某公路装配式简支T型梁桥设计(毕业论文).doc

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1、 江 苏 大 学 成 人 教 育 学 院毕业设计（论文）任务书课程名称： 某公路装配式简支T型梁桥设计（方案6） 进行日期：2013 年 2 月 13 日至 2013 年 5月 30 日学生姓名： 专业班级： 指导教师： 所属站名： 泰州职业技术学院 站 长： 目录装配式钢筋砼简支T型梁桥设计1主梁设计3一、结构尺寸拟定3二、主梁内力计算3（一）主梁的荷载弯矩横向分布系数3（二）、内力计算101恒载内力102、活载内力计算11三、钢筋配置、截面与验算。161） 截面设计162） 截面复核174）跨中截面的纵向受拉钢筋计算185）腹筋设计18（4）箍筋设计19（5）弯起钢筋及斜筋设计20（6）斜

2、截面抗剪承载力的复核。24桩柱式桥墩设计部分一、设计荷载二、计算一、设计资料：1、桥面净宽：净921.0m2、桥下净空高度：5m3、单孔跨径、桥跨结构主要构件全长和孔数：标准跨径：Lb=16.00m（墩中心距离）；计算跨径：L=15.50m（支座中心距离）；T梁全长：L全15.96m（构件预制长度）；孔数：3孔4、设计荷载：公路级，人群荷载3.0KN/m2，护栏、栏杆的作用力为1.5KN/m，人行道每侧重5.56 KN/m。5、材料：砼：桥跨结构主要构件用C30，人行道、栏杆及桥面铺装用C30，墩台盖梁、耳墙、背墙用C30，墩柱、系梁、桩基础采用C25；钢筋：直径大于等于12mm的用HRB33

3、5钢筋，直径小于12mm的均用R235光圆钢筋。6、台后填土高度4.5m，填土重度=17.0kN/m3,填土的内摩擦角=35，粘聚力C=0。7、工程地质及水文地质条件： (1)地形地貌桥址处于长江下游冲积平原高漫滩之上，桥下为交通繁忙的道路，桥头引道与桥梁下穿道路正交，地面高程约5m。(2)地层与岩性桥墩处地层从原地面起自上而下共分六大结构层，现按顺序分别叙述如下：亚粘土：黄褐色，软塑，局部流塑亚粘土：灰色，软塑亚砂土：灰色，流塑细砂：灰色，饱和中密亚粘土：灰色，流塑中砂：灰色，饱和中密 (3)工程地质条件各地层地基容许承载力见桥址工程地质资料表桥墩处工程地质资料表层底高程层厚(m)地层名称各

4、层土的土工试验分析结果基本承载力（kPa）含水量w(%)孔隙比e（kN/m3）C(kPa)()2.32.7亚粘土：黄褐色，软塑35.00.88919.15313.8160-8.510.8亚粘土：灰色，软塑36.50.97518.65113.5140-18.49.9亚砂土：灰色，流塑32.40.85018.713.422.7150-24.76.3细砂：灰色，饱和中密28.00.68319.8035.0200-27.12.4亚粘土：灰色，软塑35.90.96418.55113.414030.0中砂：灰色，饱和中密26.50.55621.4040.0350各类土的钻孔灌注桩桩侧土的摩阻力qik值见下

5、表土类qik（kPa）附注亚粘土25-40小值者适用于流塑状土。大值者适用于软塑状土。亚砂土25-40细砂40中砂55亚粘土（软土）158、水文地质条件经勘查，该桥桥址处地下水埋深30米，经调查，地下水对砼不具侵蚀性。二、主要参考文献：1 JTG B01-2003，公路工程技术标准S. 北京：人民交通出版社，2003.2 JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范S. 北京：人民交通出版社，2004.3 JTG D61-2005，公路圬工桥涵设计规范S. 北京：人民交通出版社，2005.4 JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S. 北京：人民交通出版社，200

6、4.5 JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范S. 北京：人民交通出版社，2000.6 JTG D632007，公路桥涵地基与基础设计规范S. 北京：人民交通出版社，2007.7 JTG D502006，公路沥青路面设计规范S. 北京：人民交通出版社，2006. 8 JTG H11-2004，公路桥涵养护规范S. 北京：人民交通出版社，2004. 9 JTG C30-2003，公路工程水文勘测设计规范S. 北京：人民交通出版社，2003. 10 JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准S. 北京：人民交通出版社，2004. 11 白宝玉，桥梁工程M. 北京：高等教育出版社，2

7、005.12 姚玲森，桥梁工程M. 北京：人民交通出版社，2010.13 闫志刚，钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计M. 北京：机械工业出版社，2009.14 高大钊，土质学与土力学M. 北京：人民交通出版社，2008.15 凌治平，基础工程M.北京：人民交通出版社，2007.三、成果要求1、设计图纸2、设计任务书3、设计计算书四、桥梁纵横断面及主梁构造 横断面共3片主梁，间距3m。纵断面共3道横梁，间距5.32m。尺寸拟定见图，T梁的尺寸见下表：T形梁尺寸表（单位：m）主梁计算主梁梁肋横隔梁横隔梁横隔梁翼板翼板长度跨径高度宽度高度宽度间距厚度宽度15.9615.501.300.181.

8、000.150.165.320.080.143桥梁横断面图桥梁纵断面图主梁断面图 横梁断面图五、主梁计算（一）主梁荷载横向分布系数1、跨中荷载弯矩横向分布系数（(按G-M法)）（1）主梁抗弯及抗扭惯矩和求主梁的重心位置平均板厚=1/2(8+14)=11cm=1/12142113+14211(41.2-11/2)2+1/12181303+18130(130/2-41.2)2=6627500cm4=6.627510-2m4T形截面抗弯及抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即：式中: 矩形截面抗扭惯矩刚度系数 相应各矩形的宽度与厚度 查表知：t1/b1=0.11/1.60=0.069 c1=

9、1/3 t2/b2=0.18/(1.3-0.11)=0.151 c2=0.301=1/31.60113+0.3011.190.183=0.0028m4单位抗弯及抗扭惯性矩：= /b=0.066275/160=4.14210-4 （m4/cm）=/b=0.0028/160=1.7510-5（m4/cm）（2）求内横梁截面和等刚度桥面板的抗弯惯矩 翼板有效宽度计算横梁长度取为两边梁的轴线间距 即：L=41.6=6.4 mC=(3.875-0.15)=1.863m =15 C/L=1.863/6.4=0.291 根据C/L比值 查表求得/C=0.649 =0.649C=0.6491.863=1.21

10、m求横梁截面重心位置： = =0.215m 横梁的抗弯和抗扭惯矩 = =3.1810-2 (m4) 查表但由于连续桥面的单宽抗扭惯矩只有独立板宽扁板者的翼板可取 查表得 故 单位抗弯及抗扭惯矩 （m4/） （m4/）（3）计算抗弯参数和扭弯参数： （4）求各主梁的跨中荷载横向分布影响线 以知 查G-M表 得下面数值：荷 载 位 置梁位b3b/4b/2b/40.00 -1/4b -1/2b -3/4b -b 校核k10.00 0.92 0.97 1.00 1.05 1.08 1.05 1.00 0.97 0.92 8.04 b/41.08 1.09 1.09 1.11 1.05 0.98 0.8

11、9 0.82 0.77 7.96 b/21.25 1.30 1.20 1.10 1.00 0.90 0.79 0.72 0.65 7.96 3b/41.58 1.42 1.25 1.08 0.93 0.82 0.74 0.65 0.58 7.97 b1.83 1.55 1.29 1.08 0.90 0.78 0.66 0.60 0.50 8.03 k00.00 0.75 0.89 1.00 1.12 1.18 1.12 1.00 0.89 0.75 7.95 b/41.62 1.52 1.35 1.28 1.12 0.92 0.75 0.36 0.15 8.19 b/24.10 2.10 1.

12、78 1.40 1.00 0.52 0.13 -0.28 -0.65 8.38 3b/43.39 2.79 2.10 1.50 0.90 0.38 -0.18 -0.57 -1.05 8.09 b4.10 3.50 2.41 1.58 0.80 0.12 -0.52 -1.02 -1.60 8.12 计算公式荷 载 位 置b3b/4b/2b/40 -1/4b -1/2b -3/4b -b（1）号梁1.630 1.446 1.258 1.080 0.924 0.812 0.724 0.640 0.564 3.532 2.932 2.162 1.516 0.880 0.328 -0.248 -0.

13、660 -1.160 -2.270 -1.950 -1.120 -0.500 0.100 0.660 1.180 1.620 2.100 -0.354 -0.304 -0.175 -0.078 0.016 0.103 0.184 0.253 0.328 3.178 2.628 1.987 1.438 0.896 0.431 -0.064 -0.407 -0.832 0.636 0.526 0.397 0.288 0.179 0.086 -0.013 -0.081 -0.166 （2）号梁1.182 1.216 1.156 1.104 1.020 0.932 0.830 0.760 0.698

14、3.108 1.868 1.608 1.352 1.048 0.680 0.378 -0.024 -0.330 -1.926 -0.652 -0.452 -0.248 -0.028 0.252 0.452 0.784 1.028 -0.300 -0.102 -0.071 -0.039 -0.004 0.039 0.071 0.122 0.160 2.808 1.766 1.537 1.313 1.044 0.719 0.449 0.098 -0.170 0.562 0.353 0.307 0.263 0.209 0.144 0.090 0.020 -0.034 （3）号梁0.92 0.97 1

15、.00 1.05 1.08 1.05 1.00 0.97 0.92 0.75 0.89 1.00 1.12 1.18 1.12 1.00 0.89 0.75 0.17 0.08 0.00 -0.07 -0.10 -0.07 0.00 0.08 0.17 0.027 0.012 0.000 -0.011 -0.016 -0.011 0.000 0.012 0.027 0.777 0.902 1.000 1.109 1.164 1.109 1.000 0.902 0.777 0.155 0.180 0.200 0.222 0.233 0.222 0.200 0.180 0.155 （5）绘制横向分

16、布影响线图，求横向分布系数按规定，汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m。人群荷载取3。人行道板以1.2KN集中竖向力作用在一块板上。 人群荷载： 人行道板： 2、支点荷载横向分布系数计算采用杠杆法计算各梁支点荷载横向分布系数，荷载布置见图，计算结果见表。人群荷载： （二）内力计算1、 恒载内力计算：上部结构自重计算表构件名单元构件体积及计算式容重每延米重量主梁1.601.30-20.711.30-(0.08+0.14)/2=0.39250.39259.76外主梁横梁0.89(0.16+0.15)/220.715/15.5=0.0632250.0632251.58内主梁横梁0.89(0.16+

17、0.15)/20.715/15.5=0.0316250.0316250.79桥面铺装沥青混凝土：1.60.060.096混凝土垫层：1.60.10.1623242.2083.84人行道及栏杆25按13.97N/m计一侧人行道部分每2.5m长时重13.97KN，1.0m长时重13.97/2.55.59KN/m，按板横向分布系数分摊至各梁的板重为：1、1号梁：1板=0.47 1板q=0.475.59=2.63 KN/m2、2号梁：2板=0.528 2板q=2.95 KN/m3、3号梁：3板=0.31 2板q=1.73 KN/m则各梁的恒载汇总如下：各梁的恒载汇总表梁号主梁横梁栏杆及人行道板铺装层合

18、计19.760.792.366.04819.2329.761.582.956.04820.3439.761.581.736.04819.12主梁恒载内力计算 设x为计算截面离支座的距离，并令a=x/L，则：主梁弯距和剪力的计算公式分别为：弯距及剪力影响线 影响线面积计算见表项目计算图示影响线面积MM1/2M=1/8L21/2=1/815.52=30.03M1/4M=3/32L21/2=3/3215.52=22.52Q1/2M=0Q0M=1/2 L =1/215.5=7.75恒载内力计算结果见表梁号 （KN.m） （KN.m） （KN.m）1(5)19.2330.03577.4819.2322.

19、52433.0619.237.75149.032(4)20.3430.03610.8120.3422.52459.0620.347.75157.64 319.1230.03574.7119.1222.52430.5819.127.75148.182、活载内力计算：(1)汽车荷载冲击系数 简支梁的自振频率为： 介于 和之间，桥规规定 冲击系数按下式计算： （2）公路级均布荷载 集中荷载及其影响线面积 按照桥规规定。 公路级车道荷载按公路级车道荷载的0.75倍采用。即均布荷载=7.875 Kn/m =178.5kN公路级及影响面积表项目顶点位置L/27.875178.530.03L/47.8751

20、78.522.52支点7.875178.57.75L/27.875178.51.94可变作用（人群荷载每延米）（3）可变作用效应（弯矩）计算 公路级产生的弯矩梁号内力弯矩效应1050113172787530031785387561252225229064593520462300338755648422522906423593041630033875508602252290638141 人群荷载产生的弯矩 梁号内力弯矩效应10636225300342972252322320562225300337972252284830155225300310472252785基本荷载组合：按桥规规定 永久作用

21、设计值效应与可变作用设计效应的分项系数为 永久荷载作用分项系数：汽车荷载作用分项系数人群荷载作用分项系数弯矩组合 梁号内力永久荷载（1）人群（2）汽车（3）1577.4842.97612.52143.77433.0632.23459.351078.972610.8137.97564.841409.65459.0628.48423.591058.223574.1710.47508.601271.49430.587.85381.41953.52(4)可变荷载剪力效应计算 计算可变荷载剪力效应应计入横向分布系数沿桥跨变化的影响，通常分两步进行，先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应；再用支点剪力何载横

22、向分布系数并考虑支点至L/4为直线变化来计算支点剪力效应。剪力计算时按桥规规定集中何载标准值 需乘以1.2的系数。 1）跨中剪力的计算如下表 梁号内力弯矩效应+1 0.501 80.762 0.462 1.3172 7.875 1.94 214.2 0.5 74.473 0.416 67.06人群何载产生的跨中剪力梁号内力弯矩效应 1 0.636 2.77 2 0.562 2.25 1.94 2.45 3 0.155 0.68 2）支点剪力的计算 计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为：A 支点处按杠杆法计算B L/43L/4按跨中弯矩的横向分布系数C支点L/4处在和之间按照直线变化 支点剪力

23、效应计算式为式中-相应于某均布活载作用的横向分布纵坐标 -相应某均布活载作用的数值 -相应的某集中何载的数值人群均布何载产生的指点剪力效应计算式为： 式中-跨中横向分布系数 -支点处横向分布系数梁端剪力效应计算：汽车何载作用如图示计算结果如下 公路级产生的支点剪力效应计算表 （单位：KN）梁号剪力效应113172214.210.438+7.875(15.5/20.501-0.7515.5/40.0660.5-0.2515.5/80.0662/3)=123.47162.632214.210.5+7.875(15.5/20.462+0.7515.5/40.0450.5+0.2515.5/80.04

24、52/3)=135.83178.923214.210.594+7.875(15.5/20.416+0.7515.5/40.1850.5+0.2515.5/80.1852/3)=154.8203.90 人群何载作用如图 计算结果如下表示剪力效应基本组合见下表 由表知:剪力效应以3号梁(最大)控制设计 可变作用产生的支点剪力计算表 (单位:KN)梁号123公式 计算值1/215.50.6362.25+1/815.5(1.5-0.636) 2.250.917=14.541/215.50.5622.25+1/815.5(-0.5-0.562) 2.250.917=5.551/215.50.1552.2

25、5+1/815.5(0-0.155) 2.250.917=2.08剪力效应组合表: (单位:KN)梁号内力永久荷载（1）人群（2）汽车（3）1149.0314.54162.63380.5202.7780.76104.552157.645.55178.92401.28502.4574.4796.303148.182.08203.90419.0500.6867.0685.181配置主梁受力筋由弯矩基本组合计算表壳看出1号梁值最大，考虑设计施工方便，并留有一定的安全措施，故对1号梁计算弯矩进行配筋。设钢筋净保护乘为3cm，钢筋中心到底边距离为a=18cm，则=h-a=160-18=142cm。已知1

26、号梁跨中弯矩Md=2863.92KN.m,下面判别主梁为第几类T型截面，若满足，则受压区全部位于翼缘内，为第一类T行截面，否则位于腹板内，为第二类T行截面。混凝土为C40，=13.8Mpa, 为形截面受压区医院有效宽度，一下取最小值：计算跨径：l/3=1750/3=583cm相邻两梁的平均距离d=220cm=b+2bh+12hf=18+12*13=174cm此处b为梁腹板宽度，其值为18cm，bh=0，hf为受压区翼缘悬出板的平均厚度，其值为13cm。所以=180cm。左边：右边：因此，受压区位于翼缘内，属于第一类T型截面。应按宽度为的矩形截面抗弯承载力计算。设混凝土受压区高度为x，则利用计算

27、：整理得 解得x=0.087m0.13m根据公式则选用8根直径为36mm的HRB335钢筋，则钢筋部属图如图所示钢筋中心位置查表可知，故x=0.0870.233%故配筋率满足规范要求。2持久状况截面承载能力极限状态验算按截面实际配筋面积计算截面受压区高度x为截面抗弯极限状态承载力为 =13.8*103*1.74*0.09495*(1.438-0.09495/2)=3170.31KN*m2863.92KN*m抗弯承载力满足要求。3.斜截面抗剪承载能力验算支点剪力以2号梁为最大，考虑安全因素，一律采用2号梁剪力值进行抗剪计算。跨中剪力效应应以1号梁伟最大，一律以1号梁剪力进行计算=796.25KN

28、=199.9KN假设最下排2跟钢筋没有弯起而通过支点，则有；A=4.8cm, (160-4.8)=155.2cm根据式故端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件,可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置钢筋。本题中=79.25KN=0.5*0.001*1.39*180*1552=194.16KN因此，应进行持久状况斜截面抗剪承载力牙酸。(1)弯起钢筋配置及计算图示由内插可得，距离支座中心h/2处的剪力效应Vd为则=0.6=445.036KN=0.4=296.6906KN弯起钢筋位置与承担的剪力值计算表：斜筋排次弯起点距支座中心的距离承担的剪力11.418296.690622.76254.5

29、7134.026163.10845.21676.825各排弯起钢筋的计算，与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力按下式计算：式中=280Mpa,=45,故相应于各牌弯起钢筋的面积按下式计算：计算得每排弯起钢筋的面积见下表弯起排次每排弯起钢筋计算面积弯起钢筋数目每排弯起钢筋实际面积11997.03842N362035.821346.48992N372035.83730.86092N382035.84150.10432N392035.8在靠近跨中处，增设的辅助斜钢筋，=2035.8 。（3）主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载力验算：钢筋的抵抗弯矩M为跨中截面的钢筋抵抗弯矩 M为全梁抗弯承载

30、力校核图第一排钢筋弯起处正截面承载力为=3170-3*792.633=792.1KN*m第二排钢筋弯起处正截面承载力为=3170-2*792.633=1584.7341 KN*m第三排钢筋弯起处正截面承载力为=3170-792.633=2377.367 KN*m第四排钢筋弯起处正截面承载力为=3170 KN*m4.箍筋的设置选双肢箍筋，则面积 =1.57；距支座中心h/2处的主筋为，As=20.36；有效高度ho=160-3-3.6/2=155.2； =20.36*100%/（18*155.2）=0.729%，则P=100 =0.729，最大剪力设计值Vd=796.25KN。所以选用Sv=15

31、0.在支座中心向跨中方向长度不小于1倍梁高（160cm）范围内，箍筋间距取100mm。根据上述计算，箍筋配置如下：全梁箍筋的配置为双肢箍筋，在由支座中心至距支点3m段，箍筋间距可以取100mm，其他梁段箍筋间距为150mm。箍筋配筋率为：当间距Sv=100mm时=157*100%/（100*180）=0.872%当间距Sv=150mm时，=157*100%/（150*180）=0.582%均满足最小配筋率R235钢筋不小于0.18%的要求。5.斜截面抗剪承载力验算斜截面抗剪强度验算位置为：距支点h/2处截面1-1，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=741.7266KNMd=570KN*m距离支

32、座中心1.418m处的截面2-2，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=699.607KNMd=950KN*m距离支座中心2.67m处的截面3-3，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=608.144 KNMd=1540KN*m距离支座中心4.026m处的截面4-4，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=521.861KNMd=2000KN*m距离支座中心4.402m处的截面5-5，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd= 386.234KNMd=2340KN*m验算斜截面抗剪承载力时，应该计算通过斜截面顶端正截面内的最大剪力Vd和相应于上述最大剪力时的弯矩Md。最大剪力在计算出斜截面水平投影长度C值后，可内插

33、求得，相应的弯矩可从按比例会治的弯矩图上量取。受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面强度验算公式为：为了简化计算可以近似取C 则有C=（143.8+155.2）/2=149.5cm斜截面1-1：斜截面内有纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为P=100=100*（10.179*2）/（18*149.5）=0.757=1.57*100%/（10*18）=0.872%则 截面割两组弯起钢筋，故=636.8+604.5=1241.3KN741.7266KN斜截面2-2：斜截面内有纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为P=100=100*（10.179*2）/（18*149.5）=0.757=1.57

34、*100%/（10*18）=0.872%则斜截面截割2组弯起钢筋，故=636.8+604.5=1241.3KN699.607KN斜截面3-3：斜截面内有纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为P=100=100*（10.179*2*2）/（18*149.5）=1.514=1.57*100%/（15*18）=0.581%斜截面截割2组弯起钢筋2-36+2-32，故斜截面4-4：斜截面内有纵向钢筋，则受拉钢筋的钢筋百分率为P=100=100*（10.179*2*3）/（18*149.5）=2.271=1.57*100%/（15*18）=0.581%则斜截面内截割1组弯起钢筋，故所以斜截面抗剪承载力符

35、合要求。2.4持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算短期效应组合长期效应组合受拉钢筋在短期效应组合作用下的应力为把以上数据带入的计算公式中得=0.163mm130mm可计算开裂截面换算截面惯性矩Icr为带入数据计算得Icr=7.0818*1010mm4Bcr=EcIcr=3*104*7.0818*1010=2.1245*1015N*mm2B0=0.95EcIcr=0.95*3*104*48.1844*1010=1.3733*1016N*mm2将以上数据带入整理求得B=4.7522*1015N*mm2根据上述计算结果，结构跨中由自重产生的弯矩为M=899.01KN*m,公路I级可变车道荷载q=10.5KN/m,Pk=230KN,跨中横向分布系数=0.599；人群荷载q人3KN/m，跨中横向分布系数=0.566永久作用可变作用（汽车）可变作用（人群）式中对于汽车荷载取0.7，对于人群荷载取1.0.本设计采用C30混凝土，挠度长期增长系数=1.7