混凝土簡(jiǎn)支T梁橋結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

《橋梁工程》任務(wù)書設(shè)計(jì)題目上部結(jié)構(gòu)：混凝土簡(jiǎn)支T梁橋結(jié)構(gòu)計(jì)算及配筋下部結(jié)構(gòu)：重力式墩臺(tái)構(gòu)造圖設(shè)計(jì)資料1.上部結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸裝配式鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁橋，雙車道，主梁之間的橋面板為鉸接，每個(gè)同學(xué)在橋梁設(shè)計(jì)選題里選擇一種跨徑、橋面寬度和主梁細(xì)部尺寸后畫出主梁縱、橫斷面布置圖。比如下圖所示為橫向5梁式，縱向5塊橫隔板的布置方式（按照下圖的尺寸標(biāo)注樣式，將自己擬定的尺寸與下圖的標(biāo)注線一一對(duì)應(yīng)起來(lái)，單位cm）。2.橋面布置橋梁位于直線上，兩側(cè)設(shè)人行道，橋面鋪裝為2cm厚的瀝青混凝土，其下為C25混凝土墊層，設(shè)雙面橫坡，坡度為1.5%。橫坡由混凝土墊層實(shí)現(xiàn)變厚度(6-12cm)。3.材料1）混凝土：上部結(jié)構(gòu)C30（容重為25kN/m3）下部結(jié)構(gòu)C25（容重為23kN/m3主筋：II級(jí)鋼筋；構(gòu)造鋼筋：I級(jí)鋼筋2）橋面鋪裝：瀝青混凝土（容重為21kN/m3）；混凝土墊層C25（容重為23kN/m3）4）人行道：人行道包括欄桿荷載集度為6kN/m；4.設(shè)計(jì)規(guī)范及參考書目1）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》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》3）《橋梁工程》4）《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》5）《結(jié)構(gòu)力學(xué)》6）《橋梁通用構(gòu)造及簡(jiǎn)支梁橋》設(shè)計(jì)與計(jì)算要求（1）取行車道板（單位板寬即1m寬）、邊梁和中梁進(jìn)行恒載、活載內(nèi)力計(jì)算。（2）選取合適的方法進(jìn)行荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算，并根據(jù)規(guī)范公式計(jì)算主梁自振頻率和沖擊系數(shù)。（3）按規(guī)范進(jìn)行作用組合（分別對(duì)應(yīng)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)）（4）根據(jù)作用組合進(jìn)行行車道板和一片梁的截面配筋設(shè)計(jì)（主要是正截面抗彎驗(yàn)算與斜截面抗剪驗(yàn)算）成果要求1.完整的計(jì)算書，要求條理清楚，格式整齊。計(jì)算說(shuō)明書包括：行車道板的內(nèi)力計(jì)算、配筋、驗(yàn)算；主梁的荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算；主梁內(nèi)力計(jì)算、配筋、驗(yàn)算。2.繪制相關(guān)圖紙：墩臺(tái)構(gòu)造圖、橋面板、主梁鋼筋布置圖（縱斷面和橫斷面及局部構(gòu)造圖）。圖紙可以打印或手繪，但同等條件下，打印圖紙較手繪的可優(yōu)先評(píng)較高一個(gè)等級(jí)?！稑蛄汗こ獭分笇?dǎo)書設(shè)計(jì)步驟一上部結(jié)構(gòu)主要尺寸的擬定1.跨徑要求：標(biāo)準(zhǔn)跨徑10m，13m,16m，20m；任選一種；2.根據(jù)所選跨徑確定主梁細(xì)部尺寸；二橋面板設(shè)計(jì)1.確定橋面板的類型2.計(jì)算荷載有效分布寬度；3.橋面板恒載、活載內(nèi)力計(jì)算；4.荷載組合；5.橋面板配筋設(shè)計(jì)與強(qiáng)度驗(yàn)算。三主梁設(shè)計(jì)1.恒載內(nèi)力計(jì)算；2.計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)；3.活載內(nèi)力計(jì)算；4.計(jì)算各種荷載作用下的控制截面內(nèi)力；5.進(jìn)行作用效應(yīng)組合；6.正截面、斜截面設(shè)計(jì)計(jì)算配筋及驗(yàn)算；7.全梁承載能力校核及構(gòu)造要求；8.裂縫寬度及變形驗(yàn)算。四橋墩設(shè)計(jì)1.橋墩尺寸擬定2.橋墩截面積和截面幾何性質(zhì)3.計(jì)算作用在橋墩上的荷載4.荷載組合5.墩身截面強(qiáng)度及偏心驗(yàn)算6.基底應(yīng)力和偏心驗(yàn)算7.橋墩穩(wěn)定性驗(yàn)算計(jì)算方法一結(jié)構(gòu)主要尺寸的擬定（參考橋梁設(shè)計(jì)選題）。鋼筋混凝土T梁細(xì)部尺寸T梁簡(jiǎn)圖梁高肋板厚度上緣翼板厚度橫隔梁尺寸高跨比1/11~1/16隨跨徑增大取小值，隨梁數(shù)減少取較大值一般采用18cm主梁間距小于2m的，梁肋一般做成全長(zhǎng)等厚度；主梁間距大于2m的，梁肋端部2~5m范圍可逐漸加寬至梁端為30cm，以滿足抗剪和安放支座的需要翼緣板與梁肋銜接處的厚度應(yīng)不小于主梁高度的1/10主梁間距小于2m的鉸接梁橋，板邊緣厚度可采用8cm（橋面鋪裝不參與受力）或6cm（橋面用鋼筋混凝土與翼緣板共同受力）主梁間距大于2m的剛接梁橋，橋面板的跨中厚度不小于15cm；邊梁板邊厚度不小于10cm橫隔梁厚度一般取15~18cm（做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形）高度一般為主梁高度的3/4，支座處可與主梁等高二橋面板設(shè)計(jì)1.確定橋面板的類型實(shí)際工程中橋面板可能計(jì)算圖式為：梁式單向板、懸臂板、鉸接懸臂板、雙向板。2.計(jì)算荷載有效分布寬度根據(jù)板的類型查閱有效板寬公式3.橋面板恒載、活載內(nèi)力計(jì)算（a）單向板分析概要單向板簡(jiǎn)化計(jì)算：先按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行內(nèi)力分析（M0、Q0）；再根據(jù)梁肋約束狀況進(jìn)行修正。計(jì)算步驟：A.確定計(jì)算跨徑L；B.計(jì)算荷載分布寬度a'、a；C.按簡(jiǎn)支板(M0、Q0)進(jìn)行車輛布載；D.由荷載位置計(jì)算荷載集度；E.計(jì)算M0p、Q0p及M0g、Q0g；圖1單向板內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖F.由比值t/h求M中、M支、Q支；t/h＜1/4時(shí)，M中=+0.5M0M支=-0.7M0t/h≥1/4時(shí)，M中=+0.7M0M支=-0.7M0（b）懸臂板分析概要按固端懸臂梁計(jì)算懸臂板內(nèi)力計(jì)算步驟：A.確定計(jì)算跨徑L0；B.進(jìn)行最不利車輛布載；C.計(jì)算荷載分布寬度a=a2+2H+2L0D.計(jì)算荷載集度p；E.計(jì)算根部Mp、Qp及Mg、Qg；圖2懸臂板計(jì)算圖式（c）鉸接懸臂板分析概要與懸臂板比較，鉸接懸臂板為一次超靜定結(jié)構(gòu)圖3鉸接懸臂板計(jì)算簡(jiǎn)圖工程實(shí)際簡(jiǎn)化計(jì)算：將一個(gè)車輪對(duì)中作用在懸臂板的鉸縫處，將鉸接懸臂板簡(jiǎn)化為懸臂板，按懸臂板計(jì)算內(nèi)力。4.荷載組合；按承載能力極限狀態(tài)基本組合對(duì)上一步的荷載效應(yīng)進(jìn)行荷載組合，Sd=1.2SGK+1.4SQK得出行車道板設(shè)計(jì)內(nèi)力值MdQd5.橋面板配筋設(shè)計(jì)與強(qiáng)度驗(yàn)算。用上一步的Md行截面主鋼筋計(jì)算（取行車道板縱向一米板條）設(shè)as，求出h0，解方程Md=fcdbx(h0-x/2),求出x，并滿足x≤ξbh0再由fcdbx=fsdAs求出As，進(jìn)行配筋，并滿足最小配筋率。用上一步的Qj驗(yàn)算行車道板斜截面抗剪強(qiáng)度的上限值，檢查是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋，并由此判斷是否需要專門進(jìn)行抗剪配筋設(shè)計(jì)計(jì)算。三主梁內(nèi)力計(jì)算方法1.恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算恒載時(shí)，通常將跨內(nèi)橫隔梁的重量、橋面系的重量平均分配給各梁，因此，對(duì)于等截面梁橋的主梁，其計(jì)算荷載為均布荷載，在精確計(jì)算時(shí)，也可將恒載根據(jù)橫向分系數(shù)的計(jì)算原理法進(jìn)行橫向分配的計(jì)算。恒載內(nèi)力計(jì)算時(shí)的恒載集度計(jì)算較為繁瑣，應(yīng)仔細(xì)讀圖，了解各部分的構(gòu)造后，方可統(tǒng)計(jì)正確。若簡(jiǎn)支梁承受的恒載集度為g，應(yīng)用截面法，恒載引起的任意截面彎矩MX和剪力QX分別為：利用上述公式計(jì)算出各控制截面的MgQg2.計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)用杠桿法求支點(diǎn)截面的橫向分布系數(shù)；用偏心壓力法求跨中截面的橫向分布系數(shù)（忽略窄橋條件，通過(guò)在跨中設(shè)置剛度極大的橫隔梁來(lái)彌補(bǔ)）。并畫出荷載橫向分布順跨度分布圖。圖4荷載橫向分布系數(shù)沿全橋的分布3.活載內(nèi)力計(jì)算按照《橋規(guī)》給的公式計(jì)算汽車荷載沖擊系數(shù)。按照結(jié)構(gòu)不同的基頻f，汽車引起的沖擊系數(shù)在0.05~0.45之間變化，其計(jì)算方法為：當(dāng)f<1.5Hz時(shí)μ=0.05當(dāng)1.5Hz≤f≤14Hz時(shí)μ=0.1767lnf-0.0157當(dāng)f＞14Hz時(shí)μ=0.45簡(jiǎn)支梁橋的基頻f=m式中：l-計(jì)算跨徑；Ic-單根主梁跨中截面的截面慣矩（m4）G-單根主梁跨中處每延米結(jié)構(gòu)重力（N/m）畫出各個(gè)控制截面的M影響線和Q影響線，在其上進(jìn)行汽車與人群的最不利布載（車道荷載由均布荷載和集中荷載組成，為求得最大的內(nèi)力，將集中荷載作用于影響線縱標(biāo)最大的位置處，均布荷載引起的內(nèi)力為均布荷載值乘以相應(yīng)的影響線面積）。車道荷載：人群荷載：利用上述公式計(jì)算出各控制截面的MqMrQqQr4.計(jì)算各種荷載作用下的控制截面內(nèi)力如風(fēng)荷載、溫度、汽車制動(dòng)力等5.進(jìn)行作用效應(yīng)組合，繪出彎矩和剪力包絡(luò)圖（至少包括支點(diǎn)截面、跨中截面、1/4截面）根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》第4.1.6條，進(jìn)行荷載組合，求Md,L/2、Md,L/4、Vd,0、VdL/2Md=1.2MGK+1.4MQ1K+0.8×1.4MQ2K（其L/2截面值用于正截面配筋設(shè)計(jì)，L/4截面值用于繪制彎矩包絡(luò)圖用）Vd=1.2VGK+1.4VQ1K+0.8×1.4VQ2K(求出支點(diǎn)截面和L/2截面值，用于斜截面抗剪配筋時(shí)繪制剪力分配圖用)6.正截面、斜截面設(shè)計(jì)計(jì)算配筋及驗(yàn)算；A正截面承載力計(jì)算（一）截面設(shè)計(jì)1．確定Ｔ梁翼緣的有效寬度bf′取下列三者較小值：計(jì)算跨徑的1/3；；相鄰兩梁間距設(shè)mm左右判別Ｔ形截面類型若滿足則為第一類T形，否則為第二類。2．配筋設(shè)計(jì)第一類公式：第二類公式：截面復(fù)核檢查鋼筋布置并求s判別Ｔ形截面類型若滿足則為第一類T形，否則為第二類。求截面的承載能力Mu公式同上。B斜截面抗剪承載力計(jì)算（一）截面抗剪配筋設(shè)計(jì)1．檢查截面尺寸（抗剪上限復(fù)核），支點(diǎn)截面的剪力應(yīng)滿足：kN（h0可取支點(diǎn)截面值）2．檢查是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋當(dāng)跨間某長(zhǎng)度范圍內(nèi)的剪力滿足（kN），（h0可取跨中截面值）則該長(zhǎng)度范圍內(nèi)僅按構(gòu)造配置箍筋，即：。其余梁段應(yīng)按計(jì)算配置腹筋。3．計(jì)算剪力的分配按《橋規(guī)》規(guī)定剪力分配圖進(jìn)行剪力分配。4．箍筋設(shè)計(jì)由式解出，再由求，或?qū)⒋肷鲜角?，其中可先選擇、，則，取整并滿足構(gòu)造要求，確定箍筋間距。式中：為距支座為h/2處的剪力值，,和?可取支點(diǎn)和跨中截面的平均值。5．彎起鋼筋及斜筋設(shè)計(jì)按斜截面抗剪強(qiáng)度的構(gòu)造要求初步確定彎起鋼筋的位置，即：第一排彎起鋼筋的彎終點(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處；以后各排彎起鋼筋的彎終點(diǎn)應(yīng)落在或超過(guò)前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面。各排彎起鋼筋的面積：（mm2）計(jì)算第一排彎起鋼筋時(shí)，取用距支座中心h/2處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值；計(jì)算以后每一排彎起鋼筋時(shí)，取用前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。如、…按彎起鋼筋彎起點(diǎn)的位置，由三角形相似比及幾何關(guān)系確定。各排彎起鋼筋可由主筋提供或設(shè)置專門的斜筋。（二）斜截面抗剪承載力復(fù)核（略）7.全梁承載能力校核及構(gòu)造要求（一）全梁承載能力校核繪制彎矩包絡(luò)圖和抵抗彎矩圖（二）構(gòu)造要求1．彎起鋼筋的構(gòu)造要求1）保證正截面抗彎承載力通過(guò)承載能力圖和彎矩包絡(luò)圖的比較來(lái)完成全梁的正截面抗彎問(wèn)題。若抵抗彎矩圖將彎矩包絡(luò)圖完全包裹住，則全梁正截面抗彎承載力滿足要求。2）保證斜截面抗剪承載力《橋規(guī)》規(guī)定：第一排彎起鋼筋的彎終點(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處，以后各排彎起鋼筋的彎終點(diǎn)應(yīng)落在或超過(guò)前一排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面。以保證每個(gè)截面至少有一排彎起鋼筋。3）保證斜截面抗彎承載力（1）彎起鋼筋的彎起點(diǎn)應(yīng)設(shè)在按正截面抗彎承載力計(jì)算該鋼筋的強(qiáng)度被充分利用的截面以外，其距離不小于；（2）彎起鋼筋與梁中軸線的交點(diǎn)必須在其不需要點(diǎn)以外。以上兩項(xiàng)要求可通過(guò)計(jì)算或作圖來(lái)完成。2．不需要彎起的主筋可在其理論斷點(diǎn)外伸一定的長(zhǎng)度（錨固長(zhǎng)度）后截?cái)唷?.裂縫寬度及變形驗(yàn)算a．裂縫驗(yàn)算按公式（mm）≤0.2mmC1——考慮鋼筋表面形狀的系數(shù)，光面鋼筋取1.4，螺紋鋼筋取1C2——考慮荷載作用的系數(shù)，短期靜荷載作用，C2=1.0,長(zhǎng)期C3——與構(gòu)件形式有關(guān)的系數(shù)，梁C3=1.0式中：，，，長(zhǎng)期效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合：b．變形計(jì)算1）撓度驗(yàn)算短期荷載效應(yīng)組合計(jì)算的跨中截面撓度為：式中：，經(jīng)計(jì)算B＝982×1012N·mm2，也可自己計(jì)算。長(zhǎng)期撓度：消除結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度：應(yīng)（L為計(jì)算跨徑）2）是否需設(shè)置預(yù)拱度若長(zhǎng)期撓度，則應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度。預(yù)拱度值為按結(jié)構(gòu)自重和1/2可變荷載頻遇值計(jì)算的長(zhǎng)期撓度之和，即：（mm）四橋墩設(shè)計(jì)1.重力式橋墩尺寸擬定根據(jù)《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》、《公路設(shè)計(jì)手冊(cè)（墩臺(tái)與基礎(chǔ)）》、《橋梁工程》《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》等資料，初步擬定各部分尺寸。墩帽尺寸主要包括厚度、順橋向?qū)挾?、橫橋向?qū)挾取６彰焙穸龋捍罂鐝綐蛞话悴恍∮?0cm，中小橋不應(yīng)小于40cm，并有5~10cm的檐口。墩帽順橋向?qū)挾萣：b≥f+(a+a`)/2+2C1+2C2墩帽橫橋向?qū)挾菳：B≥橋跨結(jié)構(gòu)兩外側(cè)主梁中心距+支座底板橫向?qū)挾?2C1+2C2墩身尺寸主要包括墩身高度、頂面和底面尺寸、橋墩側(cè)坡等；墩基礎(chǔ)尺寸主要為平面襟邊尺寸、基礎(chǔ)層數(shù)及層高墩頂長(zhǎng)度：根據(jù)橋梁上部構(gòu)造的寬度選定墩頂長(zhǎng)度（需考慮是否設(shè)置擋塊等構(gòu)造措施）；墩頂寬度：按相鄰兩孔橋的支座尺寸和距離，并加上支座邊緣至墩頂