裝配式鋼筋混凝土T型梁橋設計(課程設計含計算書設計簡圖)

混凝土結(jié)構(gòu)設計原理課程設計

裝配式鋼筋混凝土

簡支T形梁橋

學院：交通運輸工程學院

專業(yè)：交通工程

姓名：__________________

學號：__________________

指導老師：________________

二。一四年一月

目錄

第一部分設計資料..............................................................3

一、跨度和橋?qū)?..........................................................3

二、技術(shù)指標.............................................................3

三、主要材料.............................................................3

四、設計規(guī)范.............................................................3

五、設計參數(shù)表...........................................................3

第二部分結(jié)構(gòu)尺寸擬定...........................................................4

一、結(jié)構(gòu)尺寸圖...........................................................4

二、橫截面布置...........................................................4

第三部分荷載橫向分布計算.......................................................6

一、跨中荷載荷載橫向分布計算............................................6

二、支點的荷載橫向分布系數(shù)mO......................................................................................9

三、各梁荷載橫向分布系數(shù)匯總表..........................................9

第四部分主梁內(nèi)力計算..........................................................10

一、主梁恒載內(nèi)力計算...................................................10

二、主梁活載內(nèi)力計算...................................................13

三、主梁內(nèi)力組合........................................................19

第五部分主梁配筋設計..........................................................22

一、主梁跨中抗彎鋼筋設計...............................................22

二、主梁抗剪鋼筋設計...................................................24

三、主梁縱筋布置.......................................................28

第六部分主梁承載力校核........................................................32

一、全梁正截面抗彎承載力復核...........................................32

二、全梁斜截面抗彎承載力復核...........................................33

三、斜截面抗剪承載力復核...............................................34

第七部分主梁裂縫寬度與變形驗算................................................40

一、主梁裂縫寬度驗算...................................................40

二、主梁變形驗算.......................................................41

第八部分主梁吊裝應力驗算......................................................46

一、吊裝施工內(nèi)力計算...................................................46

二、吊裝應力驗算........................................................46

第九部分橫隔梁計算............................................................49

一、確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用..................................49

二、跨中橫梁的作用效應影響線計算......................................50

三、截面作用效應計算...................................................53

四、橫隔梁截面配筋與驗算...............................................54

第十部分行車道板計算..........................................................57

一、行車道板內(nèi)力計算...................................................57

二、截面配筋與驗算.....................................................59

第一部分設計資料

一、跨度和橋?qū)?/p>

標準跨徑18m

主梁全長17.96m

計算跨徑17.48m

橋面凈空凈7+2x0.75m人行道

二、技術(shù)指標

設計荷載：公路H級，人群荷載3kN/m2

設計安全等級：二級

環(huán)境條件：I類環(huán)境

三、主要材料

1.混凝土

主梁采用C40,次要結(jié)構(gòu)采用C30

橋面鋪裝：2-7.3cm厚混凝土墊層和5cm厚的瀝青混凝土層

2.鋼筋

直徑d>12mm,HRB335級鋼筋

直徑d<12mm,R235級鋼筋

四、設計規(guī)范

《公路橋涵設計通用規(guī)范(JTGB01-2003)》，簡稱《橋規(guī)》

《公路鋼筋混凝土及預應混凝土橋涵設計規(guī)范(JTGD62-2004)》，簡稱《公預規(guī)》

五、設計參數(shù)表

表1設計參數(shù)表

名稱項目符號單位數(shù)據(jù)

立方強度fcu,kMPa40

彈性模量EtMPa3.25X104

C40混軸心抗壓標準強度fckMPa26.8

凝土軸心抗拉標準強度ftkMPa2.40

軸心抗壓設計強度fedMPa18.4

軸心抗拉設計強度ftdMPa1.65

立方強度fcu.kMPa30

彈性模量皖MPa3.00xIO4

C30混軸心抗壓標準強度fckMPa20.1

凝土軸心抗拉標準強度ftkMPa2.01

軸心抗壓設計強度fedMPa13.8

軸心抗拉設計強度ftdMPa1.39

強度標準值fskMPa335

HRB335

抗拉設計強度fsdMPa280

級鋼筋

抗壓設計強度治MPa280

強度標準值fskMPa235

R235級

抗拉設計強度fsdMPa195

鋼筋

抗壓設計強度fsdMPa195

第二部分結(jié)構(gòu)尺寸擬定

一、結(jié)構(gòu)尺寸圖

二、橫截面布置

1.主梁間距與片數(shù)

圖1橫截面布置圖

橋面凈空為凈7+2X0.75m人行道，同時為節(jié)省鋼筋，取4片主梁,主梁間距

2.2m。.

2.主梁跨中截面尺寸擬定

1600

o

g

圖2主梁跨中截面圖

梁高取1.4m,梁寬比為7/80,滿足梁寬比1/11~1/16的要求。

翼板寬取1.6m,以減少運輸和架設復雜度。~

翼板厚取0.15m,以滿足車輛在局部荷載作用下的強度和構(gòu)造最小尺寸要求。

腹板寬取1m,以留下梁與梁間2cm的調(diào)整縫隙。

3.縱向布置

8980

40604230-r

圖3縱向布置圖

橫截面沿跨徑由33cm縮短至18cm,以滿足主梁的強度的重度需要。

橫隔板布置共5塊。其中，中橫隔梁有3塊。同時為便于施工時脫模，橫隔梁

做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形。橫隔梁上寬19cm,下寬18cm。

端橫隔梁底部與主梁留有.35cm的空隙，以便于安裝和檢查支座。

中橫隔梁的高度取主梁高的3/4,為1050mm,以保證具有足夠的抗彎剛度。

同時，在跨內(nèi)設置3道中橫隔梁，以減輕翼板受力。

第三部分荷載橫向分布計算

一、跨中荷載荷載橫向分布計算

1.主梁抗扭慣性矩計算

對于T形截面梁，抗扭慣性矩可近似按下式計算:

H

IT=W。由￡

i=l

式中：瓦,tj——相應為單個矩形截面的寬度和高度

q一一矩形截面抗扭剛度系數(shù)

N一一梁截面劃分成單個矩形截面的個數(shù)

對于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度：

(1600-180)x150+0.5x410x50

=164.44fmm)

1600-180

圖4抗扭慣性矩計算示意圖

表2抗扭慣性矩計算示意表

分塊名稱bi(mm)4(mm)t/瓦qIn=ci*?t(mm4)

翼板①1420164.440.11420.3093531951149084

腹板②14001800.12860.3063342501155372

4452304456

2.各片主梁恒載橫向分布系數(shù)計算

(1)計算抗扭修正系數(shù)0

由于主梁間距相同，并將主梁近似看成等截面，則得:

1

1

0.4EX(17.48x1。3)2乂4452304456

1+

12Ex88952375502x2x(330024-11002)

=0.922286

(2)按修正的剛性橫梁法計算橫向影響線豎坐標值

1ea；

伍=甘皆

式中：n=4;必=2x(330()2+11002)

表3主梁橫向影響線坐標值表

梁號修mi力4

①33000.9222860.665-0.16503

②11000.9222860.38830.111657

（3）計算載荷橫向分布系數(shù)

86

cAoZZ

--

gg

號梁zw

(2)-g

-V-.V

圖5跨中橫向分布系數(shù)計算示意圖

①號梁跨中荷載橫向分布系數(shù)：

可變作用（汽車公路一n級）：

兩車道：gX（0.62727+0.4009+0.23741+0.01104）

=0.63831

可變作用（人群）：

加=0.73731

②號梁跨中荷載橫向分布系數(shù)：

可變作用（汽車公路一II級）：

兩車道：m^=-x（0.37573+0.30028+0.24579+0.17034）

=0.54607

可變作用（人群）:

加=0.4124

二、支點的荷載橫向分布系數(shù)

對于多主梁橋，不論跨度內(nèi)是否有橫隔梁，當橋上荷載作用在靠近梁端支點處時,

應采用杠桿原理法。

圖6支點橫向分布系數(shù)計算示意圖

①梁支點荷載橫向分布系數(shù)：

可變作用（汽車）：m0（?=|x（0.86364+0.04545）=0.454545

可變作用（人群）：mOr=1.26136

（2）號梁支點荷載橫向分布系數(shù)：

可變作用（汽車）：mOq=^x（0.18182+1+0.40909）=0.795455

可變作用（人群）：mOr=0.26136

三、各梁荷載橫向分布系數(shù)匯總表

表4一號梁可變作用橫向分布系數(shù)表

可變作用類別m'm0

汽車0.638310.4545

人群0.737311.2614

表5二號梁可變作用橫向分布系數(shù)表

可變作用類別c

mm0

汽車0.546070.795455

人群0.4124-0.26136

第四部分主梁內(nèi)力計算

一、主梁恒載內(nèi)力計算

1.荷載集度計算

(1)前期恒載

(3)主梁自重

。⑴=T=

2Sx[1600xl50x8980+[330x420+|x(330+180)x4060+180x4500]xl250+335x50x420+|x(335+410)x50x4060+410x50x4500]

8980X106

=13,3936(kN/m)

圖7主梁與橫隔板自重計算示意圖

@橫隔板自重

中梁：

25X2x[(925x900-；X50x335)X儂x2+(1000x1050-；x50x410)X1叱x3]

17960x106

=2.3891(kN/m)

邊梁:

0sg各2.3891

%)=---=1.1945(kN/m)

（2）后期恒載

⑤主梁翼板現(xiàn)澆部分重力：

M=2x25x150x等x10-6=2.25(kN/m)

圖8翼板現(xiàn)澆部分重力計算示意圖

⑥橋面鋪裝重

2-7.5cmC25混凝土墊層丫=24kN/m3

5cm瀝青混凝土丫=23kN/m3

1

-6

g⑷=VA=24x-x(20+75)x2200+23x50x2200xIO

=5.038(kN/m)

圖9橋面鋪裝自重計算示意圖

(7)人行道結(jié)構(gòu)重

路緣石：23x2500x320x150xIO-9=2.76(kN)

支撐梁：2x25x1040x220x150x10-9=1.716(fc/V)

人行道梁A:25X850x240x280x10~9=1.428(kN)

人行道梁B:25x850x240x140x10-9=0.714(kN)

人行道板：25x850x60x2500xIO-9=3.1875(kN)

鑲面板：18x850x20x2500x10-9=0.765(kN)

欄桿柱：25x1000x180x140xIO-9=0.63(kN)

扶手：2x25x2360X80x120XIO-9=1.1328(/c/V)

W=12.3333(kN)

12.3333x2

9夜=2500xIO7=9.8666(kN/m)

4個梁均攤后：。⑸=若竺=2.4667(kN/m)

s

圖10人行道板自重計算示意圖

2.恒載內(nèi)力計算

設x為計算截面離左支座的距離，并令a=x/l

主梁彎矩和剪力的計算公式分別為：

1,

Ma=尸(1-a)/2g

1

Va=-(l-2a)lg

M影響線

V影響線

圖11主梁彎矩剪力計算示意圖

表6一號梁永久作用效應表

跨中四分點支點

作用效應

a=0.5a=0.25a=0

彎矩(kN?m)557.175417.881230

一期

剪力(kN)063.749997127.5

彎矩(kN,m)372.5691279.4267960

二期

剪力(kN)042.62803985.25608

彎矩(kN-m)929.744697.3080260

2剪力(kN)0106.378036212.7561

表7二號梁永久作用效應表

跨中四分點支點

作用效應

a=0.5a=0.25a=0

彎矩(kN'm)602.80129452.10096540

一期

剪力(kN)068.970399137.9408

彎矩(kN'm)372.56906279.42679560

二期

剪力(kN)042.62803985.25608

彎矩(kN-m)975.37035731.52776110

剪力(kN)0111.598438223.1969

二、主梁活載內(nèi)力計算

1.荷載取值

(1)汽車荷載

公路等級為公路II級，為公路I級標準值的0.75倍

均布荷載標準值：qk=10,5X0.75=7.875(kN/m)

集中荷載標準值：Pk=[180+畸券x(17.48-5)]x0.75

172.44(kN)

多車道汽車恒載橫向折減系數(shù)&

設計車道數(shù)為2,故折減系數(shù)&取1

汽車沖擊系數(shù)H

結(jié)構(gòu)基頻：

3.143.25xIO10x88952375502x10-12

2*17.482goo*150+180x1050)x25x10-3x焉

=7.5966Hz

式中：/一結(jié)構(gòu)計算跨徑(m)

E—結(jié)構(gòu)材料彈性模量(N/m2)

4一結(jié)構(gòu)跨中截面慣性矩例4)

nic—結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量(kg/m)

22

mc=G/g(Ns/m)

G—結(jié)構(gòu)跨中處延米結(jié)構(gòu)重力(N/m)

g—重力加速度g=9.81(m/s2)

沖擊系數(shù)U

=0.17671n/-0.0157=0.1767Xln7.5966-0.0157=

0.3426

(2)人群荷載

均布荷載標準值qr=3化N/m2)/=17.48m<50m

線荷教qr=qrbr=1.15x3x0.75=2.5875(kN/m)

2.活載內(nèi)力計算

(1)計算公式：

車道荷載計算內(nèi)力：

S=(l+n)-mg-(Pkyk+<?kQ)

人群荷載計算內(nèi)力：

S=mr?<7rO

式中：S一計算截面的標準荷載的彎矩或剪力

Pk一車道集中荷載標準值

qk—車道均布荷載標準值

q,一人群均布荷載標準值

yk-集中荷載所對應的計算截面內(nèi)力截面內(nèi)力的影響線最大

峰值

。一均布荷載按結(jié)構(gòu)效應最不利滿布時，計算截面內(nèi)力的影響線

面積

“一汽車荷載沖擊系數(shù)

&-多車道汽車荷載橫向折減系數(shù)

mq,nir—荷載橫向分布系數(shù)

(2)各梁內(nèi)力計算

①跨中截面的最大彎矩和最大剪力

Pk

qk

M影響線L

V影響線

圖12跨中最大彎矩剪力示意圖

一號梁:

汽車:

Mqmax=(1+H)-'(Pkyk+Qk)

=(1+0.3436)x0.63831x(172.44x4.37+7.875x|x4.37x17.48)

=904.24(kN-m)

Vqmax=(1+R)-Hl,-{Pkyk+Q)

=(1+0.3436)x0.63831

x(172.44x1.2x0.5+7.875x|x0.5x0.5x17.48)

=103.4914(kN)

人群:

1__

Mrmax=mr-qrQ=0.73731x2.5875x—x4.37x17.48

=72,8657(kN'm)

1?

Vrmax=mr-qr^=0.73731x2.5875x-x0.5x0.5x17.48

=4,1685(kN)

二號梁:

汽車:

Mqmax=(1+H)-'(Pkyk+t?fc)

=(1+0.3436)x0.54607x(172.44x4.37+7.875x|x4.37x

17.48)

=773.5781(kN-m)

Vqmax=(1+H)-■(Pkyk+。)

=(1+0.3436)-0.54607

?(172.44x1.2X0.5+7.875x|x0.5x0.5x17.48

=88.5362(kN)

人群：

1__

Mrmax=mr-qrQ=0.4124x2.5875x—x4.37x17.48

=40,7560(kN'm)

1

Vrmax=mr-Q=0.4124x2.5875x—x0.5x0.5x17.48

=2.3316(kN)

四分點截面的最大彎矩和最大剪力

M影響線

Pk

qk

V影響線

圖13四分點最大彎矩剪力示意圖

一號梁:

汽車:

Mqmax=(1+2f0%+<?kQ)

(1+0.3436)x0.63831x(172.44x3.2775+7.875x|x3,2775x17.48)

=678.1771(kN-m)

Vqmax=(1+H)-?(Pkyk+qkQ)

=(1+0.3436)x0.63831

x(172.44x1.2x0.75+7.875x|x0.75x0.75x17.48)

=166.3049(kN)

人群：

1__

Mrmax=mr-qrQ=0.73731x2.5875x—x3.2775x17.48

=54.6493(kN-m)

1

Vrmax=mr?qrQ=0.73731x2.5875x—x0.75x0.75x17.48

=9.3792(kN)

二號梁：

汽車：

MqmaX=(1+R)--(Pkyk+Q)

=(1+0.3436)x0.54607X(172.44x3.2775+7.875x|x3.2775x17.48)

=580.1761(kN-m)

Vqmax=(1+g)--(Pkyk+</kQ)

=(1+0.3436)-0.54607

?(172.44x1.2x0.75+7.875x|x0.75x0.75x17.48

142.2728(kN-m)

人群：

1?

Mrmax=mr'。=0.4124x2,5875x—x3.2775x17.48

=30,5670(kN?m)

1

Vrmax=mr-Q=0.4124x2.5875x—x0.75x0.75x17.48

=5.2461(kN)

③支點截面的最大彎矩和最大剪力

一號梁：

1.2614

人群橫向分

布系數(shù)

圖14一號梁支點最大彎矩剪力示意圖

汽車：

)

Vqmax=(1+H?■(Pkyk+。)

=(1+0.3436)x0.6383x(172.44x1,2x0.75+7.875x1x1x17.48)-7.875x1

x(0.6383-0.4545)x4.37x0.9167

=188.2317(kN)

人群：

Kmax=mr-qrQ

11

=0.7373x2.5875x-x1x17.48+2.5875x-x(1.2614-0.7373)x4.37

x0.9167

=19.3902(kN)

二號梁:

Pk

①

汽車橫向分

布系數(shù)

人群橫向分

布系數(shù)

-0.2613

圖15二號梁支點最大彎矩剪力示意圖

汽車：

^qmax=（1+四）.，（PkVk+僅。）

=(1+0,3436)x0.5461x(172.44x1.2x1+7.875x|x1x17.48)+7.875x1

x(0.7955-0.5461)x4.37x0.9167

=207.6184(kN)

人群：

V

rmax=mr-QrQ

11

=0.4124x2.5875x-x1x17.48-2.5875x-x(0.4124+0.2613)x4.37

x0.9167

=5.8347(kN)

三、主梁內(nèi)力組合

1.組合計算公式

（1）承載能力極限狀態(tài)

S（t=（VGSG〃+YQi^Qik+中>]QiSQik）

i=2

式中：SGk-永久荷載效應標準值

汽一永久荷載效應分項系數(shù)

yc=1.2恒載與活載同號效應時

YG=1.2恒載與活載異號效應時

SQM一汽車荷載效應（含汽車沖擊力、離心力）標準值

汽1一汽車荷載效應分項系數(shù)Yqi=1.4

SQik—除汽車荷載效應外，其它可變荷載效應標準值

々i—其它可變荷載效應分項系數(shù)y0i=1.4

中一荷載效應組合系數(shù)

w=0.8一種其它可變荷載時（如人群荷載）

卡=0.7兩種其它可變荷載時

W=0.6三種其它可變荷載時

e=0.5四種或多于四種其它可變荷載時

（2）正常使用極限狀態(tài)

①荷載短期效應組合

n

Ssd=SG-+，LjSQjk

j=i

式中：SGk—永久荷載效應標準值

SQ及一第j個可變荷載效應標準值

eV-第j個可變荷載效應頻遇值系數(shù)

巾M=0.7汽車荷載（不計沖擊力

巾”=1.0人群荷載

巾”=0.75風荷載

巾“=0.8溫度梯度作用

+I,=1.0其他可變作用

②荷載長期效應組合

n

Ssd=Sck+W巾2j^Qjk

j=l

式中：SGR-永久荷載效應標準值

SQjk—第j個可變荷載效應標準值

由2,一第j個可變荷載效應頻遇值系數(shù)

小2j=0.4汽車荷載（不計沖擊力

巾2.=0.4人群荷載

3*=0.75風荷載

<l>2y.=0.8溫度梯度作用

22,=1.0其他可變作用

（3）標準組合

n

Ssk=^Gk+WSQN

；=1

式中：SG/C—永久荷載效應標準值

SQ"—第j個可變荷載效應標準值

2.各截面內(nèi)力組合計算

表8■-號梁作用效應組合表

跨中截面四分點截面支點

序號荷載類別Mmax^naxMmaxKnaxKnax

(kN?m)(kN)(kNam)(kN)(kN)

①第一期永久作用557881263.749997127.499994

②第二期永久作用372.56906090279.4268106.37803685.256078

③總永久作用=①+②929.74403460697.308170.128033212.756072

④可變作用（汽車）904.2362313103.491363678.1772166.304936188.2317

⑤可變作用（人群）72.865735384.1685203354.64939.3791707419.3902

極限組合=1.2x③+

⑥2463.233189149.5566511847.425447.485221540.5486904

1.4x④+1.12x⑤

短期組合二③十。.？*

⑦1473.70634858.08631871105.28266.150144330.2128022

魯+⑤

長期組合=③+0.4x

⑧1228.08837332.4775786921.0663223.389953276.5501693

黑+0.4X⑤

標準組合二③+暮十⑤

⑨1675.60488181.19394661256.704303.282833372.2413152

表9二號梁作用效應組合表

支占

跨中截面四分點截面八、、

序號荷載類別MmaxVmaxMmaxVmaxVmax

(kN-m)(kN)(kN-m)(kN)(kN)

①第一期永久作用602.80130452.10168.9704137.940798

②第二期永久作用372.56910279.426842.6280485.256078

③總永久作用=①+②975.37030731.5278111.5984223.196876

④可變作用（汽車）773.568188.53618580.1761142.2728207.6184

⑤可變作用（人群）40.756032.331581