20米跨装配式T形简支桥梁计算.doc

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1、目录中英文摘要2第一章：设计资料 4第二章：主梁计算 62.1: 主梁荷载横向分布系数 62.2：主梁内力计算 72.3：荷载组合 14 2.4：截面设计、强度验算 162.5：裂缝宽度验算 22 2.6：变形验算 22第三章：行车道板计算233.1：计算图式 233.2：内力计算 233.3：配筋计算 25第四章：盖梁设计 274.1：荷载计算 274.2：内力计算 354.3:配筋配筋设计 37第五章：桥梁墩柱设计415.1：荷载计算 415.2: 截面配筋计算 43第六章：钻孔灌注桩设计466.1：荷载及内力计算 466.2：桩长计算 476.3：桩身内力计算 48 6.4：桩基配筋设计

2、及强度验算 496.5：墩顶纵向水平位移计算49结语： 51参考文献： 52摘要本毕业设计课题为中小跨径简支桥梁设计。该桥跨径为20米，装配式简支T形梁桥。桥面净宽7.0m+20.75m,荷载标准为公路-级和人群荷载3。下部结构设计采用单排双柱式墩，钻孔灌注桩基础。地基土为粗砂砾石土。所用材料T梁为C40混凝土，盖梁、墩柱C30混凝土，桩身C25混凝土。钢筋：主筋采用HRB335钢筋,其他均采用R235钢筋。对于整体计算方法采用极限状态设计法。在计算T梁影响系数时，支点处用杠杆法，跨中采用偏心压力法。在对T形梁配筋时，假设梁肋采用焊接钢筋骨架，从而进行计算如钢筋重心位置等参数。盖梁计算时选取五

3、个截面对各个截面进行配筋计算，最后根据施工对其配筋。钻孔灌注桩采用m法进行内力计算，按大偏心圆形受压构件进行配筋计算。关键词：简支桥梁， 双柱式墩， 钻孔灌注桩， 极限状态设计法， 焊接钢筋骨架AbstractThe subject of my graduation design is the medium-small span simple beam bridge design. The span of the bridge is 20 metres, the width of it is 7 metres and two double 0.75 metres. The bridge use

4、 the prepared T beam to afford the force. The standard load is the highway -load and the men load is 3. The substructure adopt the double-columns pier , the foundation pile is cast-in-place piles. The foundation is sand and gravelly soil . The material of the T beam is C40 concrete ,the column pier

5、and the bent-cap use C30 concrete , the piles use the C25 concrete. The main steel reinforcement employ the HRB335 bar. All the other parts employ the R235 bar reinforcement. And to all the design calculate use the limit state design method. When calculate the numerical value of the T beams influenc

6、e line, at the point of support of the beam take the lever method. At the middle of the beam employ the bias pressure method to count. When distribute steel to the T girder ,suppose the rib of the T girder use the welded steel reinforcement carcass. So to count the related value ,like the centre of

7、gravity of the reinforcement bar. When count the bent-cap select 5 sections to calculate the need of steel. And last to distribute the steel basing on the construction. The bored piles take the m method to calculate the force. When distribute steel based on the big bias circular compression member.

8、Key words: simple bean bridge double-collumns pier cast-in-place piles Limit state design method Welded steel bar carcass第一章、设计资料1. 桥面净空 净-7+20.75m人行道2. 主梁跨径及全长（3孔）标准跨径 lb=20.00m（墩中心距离）计算跨径 l =19.50m（支座中心距离）主梁全长 l全= 19.96m（主梁预制长度）3. 设计荷载 公路-级和人群荷载3kN/m24. 材料钢 筋：主筋用HRB335钢筋，其他用R235钢筋。混凝土：T梁采用C40混凝土，桥

9、面铺装为6cm的沥青混凝土，面层的容重为21kN/m3，垫层为厚度是12cm的C50水泥混凝土，垫层的容重为24kN/m35. 计算方法：极限状态法6. 结构尺寸，见附图。 纵剖面 横剖面7地质与水文资料：地基土及填料为粗砂砾石土。8. 盖梁、墩、桩尺寸与材料拟采用单排双柱式墩，钻孔灌注桩基础（全部为摩擦桩）。盖梁、墩桩采用C30混凝土；桩身用C25混凝土，受压弹性模量为Ec=2.8104Mpa。钢筋：主筋采用HRB335钢筋，其它均用R235钢筋。9. 参考资料（1）结构设计原理教材（2）桥梁工程教材（3）公路桥梁设计手册 梁桥（上、下册） 人民交通出版社（4）桥梁计算示例丛书 混凝土简支梁

10、(板)桥(第二版) 易建国主编 人民交通出版社（5）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）,简称“桥规”（6）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG 62-2004），简称“公预规”（7）公路工程技术标准（JTG B01-2003）本课题要解决的问题：1、桥梁的桥位及方案的选择，桥梁跨度的确定。2、桥梁的立面，断面，平面布置图。3、桥梁的设计作用确定及组合，计算内力：4、主梁的截面尺寸（梁高，梁肋厚度，上翼缘尺寸，下翼缘尺寸）的拟定：5、桥台，桥墩及桩基的设计验算：本课题存在的一些问题：1、桥梁的抗震设计原理不够先进，大部分桥梁还是基于不倒塌的原理设计2、桥梁设计中，涉及的

11、作用多，现阶段对冲撞等偶然荷载考虑少。3、桥梁的健康检测与管理系统不够完善：解决问题拟采用的手段;通过查阅以下文献，桥梁方面相关的书，期刊，以及桥梁工程的相关规范对本 课程存在的问题有所了解，本课程需解决的问题进行解决。对所需的图纸用CAD2004软件画图。第二章、主梁的计算2.1 主梁的荷载横向分布系数1跨中荷载横向分布系数（按偏心压力法）设此桥有刚度强大的横隔梁，且其长宽比为： 故可按偏心压力法计算。各主梁截面相等，则有：1号梁有： 以其值沿横断面连直线。根据该直线对其他的活载位置的影响系数进行计算。则对1号梁汽车荷载： 人群荷载： 行车道板荷载： 其他各梁同理进行计算。各梁的横向分布系数

12、公路级 =1/2（0.575+0.350+0.188-0.038）=0.538 =1/2（0.294+0.238+0.197+0.141）=0.435 =1/2（0.200+0.200+0.200+0.200）=0.400人群荷载 =0.684， =0.500， =0.400人行道板 =0.742-0.302=0.440 =0.405-0.027=0.378 =20.20=0.4002梁端剪力横向分布系数（按杠杆法）公路级 =1/20.875=0.438 =1/21.000=0.500 =1/2（0.938+0.250）=0.594人群荷载 =1.422， =-0.422， =0各梁影响线图如

13、下：图1：各梁荷载跨中影响系数 图 2：各梁荷载支点影响系数2.2 内力计算2.2.1 恒载内力（1）恒载：假定桥面构造各部分重量平均分配给各主梁承担表 1 ：钢筋混凝土T形梁的恒载计算 构件名构件简图及尺寸（cm）单元构件体积及算式(m3)容重每延米重量主梁161308187116025横隔梁151308910025桥面铺装612160沥青混凝土：0.061.600.096混凝土垫层（取平均厚12cm）: 0.121.60=0.1922124人28行道部28分10015 1514104104 250 2325252525182525一侧人行道部分每2.5m长时重12.35kN,1.0m长时重

14、12.35/2.5=4.94kN/m。按人行道板横向分布系数分摊至各梁的板重为：1#、（5#）梁： 2#、（4#）梁： 3#梁： 表 2： 各梁的恒载汇总于表（单位：kN/m） 梁 号主 梁横 梁栏杆及人行道铺 装 层合 计1（5）2（4）39.769.769.760.631.261.262.181.871.986.636.636.6319.2019.5219.63（2）恒载内力计算 表 3：影响线面积计算表 项 目计 算 图 式影 响 线 面 积0M1/2Q1/2Q0表 4：恒载内力计算表 梁号M1/2(kNm)Q0(kN)q0q0q0q01（5）19.2047.53912.5819.209

15、.75187.202（4）19.5247.53927.7919.529.75190.32319.3347.53918.7519.339.75188.472.2.2 活载内力（1）公路级荷载冲击系数 式中 结构的计算跨径（m） E结构材料的弹性模量(N/m2)_ 结构跨中截面的截面惯矩(m4)结构跨中处的单位长度质量(kg/m) G结构跨中处延米结构重力（N/m） g重力加速度，g=9.81(m/s2)已知 表 5：最大影响线纵标及影响线面积0表（p单位） 项 目影 响 线顶 点 位 置最大影响线纵标0M1/2147.531支点处9.751/21/2处1/22.438人群荷载（每延米）P人： P

16、人=30.75=2.25kN/m(3)活载弯矩计算 表 6： 公路级荷载在各主梁跨中产生的弯矩和剪力（KN.m） 1号梁截面荷载均布荷载集中荷载1+mcYS(KN.m或KN)SiSQKM1/2汽7.8751801.3030.53847.534.875262.39615.14877.53人2.251801.3030.68447.5373.1Vl/2汽7.8751801.3030.5382.4380.513.4663.0976.55人2.251801.3030.6842.4383.75 2号梁截面荷载均布荷载集中荷载1+mcYS(KN.m或KN)SiSQKM1/2汽7.8751801.3030.4

17、3547.534.875212.16497.37709.53人2.251801.3030.37347.5339.8Vl/2汽7.8751801.3030.4352.4380.510.8851.0161.89人2.251801.3030.3732.4382.04 3号梁截面荷载均布荷载集中荷载1+mcYS(KN.m或KN)SiSQKM1/2汽7.8751801.3030.447.534.875195.09457.35652.44人2.251801.3030.447.5342.75Vl/2汽7.8751801.3030.42.4380.510.0046.9156.91人2.251801.3030.

18、42.4382.19（4）活载剪力计算：计算活载剪力应计入横向分布系数延桥跨变化的影响。通常分两步进行a.跨中剪力Q1/2计算b.支点剪力Q0计算剪力的荷载横向分布系数为：支点处按杠杆法计算的；支点/4在和间的直线变化。支点剪力计算式为： 式中： 相应于某集中活载作用处的横向分布图纵座标； 相应于某集中活载作用处的剪力影响线图坐标； 相应于某集中活载的数值；人群均布荷载产生的支点剪力计算式为： 式中： 跨中横向分布系数； 支点处横向分布系数；梁端剪力 计算图式及剪力计算：公路级作用下如图 图3：公路级作用下各梁纵向影响系数人群荷载作用下如图 图4：人群荷载作用下各梁纵向影响系数a=4.9m c

19、=处支点剪力影响线坐标 =0.9161号梁则在均布荷载QK下有VQK= =1.30317.8750.5389.75+4.9/2(0.438-0.538)0.916=51.52KN集中荷载PK下：=1.30310.4381801.0=102.73KN1号梁支点处车道荷载作用下剪力标准值：VQK+ VQK=154.25KN人群荷载作用下:VQ2K= =18.73KN2号梁则在均布荷载QK下有VQK= =45.02KN集中荷载PK下： =1.30310.51801.0=117.27KN2号梁支点处车道荷载作用下剪力标准值：VQK+ VQK=162.29KN人群荷载作用下:VQ2K= 3号梁 则在均布

20、荷QK下有 VQK= 集中荷载PK下：=1.30310.5941801.0=139.32KN3号梁支点处车道荷载作用下剪力标准值：VQK+ VQK=183.80KN人群荷载作用下:VQ2K= 2.2.3：荷载组合：1.公路桥涵结构按承载能力极限状态时，应采用：基本组合。 式中 承载能力极限状态下作用的基本组合的效应组合设计值； 结构重要性系数，本结构安全等级采用一级取1.0； 第i个永久作用效应的分项系数，本结构取1.2； 第i个永久作用效应的标准值； 汽车荷载效应（含汽车冲击力.离心力）的分项系数，取=1.4。 汽车荷载效应（含汽车冲击力.离心力）的标准值； 在作用效应组合中除汽车荷载效应（

21、含汽车冲击力.离心力）.风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取=1.4； 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力.离心力）其他第j个可变作用效应的标准值； 在作用效应组合中除汽车荷载效应（含汽车冲击力.离心力）外的其他可变作用效应的组合系数，当永久作用与汽车荷载和人群荷载（或其他一种可变作用）组合时，人群荷载（或其他一种可变作用）的组合系数取=0.80；偶然组合本结构中没有。2公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用作用短期效应组合。永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为： 式中作用短期效应组合设计值；第j个可变作用效应的频遇值系

22、数，汽车荷载（不计冲击力）0.7，人群荷载=1.0，温度梯度作用=0.8，其他作用=1.0；第j个可变作用效应的频遇值。表7：各梁内力组合表：1号梁： 控制截面M控制截面V序号荷载及组合支点跨中支点跨中1结构自重0912.58187.202汽车荷载0877.53154.2576.553人群荷载073.118.733.7541.2（1）01095.1224.64051.4（2）01228.54215.95107.1760.81.4（3）081.8720.984.27（4）+（5）+（6）02405.51461.57121.372号梁： 控制截面M控制截面V序号荷载及组合支点跨中支点跨中1结构自重

23、0927.79190.3202汽车荷载0709.53162.2961.893人群荷载039.86.32.0441.2（1）01113.35228.38051.4（2）0993.34227.2186.6560.81.4（3）044.587.062.287（4）+（5）+（6）0215127462.6588.933号梁： 控制截面M控制截面V序号荷载及组合支点跨中支点跨中1结构自重0918.75188.4702汽车荷载0652.44183856.913人群荷载042.756.762.1941.2（1）01102.5226.16051.4（2）0913.42257.32796760.81.4（3）0

24、47.887.572.457（4）+（5）+（6）02063.8491.0582.122.3 截面设计、强度验算（1） 计算截面的确定翼缘厚度 翼缘的有效宽度在此 。（2） 截面受力类型判别 设计采用焊接钢筋骨架，所以有： 故为第一类T型截面；（3） 配筋计算求受压区高度： 所需受力钢筋截面面积 选用32+228，实际配置钢筋面积。保护层厚度取及规定，钢筋间横向净距截面复核：则实际 属于第一类T形截面。求x: 由 求得强度验算： 合格。 主梁配筋图详见施工图：(4). 斜筋配置；由上表可知，剪力以3号梁最大，因此采用3号梁的数值进行配斜筋计算。 ， 1） 截面尺寸检查：支点截面处截面有效高度

25、符合要求。2） 检查是否需根据计算配置箍筋： 跨中段截面支座截面 因此在梁跨中某长度范围内按构造配筋，其余区段应按计算配置腹筋。3） 计算剪力分配 可由图有： 根据桥规，在支座中心线附近h/2=650mm内 箍筋的间距最大为100mm。则距其h/2处计算剪力值V， 由图可得： 其中由混凝土和箍筋承担的剪力计算值为0.6=278.3KN 弯起钢筋承担的剪力计算值为0.4=185.5KN 4） 箍筋配置 根据桥规 5.2.11 2条进行间距计算。 采用直径为8mm的双支箍筋，则 在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量等距布置。为计算简便，式中的截面内纵筋配筋率p及截面有效高度按支座截面和跨中截面的平

26、均值取用。跨中截面： 取2.5， h0=1182mm支点截面： 则平均值 p= 1.61 h0=1215mm 箍筋间距计算： =110mm在离支座中心1300mm范围内，设计箍筋间距 =100mm; 而后至跨中取=250mm。则有箍筋配筋率 且小于650mm和400mm。因此符合要求。5） 弯起钢筋设计设焊接钢筋骨架的架立筋（HRB335）的直径为22mm，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离 。 钢筋弯起角度45，拟弯起五排钢筋。各排弯起钢筋的上，下弯点之间垂直距离及 支座中心距离， 分配的剪力值，弯起钢筋面积值如表： 按桥规第5.2.11 6条有 根据桥规有 第一排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座

27、中心截面处。 则：弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为; 1125-1300/2-(35+34.5*1.5)=564mm对于第二排弯起钢筋： 弯起钢筋2的弯起点距支座中心距离为 1093+1128=2221mm弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离为：分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值为： 解得 其余各排弯起钢筋计算同第二排弯起钢筋的计算。表8：各排弯起钢筋的计算弯起点12345弯点间垂直距离（mm）1128109310591024990距支座中心距离 (mm)11282221328043045294分配的计算剪力值 (KN)185.5165.43119.5775.1232.15需要的弯筋面积

28、()12491114805506216可提供弯筋面积 ()1609（232）160916091232308增设2根14的钢筋弯筋中心到支心距离(mm)5641692278638446) 主筋弯起后正截面抗弯强度的校核： 绘制梁的弯距包络图，如下。 图5： 弯起筋计算图及梁弯矩包络图 表9：主筋弯起后各正截面受弯承载能力计算梁区段截面纵筋有效高度受压区高度X(mm)抗弯承载力支中心1点2 32124815547.81点2点4 321231311109.32点3点6 321214461612.93点4点8 321197612094.84点5点832+228118274.6弯矩包络图有下列公式可得：

29、 有 7） 斜截面抗剪强度验算：距h/2处截面的横坐标为x=9750-650-1248=7852mm 则该截面处的剪力及相应的弯矩计算如下： 该斜截面上交点处正截面的有效高度 h0=1.231m, 则， =1.233411.4KN 满足要求。同以上的计算过程对以下各斜截面进行验算。 在距支座1.128m处：x=7869mm 412.2KN, 838.62KN.m m=1.68 , c=1.2231.231该斜截面的斜角符合要求p=1.45412.2KN 满足要求。 在距支座2.221m处： x=7886mm 412.87KN 831.8KN.m m=1.683 , c=1.21m1.214m斜

30、角符合要求。p=2.21,289.84+537.4=827.24KN 412.87KN 满足要求。 在距支座3.28m处：x=7903mm 413.6KN 825.1KN.m m=1.687 ，c=1.196 413.6KN 满足要求。在距支座4.304m处: x=7918mm 414.21KN 819.05KN.m m=1.68 ，c=1.1841.18斜角符合要求。p=2.5 ， 288.36+151.05=439.41KN 414.21KN 满足要求。由上述验算可知 ，斜截面抗剪强度是满足要求的。8） 斜截面抗弯强度验算：斜截面抗弯承载力验算根据桥规第5.2.12条有：斜截面水平长度按：

31、 但根据设计经验，纵向受拉钢筋和弯起钢筋在构造上按规范构造要求配置，斜截面的抗弯强度可以得到保证而不必进行验算。 故在此不进行验算。2.4 裂缝宽度验算钢筋表面形状系数 ，与构件形式有关的系数 ； 荷载长期效应影响系数 ；截面配筋率 钢筋应力 ；纵向受拉钢筋直径 d=32mm；则T形梁的裂缝宽度 =1.92mm2mm 裂缝宽度满足条件2.5 变形验算.1:计算荷载引起的跨中弯矩钢筋混凝土受弯构件的恒载和活载挠度，可用结构力学方法计算，一般不需考虑混凝土徐变和收缩的影响。但当恒载占全部荷载的大部分时，则以考虑混凝土徐变的影响为宜。对于恒载，其跨中挠度为：对于汽车荷载，如果已知该梁的跨中最大静荷载

32、弯矩为M，则活载挠度为：按规范有最大竖向挠度不应超过： 满足要求。第三章、行车道板的计算3.1 计算图式考到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋，故行车道板可按两端固定和中间铰接的板计算，计算简图如下：图6：行车道板计算简图3.2 恒载及其内力每延米板上的恒载g;沥青混凝土面层 C50混凝土垫层 T梁翼缘板自重 每延米板宽恒载合计 恒载产生的内力弯矩 剪力 活载产生的内力公路级：以重车后轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载（如下图） 图7：车辆作用图按“桥规”第4.3.1条 表4.3.2 后车轮着地宽度b2及长度为： 顺行车方向轮压分布宽度： 垂直行车方向轮压分布宽度： 荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度：单轮时 ： ； 冲击系数 。 作用于每米宽板条上的弯矩为： 单个车轮是 取最大值 作用于每米宽板条上的剪力为： 荷载组合：按“公预规”有：恒+汽： 3.3 截面设计、配筋与强度验算悬臂板根部高度h=14cm，净保护层厚度a=2cm。若选用直径为14的钢筋，则有效高度为： 0.140.020.007=0.113m按第5.2.2条： 即 ，验算 可以。按第5.2.3条： 得=18.41.00.0215/280=14=14查有关板宽1m内钢筋截面与间距表，当选用直径为14的钢筋时，需要钢筋间距为1