb2=177.44/0.1485=1195（mm2） 彎起232：Asb2=1608.6（mm2）Asb2Asb3=135.86/0.1485=915（mm2） 彎起232：Asb3=1608.6（mm2）Asb3Asb4=94.27/0.1485=635（mm2） 彎起232：Asb4=1608.6（mm2）Asb4Asb5=52.69/0.1485=355（mm2） 彎起220：Asb5=628（mm2）Asb5Asb6=11.11/0.1485=75（mm2） 彎起216：Asb6=402（mm2）Asb6在近跨中，增設(shè)216輔助斜筋，Asb6=402（mm2）。按公預(yù)規(guī)5.2.

20、11條規(guī)定，彎起鋼筋的彎起點，應(yīng)設(shè)在按抗彎強度計算不需要該鋼筋的截面，以外不小于h0/2處，以上配置滿足要求。（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：計算每一彎起截面的抵抗彎矩時，由于鋼筋根數(shù)不同，其鋼筋的重心亦不同，則有效高度h0大小不同。此處系估算，可用同一數(shù)值，其影響不大。232鋼筋的抵抗彎矩M1為：220鋼筋的抵抗彎矩M2為：跨中截面的鋼筋抵抗彎矩M為：2535.69(kN·m)4、箍筋配置按公預(yù)規(guī)5.2.11條規(guī)定，箍筋間距為： 式中： 異形彎矩變形系數(shù) 取=1.0距支座中心處截面上的計算剪力受壓翼緣的影響系數(shù) 取=1.1斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋配筋率 =1

21、00同一截面箍筋的總截面積混凝土和鋼筋的剪力分擔(dān)系數(shù) 取=0.6選用28雙肢箍筋（R235，=195MPa）則面積=101mm2；距支座中心h0/2處的主筋232，=1413 mm2；h0=1300-30-d/2=1252.75mm；=/b h0=1413/180×1252.75=6.25×10-3；=100=0.625 ，計算剪力=468.17KN。代入上式得：選用=200mm，根據(jù)公預(yù)規(guī)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)，箍筋間距不大于100mm。綜上所述：全梁箍筋的配置為28雙肢箍筋；但由于至距支座2.3m處為100mm，其他地方的箍筋間距為200mm。則配筋率sv分別為：當(dāng)=100mm時 當(dāng)=200mm時 均大于公預(yù)規(guī)的最小配筋率：R235鋼筋不小于0.18%的要求（四）、主梁裂縫寬度計算根據(jù)公預(yù)規(guī)6.4.3條規(guī)定，最大裂縫寬度按下式計算：式中：鋼筋表面形狀的系數(shù) 對于HRB335取1.0考慮荷載作用的系數(shù)其中和分別按作用長期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計算內(nèi)力值；與構(gòu)件受力性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；該構(gòu)件屬于其它構(gòu)件 取1.0d 縱向