米裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁橋

1、明學院建筑工程學院課 程 設 計20米裝配式鋼筋混凝土簡支 T 型梁橋上部結(jié)構(gòu)設計及計算專 業(yè)： 道路與橋梁課 程： 橋梁工程學 號：學生姓名：指導教師：完成期限：2013-10-25 2013-11-01目錄、設計資料1)二、 設計內(nèi)容及要求 (2)三、 設計正文 (2)(一)恒載內(nèi)力計算 (4)二)活載內(nèi)力計算4)三)荷載組合計算5)用“杠桿法”計算荷載位于支點處各主梁的荷載橫向分布系(5)用“修正剛性橫梁法”計算荷載位于跨中時各主梁的荷載橫向分布系數(shù)(6)計算主梁在荷載作用下跨中截面、支點和 L/4 截面的彎矩和剪力(10)主梁內(nèi)力組21)合2、配筋計算及強度驗算（26）四、主要參考文獻

2、（28）五、 圖紙（29）20米裝配式鋼筋混凝土簡支T形橋上部結(jié)構(gòu)設計及計算一、設計資料1、橋面凈寬：凈-7 （車行道）+2X（人行道）。2、主梁跨徑和全長標準跨徑：Lb=20m （墩中心距離）。計算跨徑：L=19.5m （支座中心距離）。預制長度：L '19.96m （主梁預制長度）。3、設計荷載公路-I級，人群m2。4、 橋面鋪裝：3厘米厚的瀝青混凝土面層（重度為 21KN/m）和平均厚9厘米的防3水砼，重度25KN/m5、材料（1）鋼筋技術指標種類彈性橫量抗拉設計強 度抗壓設計強度標準強度I級(MPa)105240240240II級(MPa)105340340340（2）混凝土技

3、術指標（T形主梁、橋面鋪裝（防水）為C30,欄桿、人行道為C25.種類設計強度標準強度彈性模量軸心抗壓軸心抗拉軸心抗壓軸心抗拉C25MPa28500 MPaC30MPaMPa30000MPa6結(jié)構(gòu)尺寸橫隔梁5根，肋寬15cm1548548548548518T型梁尺寸圖(單位：cm)7、設計依據(jù)橋梁工程范立礎主編，人民交通出版社； .公路通用橋涵設計規(guī)范(JTG D60-2004); 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTGD62-2004,簡稱公預規(guī)； 結(jié)構(gòu)設計原理葉見曙主編，人民交通出版社; 公路橋梁設計叢書一橋梁通用構(gòu)造及簡支梁橋胡兆同、陳萬春編著二、設計內(nèi)容及要求按照相關規(guī)范，進

4、行一跨鋼筋混凝土簡支T梁的橫斷面設計、內(nèi)力計算和強度驗算。1根據(jù)給定的基本設計資料，參考標準圖、技術規(guī)范與經(jīng)驗公式，正確擬定橋梁縱斷 面和橫斷面的布置，選取恰當?shù)臉蛎驿佈b層，初步確定T形主梁、橫隔梁、橋面鋪裝層等的細部尺寸。繪制橋梁橫斷面布置圖、縱斷面布置圖，T形梁細部尺寸圖。2. 主梁內(nèi)力計算、配筋及強度驗算(1) 用“杠桿法”計算荷載位于支點處各主梁的荷載橫向分布系數(shù)。(2) 用“修正剛性橫梁法”計算荷載位于跨中時各主梁的荷載橫向分布系數(shù)。(3) 計算主梁在荷載作用下跨中截面、支點截面和1/4截面的彎矩和剪力。(4) 進行主梁內(nèi)力組合，并畫出主梁彎矩包絡圖和剪力包絡圖。3. 主梁載面設計、

5、配筋及驗算4. 主梁配筋圖，構(gòu)造圖三、設計正文(一) 恒載內(nèi)力1 每延米板上的恒載個g橋面鋪裝瀝青混凝土面層：gi 0.03 1.0 210.63kN/m防水砼：g20.09 1.0 252.25kN/m每延米跨寬板恒載合計： g g1 g2 0.63 2.25 2.88kN/m2 永久荷載產(chǎn)生的效應彎矩：Msg1 gk1 2.88 (蟲 18)20.73kNm2 2 21.6 0.18剪力：Qsg gio 2.88 ()2.04kN(二) 、活載內(nèi)力1)、鉸接板橋面計算以重車后輪作用于絞縫軸線上為最不利布置，此時兩邊的懸臂板各承受一半的車輪 荷載。根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D6020

6、04)規(guī)定，局部加載選用車輛荷載。規(guī)范中表431規(guī)定，車輛荷載前輪著地長度及寬度為 0.2m 0.3m，中后輪著地長度及寬度為 0.2m 0.6m，則板上荷載壓力面的邊長為：前輪：a1 a2 2H 0.2 2 0.12 0.44m中、后輪： a1 a2 2H 0.2 2 0.12 0.44m規(guī)范中，縱向前輪與中輪軸距為 3.0m，中輪與后輪前軸距離為7.0m,中輪與后輪 的前后軸之間的距離均為1.4m，橫向同一車輛兩個車輪之間的距離為1.8m,并行車輛間最接近距離為1.3m，計算車輛荷載對于懸臂根部的有效分布寬度。前輪： a a1 2l0 0.44 2 0.71 1.86( m) 3.0(m)

7、中后輪： a a1 2l0 0.44 2 0.71 1.86( m) 1.4(m)由此可知，中后輪的縱向有效分布寬度存在重疊部分，計算重疊后的有效部分寬度為： a, a1 d 2l0 0.44 1.4 2 071 3.26(m)橫向而言，布置在鉸縫中央的車輪中心最近車輪邊緣的距離為： 那么車輪作用在橫向上沒有產(chǎn)生疊加效應。根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D602004)，車輛荷載的中輪軸重為120KN, 后輪軸重為140KN,取較為不利的后輪軸重進行加載，每米寬板條上，車輛荷載作用于 懸臂根部的彎矩標準值為： 車輛沖擊作用的彎矩標準值為： 每米寬板上車輛荷載作用的剪力標準值為： 每米寬板上車

8、輛荷載沖擊作用的剪力標準值為： 2)外挑懸臂板橋面板計算車輛荷載對于外挑懸壁板根部的有效分布寬度與前一致，但彎矩和剪力標準值的計 算不同，根據(jù)相關公式，由于車輛荷載后輪對應的壓力面寬度b1 b2 H 0.6 0.12 0.72m 0.71m ，所以對應每米寬板條上，車輛荷載作用于外挑懸臂根部的彎矩標準值為： 車輛荷載沖擊作用的彎矩標準值為： 每米寬板條上車輛荷載作用的剪力標準值為： 每米寬板條上車輛荷載沖擊作用的剪力標準值為：(三) 荷載組合根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范(JTG D60 2004)的規(guī)定，分別對橋面板進行承載 能力極限狀態(tài)設計和正常使用極限狀態(tài)設計，并進行不同的作用效應組合。( 1

9、 )承載能力極限狀態(tài)設計 結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)取，永久作用效應分項系數(shù)取，汽車荷載效應分項系數(shù)取則： 鉸接板懸臂根部彎矩組合MudG1Msg Q1 (M sp1k Msp2k) 1.2 0.73 1.4 (12.67 3.80)23.93KN ?m 鉸接板懸臂根部剪力組合外挑懸臂根部彎矩組合Mud GiMsg Qi(Mspik Msp2k)1.2 0.73 1.4 (15.03 4.51)28.23KN ?m 外挑懸臂根部剪力組合(2) 正常使用極限狀態(tài)設計汽車荷載的頻遇值系數(shù)取，則鉸接板懸臂根部彎矩組合鉸接板懸臂根部剪力組合外挑懸臂根部彎矩組合外挑懸臂根部剪力組合(三)截面設計、配筋與強度驗算1.

10、 界面設計與配筋懸臂板根部高度h 14cm，凈保護層a 2cm。若選用_12鋼筋，則有效高度h。為： 根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條：XoMdfcdbx(h。x)2化簡：x2 0.226X 0.004250解得：x 0.0205m驗算：bh0 0.56 0.113 0.0633m x 0.0205m根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條：需要的間距為：s 100/(8.42/1.131)13.4cm，取 s 13cm此時 As 1.131 1008.7cm213即橋面板布置間距為13cm的_12鋼筋根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條，抗剪截面應符

11、合：0.51 10 3,30 1000 113 315.65kN Vd 42.41kN滿足規(guī)范要求根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條0.50 10 3 1.0 1.23 1000 11369.5kN V 42.41kN故不需要進行斜截面抗剪承載力計算，僅按構(gòu)造要求配置箍筋。板內(nèi)分布鋼筋用8，間距取25cm。2. 承載能力驗算由 fsdA fcdbx 可得：承載能力滿足要求三、主梁的計算(一) 主梁的荷載橫向分布系數(shù)1跨中彎矩橫向分布系數(shù)(根據(jù)偏心受壓法計算，考慮主梁抗扭剛度修正)主梁截面的重心距頂緣距離ax: ax(160 18) 11112140 18140(160 18)

12、11 140 1845.3cm(1)主梁的抗彎慣矩I及抗扭慣矩It平均板厚：1h0(8 14) 11cm2T形截面抗扭慣矩近似等于各個矩形截面抗扭慣矩之和:頂板：b,/t1 1.6/0.11 14.5，查表得 a1 0.333腹板：/t2 (1.4 0.11)/0.18 7.17，表得 a20.303(2)抗扭修正系數(shù)根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條，G 0.4E(3) 各主梁橫向分布系數(shù)1號主梁的橫向影響線具體見下圖1號主梁橫向影響線同理可求得2號主梁和3號主梁的影響線，由于結(jié)構(gòu)對稱，4號主梁的影響線與2號主 梁影響線對稱，5號主梁的影響線與1號主梁影響線對稱.2號主梁橫向

13、影響線3號主梁橫向影響線對1、2、3號主梁進行最不利加載以求得橫向分布系數(shù)，加載的位置見下圖1號主梁最不利加載2號主梁最不利加載3號兩的橫向影響線為直線，可直接計算對于公路II級1號主梁的橫向分布系數(shù)：11q(0.494 0.316 0.1910.015)0.5082號主梁的橫向分布系數(shù)：12q 3 (0.3470.2580.194 0.105)0.4523號主梁的橫向分布系數(shù)：13q 0.2 40.4對于人群1號主梁的橫向分布系數(shù)：1r 0.5922號主梁的橫向分布系數(shù)：2r 0.3973號主梁的橫向分布系數(shù)：3r 2 0.20.4對于人行道板和欄桿1號主梁的橫向分布系數(shù)：1b 0.6410

14、.2390.4022號主梁的橫向分布系數(shù)：2b0.422 0.020.4023號主梁的橫向分布系數(shù)：3b0.20.20.42梁端剪力橫向分布系數(shù)（根據(jù)杠桿法計算）1號主梁加載2號主梁加載3號主梁加載對于公路II級1號主梁的橫向分布系數(shù)：11q120.6670.3342號主梁的橫向分布系數(shù)：12q121.000.53號主梁的橫向分布系數(shù)：'3q12(1.0 0.278)0.639對于人群1號主梁的橫向分布系數(shù)：11 r1.2222號主梁的橫向分布系數(shù)：i2r0.2223號主梁的橫向分布系數(shù)：i3r0（二）作用效應計算1永久作用效應（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主梁

15、：（1.80.2)0.111.40.2 2511.4kN /m橫隔板：中梁：0.5(1.061.12)0.82 0.15255 24.51.33kN /m邊梁：0.5(1.061.12)0.80.15 25524.50.67kN/m橋面鋪裝：0.1 1.8 244.32kN/m人行道板及欄桿按照m來計算，根據(jù)橫向分布系數(shù)分攤至各主梁的荷載為:1 號主梁：0.402 5.5 2.21kN/m2 號主梁：0.402 5.5 2.21kN/m3 號主梁：0.4 5.5 2.2kN/m各梁的永久荷載為：1號主梁：11.40.674.322.2118.6kN/m2號主梁：11.41.334.322.21

16、19.26kN/m3號主梁：11.41.334.322.219.25kN/m(2)永久作用效應計算1號主梁1跨中彎矩：M1/218.6 15.52558.6kNm81支點剪力：Q018.6 15.5 144.15kN22號主梁1跨中彎矩：M1/2- 19.26 15.52578.4kNm81支點剪力：Q。一 19.26 15.5149.3kN23號主梁1跨中彎矩：M1/219.25 15.52578.1 kNm8支點剪力：Q01 19.25 15.5149.2kN22. 可變作用效應(1)汽車荷載沖擊系數(shù)取沖擊系數(shù) 0.3(2)可變作用產(chǎn)生的彎矩a.公路II級根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范431條規(guī)

17、定，公路II級車道荷載按照公路I級車道荷載的倍采用，即均布荷載qk 7.875kN/m ,耳195kN各主梁的跨中彎矩：1 號主梁：M1/20.5082 號主梁：M1/20.4523 號主梁：M1/20.4 (1b.人群荷載1 2(10.3) (7.875 15.5.581 2 (10.3) ( 7.875 15.581 2 1 0.3) (7.875 15.5841-195 15.5)655.2 kNm41-195 15.5)583.0kNm4195 15.5)515.9kNm各主梁的跨中彎矩：123 15.553.3kNm1號主梁：M1/20.59282號主梁：M1/20.397183 1

18、5.5235.8kNm3號主梁：1M”20.4 -8315.5236.0kNm人群荷載：Pr3.0 1.03.0kN / mc.彎矩基本組合根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范條規(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(shù)為： 永久荷載作用分項系數(shù)：gi 1.2 汽車荷載作用分項系數(shù)：Q1 1.4 人群荷載作用分項系數(shù)：Q2 1.4 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：0 1.0組合系數(shù)：c 0.8各主梁的彎矩基本組合:1號主梁：M 1/21.0(1.2558.61.4655.20.81.453.3)1647.3kNm2號主梁：M 1/21.0(1.2578.41.4583.00.81.435.8)1550.4k

19、Nm3號主梁：M 1/21.0(1.2578.11.4515.90.81.436.0)1456.3kNm(3)可變作用產(chǎn)生的跨中剪力按照跨中的橫向分布系數(shù)來計算跨中的剪力，橫向分布系數(shù)沿橋跨沒有變化，計算剪 力時，根據(jù)公路橋涵設計通用規(guī)范431條規(guī)定，集中荷載標注值Pk需乘以的系數(shù),即 pk 195 1.2234kNa.公路II級各主梁的跨中剪力:1號主梁：Q1/20.508(1 0.3)(丄 7.875 15.5 1空)87.3kN2242號主梁：Q1/20.452(1 0.3)(丄7.87515.5.51234)77.7 kN242112343號主梁：Q1/20.4 (10.3)(7.87

20、5 15.5 -)68.8kN242b.人群荷載 各主梁的跨中剪力:1號主梁：Q1/20.5921 3.0 15.5 丄 3.411kN242號主梁：Q1/20.39713.0 15.512.3kN243號主梁：Q1/210.4 -13.0 15.5 -2.3kN24c.跨中剪力基本組合 各主梁的支點剪力基本組合:1號主梁：Q01.0(1.2144.151.487.30.81.43.411)299.02kN2號主梁：Q01.0(1.2149.31.477.70.81.42.3)290.52kN3號主梁：Q01.0(1.2149.21.468.80.81.42.3)277.94kN(三) 持久狀

21、況承載能力極限狀態(tài)下截面設計、配筋與驗算1. 配置主筋根據(jù)前面的彎矩基本組合可知，1號梁的跨中彎矩最大，考慮到施工方便，偏安 全地一律按1號梁的彎矩進行配筋計算。假定主梁單向配筋，鋼筋凈保護層為3cm，鋼筋重心至底邊距離a 12cm，則主梁有效高度h0 h a 140 12128cm已知1號梁跨中彎矩oMd=1647.3kNm，根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條：在這里 fed 11.5MPa，b 0.2m，b'f 1.78m，h'f 0.11m，A； 0求解得 x 0.43m 0.11m根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條：選用14_32鋼筋鋼筋

22、的重心距底緣的距離為：y 3 3.5 3.414.9cm實際有效高度：h0140 14.9125.1cm配筋率驗算：107 /(20 125.1) 4.28% 0.2%2. 持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算實際受壓區(qū)高度：x 112.59 280/11.5(178 20) 11/ 2050.2cmx 50.2cmh0 0.56 125.1 70.1cm 滿足規(guī)范要求截面抗彎極限狀態(tài)承載力為：滿足要求3. 根據(jù)斜截面抗剪承載力進行斜筋配置根據(jù)剪力基本組合，3號梁的支點剪力最大，1號梁的跨中剪力最大，偏安全計， 支點剪力以3號梁為準，跨中剪力以1號梁為準：0Vd1/2136.9kN，0Vd0 64

23、9.8kN假定有6_32通過支點，根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條，抗剪截面需滿足構(gòu)造要求：根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條： 介于兩者之間，應進行持久狀況斜截面抗剪極限狀態(tài)承載力驗算。 積算圖式如下圖所示：內(nèi)插得到距離梁高h/2處的剪力Vdh/2 620.5kN則由混凝土和箍筋承擔的部分：620.5 0.6 372.3kN由彎起鋼筋承擔的部分：620.5 0.4 248.2kN各排鋼筋的彎起位置與承擔的剪力見下表：彎起鋼筋排次彎起點距支座中心距離 (m)承擔的剪力值(kN)12345各排彎起鋼筋的計算：根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條，與

24、斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載能力為：在這里fsd 280MPa， s 45o，故相應于各排彎起鋼筋的面積：則每排彎起鋼筋的面積為：彎起 2_32: A'sb1 1608.4mmA；b11608.4，亠/ u/v ? nLJ 121608.4mmAsb2彎起2_32 : A'sb2彎起232 : A；b31608.4 mm2 aAsb3彎起232 : A 'sb41608.4mmAsb4彎起2_18 : A'sb5509mm2Asb5彎起218 : A'sb6509 mm2Asb61671.4 1608.4上的要求在近跨中處增設28輔助斜筋，AG5 A；b6 509mm2，根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條，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h°/2處，滿足要求4. 箍筋配置根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范條，箍筋的間距為：在這里11.0 ,1.1,0.6，選用2 8雙肢箍筋，fsv 195MPa ,2Asv 100.5mm ,距離支座中心h°/2處的主筋為6_32 , A 4825.2mm2,g 140 3