钢筋混凝土简支t形梁桥设计计算书设计书.docx

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1、 目录第一章 基本设计资料1第二章 行车道板内力计算、配筋及验算2第三章 主梁内力计算5 3.1主梁几何特性计算5 3.2恒载内力计算6 3.3荷载横向分布计算7 3.4活载内力计算9 3.5主梁内力计算14第四章 承载力极限状态下截面设计、配筋与计算15 4.1配置主梁受力钢筋15 4.2截面承载能力极限状态计算17 4.3斜截面抗剪承载能力计算17 4.4箍筋设计20 4.5斜截面抗剪承载能力设计21第五章 正常使用极限状态下的裂缝宽度和挠度验算22 5.1裂缝宽度验算22 5.2挠度验算23第六章 结论25 附录25 钢筋混凝土简支T形梁桥设计计算书第一章 基本设计资料1桥梁跨径：20

2、m2计算跨径：19.6 m3主梁预制长度：19.96 m4.主梁结构尺寸拟定：5片；设置5根横隔梁。（1）主梁梁肋间距：跨径L=20m，主梁间距为2.25m； 所有跨径两侧人行道宽均为0.75m。（2）主梁高度：1.68m。（3）梁肋厚度：本次课程设计规定，跨中稍薄一些，取180mm，在梁肋端部2.0到5.0m范围内可逐渐加宽至靠近端部稍厚一些350mm。（4）桥面板：4.92.25.（5）桥面横坡：桥面横坡采用在桥面板上做铺设不等厚的铺装层，桥面横坡为1.5%。5设计荷载 ：公路-级 人群荷载：3.5 KN/m2 6结构重要性系数： 1.17材料：（1）钢筋，主钢筋采用HRB335，其它钢筋

3、采用R235。其技术指标见表1；（2）混凝土及其技术指标见表2，T形主梁、桥面铺装，栏杆、人行道跨径，混凝土为C35。表1? 钢筋技术指标 种类弹性模量（MPa）抗拉设计强度（Mpa）抗压设计强度（Mpa）标准强度（Mpa）R235195195235HRB335级280280335表2 混凝土技术指标种 类设计强度标准强度弹性模量(MPa)轴心抗压(MPa)轴心抗拉(MPa)轴心抗压(MPa)轴心抗拉(MPa)C3013.81.3920.12.013.00104C3516.11.5223.42.203.151048、设计依据（1）交通部.公路桥涵设计通用规范 (JTG D60-2004)；北京

4、：人民交通出版社.2004（2）交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），北京：人民交通出版社.20049、计算方法：极限状态法。10、桥面铺装：9cm砼桥面铺装（容重23kN/m3）+3cm沥青防水层（容重21kN/m3），人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m。11、参考结构尺寸（设计尺寸根据要求自己拟定）图1为20m跨径，桥宽净9+11m人行道的参考尺寸。第二章 行车道板内力计算、配筋及验算（悬臂板、连续单向板）2.1永久荷载及其效应悬臂板1.每延米板上的横载沥青混凝土层面：0.031.021=0.63（KN/m）C30混凝土垫层：g2=0.091.0

5、23=2.07(KN/m)T梁翼缘板自重g3=(0.1+0.16)/21.025=3.25(KN/m)每延米跨宽板恒载合计：g=5.95(KN/m)2.每米宽板条的恒载内力弯矩：Mg=-5.95=-3.187(KNm) 剪力：Vg=5.95=6.158(KN)3.车辆荷载产生的内力公路I级：以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利位置，后轴作用力标准值为P=140KN,轮压分布宽度如下图所示，按照公路桥涵设计通用规范知后车轮地宽度b2及长度a2为：a2=0.20m ，b2=0.60m a1=a2+2H=0.20+20.12=0.44(m) b1=b2+2H=0.60+20.12=0.84(m)l0+

6、a1/2=1.035+0.22=1.2550.51.4=0.7,荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度： a=a1+1.4+2l0=0.44+1.4+21.035=3.91(m) 冲击系数：1+=1.3 作用于每米板宽条上的剪力为：Vp=(1+)=1.3=23.274(KN)作用于每米板宽条上的弯矩为：Mp=-(1+)(l0-)2=-1.3(1.035-)=-19.2(KNm)4. 基本组合 按承载能力极限状态计算：；单向板1. 恒载及其内力。2. 车轴荷载产生的内力 将车轴荷载的后轮作用于单向板接缝上，后轮轴重140KN，后轮着地宽度=0.6m，=0.2m。 ，通过判断：a=1.5m1.4m故有效

7、宽度发生重叠取1+=1.3，则作用于每米宽板条上的弯矩为剪力计算：故取又所以。按承载能力极限： 。2.2截面设计、配筋与强度验算悬臂板根部高度h=160mm，净保护层a=25mm。若选用12钢筋，则有效高度h0=h-a-d/2=130mm r0Mdfcdbx(h0-x/2) 故x=17.3mm而且17.3mmb h0=0.56130=72.8mm(2) 求钢筋面积ASfsdAS=fcdbx 故AS=9.9510-4(m2)(3) 配筋查有关板宽1m内的钢筋截面与间距表，当选用12钢筋时，需要钢筋间距为110mm时，此时所提供的钢筋截面积为：Ag=10.28cm29.95cm2(4) 尺寸验算：

8、由上式可知可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅须按构造要求配置箍筋，取分布钢筋用8，间距取20cm承载能力验算 fsdAS=fcdbx 得x=cm Mdfcdbx(h0-x/2)Md=16.1 故承载力满足要求。第三章 主梁内力计算3.1主梁几何特性计算平均板厚：主梁截面的形心的截面位置：抗弯惯性矩： 抗扭惯性矩: 横截面沿跨长变化：等截面横隔梁：5根，肋宽15，梁高一般取为T梁高的3/4左右，即1.26。3.2恒载内力计算(1)恒载：假定桥面构造各部分重量平均分配给各土梁承担，计算如下。构件名单元构件体积及算式（KN/M）主梁横隔梁边主梁中主梁桥面铺装沥青混凝土面层混凝土垫层人行道部分人行道栏

9、杆12.14 将桥面铺装和人行道部分平均分配给每根主梁上： （1.418+4.658+12.14）/5=3.643（KN/M）作用于边主梁的全部恒载；作用于中主梁的恒载强度为：。 表一边主梁恒载内力 剪力Q（KN） 弯矩M(KNm)支点截面19.05/219.6=186.690跨中截面019.0519.6/8(19.6-19.6/2)=457.39L/4截面93.35686.09表二中主梁恒载内力 剪力Q（KN） 弯矩M(KNm)支点截面20.17/219.6=197.670跨中截面020.1719.6/8(19.6-19.6/2)=484.28L/4截面98.83726.423.3荷载横向分

10、布计算（支点处采用杠杆法，跨中采用修正偏心压力法进行）梁端剪力横向分布系数计算（按杠杆法）公路-级1 号梁所示：；2 号梁所示：；3 号梁所示：。跨中荷载弯矩横向分布系数（按偏心压力法）该桥有 5 根主梁，各主梁的横截面均相等，主梁间距为 2.2m，则：得1 号梁的横向影响线竖标值为：2 号梁的横向影响线竖标值为：3 号梁的横向影响线竖标值为：通过影响线可以计算出分布系数1 号梁的活载横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：2 号梁的活载横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：3 号梁的活载横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：3.4活载内力计算 表 三 荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路-级人群荷载1、5

11、跨中0.5070.633支点0.391.172、4跨中0.540.42支点0.603跨中0.4000.400支点0.810冲击系数和车道折减系数主梁截面形心到T梁上缘的距离：跨中截面惯性矩： E取所以冲击系数：对于集中荷载：当时，；当时，当时，采用直线内插法对于均布荷载：公路级均布荷载 当计算剪力的时候KN计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数计算跨中截面最大弯距及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置的弯距采用直接加载求活载内力，计算公式为：对于汽车荷载：对于人群荷载：均布荷载和内力影响线面积计算如表所示均布荷载和内力影响线面积计算类型截面公路II级均布荷载人群影响线面积

12、(或m)影响线图示10.53.5=48.210.53.5=2.4510.53.5=36.01510.53.510.53.5=9.8跨中：y=L/4=4.9m；1/4跨：y=l/16=1.225m1）对于跨中截面对于1#梁车辆荷载作用下跨中人群荷载最大弯矩人群荷载集度对于2#和4#梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于3#梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：2）跨中剪力的计算，同理可得：对于1和5#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于2和4#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于

13、3#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：3）1/4跨弯矩的计算对于1#和5#梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于2#和4#梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于3#梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 4）1/4跨剪力的计算对于1和5#梁计算公路级汽车活载的1/4跨剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于2和4#梁计算公路级汽车活载的1/4跨剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于3#梁计算公路-级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：5)支点内力计算横向

14、分布系数变化区段的长度对于1和5#梁附加三角形重心影响线坐标 ： 计算人群荷载的支点剪力：对于2和4#梁计算公路级汽车活载的支点剪力：计算人群荷载的支点剪力：对于3#梁 计算人群荷载的支点剪力：3.5主梁内力组合基本组合： 短期组合：长期组合：梁号序号荷载类型弯矩（KN.m）剪力（KN）跨中1/4跨跨中1/4跨支点1、51恒载457.39686.09093.35186.692公路荷载950.71357.5795.15153.6216.233人群荷载80.0959.844.079.1619.454基本组合2166.521530.02151.55371.05603.395短期组合1202.9899

15、6.29970.675210.03357.56长期组合869.71853.0539.67158.45280.962、41恒载484.28726.42098.83197.672公路荷载1005.36380.84101.34163.6235.153人群荷载53.1439.72.76.078.334基本组合2252.971594.28158.87389.88633.325短期组合1241.171031.773.64210.42370.66长期组合907.681337.7741.62166.7295.0631恒载484.28726.42098.83197.672公路荷载744.71282.175.07

16、121.18179.73人群荷载50.6137.812.575.797.934基本组合1848.451439.89118.77324.21547.435短期组合1056.19961.755.249189.45331.396长期组合802.41854.3831.06149.62272.72第四章承载力极限状态下截面设计,配筋与计算4.1配置主梁受力钢筋由弯矩基本组合计算表可以看出，2号梁值最大，考虑到设计施工方便，并留有一定的安全储备，按2号梁计算弯矩进行配筋。 设钢筋净保护层为3cm，钢筋重心至底边距离为a=18cm，则主梁有效高度为h0=h-a=（168-18）cm=150cm 已知1号梁跨

17、中弯矩=2252.97，下面判别主梁为第一类T形截面或第二类T形截面：若满足，则受压区全部位于翼缘内，为第一内T形截面，否则位于腹板内，为第二内T形截面。式中，为桥跨结构重要性系数，取1.1；为混凝土轴心抗压强度设计值；取16.1；为T形截面受压区翼缘有效宽度；取下列三者中的最小值：（1） 计算跨径的1/3: /3=1960cm/3=653cm;（2） 相邻两梁的平均间距：d=225cm;此处，b为梁腹板宽度，其值为18cm，为受压区翼缘悬出板得平均厚度，其值为13cm.所以取=174cm。判别式左端为 =1.1X2252.97=2478.267判别式右端为因此，受压区位于翼缘内，属于第一类T

18、形截面。应按宽的为的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。设混凝土的受压区高度为x，则利用下式计算，即 由 推出As=5502.7mm2采用两排焊接骨架，每排332+128，合计为632+228，则钢筋As=4825+1232=6057mm25502.7mm2。钢筋布置如下图所示钢筋截面重心至截面下边缘的距离为 梁的实际有效高度为配筋率，满足要求。4.2截面承载能力极限状态计算按截面实际配筋率计算受压区高度： 截面抗弯极限承载力Mad= 满足规范要求。4.3斜截面抗剪承载力计算由剪力效应组合表知，支点剪力效应以2号梁为最大，为偏安全设计，一律用2号梁数值。跨中剪力效应以2号梁最大，一律以2号梁为准

19、。 假定有通过支点。按公预规构造要求：又由公预规规定，构造要求需满足： 按公预规规定，介乎两者之间应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算。最大剪力取用支座中心（梁高一半）处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%，弯起筋（按45%弯起），承担不大于40%；计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用距支座中心处由弯起筋承担的那部分剪力值；计算以后每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。 弯起钢筋配置计算图示如下：由内插可得，距梁高处的剪力效应：,其中混凝土和箍筋共同承担的剪力，即由弯起钢筋承担的剪力组合设计值为相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值见下表

20、，斜筋排次弯起点据支座中心距离（mm）承担的剪力值（kN）11137144.622238112.733330781.79（1） 各排弯起钢筋的计算，按公桥规范规定，与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载力计算公式：式中：而且则每排弯起钢筋的面积为：，由纵筋弯起232，提供的，由纵筋弯起232，提供的，由纵筋弯起232，提供的，由纵筋弯起228，提供的 在近跨中处，增设两组220辅助斜筋，弯起钢筋的弯起点，应设在按抗弯强度计算不需要该钢筋的截面以外不小于外，本方案满足要求。（2） 主筋弯起后承载能力极限状态正截面承载能力校核：用弯矩包络图和结构抵抗图来完成。对于钢筋混凝土简支桥梁，可以将弯矩包络图近似

21、为一条二次抛物线。若以梁跨中截面处为横坐标原点，其纵坐标表示该截面上作用的最大弯矩（向下为正），则简支梁的弯矩包络图可以描述为由已知弯矩，按上式作出梁的弯矩包络图；各排弯起钢筋弯起后，按照下部钢筋的数量计算各截面正截面的抗弯承载能力，绘制结构抵抗图各截面正截面的抗弯承载能力计算如下：由支座中心至1点：纵向钢筋为232。假设截面为第一类，则说明假设正确，即截面类型为第一类。，符合构造要求。将x值代入中，求得截面所能承受的弯矩设计值，计算结果如下表梁区段截面纵筋有效高度截面类型受压区高度抗弯承载力钢筋充分利用点支座中心12321620I16.08709.2L1-24321614I32.151410

22、.8K2-36321596I48.242106J3-跨中632+2281578I60.542625I将表中正截面抗弯承载力在图中用各平行线表示出来，得到结构抵抗图。从图中看出结构抵抗图外包弯矩包络图，说明该梁正截面抗弯承载力满足了要求。4.5箍筋设计箍筋间距的计算公式为：式中：异形弯矩影响系数，取=1.0； 受压翼缘的影响系数，取=1.1； Vd据支座中心处截面上的计算剪力 P斜截面内纵向受拉主筋的配筋率，P=100； Asv同一截面上箍筋的总截面面积（mm）； 箍筋的抗拉设计强度； 混凝土和钢筋的剪力分担系数，取=0.6。选用28双肢箍筋（R235，），则面积Asv=1.006cm2;距支座

23、中心处的主筋为232，选用根据公预规规定，在支座中心向跨径方向长度不小于1倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于100mm。综上，全梁箍筋的配置为28双肢箍筋，箍筋间距为=10cm。 则配筋率分别为： =大于规范规定的最小配股率：R235钢筋不小于0.18%的要求。4.5斜截面抗剪承载力验算以距支座中心处处斜截面承载力的复核方法为例验算a) 选定斜截面顶端位置。从图中可以得到距离支座中心处处斜截面的横坐标为x=9800-840=8960mm，正截面有效高度。现取斜截面投影长度，则得到选择的斜截面顶端位置A，其横坐标为x=8960-1632=7328mm。b)斜截面抗剪承载力复核。A处正截面上的剪力及弯

24、矩分别为，此处正截面有效高度，则实际剪跨比m及斜截面投影长度c分别为将要复核的斜截面为图中A-B截面（虚线）。斜角斜截面内纵向受拉主筋有432，相应的主筋配筋率为，箍筋的配筋率（）弯起钢筋为故距离支座处为的斜截面抗剪承载力满足设计要求。按照同样的方法可以对规范规定的验算截面逐一验算。第五章 正常使用极限状态下的裂缝宽度继而挠度验算5.1裂缝宽度验算取1号梁的弯矩效应组合：短期效应组合：长期效应组合：选短期效应组合，钢筋应力：已知C2=C3=1.0，Es=2.0105Mpa,取代入上式得：满足公预规规定“在一般正常大气条件下，钢筋混凝土受弯构件不超过最大裂缝宽度的要求”。5.2挠度验算式中：全截面（不考虑开裂）换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积距。 换算截面中性轴距T梁顶面的距离。按下式求解：代入数据解方程得： 计算开裂截面换算截面惯性矩为 计算 计算换算截面形心至顶面高度根据计算结果，结构自重弯矩为457.4。公路-II级可变荷载。跨中横向分布系数；人群荷载，跨中横向分布系数。永久作用：可变作用（车辆）：可变作用（人群）：，施工中可通过预拱度消除永久作用挠度，则：，符合规范的要求。第六章 结论 附录：图纸。