裝配式鋼筋混凝土簡支形梁橋設計

裝配式鋼筋混凝土簡支T形梁橋設計一、設計資料1、橋面凈寬：凈-7（車行道）+2×1.0（人行道）+2×0.25（欄桿）。2、主梁跨徑和全長標準跨徑：Lb=25m（墩中心距離）。計算跨徑：L=24.50m預制長度：L’=24.95m設計荷載公路-II級，人群3.5kN/m2。材料材料規(guī)格內容鋼筋HRB335（原Ⅱ級）主梁主筋、彎起鋼筋和架立鋼筋R235（原Ⅰ級）箍筋混凝土C25主梁C30防水橋面鋪裝5、結構尺寸橫隔梁5根，肋寬15cm橋梁縱向布置圖（單位：cm）151524952450609609609609180180180180180180100100700128180140180140120814206、計算方法極限狀態(tài)法7、設計依據(jù)(1)《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG–D60-2004）。(2)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG–D60-2004）。二、行車道板的計算(一)計算模式行車道板按照兩端固定中間鉸接的板來計算(二)荷載及其效應1．每延米板上的恒載個g橋面鋪裝：T梁翼緣板自重：每延米跨寬板恒載合計：2．永久荷載產生的效應彎矩：剪力：3．可變荷載產生的效應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根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》4.3.1條后輪著地寬度及長度為：順行車方向輪壓分布寬度：垂直行車方向輪壓分布寬度：荷載作用于懸臂根部的有效分布寬度：單輪時：根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》4.3.2條，局部加載沖擊系數(shù)：作用于每米寬板條上的彎矩為：單個車輪時：取最大值：作用于每米寬板條上的剪力為：4．基本組合根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》4.1.6條恒+汽：故行車道板的設計作用效應為：(三)截面設計、配筋與強度驗算1.界面設計與配筋懸臂板根部高度，凈保護層。若選用鋼筋，則有效高度為：根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2化簡：解得：驗算：根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.2條：需要的間距為：，取此時即橋面板布置間距為的鋼筋根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.9條，抗剪截面應符合：滿足規(guī)范要求根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.10條故不需要進行斜截面抗剪承載力計算，僅按構造要求配置箍筋。板內分布鋼筋用，間距取25cm。2.承載能力驗算由可得：承載能力滿足要求三、主梁的計算(一)主梁的荷載橫向分布系數(shù)1．跨中彎矩橫向分布系數(shù)(根據(jù)偏心受壓法計算，考慮主梁抗扭剛度修正)(1)主梁的抗彎慣矩及抗扭慣矩平均板厚：主梁截面的重心距頂緣距離：T形截面抗扭慣矩近似等于各個矩形截面抗扭慣矩之和：頂板：，查表得腹板：，查表得(2)抗扭修正系數(shù)根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》3.1.6條，(3)各主梁橫向分布系數(shù)1號主梁的橫向影響線具體見下圖1號主梁橫向影響線同理可求得2號主梁和3號主梁的影響線，由于結構對稱，4號主梁的影響線與2號主梁影響線對稱，5號主梁的影響線與1號主梁影響線對稱.2號主梁橫向影響線3號主梁橫向影響線對1、2、3號主梁進行最不利加載以求得橫向分布系數(shù)，加載的位置見下圖1號主梁最不利加載2號主梁最不利加載3號兩的橫向影響線為直線，可直接計算對于公路II級1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：對于人群1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：對于人行道板和欄桿1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：2．梁端剪力橫向分布系數(shù)(根據(jù)杠桿法計算)1號主梁加載2號主梁加載3號主梁加載對于公路II級1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：對于人群1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：(二)作用效應計算1．永久作用效應(1)永久荷載假定橋面構造各部分重力平均分配給主梁承擔主梁：橫隔板：中梁：邊梁：橋面鋪裝：人行道板及欄桿按照5.5kN/m來計算，根據(jù)橫向分布系數(shù)分攤至各主梁的荷載為：1號主梁：2號主梁：3號主梁：各梁的永久荷載為：1號主梁：2號主梁：3號主梁：(2)永久作用效應計算1號主梁跨中彎矩：支點剪力：2號主梁跨中彎矩：支點剪力：3號主梁跨中彎矩：支點剪力：2．可變作用效應(1)汽車荷載沖擊系數(shù)取沖擊系數(shù)(2)可變作用產生的彎矩a．公路II級根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》4.3.1條規(guī)定，公路II級車道荷載按照公路I級車道荷載的0.75倍采用，即均布荷載，各主梁的跨中彎矩：1號主梁：2號主梁：3號主梁：b．人群荷載人群荷載：各主梁的跨中彎矩：1號主梁：2號主梁：3號主梁：c．彎矩基本組合根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》4.1.6條規(guī)定，永久作用設計值效應與可變作用設計值效應的分項系數(shù)為：永久荷載作用分項系數(shù)：汽車荷載作用分項系數(shù)：人群荷載作用分項系數(shù)：結構重要性系數(shù)：組合系數(shù)：各主梁的彎矩基本組合：1號主梁：2號主梁：3號主梁：(3)可變作用產生的跨中剪力按照跨中的橫向分布系數(shù)來計算跨中的剪力，橫向分布系數(shù)沿橋跨沒有變化，計算剪力時，根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》4.3.1條規(guī)定，集中荷載標注值需乘以1.2的系數(shù)，即a．公路II級各主梁的跨中剪力：1號主梁：2號主梁：3號主梁：b．人群荷載各主梁的跨中剪力：1號主梁：2號主梁：3號主梁：c．跨中剪力基本組合各主梁的跨中剪力基本組合：1號主梁：2號主梁：3號主梁：(4)可變作用產生的支點剪力計算支點剪力時荷載橫向分布系數(shù)是沿橋跨變化的，支點處的橫向分布系數(shù)由杠桿法求得，第一道橫隔板采用跨中的橫向分布系數(shù)，支點到第一道橫隔板處采用線性變化。根據(jù)前面的計算結果，公路II級和人群荷載相對應的1、2、3號主梁的橫向分布系數(shù)沿跨長的變化見下圖：公路II級人群荷載a．公路II級各主梁的支點剪力：1號主梁：2號主梁：3號主梁：b．人群荷載各主梁的支點剪力：1號主梁：2號主梁：3號主梁：c．支點剪力基本組合各主梁的支點剪力基本組合：1號主梁：2號主梁：3號主梁：(三)持久狀況承載能力極限狀態(tài)下截面設計、配筋與驗算1.配置主筋根據(jù)前面的彎矩基本組合可知，1號梁的跨中彎矩最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號梁的彎矩進行配筋計算。假定主梁單向配筋，鋼筋凈保護層為3cm，鋼筋重心至底邊距離，則主梁有效高度已知1號梁跨中彎矩，根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.3條：在這里，，，，求解得根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.3條：選用鋼筋鋼筋的重心距底緣的距離為：實際有效高度：配筋率驗算：2.持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算實際受壓區(qū)高度：滿足規(guī)范要求截面抗彎極限狀態(tài)承載力為：滿足要求3.根據(jù)斜截面抗剪承載力進行斜筋配置根據(jù)剪力基本組合，3號梁的支點剪力最大，1號梁的跨中剪力最大，偏安全計，支點剪力以3號梁為準，跨中剪力以1號梁為準：，假定有通過支點，根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.9條，抗剪截面需滿足構造要求：根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.10條：介于兩者之間，應進行持久狀況斜截面抗剪極限狀態(tài)承載力驗算。積算圖式如下圖所示：內插得到距離梁高處的剪力則由混凝土和箍筋承擔的部分：由彎起鋼筋承擔的部分：各排鋼筋的彎起位置與承擔的剪力見下表：彎起鋼筋排次彎起點距支座中心距離(m)承擔的剪力值(kN)11.3223.122.5172.833.7122.644.972.356.122.1各排彎起鋼筋的計算：根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.7條在這里，，故相應于各排彎起鋼筋的面積：則每排彎起鋼筋的面積為：彎起：，能夠滿足工程上的要求彎起：彎起：彎起：彎起：彎起：在近跨中處增設輔助斜筋，，根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.11條，彎起鋼筋的彎起點，應設在按抗彎強度計算不需要該鋼筋的截面以外不小于處，滿足要求4.箍筋配置根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.11條，箍筋的間距為：在這里，，，選用雙肢箍筋，，，距離支座中心處的主筋為，，，，，計算剪力，計算可得：選用。根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》9.3.13條，在支座中心向跨徑方向長度不小于一倍梁高范圍內，箍筋間距不宜大于100mm。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2.5處，為10cm，其余地方箍筋間距為15cm。則配箍率分別為：當時，當時，5.斜截面抗剪承載能力驗算根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.7條，當受彎構件配有箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪強度驗算公式為：為了簡化計算，取用平均值，即根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》5.2.6條，需要驗算的斜截面有：(1)距離支座處截面，相應的，(2)距離支座中心1.3m處截面(彎起鋼筋彎起點)，相應的，(3)距離支座中心2.5m處截面(彎起鋼筋彎起點及箍筋間距變化處)，相應的，(4)距離支座中心3.7m處截面(彎起鋼筋彎起點)，相應的，取，(5)距離支座中心4.9m處截面(彎起鋼筋彎起點)，相應的，取，(四)持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算根據(jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》6.4.3條，最大裂縫寬度采用下式計算：取1號梁的彎矩進行組合，對于1號梁，永久作用產生的彎矩：，公路II荷載產生的彎矩：(不計沖擊力)，人群荷載產生的彎矩：作用短期效應組合：作用長期效應組合：在這里，，，，取可算得裂縫的寬度為：，滿足規(guī)范要求(五)持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰炈愀鶕?jù)《公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》6.5.2條，剛度可按下式來計算：在這里，換算截面中性軸距T梁頂面的距離：化簡：解得：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矩：前面已計算得到全截面對重心軸的慣性矩：全截面