筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)書

1、筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)書第一部分課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)資料1、結(jié)構(gòu)型式及基本尺寸采用分片形式 T 形截面。梁梗中心道碴槽寬每片梁頂計(jì)算跨度梁全長梁高跨中腹板距寬厚180cm390cm192cm16.00m16.50m1.90m30cm2、橋上線路與人行道橋上線路為平坡、直線、單線鐵路，道碴橋面；設(shè)雙側(cè)帶欄桿的人行道。3、材料混凝土： 250 號鋼筋： T20MnSi 及 A3。板內(nèi)：受力鋼筋 10；分布鋼筋 8。梁內(nèi)：縱向受力鋼筋 20；箍筋及縱向水平鋼筋 8；架立筋 14。4、荷載活載：列車活載 : 中活載；人行道活載：距梁中心2.45 米以內(nèi) 10kPa；距梁中心 2.45 米以外 4kPa；

2、恒載：人行道板重1.75kPa;欄桿及托架重（集中作用于欄桿中心） 0.76kN/m（順橋）；道碴及線路設(shè)備重 10kPa；道碴槽板及梁體自重，按容重25 kN/m3 計(jì)算。板自重可近似按平均厚度計(jì)算。5、規(guī)范鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 TB2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.3-2005105390/20: 17314 3621396327 103010 2745700910251梁體橫截面圖（單位： cm）二設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容第一部分道碴薄板的設(shè)計(jì)和計(jì)算一荷載計(jì)算與組合1. 恒載（ 1）板的自重 q1 （按平均厚度 h f ）A11/ 2(1215)63850.5(cm2

3、)A21/ 2(1215)45607.5(cm2 )A31 / 2(2415)27526.5(cm2 )A41/ 2(1953724.5) 6481.5(cm 2 )A671070(cm2 ) （按矩形估算）A A1A22A3 A4A6850.5607.52 526.5 481.5 703062.5(cm2 )板平均高度h fA3062.518.904( )L63272745cmq1 h frc118.90425 /1004.726(KN/ )m（ 2）道碴及線路設(shè)備重：q210 110( KN / m)（ 3）外擋碴墻重 Q1外擋碴墻的幾何尺寸如圖所示：x擋碴墻A53024.518 16 2

4、.516112.261 （2.56.1） 1.8586.05(cm2)222Q1c A525586.0510 41.465( kN )Q1作用點(diǎn)：A5? x140300701/ 2 16080(14036/ 3) 44140 (14022)1/ 23618(18436/ 3)61122/ 2(18461/ 3)x99.5mm 取為 99mm。（4） 人行道板重： q31.7511.75(kN / m)（ 5） 欄桿及托架重： Q2 0.76 kN綜上可得恒載的計(jì)算圖示如下：Q1=1.465kNq1+q2=(4.725+10)kN/mEABCD道碴槽板恒載受力示意圖尺寸單位： cm（控制截面為圖

5、中紅線所示的A、 B、 C、 D、 E 五個截面）恒載引起的內(nèi)力計(jì)算：在順跨度方向取米寬的板帶進(jìn)行計(jì)算。E 截面：122M E 1.1Q22q4 l0.76 1.1 1.75 1.06 / 2 1.819kN mQE0.761.751.062.615kNA 截面：M A 0.76 (1.1 0.63)1.691.75xdx0.631.465 (0.630.099)0.5 14.726 0.6327.167(kN m)QA0.761.751.061.46514.7260.6313.357( kN )B 截面：M B0.76(1.1 0.630.27)1.691.75xdx0.91.465 (0.

6、63 0.270.099)14.726(0.63 0.27)2 / 2 11.310kN mQB0.761.751.061.46514.726 0.917.333(kN )C截面：M C10(0.480.27) 2 / 24.726(0.450.27) 2 / 2 4.037( kN m)QC100.754.726(0.750.03)10.903 kND截面：M D100.482 / 2 4.7260.452 / 21.631(kN m)QD100.484.7260.456.927( kN )2. 活載（ 1）列車活載普通列車產(chǎn)生“中活載”如下：5×220kN92kN/m80kN/m

7、5×1.5m30m任意長a 普通活載 特種列車產(chǎn)生的“中活載”如下：250/2kN250/2kNmmcc422335°314/2m1.2m道碴槽板的列車活載按特種活載。q p0250/ 266.348kN / m21.571.26計(jì)算活載沖擊系數(shù)11 (其中2.0)30 L6外懸臂板長L外90cm0.9m(1 )外) 1.38812.0(300.9qp外(1)外 qp01.388 66.34892.091kN / m2內(nèi)懸臂板長L內(nèi)72cm0.72 m(1 )內(nèi)12.0(6) 1.391300.72q p內(nèi)(1)內(nèi) qp01.391 66.348（2）92.290 kN /

8、 mq p內(nèi) q p外92.09192.290（q p292.19 KN / m)2（ 2）人行道靜活載距梁中心 2.45m 以內(nèi)： q3'10kPa ;距梁中心 2.45m 以外： q3"4kPa .活載內(nèi)力組合（分工況討論） ：活載組合：有車 - 列車活載 +2.45m 以外的人行道活載，即 qpq3''，板與人行道荷載分布圖如下：q3"=4kN/mqp=92.19kN/mEADBC活載組合：無車 - 全部的人行道活載， 即 q3'q3'' ，板與人行道荷載分布圖如下：q3'=10kN/m4kN/mEADBC結(jié)合前

9、面部分的恒載計(jì)算有：板與人行道荷載分布表q1q2q3q3 (kPa)q3qPQ1Q2(KN/m)(KN/m)(kPa)(kPa)(kPa)(kN)(kN)4.725101041.7592.21.4650.76道碴及2.45m 以2.45m 以人行道列車活擋碴墻欄桿及板自重線路設(shè)內(nèi)外步板重載重托架重備重活載引起的內(nèi)力計(jì)算：在順跨度方向取米寬的板帶進(jìn)行計(jì)算。E 截面：M 活11.0614(1.0620.52 )1.747(kN m)4xdx0.521M 活24(1.0620.52 ) 100.50.5/ 2 2.997kN m2Q活140.562.24kNQ活240.56100.57.24kNA

10、截面：M 活114 (1.69 2 -1.13 2 )+92.190.252 / 2 6.039kN m2M 活2110(1.1320.62 )14(1.692 1.132 ) 7.558(kN m)22Q活140.5692.190.2525.288 kNQ活27.24kNB 截面：M 活1192.190.522 + 14(1.9621.42 ) 16.227kN m22M 活2110 (1.420.92 )14(1.9621.42 ) 9.513kN m22Q活140.56 92.190.5250.179( kN )Q活27.24kNC截面：M 活192.190.752/ 225.928kN

11、mM 活 20kNmQ活192.190.7569.143(kN )Q活20kND截面：M 活192.192/ 2 10.620( kN m)M 活 20kN m0.48Q活192.190.4844.299( kN )Q活20kN綜合以上計(jì)算，彎矩和剪力如下表控制力 M=恒載 M+ max 活載 M，活載 M控制力 Q=恒載 Q+ max 活載 Q，活載 Q彎矩表如下截面EABCD恒載彎矩 (kN·m)1.8197.16711.3104.0371.631活載彎矩1.7476.03916.22725.92810.620(kN·m)活載彎矩2.9977.5589.51300(kN

12、·m)控制力 M(kN·m)4.81614.72527.53729.96512.251剪力表如下截面EABCD恒載剪力 (kN)2.61513.35717.33310.9036.927活載剪力 (kN)2.2425.28850.17969.14344.299活載剪力 (kN)7.247.247.2400控制力 Q(kN)9.85538.64567.51280.04651.226二板厚檢算板的凈保護(hù)層厚度取為34cm，板的受力鋼筋采用HRB335 12 , 查鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范TB10002.3-2005, 得 s 180MPa混凝土標(biāo)號為250,

13、查TB10002.3-2005得 b 8.5MPa， n15a34640( mm)x / h0nb158.5n15 8.50.417bs180bh02(12M取 b1m 100cm/ 3)bh020.4418(12M10.5588 M0.4418 / 3) 9.5截面EABCDM（KN/m）4.81614.72527.53729.96512.251h00.5588M (cm)5.77110.09113.814.3959.204h0a （cm）9.77114.09117.818.39513.204h實(shí) （cm）1215242415由上表可以看出 h算h0ah實(shí) 都每一個控制截面均成立，因此板厚檢

14、算合格。三配筋并檢算最小配筋率（查規(guī)范有min0.15% ）Z 0.88h00.88(h實(shí) - a)截面EABCDZcm）7.049.6817.617.69.68MAS需?Z3.88.458.699.467.03s配筋（間距512119121191211121181211cm）10101010斷筋數(shù)10斷 510斷 110斷1不斷筋10斷2（cm2）5.149.2529.25210.288.224As實(shí)0.84%0.46%0.51 %0.75%0.64%min0.15%0.15%0.15%0.15%0.15%取 C 截面為控制截面，其所需要的面積為Asc 9.84(cm2 )查規(guī)范有 C 截面

15、的配筋應(yīng)取1211.0cm ，以 C截面處配筋為基準(zhǔn) （因?yàn)橥话鍍?nèi)的鋼筋距離不能取很多不同的數(shù)值，故只能取距離最小的， 然后通過斷筋來避免材料的浪費(fèi)。）對于 E 截面， 3.8100%37.0%所以 10斷 ；10.285對于 A 截面， 8.45100%82.2%所以 10斷 1；10.28對于 B 截面， 8.69100%84.5%所以 10斷 1；10.28對于 C 截面不用斷筋；對于 D 截面， 7.03100%68.4%所以 10斷2.10.281211cmm mm m0 044 2c截面板內(nèi)的鋼筋布置圖四混凝土壓應(yīng)力、鋼筋拉應(yīng)力檢算查規(guī)范 TB10002.3 2005 有 n=1

16、5E 截面：M 4.816kN m Q 9.855kN0. 00643n150.006430.0964(n )22nn0.353xh00.353 82.825cm2M24816c100 2.8254.83 MPabx(h0 x / 3)(8 2.825 / 3)b 8.5MPaM4816s 180MPasx / 3)132.75MPaAs( h05.14 (8 2.825 / 3)QQ9855 10 2tp 2 0.67MPazlbZb( h0 x / 3)0.14MPa100 (8 2.825/ 3)A 截面：M14.725kN mQ38.645kN0.009345n150.0093450.

17、14(n) 22nn0.408xh00.408114.483cmc2M2147256.91MPab8.5MPabx(h0x / 3)1004.483(11 4.483/ 3)sM14725150.69MPas180MPaAs( h0x / 3)10.28(114.483/ 3)zlQQ38645 1020.41MPatp20.67MPabZb( h0x /3) 100 (11 4.483/ 3)B 截面：M 27.537kN m Q 67.512 kN0. 00514n150.005140.0771(n )22n n0.323xh00.323206.46 cmc2M2275374.78MPab

18、8.5MPabx(h0x / 3)1006.46(206.46 / 3)sM27537150.10 MPas180MPaAs( h0x / 3)10.28 (206.46 / 3)zlQQ6751210 20.38MPatp 20.67MPabZb( h0x / 3)100(206.46/ 3)C截面：M29.965kN mQ80.046kN0.00514n150.005140.0771(n)22nn0.323xh00.323206.46 cmc2M2299655.20MPab8.5MPabx(h0x / 3)1006.46(206.46 / 3)sM29965163.33MPas180MPa

19、As( h0x / 3)10.28 (206.46 / 3)zlQQ80046 10 20.45MPatp 2 0.67MPabZb( h0x / 3)100(206.46/ 3)D截面：M12.251kN mQ51.226kN0.00841n150.008410.1262(n)22nn0.392xh00.392114.31cmc2M2122515.95MPab8.5MPabx(h0x / 3)1004.31(114.31/ 3)sM12251138.46 MPas180MPaAs( h0x / 3)9.252 (11 4.31/ 3)zlQQ51226 10 20.54MPatp 20.67

20、MPabZb( h0x / 3)100(114.31/ 3)經(jīng)檢算，各控制截面的混凝土壓應(yīng)力與主拉應(yīng)力、鋼筋的拉應(yīng)力等均小于其規(guī)定的容許應(yīng)力，故檢算合格。計(jì)算列表如下：截面 M(N·m)Q(N)=As/bh 0nx=h (cm)c(MPa)s(MPa)tp(MPa)0E481698550.006430.09640.3532.8254.83132.750.14009350.140.4084.4836.91150.690.41B27537675120.005140.07710.3236.464.78150.100.38C29965800460.005140.07

21、710.3236.465.20163.330.45D12251512260.008410.12620.3924.315.95138.460.54五檢算裂縫寬度查規(guī)范 TB10002.3 2005 有：wf0.200mm鋼筋混凝土 T 形受彎構(gòu)件截面受拉邊緣的裂縫寬度計(jì)算公式：wf K1 K 2 rs(808 0.4d )(mm)Esz其中： K1 鋼筋表面形狀影響系數(shù)。對于螺紋鋼筋K10.8 ；K 2 1M 10.5M2MMM 1 活載引起的彎矩；M 2 恒載作用引起的彎矩。M 全部計(jì)算荷載作用引起的總彎矩- 系數(shù)，對光面鋼筋取 0.5 ，對帶肋鋼筋取 0.3 （該處取 0.3 ）。r-中性軸

22、至受拉邊緣的距離與中性軸至受拉鋼筋重心的距離之比，對梁和板， r 可分別采用 1.1 和 1.2 ；d 為受拉鋼筋的直徑s 受拉鋼筋重心處鋼筋應(yīng)力Es 鋼筋的彈性模量，取 Es200103 MPaz 受拉鋼筋有的效配筋率，z(n1 1n2 2 n2 ) As1 ，其中：Ahln1 、 n2 、 n3-單根、兩根一束、三根一束的受拉鋼筋根數(shù)；1、 2、3 -考慮成束鋼筋的系數(shù)，對單根鋼筋1 =1.0 ，兩根一束2 =0.85 ，三根一束3 =0.70板中均為單根鋼筋，zn1 1 As1As1Ahl2aba 受拉鋼筋重心至混凝土邊緣的距離E 截面zAsE5.140.0064252ab24100K2

23、1 0.3 M10.5M21 0.3 2997 0.5 1819 1.38MM48164816K1 K 2rs80.4d132.7580.412fEs(80) 0.8 1.38 1.23 (80) 0.199mmfz200 100.006425A 截面zAsA10.280.012852ab24 100K21 0.3 M10.5M210.375580.571671.397MM1472514725fK1K2 rs (80 8 0.4d )0.81.3971.2150.693(80 8 0.4 12) 0.186mmEsz200 100.01285B 截面zAsA10.280.012852ab24

24、100K21 0.3 M10.5M210.3162290.5113101.382MM2753927539fK1K2 rs(80 8 0.4d )0.81.3821.2150.10(80 8 0.4 12) 0.183mmEs30.01285z200 10ffC截面zAsA10.280.012852ab24 100K210.3 M10.5 M210.3259280.540371.3269MM2996529965fK1K2 rs(8080.4d )0.81.32691.2163.333 (8080.4 12)0.191mmEsz200100.01285D截面zAsD9.2520.011572ab2

25、4 100K210.3M1M210.3106200.516311.3266M0.512251M12251fK1K2 rs (8080.4d )0.81.32661.2138.463 (8080.4 12)0.199mmEsz200100.01157ff計(jì)算列表如下：截面K1M1M2MK2As 供 s (MPa)zf（mm）E0.82997181948161.385.14132.750.00650.199A0.875587167147251.39710.28150.690.012850.186B0.816229 11310275391.3810.28150.100.012850.183C0.82

26、59284037299651.32710.28163.330.012850.191D0.8106201631122511.3279.252138.460.011570.167根據(jù)計(jì)算，裂縫寬度滿足要求。第二部分、主梁的計(jì)算（取一片梁進(jìn)行計(jì)算）一、荷載與內(nèi)力1、恒載（1）道碴、線路設(shè)備、人行道板、欄桿托架重q11.76 KN / m（2）主梁自重 q2A5586.05(cm2 )A7301905700(cm2 )A8(1535)20500(cm2 )2101010109A9(1902435)1027221376.665(cm )A窄AA5A72A83062.5586.05 5700 1000 1

27、0348.55(cm 2 )A寬A窄2A910348.5521376.665 13101.88(cm2 )q2窄A窄 rc10348.5510 42525.871( KN / m)q2寬A寬 rc13101.8810 42532.755( KN / m)設(shè)寬段長度為 4.25x2m，窄段長度為8m，截面在距支座 4.25m（即 L/4 處）發(fā)生突變（由 50cm變?yōu)?30cm）。則 ( 長度 L 取為 16.5m)q2寬 l 寬q2窄 l 窄8 25.871 8.532.755q216.529.417（ KN / m)Lqq1q219.629.41749.107(m)在計(jì)算出 q 之后，相當(dāng)于

28、整個計(jì)算跨度 16m上均布有大小為 49.107KN/m 的力，按簡支梁進(jìn)行處理。 （兩旁的 0.25m 可以近似忽略）支點(diǎn)處：Q0 49.107 16 / 2392.136kNM 00kNmL/8 處：QL /8Q0L / 8q0.37549.10716294.102kNM L/8Q0L /8q(L / 8)2 / 20.054687549.107162686.238kNmL/4 處（變截面處）：QL /4Q0L / 4q0.2549.107 16 196.068kNM L/4Q0L/4q(L / 4) 2 / 20.0937549.107 1621176.408kNm3L/8 處：Q3L/

29、8Q03L/8q 0.125 49.107 16 98.034kNM3L/8Q03L/8q(3L / 8)2 / 2 0.117187549.107256 1470.51kN mL/2 處：QL /2Q0L / 2q0kNM L/2Q0L/2q(L / 2) 2 / 20.12549.1071621568.54kN m計(jì)算結(jié)果列表如下：截面支點(diǎn)L/8L/4（變截3L/8L/2面處）Q恒 (kN) 392.136294.102196.06898.0340M恒 (kN·m)0.0686.2381176.4081470.511568.542. 活載（普通中活載）沖擊系數(shù)：116)12.0(

30、62.0 () 1.26130 L3016其中41h2h=0.5m2h=0.5m 為梁頂填土厚度， L 為梁的計(jì)算跨度。此外，該粱由兩片梁并成，因此每一片梁還要乘以 1/2 。綜上可得，活載作用下的內(nèi)力計(jì)算公式為：Smax1（1+ ）K2-S影響線的面積；K-通過結(jié)構(gòu)力學(xué)課本表11-1 （中 - 活載的換算荷載）可得到。支點(diǎn)處：L16m ，0K 0137.7KN / mM 0K(1 )0支點(diǎn) M L.C.2L16m1161 81K 0 137.7KN / m12支點(diǎn) Q L.C.Q01.261137.78694.56(KN )2L/8 處：L16m1161.7514 K1125.5KN / m

31、28M 1K(1)11.261125.5141107.79 (KN / m)7/4228L14m1140.8756.125L/8 處M L.C.27/8K 1143.3KN / m8L/8 處Q L.C.1/81Q11.261143.36.125553.40( KN )821/4L 處（變截面處）：L16m116324 K1123.8KN / m324K (11L/4 處M L.C.M 1)1.261123.8241873.34(KN / m)3/44221L/4 處Q L.C.L12m120.754.5 K1150.4KN / m1/424Q 111.261150.44.5426.72(KN

32、 )15/4423/8L 處：3L/8 處M L.C.115L16m1630 K3121.9KN / m5/82483L/8 處Q L.C.3/8M 3K(1 )11.261 121.9 30 2305.74(KN / m)822L10m11653.125K 3159.8KN / m288Q311.261159.83.125314.86( KN )821/2L 處：L16m116432K 1119.4KN / m422M 1K (1)11.261 119.4322409.01(KN / m)L/2 處M L.C.2221/21L8m0.582K 1172.2KN / mL/2 處Q L.C.221/2Q 111.261172.22217.14(KN )22計(jì)算結(jié)果列表如下：截面支點(diǎn)L/8L/4（變截3L/8L/2面處）l(m)02468K137.7143.3150.4159.8172.2QKM137.7125.5123.812