淮陰工學(xué)院鋼筋混凝土簡支T梁及行車道配筋設(shè)計課程設(shè)計

1、目錄1設(shè)計資料32主梁計算52.1主梁荷載橫向分布系數(shù)52.1.1跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)52.1.2梁端剪力橫向分布系數(shù)82.2主梁計算112.2.1主梁內(nèi)力計算112.3持久狀況承載能力極限狀態(tài)下截面設(shè)計、配筋與驗算202.3.1配置主筋202.3.2配置彎起鋼筋212.3.3配置箍筋252.3.4斜截面抗剪承載能力驗算26持久狀況斜截面抗彎極限承載能力狀態(tài)驗算312.4持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算322.5持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰炈?33橫梁計算363.1橫梁內(nèi)力計算363.2橫梁截面配筋與驗算：394行車道板的計算404.1結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力404.2截面設(shè)計、配筋與強(qiáng)

2、度驗算425支座計算445.1確定支座平面尺寸445.2驗算支座受壓偏轉(zhuǎn)455.3驗算支座抗滑穩(wěn)定性451設(shè)計資料1) 橋面凈空：凈8.0m+2×1m(人行道)=10m2) 主梁跨徑和全長：標(biāo)準(zhǔn)跨徑= 20m（墩中心線距離）；計算跨徑19.50m（支座中心線距離）；主梁全長：L=19.96m主梁間距：1.80 m 主梁片數(shù)：5片設(shè)計載荷 ：公路II級汽車載荷，人群荷載每側(cè)欄桿重量 +人行道重量 =5KN/m （作用人行道中心線）3) 材料：鋼筋：主筋用HRB335鋼筋 （級螺紋鋼筋）抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 彈性模量 相對界限受壓區(qū)高度 其它用R235鋼筋 （級光圓鋼筋）抗拉強(qiáng)

3、度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 混凝土：用C30混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗壓強(qiáng)度設(shè)計值 彈性模量 抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 4) 計算方法：極限狀態(tài)法。5) 其他橋面鋪裝： 6cm 厚 C25混凝土墊層 ，容重 23kN/m3, 2cm 厚瀝青混凝土 ,容重 23kN/m3；溫差荷載 36 ；結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) 0.9 。7） 結(jié)構(gòu)尺寸如圖1-1所示，全斷面五片主梁，圖1-2所示,設(shè)五根橫梁。8) 設(shè)計依據(jù)：公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004），簡稱橋規(guī)；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 D62-2004）,簡稱公預(yù)規(guī)；圖1-1圖1-2 2主梁計算2.1主梁荷載橫向分布系

4、數(shù)跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)（按偏心壓力法）1.計算寬跨比此橋在跨度內(nèi)設(shè)有橫隔梁，具有強(qiáng)大的橫向連結(jié)剛性，且承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為： = = 0.46 < 0.5故可按偏心壓力法來繪制荷載橫向分布影響線并計算荷載橫向分布系數(shù)。2.計算各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)n=5，梁間距為1.80m，則：3.計算橫向分布系數(shù)對主梁從左到右依次編號為1至5號梁，計算1號、2號、3號梁橫向影響線豎標(biāo)值和影響線零點離梁軸線的距離，然后計算活載橫向分布系數(shù)。1號梁：1號梁橫向分布影響線的豎標(biāo)值為： 繪制1號梁橫向分布影響線（如圖2-1）：圖2-1 (尺寸單位:cm)確定汽車荷載和人群荷載的最不利位置：設(shè)影響線零點

5、至1號梁位的距離為，則：得：設(shè)人行道緣石到1號梁軸線的距離 1號梁的活載橫向分布系數(shù)可計算如下： 汽車荷載 人群荷載2號梁：2號梁橫向分布影響線的豎標(biāo)值為： 繪制2號梁橫向分布影響線（如圖2-2）：圖2-2 (尺寸單位:cm)確定汽車荷載和人群荷載的最不利位置：設(shè)影響線零點至2號梁位的距離為，則：2號梁的活載橫向分布系數(shù)可計算如下：汽車荷載 人群荷載3號梁：3號梁橫向分布影響線的豎標(biāo)值為： 繪制3號梁橫向分布影響線（如圖2-3）：圖2-3 (尺寸單位:cm)影響線零點至3號梁位的距離為：汽車荷載人群荷載綜上，跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)：汽車荷載： 人群荷載： 梁端剪力橫向分布系數(shù)（按杠桿法）繪制

6、1號梁、2號梁、3號梁的荷載橫向影響線分別如圖2-4、圖2-5、圖2-6所示，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置。1號梁：圖2-4(尺寸單位:cm)汽車荷載：人群荷載：2號梁：圖2-5 (尺寸單位:cm)汽車荷載：人群荷載：3號梁：圖2-6 (尺寸單位:cm)汽車荷載：人群荷載：綜上，梁端剪力橫向分布系數(shù)：汽車荷載： 人群荷載： 2.2主梁計算主梁內(nèi)力計算1. 恒載內(nèi)力計算：1）計算結(jié)構(gòu)自重集度：主梁橫隔梁邊梁 中梁橋面鋪裝層欄桿和人行道合計邊梁中梁2）計算主梁恒載內(nèi)力：1號梁：截面位置剪力彎矩2號梁：截面位置剪力彎矩3號梁：截面位置剪力彎矩2、 活載內(nèi)力計算：計算邊主梁荷載橫向分布

7、系數(shù)： 計算公路I級車道荷載和人群荷載：局部荷載標(biāo)準(zhǔn)值：集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：計算彎矩效應(yīng)時計算剪力效應(yīng)時人群荷載：計算內(nèi)力影響線面積或豎標(biāo)：內(nèi)力影響線面積影響線關(guān)鍵位置坐標(biāo)影響線圖示跨中彎矩 跨中剪力 支點剪力 計算沖擊系數(shù)：計算形心位置T形梁面積： 設(shè)形心位置距梁頂為，則： 圖2-7 （單位：cm）計算形心主慣性矩 C30混凝土的 簡支梁橋基頻為：沖擊系數(shù)為：1號梁：汽車荷載：跨中 ， 支點人群荷載：跨中 ， 支點計算跨中最大彎矩和最大剪力：內(nèi)力跨中彎矩跨中剪力荷載類型汽車荷載人群荷載汽車荷載人群荷載238.010.53.0285.610.53.01.3231.323/1.3231.323/11

8、/11/0.6330.6330.6860.6330.6330.6864.87547.53147.5310.52.4382.438971.70417.9697.82119.6021.445.02合計1389.6697.82141.045.02計算支點最大剪力：內(nèi)力支點剪力荷載類型汽車荷載人群荷載285.610.53.01.323/1/0.6330.6860.4721.431/4.9/4.91.09.750.9169.750.916178.3485.73-5.0220.506.64合計259.0527.142號梁：汽車荷載：跨中 ， 支點人群荷載：跨中 ， 支點計算跨中最大彎矩和最大剪力：內(nèi)力跨中

9、彎矩跨中剪力荷載類型汽車荷載人群荷載汽車荷載人群荷載238.010.53.0285.610.53.01.3231.323/1.3231.323/11/11/0.5170.5170.4430.5170.5170.4434.87547.53147.5310.52.4382.438793.60341.3763.1797.6817.513.24合計1134.9763.17115.193.24計算支點最大剪力：內(nèi)力支點剪力荷載類型汽車荷載人群荷載285.610.53.01.323/1/0.5170.4430.5000/4.9/4.91.09.750.8329.750.832188.9370.02-0.4

10、812.96-3.59合計258.479.373號梁：汽車荷載：跨中 ， 支點人群荷載：跨中 ， 支點計算跨中最大彎矩和最大剪力：內(nèi)力跨中彎矩跨中剪力荷載類型汽車荷載人群荷載汽車荷載人群荷載238.010.53.0285.610.53.01.3231.323/1.3231.323/11/11/0.4000.4000.4000.4000.4000.4004.87547.53147.5310.52.4382.438614.00264.1157.0468.4213.542.93合計878.1157.0481.962.93計算支點最大剪力：內(nèi)力支點剪力荷載類型汽車荷載人群荷載285.610.53.01

11、.323/1/0.4000.4000.6390/4.9/4.91.09.750.9169.750.832241.4454.187.4511.70-3.24合計303.078.46綜上：1號梁：序號荷載類別彎矩剪力跨中支點跨中（1）結(jié)構(gòu)自重934.00191.600（2）汽車荷載1389.66259.05141.04（3）人群荷載97.8227.145.02（4）1120.80229.920（5）1945.52362.67197.46（6）109.5630.405.62（7）3175.88622.99203.092號梁：序號荷載類別彎矩剪力跨中支點跨中（1）結(jié)構(gòu)自重971.9199.400（2）

12、汽車荷載1134.97258.47115.19（3）人群荷載63.179.373.24（4）1166.28239.280（5）1588.96361.86161.27（6）70.7510.493.63（7）2825.99611.63164.903號梁：序號荷載類別彎矩剪力跨中支點跨中（1）結(jié)構(gòu)自重971.90199.400（2）汽車荷載878.11303.0781.96（3）人群荷載57.048.462.93（4）1166.28239.280（5）1229.35424.30114.74（6）63.889.483.28（7）2459.52673.05118.03 2.3持久狀況承載能力極限狀態(tài)下截

13、面設(shè)計、配筋與驗算配置主筋：由彎矩基本組合表可知，1號梁跨中值最大，考慮到施工方便，偏安全的一律按1號梁計算彎矩進(jìn)行配筋。為計算方便，可將主梁等效為如圖所示T形梁：由橋規(guī)（JTG D62）規(guī)定，翼緣有效寬度取、（相鄰兩梁的平均間距）、和三者之中的較小值。 故取判斷此T形梁的截面類型：取，則滿足：故此T形梁屬于第一類T形。由：得：由：得：采用鋼筋，布五置層（如右圖所示），供給面積為。此時實際有效高度為：所需界面最小寬度：此時，配筋率：不會發(fā)生少筋梁破壞，故此設(shè)計滿足要求。持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算此時，截面受壓區(qū)高度：截面抗彎極限狀態(tài)承載力為 滿足規(guī)范要求。配置彎起鋼筋：由剪力效應(yīng)組合表可

14、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?？缰屑袅π?yīng)以1號梁為最大，為偏安全設(shè)計，一律用1號梁數(shù)值。 假定有通過支點，則：即：截面滿足要求。橋規(guī)（JTG D62）中規(guī)定：最大剪力取用距支座中心處截面的數(shù)值，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)不小于60%，彎起鋼筋（按彎起）承擔(dān)不大于40%；計算第一排彎起鋼筋時，取用距支座中心h/2處有彎起鋼筋承擔(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點處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。距支座處的剪力設(shè)計值為：則由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力組合設(shè)計值為：由彎起鋼筋承擔(dān)的剪力設(shè)計值為：根據(jù)橋規(guī)（JTG D62）規(guī)定，計算第一排彎起鋼筋

15、時，采用距支座中心處，應(yīng)由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力組合設(shè)計值，即。第一排彎起鋼筋的截面面積：縱筋彎起提供的。第一排彎起鋼筋起彎點距支座距離為：按比例可求：第二排彎起鋼筋的截面面積為：縱筋彎起提供第二排彎起鋼筋起彎點距支座距離為：按比例可求：第三排彎起鋼筋的截面面積為：縱筋彎起提供第三排彎起鋼筋起彎點距支座距離為：按比例可求：第四排彎起鋼筋的截面面積為：縱筋彎起，提供第四排彎起鋼筋起彎點距支座距離為：按比例可求：第五排彎起鋼筋的截面面積為：采用加焊，提供第五排彎起鋼筋起彎點距支座距離為：綜上：彎起鋼筋排次彎起點距支點距離（）剪力（）所需鋼筋截面面積（）鋼筋提供的截面面積（）11331.7229.

16、281544.11608.522627.6204.051374.11608.533887.7147.83995.61608.545112.093.17627.41608.556307.0540.05269.7628.3配置箍筋：截面有效高度按（）深入支點計算，可得：縱筋配筋率選用直徑為的雙肢箍筋，單肢箍筋的截面面積為，箍筋間距為：或 故可取在支撐截面處自支座至一倍梁高的范圍內(nèi)取。綜上所述，全梁箍筋的配置為雙肢箍筋，由支點至距支座中心1.5m處，其余地方箍筋間距。當(dāng)時，當(dāng)時，故此箍筋布置符合要求。斜截面抗剪承載能力驗算： 按公預(yù)規(guī)條規(guī)定，斜截面抗剪強(qiáng)度驗算位置為：（1） 距支座中心h/2（梁高一

17、半）處截面；（2） 受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面；（3） 錨于受拉區(qū)的縱向主筋開始不受力處的截面；（4） 箍筋數(shù)量或間距有改變處的截面；（5） 受彎構(gòu)件腹板寬度改變處的截面。取斜截面的水平投影長度取平均值，即 距支點h/2=750mm處1-1截面，；距支點1331.7mm處2-2截面，；距支點h=1500mm處3-3截面，；距支點2627.6mm處4-4截面，；距支點3887.7mm處5-5截面，；距支點5112.0mm處6-6截面，；距支點6307.05mm處7-7截面，；按公預(yù)規(guī)條規(guī)定：受彎構(gòu)件配有箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪強(qiáng)度驗算公式為： 式中：斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同的抗剪能力（k

18、N）； 箍筋的配筋率，； 與斜截面相交的普通彎起鋼筋的抗剪能力（kN）； 斜截面內(nèi)在同一彎起平面的普通彎起鋼筋的截面面積（mm2）。；。按公預(yù)規(guī)取，。斜截面1-1：斜截面1-1切割兩排彎起鋼筋，未彎起的受拉鋼筋為，縱筋配筋率箍筋配筋率 斜截面2-2：斜截面切割兩排彎起鋼筋，未彎起受拉鋼筋為，縱筋配筋率 斜截面3-3：斜截面切割兩排彎起鋼筋，未彎起受拉鋼筋為，縱筋配筋率 斜截面4-4：斜截面切割兩排彎起鋼筋，未彎起受拉鋼筋為，縱筋配筋率 斜截面5-5：斜截面切割兩排彎起鋼筋，未彎起受拉鋼筋為，縱筋配筋率故取 斜截面6-6：斜截面切割一排彎起鋼筋，未彎起受拉鋼筋為，縱筋配筋率故取 斜截面7-7：斜

19、截面切割一排彎起鋼筋，未彎起受拉鋼筋為，縱筋配筋率故取 綜上可知：斜截面抗剪承載能力符合要求。持久狀況斜截面抗彎極限承載能力狀態(tài)驗算鋼筋混凝土梁斜截面抗彎承載能力不足而破壞的原因，主要是由于受拉區(qū)縱向鋼筋不好或彎起鋼筋位置不當(dāng)造成。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，如果縱向受拉鋼筋與彎起鋼筋在構(gòu)造上注意按規(guī)范構(gòu)造要求配置，斜截面抗彎承載能力可以得到保證而不必進(jìn)行驗算。如圖2-14所示，對彎起的四組主筋，其彎起點與其強(qiáng)度“充分利用點”之間的距離分別為S1=1960.84mm，S2=1889.24mm，S3=4638.00mm,均滿足S>=0.5h=1500/2=750mm。即滿足橋規(guī)中彎起鋼筋的彎起點到彎起鋼

20、筋強(qiáng)度被充分利用截面的距離S滿足，且滿足其他構(gòu)造要求，則可不進(jìn)行斜截面抗彎承載力計算。³2.4持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算按公預(yù)規(guī)條的規(guī)定，最大裂縫寬度按下式計算：式中：考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)，取； 考慮荷載作用的系數(shù)，長期荷載作用是，其中為長期荷載效應(yīng)組合下的內(nèi)力，為短期效應(yīng)組合計算的內(nèi)力； 與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù)，； 縱向受拉鋼筋的直徑，因縱向受拉鋼筋直徑均為32mm,故取d=32mm； 截面配筋率，其中，帶入可求： 受拉鋼筋在使用荷載作用下的應(yīng)力，按公預(yù)規(guī)條公式計算：1號梁：荷載短期效應(yīng)組合： 荷載短期效應(yīng)組合： 則故取帶入可求： 滿足公預(yù)規(guī)條，此外還應(yīng)滿足公預(yù)規(guī)9.3

21、.8條規(guī)定,在梁腹高的兩側(cè)設(shè)置直徑為的縱向防裂鋼筋，以防止產(chǎn)生裂縫。若用，則: ，配筋率，介乎0.00120.002之間，可行。2.5持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰炈惆垂A(yù)規(guī)條和6.5.2條規(guī)定：式中 開裂構(gòu)件等效截面的抗彎剛度； 全截面的抗彎剛度，； 開裂截面的抗彎剛度，； 開裂彎矩，； 構(gòu)件受拉區(qū)混凝土塑性影響系數(shù)，； 全截面換算截面重心軸以上部分對重心軸的面積矩； 全截面換算截面慣性矩； 開裂截面換算截面慣性矩； 全截面換算截面面積對受拉邊緣的彈性抵抗矩。設(shè)面積等效換算成混凝土的面積為，則：其中：鋼筋的換算截面面積； 鋼筋與混凝土的彈性模量之比，即。可看做一高長的矩形。則T形梁截面可等

22、效為如圖所示截面：計算形心位置：設(shè)形心距梁頂面距離為，則：換算截面慣性矩為： 設(shè)換算截面的受壓區(qū)高度為,此時，由得：開裂截面換算截面慣性矩為（按全截面參加工作計算，取）： 代入公式得：荷載短期效應(yīng)作用下跨中截面撓度為：長期撓度為：應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度，預(yù)拱度值按結(jié)構(gòu)自重和1/2可變荷載頻遇值計算的長期撓度之和采用。 消除自重影響后的長期撓度為： 符合規(guī)范要求。3橫梁計算3.1橫梁內(nèi)力計算跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖所示。 縱向一列車道荷載對跨中橫隔梁的計算荷載為： 計算彎矩時：計算剪力時：繪制跨中橫隔梁的彎矩影響線：按偏心壓力法可繪制1、2號梁的荷載橫向分布影響線。1號梁：2號梁：的影響線豎坐標(biāo)值計

23、算如下：作用在1號梁軸上時，作用在5號梁軸上時，作用在2號梁軸上時，可繪制影響線：繪制跨中橫隔梁的剪力影響線：1號主梁處截面的影響線：截面內(nèi)力計算：在相應(yīng)的影響線上按最不利荷載位置加載，對于汽車荷載須考慮沖擊影響力，計算結(jié)果如下：彎矩：剪力：內(nèi)力組合：承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合：基本組合：正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合：短期效應(yīng)組合：3.2橫梁截面配筋與驗算：橫梁翼板有效寬度為：取,則即：故此梁屬于第一類T形梁。由得：由得：配置鋼筋，提供截面面積為：此時實際有效高度為：所需界面最小寬度：此時，配筋率：不會發(fā)生少筋梁破壞，故此設(shè)計滿足要求。4行車道板的計算4.1結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力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算，如圖所示：（單位：cm），所以行車道板可視為多跨連續(xù)單向板。1. 每延米板上的恒載g:瀝青混凝土層面：C25混凝土墊層：T梁翼緣板自重：每延米跨寬板恒載合計：2.永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)彎矩：剪力：3.可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng):公路級：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按照橋規(guī)車輪著地寬度，安全帶與梁肋之間的水平方向凈距為0.90m，安全帶內(nèi)側(cè)與車輪中心最小距離為0.50m，所以車輪中心線到梁肋外側(cè)凈