鋼筋混凝土簡支T梁及行車道板配筋設計橋梁工程課程設計

aaaaaa淮陰工學院《橋梁工程》課程設計題目：鋼筋混凝土簡支T梁及行車道板配筋設計班級：土木1103姓名：段道蓬學號：1101401326aaaaaa學院：建筑工程學院aaaaaa專業(yè)：土木工程（路橋方向）指導老師：蔣洋2013年12月橋梁工程課程設計計算書一、設計資料1．結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸某公路裝配式簡支梁橋，雙車道，橋面寬度為凈-8+2×1m，主梁為裝配式鋼筋混凝土簡支T梁，橋面由五片T梁組成，主梁中心距2.0m，主梁之間的橋面板為鉸接，沿梁長設置5道橫隔梁。主梁的細部尺寸可參考表1。aaaaaa表1裝配式鋼筋混凝土T形梁橋總體特征表標準跨徑（m）計算跨徑（m）梁長（m）主梁橫隔梁梁高（m）肋寬（cm）翼板根部厚度（cm）翼板端部厚度（cm）橫隔梁高度（m）橫隔梁數(shù)橫隔梁平均厚度（cm）第一根內(nèi)橫隔梁至支點距離（m）2019.519.961.52218121.25184.9注：橫隔梁，分別在兩支點、跨中及四分點布置2．橋面布置橋梁位于直線上，兩側(cè)設人行道，寬度為1m，橋面鋪裝為2cm厚的瀝青混凝土，其下為C25混凝土墊層，設雙面橫坡，坡度為1.5%。橫坡由混凝土墊層實現(xiàn)變厚度，兩側(cè)人行道外側(cè)橋面鋪裝厚度8cm（2cm厚瀝青混凝土和6cm混凝土墊層）。3．材料1）主梁、橫隔梁：混凝土：C30（容重為25KN/m3）主筋：II級鋼筋；構(gòu)造鋼筋：I級鋼筋；2）橋面鋪裝：aaaaaa瀝青混凝土（容重為23KN/m3）；混凝土墊層C25（容重為23KN/m3）；3）人行道：人行道包括欄桿荷載集度為6KN/m；4．設計荷載公路-Ⅱ級；人群荷載：3.0KN/㎡；5.設計規(guī)范與參考書目1)《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）2）《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTGD62-2004）3）《混凝土簡支梁（板）橋》(第三版)4）《橋梁工程》5）《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計原理》6）《結(jié)構(gòu)力學》aaaaaa二、設計內(nèi)容（一）主梁1.恒載內(nèi)力計算；1.1恒載集度主梁：橫隔梁：人行道和欄桿：橋面鋪裝：作用于主梁上的全部恒載集度：1.2恒載內(nèi)力跨中截面aaaaaa1/4跨截面支點截面恒載內(nèi)力表項目彎矩M（kN·m）剪力Q（KN）支點0169.161/4跨618.5084.581/2跨824.66702.荷載橫向分布系數(shù)計算；2.1抗扭修正系數(shù)的計算由于各片主梁的截面相同，考慮梁的抗扭剛度時Ⅰ號梁的荷載橫向分布系數(shù)aaaaaa2.1.1、計算主梁的抗彎慣矩主梁板寬度為1.98m主梁間的縫寬為0.02m圖主梁的細部尺寸（尺寸單位：cm）1)、求主梁截面的重心位置翼緣板平均厚度為肋高（150-15）=135cm主梁截面重心至梁頂面的距離為（1）主梁的抗彎慣矩為（2）主梁的抗扭慣矩aaaaaa圖主梁抗扭慣矩的計算（尺寸單位：cm）對于翼板：，查表得對于梁肋：，查表得將截面分為上圖所示的兩個矩形。對于翼板：，查表得對于梁肋：，查表得比較上述兩種情況的計算結(jié)果，抗扭慣矩取兩者中的大者2.1.2、計算主梁抗扭修正系數(shù)當2.2汽車荷載橫向分布系數(shù)aaaaaa（a）橋梁橫斷面（b）汽車荷載橫向分布系數(shù)（c）人群荷載橫向分布系數(shù)（1）雙列汽車偏載（2P）作用時1號梁2號梁3號梁（2）單列汽車荷載（p=1）作用時aaaaaa1號梁2號梁3號梁比較單列偏載作用和雙列偏載作用的橫向分布系數(shù)，雙列偏載作用下更不利，故1號梁橫向分布系數(shù)：取2號梁橫向分布系數(shù)：取3號梁橫向分布系數(shù)：取2.3、人群荷載橫向分布系數(shù)2.3.1、考慮單列布置人群荷載時，荷載偏心矩1號梁人群橫向分布系數(shù)2號梁人群橫向分布系數(shù)3號梁人群橫向分布系數(shù)2.3.2、考慮雙列布置人群荷載時，荷載偏心矩e=01、2、3號梁人群橫向分布系數(shù)為比較單列布置人群荷載和雙列布置人群荷載的橫向分布系數(shù)得：aaaaaa1號梁人群橫向分布系數(shù)2號梁人群橫向分布系數(shù)3號梁人群橫向分布系數(shù)2.4、主梁支點截面的荷載橫向分布系數(shù)（采用杠桿法）1、繪制1號、2號、3號梁的荷載反力影響線；2、確定荷載的橫向最不利的布置；下圖3、內(nèi)插計算對應于荷載位置的影響線縱標；圖各主梁的橫向分布影響線及荷載布置aaaaaa由杠桿法計算得到1、2、3號梁的橫向分布系數(shù)1號梁橫向分布系數(shù)人群荷載橫向分布系數(shù)為汽車荷載橫向分布系數(shù)為2號梁橫向分布系數(shù)人群荷載橫向分布系數(shù)為汽車荷載橫向分布系數(shù)為3號梁橫向分布系數(shù)人群荷載橫向分布系數(shù)為汽車荷載橫向分布系數(shù)為橫向分布系數(shù)總匯梁號跨中—段的分布系數(shù)支點的分布系數(shù)汽車荷載人群荷載汽車荷載人群荷載10.71.0190.51.337520.550.6100.5030.40.40.7503.活載內(nèi)力計算；汽車車道荷載標準值。查JTGD60—2004規(guī)范，橋面凈寬,車輛雙向行駛，aaaaaa8.0橫向布置車隊數(shù)為2，不考慮折減系數(shù)，。公路I級車道荷載的均布荷載標準值為；集中荷載標準值按以下規(guī)定選?。簶蛄河嬎憧鐝叫∮诨虻扔?m時，；橋梁計算跨徑等于或大于50m時，；橋梁計算跨徑在5m~50m之間時，值采用線性內(nèi)插法求得。公路—II級車道荷載按公路I級荷載的0.75倍采用。計算跨徑=19.5m，位于5~50m之間,集中荷載標準值0.75均布荷載標準值0.75車道荷載的均布荷載標準值應滿布于使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應的同號影響線上；集中荷載標準值只作用于相應影響線中的一個最大影響線峰值處。計算剪力效應時集中荷載標準值應乘以1.2的系數(shù)，則計算剪力時，集中荷載標準值3.1、跨中截面的彎矩和剪力3.1.1彎矩1、汽車荷載作用下跨中彎矩影響線的最大縱標跨中彎矩影響線的面積沖擊系數(shù)aaaaaa圖（a）汽車荷載和人群荷載（b）沿梁跨的橫向分布系數(shù)（c）跨中彎矩影響線（d）跨中剪力影響線1號梁的跨中截面彎矩2號梁的跨中截面彎矩3號梁的跨中截面彎矩3.1.2人群荷載作用下人群荷載集度1號梁的跨中截面彎矩aaaaaa2號梁的跨中截面彎矩3號梁的跨中截面彎矩3.2、剪力（1、汽車荷載作用下跨中剪力影響線的最大縱標跨中剪力影響線的面積1號梁的跨中截面剪力2號梁的跨中截面剪力3號梁的跨中截面剪力（2、人群荷載作用下人群荷載集度跨中彎矩影響線的面積1號梁的跨中截面剪力aaaaaa2號梁的跨中截面剪力3號梁的跨中截面剪力3.21/4跨截面的彎矩和剪力圖九（a）1/4跨彎矩影響線（b）1/4跨剪力影響線跨中彎矩影響線的最大縱標跨中彎矩影響線的面積3.2.1、彎矩（1、汽車荷載作用下1號梁1/4跨截面彎矩2號梁1/4跨截面彎矩aaaaaa3號梁1/4跨截面彎矩（2、人群荷載作用下1號梁1/4跨截面彎矩2號梁1/4跨截面彎矩3號梁1/4跨截面彎矩3.2.2、剪力跨中彎矩影響線的最大縱標跨中彎矩影響線的面積（1、汽車荷載作用下1號梁1/4跨截面剪力2號梁1/4跨截面剪力aaaaaa3號梁1/4跨截面剪力（2、人群荷載作用下1號梁1/4跨截面剪力2號梁1/4跨截面剪力3號梁1/4跨截面剪力3.3支點剪力aaaaaa圖（a）汽車荷載和人群荷載（b）沿梁跨的橫向分布系數(shù)（c）梁上荷載分成兩部分（d）支點剪力影響線3.3.1、汽車荷載作用下1號梁支點截面剪力由于，設集中荷載作用于距支點位置處，則由即可解得取荷載作用于支點處2號梁支點截面剪力由于，則aaaaaa3號梁支點截面剪力由于，則3.3.2人群荷載作用下1號梁支點截面剪力2號梁支點截面剪力aaaaaa3號梁支點截面剪力橋梁支點、1/4跨和1/2跨彎矩、剪力表梁號荷載類型彎矩（kN·m）剪力（kN）支點1/4跨1/2跨支點1/4跨1/2跨1汽車01088.411132.48210.27193.24120.12人群081.83108.9724.5412.565.592汽車0855.18889.81199.98151.8394.38人群048.9865.2310.717.523.353汽車0621.95647.13270.8110.4268.64人群032.1242.784.664.932.194.作用效應組合；aaaaaa梁號組合類型彎矩（kN·m）剪力（kN）支點L/4L/2支點L/4L/21基本組合02357.622697.12524.85386.10174.43短期組合01462.221726.37340.89232.4189.67長期組合01086.601321.24263.09166.9150.282基本組合01994.312308.40494.95322.48135.89短期組合01266.111512.76319.86198.3869.42長期組合0980.171206.68253.44148.3239.103基本組合01648.901943.50587.33261.6198.55短期組合01085.991320.44363.38166.8050.24長期組合0880.131100.63279.34130.7228.331控制設計計算內(nèi)力—2357.622697.12524.85386.10174.43aaaaaa2—1994.312308.40494.95322.48135.893—1648.901943.50587.33261.6198.555.繪制彎矩和剪力包絡圖1號梁彎矩包絡圖（KN/m）aaaaaa剪力包絡圖（KN）2號梁彎矩包絡圖（KN/m）剪力包絡圖（KN）aaaaaa3號梁彎矩包絡圖（KN/m）剪力包絡圖（KN）aaaaaa6.主梁配筋設計計算6.1跨中截面的縱向受拉鋼筋的計算6.1.1計算T形截面梁受壓翼板的有效寬度圖1跨中截面尺寸圖（尺寸單位：mm）為了便于計算，將實際T型截面換算成圖1所示的計算截面=（120+180）/2=150mm其余尺寸不變，故有：（1）(為主梁計算跨徑)（2）220+2×0+12×150=2020mm（3）2000mm（等于相鄰兩梁軸線間的距離）取上述三個數(shù)據(jù)中最小的值，故取2000mm6.1.2、因采用的是焊接鋼筋骨架，設鋼筋重心至梁底的距離×1500=135mm，則梁的有效高度即可得到1500-135=1365mm。6.1.3、判斷T形梁截面類型由2000×150×(1365-150/2)=4489.20×10^6N.mm=4489.20KN.m>M(2697.12KN.m)判斷為一類T形截面。aaaaaa6.1.4、受壓區(qū)高度根據(jù)公式整理后，可得到1500mm舍去150mm適合6.1.5、主筋面積計算將各已知值及代入公式求出根據(jù)以下原則：a、選用鋼筋的總面積應盡量接近計算所需的鋼筋；b、梁內(nèi)主筋直徑不宜小于10mm，也不能大于40mm，一般為12-32mm，本設計采用16mm和32mm兩種鋼筋搭配，選用8￠32+4￠16，截面面積為7238mm2；鋼筋疊高層數(shù)為6層，c、受拉鋼筋的布置在滿足凈保護層的條件下，應盡量靠近截面的下邊緣，鋼筋的凈距和疊高都滿足構(gòu)造要求。故混凝土厚度取，鋼筋間橫向凈距220-2×25-2×34.5=101mm>40mm，鋼筋疊高為2×18+4×34.5=174<0.15h=225mm,滿足構(gòu)造要求，鋼筋布置圖見圖２aaaaaa圖2鋼筋布置圖（mm）6.1.6、截面復核已設計的受拉鋼筋中8￠32的截面面積為6434mm2，；4￠16的截面面積為4*201.1≈804mm2，。由圖２鋼筋布置圖可求得，即則有效高度1500-110=1390mm根據(jù)公式計算：2000×110=3.19KN.maaaaaa，故為第一類T形截面受壓高度由公式求得正截面抗彎承載力由式公式求得正截面抗彎承載力=3287.95×10^6N.mm=3287.95KN.m>M(2697.12KN.m)又，2.4%故截面復核滿足要求。6.2腹筋的計算6.2.1、檢查截面尺寸根據(jù)構(gòu)造要求，梁最底層鋼筋2￠32通過支座截面，支座截面有效高度截面尺寸符合設計要求6.2.2、檢查是否需要設置腹筋（1）跨中段截面（2）支座截面aaaaaa因，故可在梁跨中的某長度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置鋼筋，其余區(qū)段可應按計算配置腹筋。aaaaaa6.2.3、剪力圖分配在圖3所示的剪力包絡圖中，支點處剪力計算值，跨中處剪力計算值。的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡圖按比例求得，為在長度內(nèi)可按構(gòu)造要求布置鋼筋。同時根據(jù)《公路橋規(guī)》規(guī)定，在支座中心線向跨徑長度方向范圍內(nèi)，鋼筋的間距最大為1aaaaaa圖3.計算剪力分配圖距支座中心線的h/2處的計算剪力值（）由剪力包絡圖按比例求得，為其中應由混凝土和箍筋承擔的剪力計算值至少為；應由彎起鋼筋（包括斜筋）承擔的剪力計算值最多為aaaaaa，設置彎起鋼筋區(qū)段長度為4558mm。6.2.4、箍筋計算采用直徑為8mm的雙肢箍筋，箍筋截面積在等截面鋼筋混凝土簡支梁中，箍筋盡量做到等距離布置。為計算簡便按式(4-5)設計箍筋時，式中的斜截面內(nèi)縱筋配筋百分率p及斜截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，計算如下：跨中截面，支點截面，則平均值分別為，箍筋間距為=264mm確定箍筋間距的設計值尚應考慮《公路橋規(guī)》的構(gòu)造要求。現(xiàn)取及500mm，滿足規(guī)范要求。綜合上述計算，在支座附近h/2范圍內(nèi)，設計箍筋間距；爾后距支座中心h/2處至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取，用￠8雙肢箍筋，配筋率。6.3彎起筋（斜筋）計算設焊接鋼筋骨架的架立鋼筋為￠22，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離aaaaaa。彎起鋼筋的彎起角度為45°，彎起鋼筋末端與架立鋼筋焊接。為了得到每對彎起鋼筋分配的剪力，由各排彎起鋼筋的末端折點應落在前一排彎起鋼筋的構(gòu)造規(guī)定來得到各排彎起鋼筋的彎起點計算位置，首先要計算彎起鋼筋上、下彎點之間垂直距離現(xiàn)擬彎起N1～N5鋼筋，將計算的各排彎起鋼筋彎起點截面的以及至支座中心距離、分配的剪力計算值、所需的彎起鋼筋面積列入表1中?，F(xiàn)將表1中有關計算如下：根據(jù)《公路橋規(guī)》規(guī)定，簡支梁的第一排彎起鋼筋（對支座而言）的末端彎起點應位于支座中心截面處。這時，為表1彎起鋼筋計算表彎起點12345△hi(mm)11331099106410461028距支座中心距離xi（mm）11332232329643425370分配的計算剪力值Qwi（KN）166.51149.59108.7169.85需要的彎筋面積（cm2）12.2711.028.014.84可提供的彎筋面積（cm2）16.0916.0916.094.02彎筋與梁軸交點到支座中心距離(mm)56516.9827963869彎筋的彎起角為45°，則第一排彎筋（2N5）的彎起點1距支座中心距離為aaaaaa1133mm。彎筋與梁縱軸線交點1′距支座中心距離為對于第二排彎起鋼筋，可得到彎起鋼筋（2N4）的彎起點2距支點中心距離為分配給第二排彎起鋼筋的計算剪力值，由比例關系計算可得到：得其中，；；設置彎起鋼筋區(qū)段長為4558mm。所需要提供的彎起鋼筋截面積（）為第二排彎起鋼筋與梁軸線交點2’距支座中心距離為其余各排彎起鋼筋的計算方法與第二排彎起鋼筋計算方法相同。①、繪制彎矩包絡圖包絡圖是在荷載作用下沿跨徑變化最大彎矩圖。嚴格的繪制方法應按梁上各截面的彎矩影響線布置荷載而求得。但一般中小橋可根據(jù)求得的跨中彎矩近似按拋物線規(guī)律求出梁上其他位置的值，再連成圓順的曲線，即得彎矩包絡圖，簡支梁彎矩包絡圖拋物線公式近似為：aaaaaa式中：—從跨中算起，即跨中縱坐標為0，支點縱坐標；計算如下：先按拋物線公式近似求出控制截面的彎矩值。已知，，，配置跨中截面鋼筋。（跨中處）：：：：：通過以上五個控制截面，就可以把他們連接成一光滑的曲線。如圖圖4（a、b）的彎矩包絡圖aaaaaa各排彎起鋼筋彎起后，相應正截面抗彎承載力Mui計算如表2。將表2的正截面抗彎承載力Mui在圖4上用各平行直線表示出來，它們與彎矩包絡圖的交點分別為i、j、…、q，并以各Mui值代入式(4+14)中，可求得交點i、j、…、q到跨中截面距離x值。現(xiàn)在以圖4中所示彎起鋼筋彎起點初步位置，來逐個檢查是否滿足《公路橋規(guī)》的要求。aaaaaa第一排彎起鋼筋(2N5)：其充分利用點“m”的橫坐標，而2N5的彎起點1的橫坐標，說明1點位于m點左邊，且，滿足要求。其不需要點n的橫坐標，而2N5鋼筋與梁中軸線交點1’的橫坐標，亦滿足要求。第二排彎起鋼筋(2N4)：其充分利用點“”的橫坐標，而2N4的彎起點2的橫坐標，且，滿足要求。其不需要點m的橫坐標，而2N4鋼筋與梁中軸線交點2’的橫坐標，亦滿足要求。第三排彎起鋼筋(2N3)：其充分利用點“k”的橫坐標，而2N3的彎起點3的橫坐標，且，滿足要求。其不需要點的橫坐標，而2N3鋼筋與梁中軸線交點3’的橫坐標，亦滿足要求。第四排彎起鋼筋(2N2)：其充分利用點“j”的橫坐標，而2N2的彎起點4的橫坐標，且，滿足要求。aaaaaa其不需要點k的橫