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

裝配式鋼筋混凝土簡支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－Ⅱ級和人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3（三）主梁跨徑和全長標(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：18.96(主梁預(yù)制長度)（四）材料鋼筋：主鋼筋采用HRB335，其它用鋼筋采用R235混凝土：C30（五）縫寬度限值：Ⅱ類環(huán)境（允許裂縫寬度0.02mm）。（六）設(shè)計(jì)依據(jù)①《公路橋涵設(shè)計(jì)通甩規(guī)范》（JTGD60－2004）②《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62－2004）（七）參考資料《橋梁工程》，姚玲森主編，人民交通出版社，北京?！稑蛄河?jì)算示例集—混凝土簡支梁（板）橋》，易建國主編，人民交通出版社，北京?！督Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》，沈浦生主編。二、任務(wù)與要求1、結(jié)構(gòu)尺寸擬定；2、行車道板計(jì)算計(jì)算圖示恒載及內(nèi)力活載及內(nèi)力截面設(shè)計(jì)、配筋與強(qiáng)度驗(yàn)算3、主梁計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算內(nèi)力計(jì)算截面設(shè)計(jì)、配筋與驗(yàn)算配置主筋：偏安全的按計(jì)算彎矩最大的梁進(jìn)行配筋截面強(qiáng)度驗(yàn)算斜筋配置：偏安全的按剪力最大的梁進(jìn)行配筋箍筋配置斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算4、裂縫寬度驗(yàn)算5、變形計(jì)算；6、橫梁的計(jì)算；橫梁彎矩計(jì)算（用偏心壓力法）橫梁截面配筋與驗(yàn)算橫梁剪力計(jì)算及配筋一、結(jié)構(gòu)尺寸擬定①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。②主梁間距和主梁片數(shù)：橋面凈空：凈—7+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，橋面鋪裝為3cm厚的瀝青混凝土面層和9cm厚的混凝土墊層。永久荷載及其效應(yīng)1.每延米板上的橫載ｇ瀝青混凝土層面：ｇ１＝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=-×5.60×()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：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及長度a2為：a2=0.20m，b2=0.60ma1=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+μ=1.3作用于每米板寬條上的剪力為：VAp=(1+μ)=1.3×=27.914(KN)作用于每米板寬條上的彎矩為：MAp=-(1+μ)(l0-)×2=-1.3(0.71-)=-13.957(KN/m)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)算懸臂板根部高度h=140mm，凈保護(hù)層a=25mm。若選用φ12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<ξbh0=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φ12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=7.54cm2＞7.05cm2(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：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φ8，間距取20cm承載能力驗(yàn)算fsdAS=fcdbx得x=mmMd=fcdbx(h0-x/2)Md=13.8故承載力滿足要求。二、主梁內(nèi)力計(jì)算主梁的荷載橫向分布系數(shù)=1\*GB3①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，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(gè)荷載位置的橫向影響線豎坐標(biāo)值和。由和繪制1號梁橫向影響線，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：=同理可以求得各梁橫向影響線的豎標(biāo)值：公路-=2\*ROMANII級：=0.538，=0.469，=0.4人群荷載：=0.648，=0.442，=0.2=2\*GB3②梁端剪力橫向分布系數(shù)計(jì)算（按杠桿法）公路Ⅰ級m1汽′=1/20.875=0.438m2汽′=1/21.000=0.500m3汽′=1/2（0.938+0.250）=0.594人群荷載m1人′=1.422m2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?號梁、5號梁：2號梁、4號梁：3號梁：各梁的永久荷載匯總于表：梁號主梁橫梁欄桿及行人道鋪裝層合計(jì)1（5）2（4）39.769.769.760.641.281.283.382.180.994.564.564.5618.3417.7816.59恒載內(nèi)力，內(nèi)力1，5號梁2，4號梁3號梁彎矩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—Ⅱ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—II級車道荷載均布荷載qk=7.875kN/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）可變作用效應(yīng)梁號內(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）梁號內(nèi)力P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--1784.665.84803.621926.08588.4649.39602.551444.532760.6542.54700.291940.83570.4931.91525.271455.713709.7419.25597.261709.41532.3114.44447.991282.13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)10.5381.37.8752.31210.60.588.3720.46975.2930.40064.22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）×（2）×（3）10.6842.252.313.5620.4422.3030.2001.04②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)果如下表汽車荷載計(jì)算結(jié)果如下表計(jì)算公式：，梁號內(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剪力組合值梁號內(nèi)力永久荷載①人群②汽車③0.9（1.2×①+1.4×③+1.4×0.8×②）1V0169.6517.78168.68413.6803.5688.37114.932V0164.474.75181.98457.4602.3075.2997.183V0153.463.21204.73426.9301.0464.2281.97(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。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，每排3Φ32+1Φ28，合計(jì)為6Φ32+2Φ28，則鋼筋A(yù)s=4825+1232=6057mm2＞5988.2mm2。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號梁為最大，為偏安全設(shè)計(jì)，一律用3號梁數(shù)值。跨中剪力效應(yīng)以1號梁最大，一律以1號梁為準(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：①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%；②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；=3\*GB3③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）11137141.3522238105.793330771.26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2Φ32，提供的，由縱筋彎起2Φ32，提供的，由縱筋彎起2Φ32，提供的，由縱筋彎起2Φ28，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。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。對于鋼筋混凝土簡支橋梁，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)，其縱坐標(biāo)表示該截面上作用的最大彎矩（向下為正），則簡支梁的彎矩包絡(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2Φ32。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-12Φ321252=1\*ROMANI21.8560.1L1-24Φ321234=1\*ROMANI43.41089.1K2-36Φ321216=1\*ROMANI65.31599.5J3-跨中6Φ32+2Φ281198=1\*ROMANI81.91961.6I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。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2Φ32，選用根據(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=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4Φ32，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規(guī)范規(guī)定的驗(yàn)算截面逐一驗(yàn)算。持久狀況斜截面抗彎承載力驗(yàn)算現(xiàn)行《公橋規(guī)范》對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