裝配式鋼筋砼簡支T型梁橋設(shè)計(jì)

1、裝配式鋼筋砼簡支T型梁橋設(shè)計(jì)一、 設(shè)計(jì)資料1. 橋面凈空：凈7m2×0.75m人行道。2. 設(shè)計(jì)荷載：公路I級，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值3.5KN/m2 。3. 主梁跨徑和全長：標(biāo)準(zhǔn)跨徑：lb=16.00m(墩中心距離)；計(jì)算跨徑：l=16.50m(支座中心線距離)；主梁全長：l全=16.96m(主梁預(yù)制長度)。4. 材料：鋼筋：主鋼筋采用HRB335，其他采用鋼筋R235，混凝土：C405. 裂縫寬度限值：類環(huán)境（允許裂縫寬度0.20mm）6. 設(shè)計(jì)依據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60-2004）公路鋼筋砼及預(yù)應(yīng)力砼橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）7. 結(jié)構(gòu)尺寸擬定 二、 行車道板的

2、計(jì)算（一） 計(jì)算圖示考慮到主梁翼緣板在接縫處沿縱向全長設(shè)置連接鋼筋，故行車道板可按兩端固定和中間鉸接的板計(jì)算，見圖（二） 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：0.02×1.0×23=0.46（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=5.37KN/m2.每米寬板條的恒載內(nèi)力彎矩：MAh=-×5.37×()2=-1.35(KN/m)剪力：VAh=5.37×=3.81(

3、KN)3.車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力公路I級：以重車后輪作用于絞縫軸線上為最不利位置，此時兩邊的懸臂板各承受一半的車輪荷載。按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范知后車輪地寬度b2及長度a2為a2=0.2m b2=0.6m順行橋向輪壓分布寬度：a1=a2+2H=0.2+2×0.11=0.42(m)垂直行車方向輪壓分布寬度：b1=b2+2H=0.6+2×0.11=0.82(m)荷載作用于懸臂根部的有效分布寬度：a=a1+1.4+2l0=0.42+1.4+2×0.71=3.24(m)沖擊系數(shù)：1+=1.3作用于每米板寬條上的彎矩為：MAp=-(1+)(l0-)×2=-1.3

4、15;(0.71-)=-14.18(KN/m)作用于每米板寬條上的剪力為：VAp=(1+)=1.3×=28.09(KN)4.基本組合 恒+汽：1.2MAh+1.4MAp=-1.2××14.18=-1.62-19.85=-21.47（KN/m）1.2VAh+1.4VAp=1.2×3.81+1.4×28.09=4.57+39.33=43.90(KN)故行車道板的設(shè)計(jì)作用效應(yīng)為：MA=-21.47（KN/m）VA=43.90(KN)(三)截面設(shè)計(jì)、配筋與強(qiáng)度驗(yàn)算懸臂板根部高度h=14cm，凈保護(hù)層a=2cm。若選用12鋼筋，則有效高度h0為：h0=h

5、-a-=0.14-0.02-0.006=0.114按公預(yù)規(guī)5.2.2條： 0Mdfcdbx(h0-) 21.4719.1×103×1.0×x×(0.114-)x2-0.228x+0.00314=0x=0.0102h0=0.55×0.114=0.0627(m)x=0.0102(m)按公預(yù)規(guī)5.2.2條規(guī)定：fsdAs=fcdbxAs=19.1×1.0×0.0102/280=6.96×10-4(m2=)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，需要鋼筋間距為15mm時，此時所提供的鋼筋截面積為：Ag=7.5

6、4cm27.15cm2按公預(yù)規(guī)5.2.9條規(guī)定，矩形截面受彎構(gòu)件的截面尺寸應(yīng)符合下列要求，即:Vj0.51×10-3×bh0=0.51×10-3××1000×114=367.71（KN）43.90（KN）（滿足要求）按公預(yù)規(guī)5.2.10條： Vj0.5×10-32fcdbh0=0.5×10-3×1.0×1.39×1000×114=79.2343.90（KN）故不需要進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算，僅按構(gòu)造要求配置箍筋。板內(nèi)分布鋼筋用12，間距取25cm。承載能力驗(yàn)算：fsdAs=f

7、cdbx=280×0.000754/(19.1×1.0)=0.0111(m)Md=fcdbx(h0-)=19.1×103×1.0×0.0111×(0.114-×0.0111)=22.99KNmMj=Ma=21.47 KNmMd=22.99KNm承載力能力滿足要求。三、 主梁的計(jì)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)（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號梁橫向影響線的豎

8、坐標(biāo)值為： =+=+=0.20+0.40=0.60=-=-=0.20-0.40=-0.20則其影響線如下圖:由和繪制1號梁橫向影響線，確定汽車荷載最不利位置。進(jìn)而由和計(jì)算橫向影響線的零點(diǎn)位置，設(shè)零點(diǎn)至1號梁位的距離為,則：= 解得：=4.80m零點(diǎn)位置確定后，就可求出各類荷載相應(yīng)于各個荷載位置的橫向影響線豎坐標(biāo)值和。設(shè)人行道緣石至1號梁軸線的距離為，則：=0.3m于是1號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：=2號梁橫向影響線的豎標(biāo)值： =+=+=0.2+0.2=0.4 =+=-=0.2-0.2=0繪制2號梁

9、影響線如下：車輛荷載：=人群荷載：=3號梁橫向影響線豎標(biāo)值：繪制3號梁影響線如下：車輛荷載：人群荷載：2. 梁端荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（杠桿原理法）繪制1號梁影響線：車輛荷載：人群荷載：繪制2號梁影響線：車輛荷載：；人群荷載：繪制3號梁影響線：車輛荷載：；人群荷載：（二） 作用效應(yīng)計(jì)算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各主梁承擔(dān)，計(jì)算見下表。鋼筋混凝土T型梁橋永久荷載計(jì)算構(gòu)件名單元構(gòu)件體積及算式（m2）重度（kN/m3）每延米重力（kN/m）主梁25橫隔梁中梁 邊梁25橋面鋪裝瀝青混凝土：2324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

10、：23252525182525一側(cè)人行道部分每2.5m長時重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?號梁、5號梁：2號梁、4號梁：3號梁：各梁的永久荷載匯總于表：各梁的永久荷載（kN/m）梁號主梁橫梁欄桿及行人道鋪裝層合計(jì)1（5）2（4）39.769.769.760.631.261.263.382.180.994.204.204.2017.9717.4016.21（2）永久作用效應(yīng)的計(jì)算影響面積計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算面積影響線面積=0=永久作用計(jì)算見下表梁號 1(5)2(4)317.9717.4016.2134.0334.0334.04611.52592.1

11、2551.6317.9717.4016.2125.5225.5225.52458.59444.05413.6817.9717.4016.218.258.258.25148.25143.55133.732.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：計(jì)算得f=6.280(Hz)，介于1.5Hz和14Hz之間，按橋規(guī)規(guī)定，沖擊系數(shù)按照下式計(jì)算，f-0.0157=0.3090（2）公路級均布荷載qk,集中荷載Pk及其影響線面積 按照橋規(guī)規(guī)定，公路I級車道荷載按照公路級車道荷載的0.75倍采用，即均布荷載qk=10.5kN/m, Pk=226kN。公路I級及其影響線面積表項(xiàng)目頂點(diǎn)位置qk（

12、kN/m）Pk （kN）支點(diǎn)處10.510.510.510.522622622622634.0325.528.252.438 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)計(jì)算公路級產(chǎn)生的彎矩（kN）梁號內(nèi)力qk(3)(4)Pk(5)yk(6)彎矩效應(yīng)10.5381.30910.534.032264.125908.170.53825.523.094681.1520.46934.034.125791.690.46925.523.094593.7930.40034.034.125675.220.40025.523.094506.43人群產(chǎn)生的彎

13、矩（kN）梁號內(nèi)力P人（2）(3)彎矩效應(yīng)（1）×（2）×（3）10.6842.2534.0352.370.6842.2525.5239.2820.4422.2534,0333.840.4422.2525.5225.3830.2002.2534.0315.310.2002.2525.5211.48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)：彎矩基本組合表梁號內(nèi)力永久荷載人群汽車1611.5252.37908.172063.92458.5939.28681.151547.912592

14、.1233.84791.691856.81444.0525.38593.791392.593551.6315.31675.221624.41413.6811.48506.431218.28(4)可變荷載剪力效應(yīng)計(jì)算 計(jì)算可變荷載剪力效應(yīng)應(yīng)計(jì)入橫向分布系數(shù)沿橋跨變化的影響。剪力計(jì)算時，按橋規(guī)規(guī)定，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk需乘以1.2的系數(shù)。 跨中剪力公路I級產(chǎn)生的跨中剪力梁號內(nèi)力qk(3)(4)Pk(5)yk(6)彎矩效應(yīng)10.5381.30910.52.063271.20.5110.7520.46996.5530.40082.34人群荷載產(chǎn)生的跨中剪力梁號內(nèi)力P人（2）(3)彎矩效應(yīng)（1）×

15、;（2）×（3）10.6842.252.0633.1720.4422.0530.2060.93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)（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)果如下表梁號剪力效應(yīng)（）11.309213.892231.483261.26人群荷載作用如下圖：計(jì)算結(jié)果如下表：梁號123公式 計(jì)算值 剪力效應(yīng)基本組合梁號剪力效應(yīng)永久荷載人群汽車0.9（1.2×+1.4×+1.4×0.8×）1V0148.2515.84213.89495.090

16、3.17110.75158.602V0143.554.53231.48501.4102.0596.55137.473V0133.732.86261.26529.4400.9382.34116.32（三） 持久狀況承載能力極限狀態(tài)下截面計(jì)算、配筋與驗(yàn)算1. 配置主筋由彎矩基本組合表可知，1號梁Md值最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號梁計(jì)算彎矩進(jìn)行配筋。設(shè)鋼筋凈保護(hù)層為3cm，鋼筋重心至底邊距離a=10.5cm,則主梁有效高度已知1號梁跨中彎矩， ，為第一類T型截面。=2063.92=19.1×1000×1.58×計(jì)算得，由 推出As=6360mm2選用832鋼

17、筋A(yù)s=6434mm26360mm2。鋼筋布置如下圖所示設(shè)鋼筋截面重心至截面下邊緣的距離as，as=30+69=99mm梁的實(shí)際有效高度 h0=h-as=1300-99=1201mm配筋率%0.2%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 Md=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號梁為最大，為偏安全設(shè)計(jì)，一律用3號梁數(shù)值?？缰屑袅π?yīng)以1號梁最大，一律以1號梁為準(zhǔn)。 假定有232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限狀

18、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，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，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：有內(nèi)插可得，距梁高處的剪力效應(yīng)：，其中：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（m）承擔(dān)的剪力值（kN）斜筋排次彎起點(diǎn)據(jù)支座中心距離（m）承擔(dān)的剪力值（kN）11.2

19、175.3733.476.4722.3125.9244.527.02（2） 各排彎起筋的計(jì)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(jì)算：，已知，故相應(yīng)于各排鋼筋彎起鋼筋的面積按下式計(jì)算：式中：則每排彎起鋼筋的面積為：彎起232:彎起232:彎起232:彎起220:彎起216:在近跨中處，增設(shè)220+216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：計(jì)算每一彎起截面的抵抗彎矩時，由于鋼筋根數(shù)不同，其鋼筋的重心亦應(yīng)不同。此處系估算，可用同一組值，其影響不大。

20、232鋼筋的抵抗彎矩220鋼筋的抵抗彎矩：跨中截面的鋼筋抵抗彎矩為：=全梁抗彎承載力校核見下圖：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;據(jù)支座中心處的主筋為232,Ag=16.086cm2,h0=130-3- P=100=0.713，計(jì)算剪力Vd=529.44kN。代入公式，可得選

21、用根據(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=20cm。 則配筋率分別為：當(dāng)=10cm時，=當(dāng)=20cm時，=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)算斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算位置為：據(jù)支座據(jù)支座中心1.2m處截面2-2（彎起鋼筋彎起點(diǎn)），相應(yīng)的據(jù)支座中心2.3m處截面3-3（彎起點(diǎn)及箍筋間距變化處），相應(yīng)的據(jù)支座中心3.4m處截面4-4（彎起點(diǎn)），相應(yīng)的據(jù)支座中心4.5m處截面處5-5（彎起點(diǎn)及箍筋間距變化處

22、），相應(yīng)的此時的為計(jì)算的通過斜截面頂端正截面內(nèi)的最大剪力和相應(yīng)于上訴最大剪力時的彎矩。最大剪力在計(jì)算出C值后，可內(nèi)插求的；相應(yīng)的彎矩可從按比例繪制的彎矩圖上量取。按公預(yù)規(guī)規(guī)定，受彎構(gòu)件配有箍筋和彎起筋時，其截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：sin式中：斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同的抗剪能力（kN）; 箍筋的配筋率，；與斜截面相交的普通彎起筋的抗剪能力；斜截面內(nèi)在同一彎起平面的普通彎起鋼筋的截面面積。斜截面水平投影長度C按下式計(jì)算：C=0.6mh0式中：m斜截面受壓端正截面處的剪跨比，m=,當(dāng)m3時，取m=3。為了簡化計(jì)算取mh0。所以：C=（125.42+120.1）×0.5=122.69cm由C

23、值可內(nèi)插求得各個截面頂端處的最大剪力和相應(yīng)的彎矩。斜截面1-1：截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋的含筋率P=100=100。 斜截面2-2：截割一組彎起鋼筋P=100=100。斜截面3-3：截割兩組彎起鋼筋P=100=100。斜截面4-4：P=100=100斜截面5-5：P=100=100（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號梁的彎矩效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合：長期效應(yīng)組合：選短期效應(yīng)組合，鋼筋應(yīng)力：C1=1+已知C2=C3=1.0，Es=2.0×105Mpa,代入上面公式得：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

24、”。（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重心軸的面積距。 換算截面中性軸距T梁頂面的距離。按下式求解：代入數(shù)據(jù)解方程得： 全截面對重心軸的慣性矩：全截面抗裂邊緣彈性抵抗矩：為開裂截面的慣性矩，按下式計(jì)算：代入后：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，結(jié)構(gòu)自重彎矩為611.52。公路I級可變荷載。，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. 確定作用于中橫隔梁上的計(jì)算荷載對于跨中橫隔梁的最不利何在布置如圖縱向一行車輪荷載對中橫隔梁的計(jì)算荷載為：計(jì)算彎矩效應(yīng)時：2. 繪制中橫隔梁的內(nèi)力影響線1號梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值為：同理可算得2號梁和3號梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值為：繪制彎矩影響線P=1作用于1