m簡支T梁橋設(shè)計副本

1、目錄一、設(shè)計原始資料.2二、設(shè)計內(nèi)容及要求.6三、設(shè)計正文.71、橋面板內(nèi)力計算.71.1 恒載及其內(nèi)力.71.2 活載內(nèi)力.71.3 荷載組合.82、主梁內(nèi)力計算.82.1 恒載內(nèi)力計算.92.2 活載內(nèi)力計算.12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).14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). 152.2.3 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.172.3主梁內(nèi)力組合. 193、橫隔梁內(nèi)力計算.203.1用“剛性橫梁法”或按“梁系法”計算橫梁內(nèi)力. 25四、主要參考文獻.2720m簡支T梁設(shè)計計算一設(shè)計原始資料（1）設(shè)計跨徑：

2、標準跨徑20.00m（墩中心距離），簡支梁計算跨徑(相鄰支座中心距離)19.50m，主梁全長19.96m。橋?qū)?m（2）荷載：2004橋梁規(guī)范：公路II級荷載，人群3.5KN/m（3）材料及工藝：混凝土：主梁用40號，人行道，欄桿及橋面鋪裝用20號。預應力鋼束采用符合冶金部YB255-64標準的s5mm碳素鋼絲，每束由24絲組成。普通鋼筋直徑大于和等于12mm的用16Mn鋼或其它級熱軋螺紋鋼筋；直徑小于12mm的均由級熱軋光鋼筋。鋼板和角鋼：制作錨頭下支承墊板、支座墊板等均用普通A3碳素鋼，主梁間的聯(lián)接用16Mn低合金結(jié)構(gòu)鋼鋼板。按后張法工藝制作主梁，采用45號優(yōu)質(zhì)碳素鋼結(jié)構(gòu)鋼的錐形錨具和直徑

3、50mm抽撥橡膠管。1橫截面布置1.1主梁間距和主梁片數(shù)主梁間距通常應隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟，同時加寬翼板對提高主梁截面效率指標很有效，故在許可的條件下應適當加寬T梁翼板。但標準設(shè)計主要為配合各種橋面寬度，使橋梁標準化而采用統(tǒng)一的主梁間距。交通部公路橋涵標準圖（78年）中，鋼筋混凝土和預應力混凝土裝配式簡支T形梁跨徑從16m到40m，主梁間距均為1.6m (留2工作縫，T梁上翼沿寬度為158cm)。考慮人行道適當挑出，凈7附2×0.75m的橋?qū)拕t用五片。1.2主梁跨中截面細部尺寸（1）主梁高度預應力混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在1/151/25，本設(shè)計取1.33

4、m。主梁截面細部尺寸：為了增強主梁間的橫向連接剛度，除設(shè)置端橫隔梁外，還設(shè)置3片中橫隔梁，間距為4×4.875m，共5片，采用開洞形式,平均厚度0.15m。T型梁翼板厚度為8cm，翼板根部加到20cm以抵抗翼緣根部較大彎矩。為了翼板與腹板連接和順，在截面轉(zhuǎn)角處設(shè)置圓角，以減小局部應力和便于脫模。在預應力混凝土梁中腹板處因主拉力很小，腹板厚度一般由布置孔管的構(gòu)造決定，同時從腹板本身的穩(wěn)定條件出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的1/15。標準圖的T梁腹板厚度均取16cm。腹板高度87cm。馬蹄尺寸基本由布置預應力鋼束的需要來確定，實踐表明馬蹄面積占截面面積的1020為合適。這里設(shè)置馬蹄寬度為3

5、2cm，高度18cm。馬蹄與腹板交接處做成45°斜坡的折線鈍角，以較小局部應力。這樣的配置，馬蹄面積占總面積15.75，按上述布置，可繪出預制梁跨中截面，如圖2.1所示。馬蹄從四分點開始向支點逐漸抬高，在距梁端一倍梁高范圍內(nèi)（133cm）將腹板加厚到與馬蹄同寬。變化點截面（腹板開始加厚區(qū)）到支點的距離為123cm，中間還設(shè)置一節(jié)長為30cm的腹板加厚的過渡段。圖2.1 預制梁跨中截面圖（2）橋面鋪裝：采用20號混凝土，坡度由橋面鋪裝層找平。圖2.2 橋橫截面圖圖2.3 主梁縱截面2梁毛截面幾何特性計算1截面幾何特性預制時翼板寬度為1.58m，使用時為1.60m，分別計算這二者的截面特

6、征。計算公式如下： 中主梁跨中毛截面的幾何特性在預制階段如圖2.1，及表2.1跨中截面(跨中與L/4截面同)毛截面幾何特性 表2.1分塊號分塊面積Ai(2)yi(cm)Si=Ai*yi(Cm3)(ys-yi)(cm)Ix=Ai(ys-yi )2(Cm4)Ii(Cm4)11364454440.618.725×105852121022432.69.055×105184057.5105800-12.93.062×10564112.37187-67.72.933×10557612471424-79.436.313×105合計邊主梁截面與中主梁的翼緣寬度

7、有差別，翼緣159cm：如圖2.4：圖2.4 邊主梁截面2檢驗截面效率指標以跨中截面為例：根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，預應力混凝土T型梁在設(shè)計時，檢驗截面效率指標取0.450.55，且較大者亦較經(jīng)濟。上述計算表明，初擬的主梁跨中截面是合理的。二、設(shè)計內(nèi)容及要求按照課程設(shè)計規(guī)范要求，主要完成以下內(nèi)容：1橋面板內(nèi)力計算：計算T梁翼板所構(gòu)成的鉸接懸臂板的設(shè)計內(nèi)力。2主梁內(nèi)力計算：（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)或用“比擬正交異性板法”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

8、和L/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(luò)圖和剪力包絡(luò)圖。3橫梁內(nèi)力計算：用“剛性橫梁法”或按“梁系法”計算橫梁內(nèi)力。4撓度、預拱度計算：計算主梁跨中撓度，并考慮是否需要設(shè)置預拱度（選做）。三、設(shè)計正文1、橋面板內(nèi)力計算1.1設(shè)計資料T梁翼板構(gòu)成鉸接懸臂板，荷載為汽20級和掛車100級。橋面鋪裝為20號混凝土，容重為25kN/m3，主梁為40號混凝土，容重為25kN/m3。鋪裝為兩層，各為7cm、12.3cm。1.2恒載及其內(nèi)力（以縱向1m寬的板條進行計算）（1）每延米板上的恒載g：橋面鋪裝層 T梁翼板自重 合計：（2）每延米寬板條的恒載內(nèi)力彎矩 剪力 1.3荷載組合

9、恒+汽：（恒+掛）：所以，行車道板的設(shè)計內(nèi)力為：（由汽20控制）（由掛100控制）2主梁內(nèi)力計算及橫隔梁2.1恒載內(nèi)力計算（1）主梁預制時的自重（一期恒載）g1：此時翼板寬1.58m按跨中截面計算，主梁每延米自重（即先按等截面計算）中主梁：0.4468×2511.17kN/m (0.4468為Am,25為40號混凝土的容重，單位kN/m3)內(nèi)、外邊梁：0.448×2511.2 kN/m由馬蹄增高抬高所形成的4個橫置的三棱柱重力折算成的恒載集度： 由梁端腹板加寬所增加的重力折算成恒載集度：（式中0.593為主梁端部截面積，主梁端部截面如圖2.5）圖2.5 主梁端部截面 邊主梁

10、的橫隔梁：圖2.6 內(nèi)橫隔梁圖 圖2.7 端橫隔梁圖內(nèi)橫隔梁體積：（2）欄桿、人行道、橋面鋪裝（三期恒載）g3：一側(cè)欄桿1.52 kN/m，一側(cè)人行道3.60 kN/m；橋面鋪裝層，見圖2.2： 現(xiàn)將兩側(cè)欄桿、人行道和橋面鋪裝層恒載簡易地平均分配到5片主梁上，則：（3） 主梁恒載內(nèi)力計算如圖2.8所示，設(shè)為計算截面離左支點的距離，并令，則：主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：恒載內(nèi)力計算見表2.2恒載內(nèi)力（1號梁）計算表 表2 .2計算數(shù)據(jù) 項 目跨中四分點變化點四分點變化點支點0.50.250.07180.250.071800.1250.09380.03330.250.42820.5一期恒載12

11、.3224585.699439.509156.03060.072102.891120.1434二期恒載5.4255257.881193.51468.69926.44945.30252.899 2.2活載內(nèi)力計算(修正剛性橫梁法)（1）沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù)按“橋規(guī)”第條規(guī)定，對于汽20，按“橋規(guī)”條規(guī)定，平板掛車不計沖擊力影響，即對于掛車100，1.0按“橋規(guī)”條規(guī)定，對于雙車道不考慮汽車荷載折減，即車道折減系數(shù) 圖2.8 恒載內(nèi)力計算圖（2）計算主梁的荷載橫向分布系數(shù)跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc如前所述，該設(shè)計采用5片橫隔梁，3片內(nèi)橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為： 所以可按修

12、正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)。a主梁抗扭慣矩對于T型梁截面，抗扭慣矩可近似按下列公式計算：式中：和相應為單個矩形截面寬度和厚度；矩形截面抗扭剛度系數(shù)；梁截面劃分為單個矩形截面的個數(shù)。對于跨中截面，翼緣板的平均換算厚度：=14cm;馬蹄部分的平均換算厚度：22cm。圖2.9給出了的計算圖式，的計算見表2.3。計算表 表2.3分塊名稱翼緣板腹板馬蹄16097321416220.08750.16490.68751/30.2983710.1915001.463471.185460.652513.30144其中根據(jù)橋梁工程表252內(nèi)插求得。圖2.9 計算圖式b計算抗扭修正系數(shù)此設(shè)計主

13、梁間距相同，并將主梁近似看成等截面，由橋梁工程式25得：式中： 橋梁工程P112規(guī)定，混凝土的剪切模量G可取等于0.425E，代入計算公式求得：0.91256c按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值：式中：則： 計算所得的值列于表2.4內(nèi)。橫向影響線豎坐標值 表2.4梁 號(或)（或）（或）1233.21.600.56500.38250.20.01750.10870.2-0.16500.01750.2d計算荷載橫向分布系數(shù)1、2、3號主梁的橫向影響線和最不利布載圖式如圖2.10所示。對于1號梁，則：汽20 （0.54230.3375）0.52715掛100 （0.48540.3830.280

14、60.1783）0.3318人群荷載 0.6417 支點的荷載橫向分布系數(shù)m。如圖2.11所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向影響線并進行布載，1號梁活載的橫向分布系數(shù)可計算如下：圖2.10 跨中的橫截面分布系數(shù)mc計算圖式橫向分布系數(shù)匯總（見表2.5） 1號梁活載橫向分布系數(shù) 表2.5荷 載 類 別mcm。汽20掛100人群0.527150.33180.64170.4340.1401.422 圖2.11 支點的荷載橫向分布計算圖式計算橫向分布系數(shù)如下：計算方法: 杠桿法主梁間距: 4*1.6 m橋面描述:人行道分隔帶車行道中央分隔帶車行道分隔帶人行道0.7500.0003.5000.000 0.0

15、003.5000.0000.750左車道數(shù) = 1, 右車道數(shù) = 1, 不計車道折減汽車等級: 汽車-20級掛車等級: 掛車-100級人群集度: 3.000 KPa-影響線數(shù)值:坐標X1#梁2#梁3#梁4#梁5#梁0.0001.0000.0000.0000.0000.0001.6000.0001.0000.0000.0000.0003.2000.0000.0001.0000.0000.0004.8000.0000.0000.0001.0000.0006.4000.0000.0000.0000.0001.000-橫向分布系數(shù)計算結(jié)果:梁號汽車掛車人群滿人特載車列10.4340.1401.057

16、2.1940.0000.00020.4980.4680.0001.6000.0000.00030.5950.4680.0001.6000.0000.00040.5000.4680.0001.6000.0000.00050.4360.1401.0572.1950.0000.000-計算成功完成（3）計算活載內(nèi)力在活載內(nèi)力計算中，這個設(shè)計對于橫向分布系數(shù)的取值做如下考慮：計算主梁活載彎矩時，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)mc，鑒于跨中和四分點剪力影響線的較大坐標位于橋跨中部（圖2.13），故也按不變化的mc來計算。求支點和變化點截面活載剪力時，由于主要荷重集中在支點附近而應考慮支承條件的影響，按橫向

17、分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點到之間，橫向分布系數(shù)用值直線插入，其余區(qū)段均取值（見圖2.14和2.15）。計算跨中截面最大彎矩及相應荷載位置的剪力和最大剪力及相應荷載位置的彎矩采用直接加載求活載內(nèi)力，圖2.13示出跨中截面內(nèi)力計算圖式， a汽車和掛車荷載內(nèi)力計算在表2.6內(nèi)。圖2.13 跨中截面內(nèi)力計算圖式跨中截面車輛荷載內(nèi)力計算表 表2.6荷載類別汽20掛1001.1912510.527150.3318最大彎矩及相應剪力60120120250250250250125426.4663556.25146.8251號梁內(nèi)力值788.33716.6201179.96448.717最大剪力及相

18、應彎矩合力P2×120+60=300250×4=10000.415940.33593.25125.071200335.932501號梁內(nèi)力值78.540753.561111.4521078.35注：欄內(nèi)分子、分母的數(shù)值分別為對應的及相應影響線坐標值。b對于人群荷載 q=0.75q=0.75×3=2.25kN/m相應的相應的求四分點截面的最大彎矩和最大剪力（按等代荷載計算）計算公式為：式中：如圖2.8所示，對于四分點彎矩影響線面積為，剪力影響線面積為。于是上述計算公式即為：1號梁的內(nèi)力列表計算見表2.7. 四分點截面內(nèi)力計算表 表2.7荷載類別項目K(kN/m)內(nèi)力

19、值汽201.1912519.23623.20435.655.480.52715430.63779.851掛1001.045.83861.07535.655.480.3318542.203111.050人 群1.02.2535.655.480.641751.4727.912求變化點截面的最大彎矩和最大剪力圖2.14示出變化點截面內(nèi)力計算圖式，內(nèi)力計算表見表2.8。 1號梁變化點截面內(nèi)力計算表 表2.8荷載類別 汽20掛100人 群1+u1.191251.01.0最大彎矩mc0.527150.33180.6417合力p300250×4=1000q=2.25y1.1871.0741/2&#

20、215;19.5×1.30Mmax223.62356.3518.30最大剪力Pi12012060250250250250q=2.25yi0.9280.8750.6630.9280.8800.6700.610m10.4600.4860.527150.1950.2420.33180.3318Qmax146.8204.714.0注：表中 圖2.14 變化點截面（1號梁）內(nèi)力計算圖式求支點截面的最大剪力圖2.15示出了支點最大剪力計算圖式，最大剪力列表計算在表2.9內(nèi)。 1號梁支點最大剪力計算表 表2.9荷載類別汽20掛100人群1+u1.191251.01.0P11201206070130

21、250250250250Q=2.25y11.00.9280.7230.21001.00.9380.73320.6721.0/2y人=0.928m10.4340.4600.52720.5100.430.140.1870.33180.3318 0.556×19.5 0.5×0.7803×4.875159.24195.4116.17注： 圖2.15 支點剪力（1號梁）計算圖式2.3主梁內(nèi)力組合 主梁內(nèi)力組合 表2.10序號荷載類別跨中截面四分點截面變化點截面支點截面第一期恒載第二期恒載總恒載=+人群汽20掛100汽人=恒汽人=+恒掛SjI=1.2×恒+1.4&

22、#215;SjIII=1.2×恒+1.1×掛提高后的SjI提高后的SjIII585.699257.881843.5868.627788.3371179.964856.9641700.542023.542212.152310.2649.9%56%2212.1523560003.5278.540111.45282.0682.06111.452114.88122.6095.7%100%114.88125439.509193.514633.02351.472430.637542.203482.1091115.131175.231434.581356.0542%44%1434.581

23、38360.07226.44986.5217.91279.851111.05087.763174.28197.57226.69225.9849.3%54%226.69230156.03068.699224.72918.30223.62356.35241.92466.71581.079608.363661.6651.5%59%608.363675102.89145.302148.19314.0146.8204.7160.8308.99352.893402.952403.0051%56%402.952411120.14352.899173.04216.17159.24195.41175.41348

24、.45368.45453.22422.6049.2%51%453.22431控制設(shè)計的計算內(nèi)力23561251434.582306754114533預應力計算3.1估算鋼束面積（1）按強度要求估算由結(jié)構(gòu)設(shè)計原理式（1392）有：式中：混凝土強度安全系數(shù)，取1.25；計算彎矩，由表2.10可得2356kNm 為設(shè)計經(jīng)驗系數(shù)，這里取0.76計算，由此可得：2913.53kN每束為24s5mm、面積為4.71471，其抗拉設(shè)計強度1280Mpa。鋼束數(shù)為：4.83束（2）按施工和使用階段的應力要求估算此時，翼板可采用麥尼爾不等式進行鋼束截面得估算。對于施工階段有式中：傳力錨固時的有效預加力，其應力損

25、失可按估算。設(shè)1200 Mpa，則（1-0.2）0.8×0.750.75；為張拉時，構(gòu)件上緣混凝土拉應力的限制值：。設(shè)張拉時混凝土強度達到設(shè)計強度的80，即相當于0.8×4032號，由結(jié)構(gòu)設(shè)計原理附表11內(nèi)插得2.20Mpa，故0.7×2.201.54 Mpa。同理可求得0.7×22.415.68 Mpa。各項幾何特性均按表2.1采用毛截面幾何特性，各項彎矩值由表2.10求得。代入上式得： （A）由得： （B）對于使用荷載階段式中:第二階段應力損失系數(shù),取=0.8；使用階段混凝土壓應力的限制值：荷載組合時，0.50.5×2814。代入上式得： （C）由（不容許出現(xiàn)拉應力）得： （D）將式（A）、（B）、