《桥梁工程课程设计钢筋混凝土简支T形梁桥设计计算书道路与桥梁方向图表丰富.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁工程课程设计钢筋混凝土简支T形梁桥设计计算书道路与桥梁方向图表丰富.doc（50页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、南 阳 理 工 学 院 土 木 工 程 学 院 桥 梁 工 程 课 程 设 计钢筋混凝土简支T形梁桥设计 计 算 书学 院（系）： 土木工程学院 专 业： 道路与桥梁方向 学 生 姓 名： 杨宗仁 学 号： 145109051 指 导 教 师： 完 成 日 期： 2012年5月30日 目 录1 设计资料与结构尺寸.1 1.1 设计内容.1 1.2 设计资料.11.3 设结构尺寸.32 主梁内力计算.4 2.1 恒载作用内力计算.4 2.1.1 桥面铺装和人行道重力.4 2.1.2 横隔梁重力.42.1.3 主梁重力.42.1.4 恒载作用总重力.4 2.2 活载作用内力计算.5 2.2.1 主
2、梁荷载横向分布系数计算.52.2.2 活载作用内力计算.102.3 内力组合.163 配筋设计与强度验算.173.1 纵向主筋的配置.17 3.1.1 判断T形截面的类型.17 3.1.2 计算混凝土受压区高度.17 3.1.3 计算受拉钢筋截面积.18 3.1.4 截面强度验算.183.2 剪力钢筋的配置.19 3.2.1 计算剪力图分配.19 3.2.2 箍筋设计.21 3.2.3 弯起钢筋及斜筋设计.21 3.2.4 斜截面抗剪承载力复核.273.3 裂缝宽度验算.323.4 主梁变形验算.334 横梁的计算.354.1 横隔梁内力的计算.354.1.1 确定作用在横梁上的计算荷载.35
3、4.1.2 绘制弯矩影响线.364.1.3 截面内力计算.374.2 截面配筋及强度验算.384.2.1 正弯矩配筋.384.2.2 负弯矩配筋.394.2.3 横梁剪力计算及配筋.40 5 行车道板的计算.425.1 行车道板的内力计算.425.1.1 恒载内力.425.1.2 活载产生的内力.425.1.3 荷载组合.445.2 配筋与强度验算.45结束语.46参考文献.471 设计资料于结构尺寸1.1设计内容 根据结构所示的一孔标准跨径为=25的T形梁的截面尺寸，要求对荷载组合后的最不利的主梁（一根）进行下列设计和计算：行车道板的内力计算；主梁内力计算；横梁计算。1.2 设计资料组号：第
4、六组5号：；桥面净空：净-7m（车行道）+21.0m（人行道）；标准跨径：=25m（墩中心距离）；计算跨径：=24.50m（支座中心距离）；预制长度：=24.95m（主梁预制长度）； 横隔梁5根，肋宽15cm；设计荷载：公路-II级，汽车-20级，挂车-100（验算用）和人 群荷载3；材料：材料要求见表1-1；钢筋其技术指标见表1-2；混凝土技 术指标见表 1-3。 设计材料 表1-1 材料规格内容钢筋HRB335（原级）主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋R235（原级）箍筋混凝土C25主梁C30防水桥面铺装 钢筋技术指标 表1-2种类弹性模量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度R235（）195195
5、235HRB335（）280280335 混凝土技术指标 表1-3混凝土强度等级设计强度（）标准强度（）弹性模量（）轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉11.51.2316.71.7813.81.3920.12.01设计依据：1) 桥梁工程教材，刘玲嘉主编，人民交通出版社；2) 结构设计原理教材3) 公路桥涵设计通用规范(JTG-D60-2004)，简称桥规；4) 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁涵设计规范(JTG -D60-2004)，简称公预规；5) 桥梁通用构造及简支梁桥，胡兆同，陈万春编著，公路桥梁设计丛书；6) 桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥，易建国编著；7) T形梁有关标准图；1.
6、3 结构尺寸 本桥按二级公路桥梁净空进行设计，行车道宽度为7.0m，人行道宽度为1.0m；全桥每跨采用5根预制的钢筋混凝土T形梁，每根梁行车道板宽1.8m，沿主梁纵向布置5根横隔梁，图1-1桥梁横纵断面布置及主梁一般构造。2 主梁内力计算2.1 恒载作用内力计算2.1.1 桥面铺装和人行道重力人行道和栏杆的重力取用(两侧)：；桥面铺装为：；为了简化计算将人行道，栏杆和桥面铺装的重力平均分配给每根主梁，得： 2.1.2 横隔梁重力根据结构尺寸一块预制横隔梁体积为：在中主梁上有10块横隔梁预制块，边主梁上有5块横隔梁预制块。将其产生的重力沿主梁纵向均匀分摊，则中主梁横隔梁产生的重力为： 边主梁横隔
7、梁产生的重力为：2.1.3 主梁重力2.1.4 恒载作用下总重力中主梁：边主梁：根据总的恒载集度可计算出恒载内力见表2-1 恒载内力 表2-1主梁跨中1/4跨支点1/4跨中主梁18.2924.501372.321029.94224.05112.03边主粱17.7624.501332.56999.42217.56108.782.2 活载作用内力计算2.2.1 主梁的荷载横向分布系数计算1)跨中荷载横向分布系数根据偏心受压法计算，考虑主梁抗扭刚度修正，如图2-1。(1)主梁的抗弯惯矩及抗扭惯矩：翼板的平均高度： 主梁截面的重心距顶缘距离：T形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面抗扭惯矩之和：主梁抗扭惯
8、距按式： （公式2-1）查表2-2计算：顶板：腹板：矩形截面抗扭刚度系数 表2-2 t/b1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.1d=32mm及附表中规定的30mm。钢筋间横向净距： 故满足构造要求。，3.1.4 截面强度验算1) 判断形截面的类型 故属于第二类T形截面。2) 受压区的高度x故截面复核要求，此配筋主梁偏安全。3.2 剪力钢筋的配置根据表3-10设计剪力最大值在支点处；在跨中为。假定有432纵筋通过支点，则支点截面处有效高度。 因此截面尺寸符合设计要求。故截面尺寸符合设计要求。跨中段截面：支座截面：因故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算进
9、行斜截面抗剪强度计算。3.2.1 计算剪力图分配如图3-3，在图示剪力包络图中，支座处剪力计算值，跨中处剪力计算值。的截面距跨中截面的距离由剪力包络图按比例求得： 在长度内可按构造配置箍筋。同时，根据公路桥规规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高h=1300mm范围内，箍筋的间距最大为100mm。距支座中心线为h/2处的计算剪力值（）由剪力包络图按比例求得，为 其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为0.6=358.13kN；应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最多为0.4=238.75kN，设置弯起钢筋区段长度为:3.2.2 箍筋设计采用直径为8mm的双肢箍筋，箍筋截面面积：=
10、250.3=100.6，在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置。为了计算简便，按公式：设计箍筋时，式中斜截面内纵筋配筋率及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均取用，计算如下： 跨中截面：=5.742.5，取=2.5，=1121.8mm 支点截面：，=1229.2mm则平均值分别为：P=（2.5+1.31）/2=1.91, =（1221.8+1229.2）/2=1175.5mm箍筋间距:=162mm确定箍筋间距的设计值尚应考虑公路交规的构造要求。若箍筋间距计算值取=150mm1/2h=650mm及400mm,是满足规范要求的，且箍筋配筋率，符合要求。综上所述计算，在支座中心向
11、跨径长度方向的1300mm范围内，设计箍筋间距=100mm，尔后至跨中截面统一的箍筋间距取=150mm。3.2.3 弯起钢筋及斜筋设计 设焊接钢筋骨架的架立钢筋（HRB335）为22，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离。弯起钢筋的弯起角度为，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，由各排弯起钢筋的末端弯着点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置，首先要计算弯起钢筋上下弯点之间距离（如图3-4）。 现拟弯起N1N6钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离。分配的剪力计算值，所需的弯起钢筋面积值列入表3-1。弯起钢筋计算表 表3-1弯
12、起点123456109010541018982946911距支座中心距离109021443162414450906001分配的计算剪力值238.75221.24179.28138.7699.6762.02需要的弯筋面积160814901208935671418可提供的弯筋面积1609(232)1609(232)1609(232)1609(232)1609(232)1609(232)弯筋与梁轴交点到支座中心的距离 56516542708372647085655根据公路桥规：简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯折点应位于支座中心的截面处。这时为：弯起钢筋的弯起角度为，则第一排弯筋（2N6）
13、的弯起点1距支座中心距离为1090mm。弯筋与梁纵轴线交点距支座中心距离：对于第二排弯起钢筋，可得到：弯筋（2N4）的弯起点2距支座中心距离为。分配给第二排弯起钢筋的计算剪力值，由比例可求出：求得：所需提供的弯起钢筋截面积（）为：第二排弯起钢筋与梁纵轴线交点距支座中心距离 同理可求得第三排、第四排、第五排、第六排。 按照计算剪力初步布置弯起钢筋如图3-5。. 现在按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋的弯起点位置。由前面计算可知跨中截面弯矩计算值：，支点中心处：。抛物线公式近似为: 。按公式做出梁的计算弯矩包络图，如图3-5。在截面处弯矩计算值：，与已求相等，故用其描述简支梁
14、弯矩包络图是可行的。各排弯起钢筋弯起后相应正截面抗弯承载力计算如表3-2。将表3-2中的正截面抗弯承载力在图上用各平行直线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为、.，以各值可求得、.到跨中截面距离x值。现在以图3-5中所示弯起钢筋的弯起点初步位置来逐个检查是否满足规范要求。钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载能力 表3-2梁区段截面纵筋有效高度 T形截面类型受压区高度抗弯承载力M(kNm)支座-1点4321229第一类441099.341点-2点6321211第一类651585.672点-3点8321193第一类872070.133点-4点10321175第一类1092528.184点-5点1232
15、1157第二类2152941.155点-跨中14321139第二类4113264.496点-跨中16321121第二类6073484.00 第一排弯起钢筋（2N6）:其充分利用点“n”的横坐标x=9039mm，而2N6的弯起点1的横坐标x=12250-1090=11160mm，说明1点位于m点左边，且-x=11160-9039=1121mm，满足要求。其不需要点“p”的横坐标x=10133mm，而2N5钢筋与梁中轴线交点的横坐标,满足要求。第二排弯起钢筋（2N5）:其充分利用点“m”的横坐标x=7798mm，而2N5的弯起点2的横坐标:x=12250-2144=10106x=7798mm,，满
16、足要求。其不需要点“n”的横坐标x=9039mm，而2N5钢筋与梁中轴线交点的横坐标，故满足要求。第三排弯起钢筋（2N4）:其充分利用点“l”的横坐标x=6409mm，而2N4的弯起点3的横坐标， ，满足要求。其不需要点“m”的横坐标x=7798mm，而2N4钢筋与梁中轴线交点的横坐标,故满足要求。第四排弯起钢筋（2N3）:其充分利用点“k”的横坐标x=4823mm，而2N3的弯起点4的横坐标，且，满足要求。其不需要点“l”的横坐标x=6409mm，而2N3钢筋与梁中轴线交点的横坐标，满足要求。第五排弯起钢筋（2N2）：其充分利用点“j”的横坐标x=3054mm，而2N2的弯起点5的横坐标，满
17、足要求。其不需要点“k”的横坐标x=4823mm，而2N2钢筋与梁中轴线交点的横坐标，满足要求。第六排弯起钢筋（2N1）：其充分利用点“i”的横坐标x=0mm，而2N1的弯起点6的横坐标，满足要求。其不需要点“”的横坐标x=3054mm，而2N1钢筋与梁中轴线交点的横坐标，满足要求。由上述检查结果可知图3-5中所示弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。由2N1、2N2、2N3、2N4、2N5、2N6钢筋弯起点形成的抵抗弯矩图远大于弯矩包络图，所以可以进一步调整钢筋的弯起点位置，在满足规范的前提下，使抵抗弯矩图接近弯矩包络图，在弯起钢筋间增加直径为16mm的斜筋，图3-6为调整后的主梁弯起钢筋、斜筋钢
18、筋布置图。图3-7为调整后梁的抵抗弯矩图和弯矩包络图。 3.2.4斜截面抗剪承载力的复核图3-6b为梁的弯起钢筋和斜筋设计布置示意图，箍筋设计见前述结果。图3-6c、a是按照承载能力极限状态计算时最大剪力计算值的包络图及相应的弯矩计算值的包络图，对于等高度简支梁，它们分别用公式: 。 对于钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪承载力的复核，按照一下几个复核截面位置逐一进行。1) 距支座中心为h/2处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图3-6b可知距支座中心为h/2处截面的横坐标x=12250-1300/2=1600mm，正截面的有效高度。取斜截面投影长，则可做出斜截面顶端的位置A,其横坐标x=
19、11600-1229=10371mm。（2）斜截面抗剪承载力复核A处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下：A处正截面有效高度（主筋为632），则实际广义剪跨比m及斜截面投影长度c分别为: 将要复核的斜截面如图3-8中斜截面（虚线表示）斜角斜截面内纵向受拉主筋有432，相应的主筋配筋率p为箍筋配筋率：（取=150mm时）与斜截面相交的弯起钢筋有2N6（232），斜筋有2N9、2N9（416）。按公式计算斜截面抗剪承载力为 故距支座中心为h/2处斜截面抗剪承载能力符合要求。2) 1/4跨中处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图3-6b可知1/4跨中处斜截面横坐标为x=12250-2450
20、0/4=6125mm，正截面的有效高度。取斜截面投影长，则可做出斜截面顶端的位置A,其横坐标x=6125-1157=4968mm。（2）斜截面抗剪承载力复核A处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下：A处正截面有效高度（主筋为1232），则实际广义剪跨比m及斜截面投影长度c分别为: 将要复核的斜截面如图3-9中斜截面（虚线表示）斜角斜截面内纵向受拉主筋有1032，相应的主筋配筋率p为箍筋配筋率：（取=150mm时）与斜截面相交的弯起钢筋有2N2（232）、2N3（232），斜筋有2N11（216）、2N12（216）。按公式计算斜截面抗剪承载力为： 故处1/4跨处斜截面抗剪承载能力符合要求。3)
21、3/8跨中处斜截面抗剪承载力复核 （1）选定斜截面顶端位置由图3-6b可知3/8跨中处截面的横坐标为x=12250-(24500)3/8=3063mm，正截面的有效高度。取斜截面投影长，则可做出斜截面顶端的位置A,其横坐标x=3063-1139=1924mm。 （2）斜截面抗剪承载力复核A处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下：A处正截面有效高度（主筋为632），则实际广义剪跨比m及斜截面投影长度c分别为: 将要复核的斜截面如图3-10中斜截面（虚线表示）斜角斜截面内纵向受拉主筋有1432，相应的主筋配筋率p为：箍筋配筋率：（取=150mm时）与斜截面相交的弯起钢筋有2N1（232），斜筋有2N
22、13（216）。按公式算出斜截面抗剪承载力为： 故3/8跨中处斜截面抗剪承载能力符合要求。4) 弯起钢筋（2N6）弯起处斜截面抗剪承载力复核（1）选定斜截面顶端位置由图3-6b可知弯起钢筋（2N6）弯起处截面的横坐标为x=12250-1100=11150mm，正截面的有效高度。取斜截面投影长，则可做出斜截面顶端的位置A,其横坐标x=11150-1211=9939mm。 （2）斜截面抗剪承载力复核A处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下： A处正截面有效高度（主筋为632），则实际广义剪跨比m及斜截面投影长度c分别为: 将要复核的斜截面如图3-11中斜截面（虚线表示）斜角斜截面内纵向受拉主筋有23
23、2、232，相应的主筋配筋率p为：箍筋配筋率：（取=150mm时）与斜截面相交的弯起钢筋有2N6（232），斜筋有2N9（216）、2N9（216）。按公式算出斜截面抗剪承载力为： 故弯起钢筋（2N6）弯起处斜截面抗剪承载能力符合要求。5) 跨中处斜截面抗剪承载力复核由前面计算可知跨中处斜截面抗剪承载能力符合要求。3.3 裂缝宽度验算对于形截面的钢筋混凝土受弯构件，其最大裂缝宽度可按下列公式计算： 其中；下面计算在正常环境、长期荷载下主梁跨中的最大裂缝宽度是否符合要求。已知在荷载组合作用下；在荷载组合作用下。荷载组合作用下： 荷载组合作用下： 取(具有腹板的受弯构件)；取d=32mm 故荷载组合时:荷载组合III时：3.4 主梁变形验算钢筋混凝土受弯构件在短期荷载作用下的挠度，可根据给定的构件刚度用材料力学的方法计算，对于简支梁；其中判断此时T形截面类型，设=12cm计算表明x12cm，属于第类T形截面。按规范规定，验算主梁的变形时，荷载不计入恒载，汽车不计入冲击力。静活载及人群荷载产生的变形：挂车荷载产生的变形：变形验算满足规范要求。根据规范要求，当结构策略和汽车荷载(不计冲
