標(biāo)準(zhǔn)跨徑為19m的裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋設(shè)計(jì)

1、.裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料（一）橋面凈空 凈7+2×0.75m人行道（二）設(shè)計(jì)荷載 公路級(jí)和人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3（三）主梁跨徑和全長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)跨徑：19 (墩中心距離)；計(jì)算跨徑：18.5 (支座中心距離)；主梁全長(zhǎng)：18.96 (主梁預(yù)制長(zhǎng)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(jié)構(gòu)尺寸擬定主梁截面尺寸：根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004），梁的高跨比的經(jīng)濟(jì)范圍在1/11到1/16之間，此設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)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(shù)：橋面凈空：凈7+2

2、×0.75m人行道，采用5片T型主梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主梁間距為1.60m。 結(jié)構(gòu)斷面形式二、行車道板計(jì)算計(jì)算如圖所示的T梁翼板，荷載為公路二級(jí)，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(yīng)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(jì)：g=5.60KN/m2.每米寬板條的恒載內(nèi)力彎矩：MAh=-×5.

3、60×()2=-1.411(KN/m)剪力：VAh=5.60×=3.976(KN)3.車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力 公路II級(jí)：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(biāo)準(zhǔn)值為P=140KN,輪壓分布寬度如下圖所示，按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范知后車輪地寬度b2及長(zhǎng)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(shù)：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(shè)計(jì)作用效應(yīng)為：MA=-21.233（KN/m），VA=43.851(KN)(二)截面設(shè)計(jì)、配筋與強(qiáng)度驗(yàn)算懸臂板根部

5、高度h=140mm，凈保護(hù)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(guān)板寬1m內(nèi)的鋼筋截面與間距表，當(dāng)選用12鋼筋時(shí)，需要鋼筋間距為150mm時(shí)，此時(shí)所提供的鋼筋截面積為：Ag=7.54cm27.05cm2(4) 尺寸驗(yàn)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(jìn)行斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算，僅須按構(gòu)造要求配置箍筋，取分布鋼筋用8，間距取20cm承載能力驗(yàn)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(nèi)力計(jì)算（一） 主梁的荷載橫向分布系數(shù) 跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)（偏心壓力法計(jì)算）本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)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(hào)梁橫向影響線的豎坐標(biāo)值為： =+=+=0.20+0.40=0.60=-=-=0.20-0.40=-0.20進(jìn)而由和計(jì)算橫向影響線的零點(diǎn)位置，

7、設(shè)零點(diǎn)至1號(hào)梁位的距離為,則：= 解得：=4.80m零點(diǎn)位置確定后，就可求出各類荷載相應(yīng)于各個(gè)荷載位置的橫向影響線豎坐標(biāo)值和。由和繪制1號(hào)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(shè)人行道緣石至1號(hào)梁軸線的距離為，則：=0.3m于是1號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)可計(jì)算如下（以和分別表示影響線零點(diǎn)至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標(biāo)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(biāo)值：公路-II級(jí)：=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(shù)計(jì)算（按杠桿法）公路級(jí) m1汽´=1/20.875=0.43

8、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(jì)算橫向分布系數(shù)（二）、內(nèi)力計(jì)算1恒載內(nèi)力(1)恒載：假定橋面構(gòu)造各部分重量平均分配給各土梁承擔(dān)，計(jì)算如下。構(gòu)件名單元構(gòu)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(cè)人行道部分每2.5m長(zhǎng)時(shí)重12.35/2.5=4.94(kN/m)。按人行道板橫向分布系數(shù)分?jǐn)傊粮髁旱陌逯貫椋?號(hào)梁

9、、5號(hào)梁：2號(hào)梁、4號(hào)梁：3號(hào)梁：各梁的永久荷載匯總于表：梁號(hào)主梁橫梁欄桿及行人道鋪裝層合計(jì)1（5）2（4）39.769.769.760.641.281.283.382.180.994.564.564.5618.3417.7816.592、 恒載內(nèi)力 ， 內(nèi)力1，5號(hào)梁2，4號(hào)梁3號(hào)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(jí)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(jí)車道荷載均布荷載qk=7.8

10、75kN/m, Pk=175.5kN。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。項(xiàng)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(yīng)梁號(hào)內(nèi)力qk(3)(4)Pk(5)yk(6)彎矩效應(yīng)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(chǎn)生的彎矩（kN）梁號(hào)內(nèi)力P

11、人（2）(3)彎矩效應(yīng)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(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)為：永久荷載作用系數(shù)： 汽車荷載作用系數(shù)： 人群荷載作用系數(shù)：彎矩組合效應(yīng)梁號(hào)內(nèi)力永久荷載人群汽車1784.665.84803.621926.08588.4649.39602.551444.532760.6542.54700.291940.83570.4931.91525.271455.713709.741

12、9.25597.261709.41532.3114.44447.991282.13注：-橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取=0.9，=0.8公路II級(jí)產(chǎn)生的跨中剪力梁號(hào)內(nèi)力qk(3)(4)Pk(5)yk(6)彎矩效應(yīng)10.5381.37.8752.31210.60.588.3720.46975.2930.40064.22人群荷載產(chǎn)生的跨中剪力梁號(hào)內(nèi)力P人（2）(3)彎矩效應(yīng)（1）×（2）×（3）10.6842.252.313.5620.4422.3030.2001.04支點(diǎn)剪力V0的計(jì)算：計(jì)算支點(diǎn)剪力效應(yīng)的橫向分布系數(shù)的取值為：a.支點(diǎn)處按杠桿法計(jì)算的結(jié)果b. 按跨中彎矩的橫向分布系數(shù)

13、（同上） c.支點(diǎn)按照直線變化。汽車荷載作用如上圖，計(jì)算結(jié)果如下表汽車荷載計(jì)算結(jié)果如下表計(jì)算公式：，梁號(hào)內(nèi)力1+µ剪力效應(yīng)11.30.4380.5389.25-0.2310.92168.6820.5000.4690.072181.9830.5940.4000.449204.73人群荷載計(jì)算結(jié)果如下表：計(jì)算公式：，其中梁號(hào)內(nèi)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(hào)內(nèi)力永久荷載人群汽車0.9（1.2×+1.4×+1.4×0.8×）1V0

14、169.6517.78168.68413.6803.5688.37114.932V0164.474.75181.98457.4602.3075.2997.183V0153.463.21204.73426.9301.0464.2281.97 (三) 截面設(shè)計(jì)、配筋與驗(yàn)算（1） 由彎矩基本組合表可知，1號(hào)梁Md值最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號(hào)梁計(jì)算彎矩進(jìn)行配筋。采用焊接鋼筋骨架配筋，設(shè)鋼筋凈保護(hù)層為3cm，則主梁有效高度，。翼緣計(jì)算寬度按照下面公式計(jì)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

15、排332+128，合計(jì)為632+228，則鋼筋A(yù)s=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(shí)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(jì)算： 按截面實(shí)際配筋率計(jì)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(jù)斜截面抗剪承載力進(jìn)行斜筋配置 由剪力效應(yīng)組合表知，支點(diǎn)剪力效應(yīng)以3號(hào)梁為最大，為偏安全設(shè)計(jì)，一律用3號(hào)梁數(shù)值?？缰屑袅π?yīng)以1號(hào)梁最大，一律以1號(hào)梁為準(zhǔn)。 假定有通過支點(diǎn)。按公預(yù)規(guī)構(gòu)造要求：又由公預(yù)規(guī)規(guī)定，構(gòu)造要求需滿足： 按公預(yù)規(guī)規(guī)定，介乎兩者之間應(yīng)進(jìn)行持久狀況斜截面抗剪極

16、限狀態(tài)承載力驗(yàn)算。（1）斜截面配筋的計(jì)算圖示。按公預(yù)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(shù)值，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)不小于60%，彎起筋（按45%彎起），承擔(dān)不大于40%；計(jì)算第一排（從支座向跨中計(jì)算）彎起鋼筋時(shí)，取用距支座中心處由彎起筋承擔(dān)的那部分剪力值；計(jì)算以后每一排彎起鋼筋時(shí)，取用前一排彎起鋼筋點(diǎn)處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。 彎起鋼筋配置計(jì)算圖示如下：由內(nèi)插可得，距梁高處的剪力效應(yīng)：,其中混凝土和箍筋共同承擔(dān)的剪力，即由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力組合設(shè)計(jì)值為相應(yīng)各排彎起鋼筋位置與承擔(dān)的剪力值見下表，斜筋派次彎起點(diǎn)據(jù)支座中心距離（mm）承擔(dān)的剪力值（kN

17、）11137141.3522238105.793330771.26（2） 各排彎起鋼筋的計(jì)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(jì)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(shè)兩組220輔助斜筋，彎起鋼筋的彎起點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在按抗彎強(qiáng)度計(jì)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(luò)圖和結(jié)構(gòu)抵抗圖來完成。對(duì)于鋼筋混凝土簡(jiǎn)支橋梁，可以將彎矩包絡(luò)圖近似為一條二次拋物線。若以梁跨中截面處為橫坐標(biāo)原點(diǎn)

18、，其縱坐標(biāo)表示該截面上作用的最大彎矩（向下為正），則簡(jiǎn)支梁的彎矩包絡(luò)圖可以描述為由已知彎矩，按上式作出梁的彎矩包絡(luò)圖；各排彎起鋼筋彎起后，按照下部鋼筋的數(shù)量計(jì)算各截面正截面的抗彎承載能力，繪制結(jié)構(gòu)抵抗圖各截面正截面的抗彎承載能力計(jì)算如下：由支座中心至1點(diǎn)：縱向鋼筋為232。假設(shè)截面為第一類，則說明假設(shè)正確，即截面類型為第一類。，符合構(gòu)造要求。將x值代入中，求得截面所能承受的彎矩設(shè)計(jì)值，計(jì)算結(jié)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(diǎn)支座中心-12321252I21.8560.1L1-24321234I43.41089.1K2-36321216I65.31599.5

19、J3-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(jié)構(gòu)抵抗圖。從圖中看出結(jié)構(gòu)抵抗圖外包彎矩包絡(luò)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(jì)算公式為：式中：異形彎矩影響系數(shù)，取=1.0； 受壓翼緣的影響系數(shù)，取=1.1； Vd據(jù)支座中心處截面上的計(jì)算剪力 P斜截面內(nèi)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(shè)計(jì)強(qiáng)度； 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，），則面積Asv=1.006cm2;距支座中心處的主筋為232，選用根據(jù)公預(yù)規(guī)規(guī)定，

20、在支座中心向跨徑方向長(zhǎng)度不小于1倍梁高范圍內(nèi)，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(diǎn)據(jù)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(dāng)=10cm時(shí)，=當(dāng)=30cm時(shí)，=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(yàn)算以距支座中心處處斜截面承載力的復(fù)核方法為例驗(yàn)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(biāo)為x=9250-650=8600mm，正截面有效高度?，F(xiàn)取斜截面投影長(zhǎng)度，則得到選擇的斜截面頂端位置A，其橫坐標(biāo)為x=8600-1252=7348mm。b)斜

21、截面抗剪承載力復(fù)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(shí)際剪跨比m及斜截面投影長(zhǎng)度c分別為將要復(fù)核的斜截面為圖中A-B截面（虛線）。斜角斜截面內(nèi)縱向受拉主筋有432，相應(yīng)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(shè)計(jì)要求。按照同樣的方法可以對(duì)規(guī)范規(guī)定的驗(yàn)算截面逐一驗(yàn)算。（6） 持久狀況斜截面抗彎承載力驗(yàn)算現(xiàn)行公橋規(guī)范對(duì)斜截面的抗彎承載力一般都是通過構(gòu)造要求來滿足。只要彎起鋼筋的起彎點(diǎn)至該鋼筋的充分利用點(diǎn)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(diǎn)初步位置，來逐個(gè)檢查是否滿足要求。第一排彎起鋼筋（）：其充分利

22、用點(diǎn)“k”的橫坐標(biāo)x=6097mm，而的起彎點(diǎn)1的橫坐標(biāo)，說明1點(diǎn)位于k點(diǎn)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(yàn)算按公預(yù)規(guī)6.4.3條規(guī)定，最大裂縫寬度按下式計(jì)算：取1號(hào)梁的彎矩效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合：長(zhǎng)期效應(yīng)組合：選短期效應(yīng)組合，鋼筋應(yīng)力：已知C2=C3=1.0，Es=2.0×105Mpa,取代入上式得：滿足公預(yù)規(guī)規(guī)定“在一般正常大氣條件下，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件不超過最大裂縫寬度的要求”。（五）變形驗(yàn)算按公預(yù)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(duì)重心軸的面積距。 換

23、算截面中性軸距T梁頂面的距離。按下式求解： 代入數(shù)據(jù)解方程得： 計(jì)算開裂截面換算截面慣性矩為 計(jì)算 計(jì)算換算截面形心至頂面高度 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)自重彎矩為784.6。公路-II級(jí)可變荷載。跨中橫向分布系數(shù)；人群荷載，跨中橫向分布系數(shù)。永久作用：可變作用（車輛）：可變作用（人群）：根據(jù)公預(yù)規(guī)6.5.3條規(guī)定，當(dāng)采用C40以下混凝土?xí)r，撓度系數(shù)，施工中可通過預(yù)拱度消除永久作用撓度，則：，符合規(guī)范的要求。四、橫梁的計(jì)算（一） 橫梁彎矩計(jì)算（用偏心壓力法）對(duì)于具有多根內(nèi)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(jì)算跨中橫梁的內(nèi)力，其它橫粱可偏安全地仿此設(shè)計(jì)。1) 確定作用在中橫隔梁上的計(jì)算荷載對(duì)于跨中