中南大學(xué)鋼筋混凝土鐵路簡支梁課程設(shè)計書

1、混凝土課程設(shè)計鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計第一局部課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計資料1、結(jié)構(gòu)型式及根本尺寸采用分片形式T形截面.梁梗中央距道碴槽寬每片梁頂 寬計算跨度梁全長梁高跨中腹板厚180cm390cm192cm16.00m16.50m1.90m30cm2、橋上線路與人行道橋上線路為平坡、直線、單線鐵路,道碴橋面；設(shè)雙側(cè)帶欄桿的人行道.3、材料混凝土： 250號鋼筋：T20MnSi及A3o板內(nèi)：受力鋼筋© 10;分布鋼筋© &梁內(nèi)：縱向受 力鋼筋© 20;箍筋及縱向水平鋼筋© 8;架立筋© 14.4、荷載活載：列車活載：中一活載；人行道活載：距梁中

2、央2.45米以內(nèi)10kPa；距梁中央2.45米以外4kPa；恒載：人行道板重1.75kPa;欄桿及托架重集中作用于欄桿中央0.76kN/m 順橋；道碴及線路設(shè)備重10kPa；道碴槽板及梁體自重,按容重25 kN/卅計算.板自重可近似按平均厚 度計算.5、標(biāo)準(zhǔn)?鐵路橋涵設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?TB2005?鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?TB10002.3-200535105-一 一 一工390/2632710 30107 3門44527170梁體橫截面圖單位：cm二. 設(shè)計計算內(nèi)容第一局部道碴薄板的設(shè)計和計算1.荷載計算與組合1恒載(1)板的自重q!(按平均厚度hf)A11/2(1215)63

3、2850.5(cm )A21/2(1215)452607.5(cm )A31/2(2415)272526.5(cm )A41/2(19537224.5)6481.5(cm )A 7 1070(cm2)(按矩形估算)A A 人 2A3 A 乓 850.5 607.5 2 526.5 481.5 7023062.5(cm )板平均高度 hf -3062518.904(cm)L 63 27 27 45q1 hf rc 1 18.904 25/100 4.726(KN /m)(2) 道碴及線路設(shè)備重：q2 10 1 10(KN /m)(3) 外擋碴墻重Q11112A 30 24.58 16 2.5 1

4、612.2 6(2.5 6.1)1.8 586.05(cm2)2224Q1cAs25586.05101.465(kN)Q1作用點(diǎn)：代？x 140 300 70 1/2 160 80 (140 36/3) 44 140 (140 22)1/2 36 18 (184 36/3) 61 122/2 (184 61/3)x 99.5mm 取為 99mm.(4) 人行道板重：q31.75 11.75(kN/m)(5) 欄桿及托架重：Q20.76kN綜上可得恒載的計算圖示如下:Q1 = 1.465kN</ ni1川川,q1+q2=(4.725+10)kN/m1111 R II"1'

5、I1 11 4'LT! j'r j1 j1t 1 - JE AB(C D1i 6,匚道碴槽板恒載受力示意圖尺寸單位：cm(限制截面為圖中紅線所示的 A B C D E五個截面)恒載引起的內(nèi)力計算： 在順跨度方向取1米寬的板帶進(jìn)行計算.E截面：1 2 2Me I.IQ2q4l2 0.76 1.1 1.75 1.062/2 1.819kN mQe 0.761.75 1.062.615kNA截面：1.69MA 0.76 (1.1 0.63)1.75xdxA0.631.465 (0.63 0.099) 0.5 14.726 0.632 7.167(kN m)QA 0.761.75 1.

6、06 1.465 14.726 0.6313.357(kN)B截面：1.69MB 0.76 (1.1 0.63 0.27) og 1.75xdx1.465 (0.63 0.27 0.099) 14.726 (0.63 0.27)2/2 11.310kN mQb 0.761.75 1.06 1.465 14.726 0.917.333(kN)C截面：MC 10 (0.480.27)2/2 4.726 (0.45 0.27)2/24.037(kN m)Qc 10 0.75 4.726 (0.75 0.03) 10.903kND截面：Md 10 0.482/2 4.726 0.452/2 1.631

7、(kN m)Qd 10 0.484.726 0.456.927(kN)2.活載1列車活載道碴槽板的列車活載按特種活載.qp0250/266.348kN / m2Mp01.57 1.2計算活載沖擊系數(shù)1 (侖)其中 2.0外懸臂板長L外 90cm0.9m(1)外qp外(1)外 q p01.388 66.348120 (競 138892.091kN/m2內(nèi)懸臂板長L內(nèi) 72cm0.72m(1)內(nèi)qp(2)qp內(nèi)(1)內(nèi) qPo1.391 66.348120 耳)139192.29( kN / m2)92.09192.29092.19( KN /m)人行道靜活載距梁中央2.45m以內(nèi):q310kPa

8、 ;距梁中央2.45m以外:q34kPa .活載內(nèi)力組合分工況討論 活載組合：有車-列車活載+2.45m以外的人行道活載,即 q3,板與人行 道荷載分布圖如下：活載組合：無車-全部的人行道活載,即q3 q3 ,板與人行道荷載分布圖如下:q3"=4kN/mq3'= 10kN/mi1 111 1'22M活2 3 4 (1.062 0.52) 10 0.5 0.5/2 2.997kN mQ活14 0.562.24kNQ活24 0.56 10 0.57.24kNA截面：1 2 2 2M活14 (1.69 -1.13 )+92.19 0.252/2 6.039kN m-二口EA

9、BCD.I_ i.I.r卜1L結(jié)合前面局部的恒載計算有:板與人行道荷載分布表q1 (KN/m)q2 (KN/m)q3 /(kPa)q3H (kPa)q3 (kPa)qp (kPa)Q(kN)Q(kN)4.725101041.7592.21.4650.76板自重道碴及 線路設(shè) 備重2.45m 以內(nèi)2.45m 以外人行道 步板重列車活 載擋碴墻 重欄桿及 托架重活載引起的內(nèi)力計算：在順跨度方向取1米寬的板帶進(jìn)行計算.E截面：1.06192M活i 05 4xdx § 4 (1.06M活21 10 (1.13 0.62) 1 4 (1.69 1.132)7.558(kN m)Q活 14 0.

10、56 92.19 0.2525.288kNQ活 27.24kN 0.52) 1.747(kN m)B截面:M活“1 92.19 0.522+1 4 (1.9$ 1.42)16.227kN mM 活2 1 10 (1.42 0.92) 1 4 (1.962 1.42) 9.513kN m2 2Q活 14 0.56 92.19 0.52 50.179( kN)7.24kNC截面:M活192.1920.75 /225.928kNmM活20kNmQ活192.190.7569.143(kN)Q活20kND截面:M活192.190.482/210.620(kNm)M活2 0kN mQ活192.190.48

11、44.299(kN)Q活2 0kN綜合以上計算,彎矩和剪力如下表限制力M=f載M+ max 活載M活載M 限制力Q=B載Q+ max 活載Q,活載Q彎矩表如下截面EABCD恒載彎矩(kN m)1.8197.16711.3104.0371.631活載彎矩(kN m)1.7476.03916.22725.92810.620活載彎矩(kN m)2.9977.5589.51300限制力M(kN- m)4.81614.72527.53729.96512.251剪力表如下截面EABCD恒載剪力(kN)2.61513.35717.33310.9036.927活載剪力(kN)2.2425.28850.1796

12、9.14344.299活載剪力(kN)7.247.247.2400限制力Q(kN)9.85538.64567.51280.04651.226二.板厚檢算板的凈保護(hù)層厚度取為34cm板的受力鋼筋采用HRB335 12,查?鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?TB10002.3-2005,得s 180MPa混凝土標(biāo)號為 250,查 TB10002.3-2005 得b 8.5MPa,n 15a 34 640( mm)x/h.15 8.515 8.5 1800.417bh.22M(1 /3) b取 b 1m 100cmh020.5588 M0.4418(1 0.4418/3) 9.5 1截面

13、EABCDM (KN/m )4.81614.72527.53729.96512.251h0 J0.5588M (cm)5.77110.09113.814.3959.204ho a (cm )9.77114.09117.818.39513.204h實(shí)(cm )1215242415由上表可以看出h算h° a h實(shí)都每一個限制截面均成立,因此板厚檢算合格三.配筋并檢算最小配筋率(查標(biāo)準(zhǔn)有 min 0.15% )ZO.88h00.88(h實(shí)-a)截面EABCDZcm)7.049.6817.617.69.68AMAs ?Z3.88.458.699.467.03配筋間距cm12111091211

14、1091211101211121110斷筋數(shù)10斷510斷110斷1不斷筋10斷22As( cm )5.149.2529.25210.288.2240.84%0.46%0.51 %0.75%0.64%min0.15%0.15%0.15%0.15%0.15%取C截面為限制截面,其所需要的面積為Asc 9.84cm2查標(biāo)準(zhǔn)有C截面的配筋應(yīng)取 1211.0cm,以C截面處配筋為基準(zhǔn)由于同一板內(nèi)的鋼筋距離不能取很多不同的數(shù)值,故只能取距離最小的,然后通過斷筋來防止材料的浪費(fèi).)對于E截面,3.810.28100%37.0%所以10斷5;對于A截面,8.4510.28100%82.2%所以10斷1;對于

15、B截面,8.6910.28對于C截面不用斷筋;100%84.5%所以10斷1;對于D截面,7.0310.28100%68.4%所以10斷2.四.混凝土壓應(yīng)力、鋼筋拉應(yīng)力檢算查標(biāo)準(zhǔn) TB10002.3 2005 有 n=15E截面：M 4.816kN m Q 9.855kN.(n )2 2n n 0.3530.00643n 15 0.006430.0964xh0 0.353 8 2.825cm2M2 4816bx(h0x/3)100 2.825 (8 2.825/3)4.83MPab 8.5MPazl4816As( h°x/3)5.14132.75MPa(8 2.825/3)180 M

16、Pa9855 10 2bZb仇 x/3)100 (8 2.825/3)0.14MPatp20.67MPaA截面:14.725kN m38.645kNzl0.00934515 0.009345h00.408 112Mbx(h0x/3)As(h° x/3)0.144.483cm(n )2 2n n147250.4086.91MPa100 4.483 (11 4.483/ 3)b 8.5MPa14725150.69MPa10.28 (11 4.483/ 3)180 MPabZ b(% x/3)238645 100.41MPa100 (11 4.483/ 3)tp20.67MPaB截面:27

17、.537kN m Q67.512kN0.00514n 15 0.005140.0771(n )2 2n n 0.323xh0 0.323 20 6.46cm2Mbx(h0x/3)2 27537100 6.46 (20 6.46/3)4.78MPab 8.5MPaMAs(h° x/3)2753710.28 (20 6.46/3)150.10 MPa180 MPazl67512 102bZb(ho x/3)100 (20 6.46/3)0.38MPatp 20.67MPaC截面:29.965kN m Q80.046kNzl0.0051415 0.005140.0771h00.323 20

18、6.46cm2M2 29965bx(h0x/3)As( h°x/3)bZD截面:zl(n )2 2n n0.3235.20MPa100 6.46 (20 6.46/3)b 8.5MPa29965163.33MPa10.28 (20 6.46/3)s 180MPab(% x/3)12.251kN m Q0.0084180046 102100 (20 6.46/3)0.45MPatp 20.67MPa51.226kN15 0.008410.1262(n )2 2n n0.392h00.392 114.31cm2M2 12251bx(h0x/3)As(h° x/3)5.95MPa

19、100 4.31 (11 4.31/3)b 8.5MPa12251138.46 MPa9.252 (11 4.31/3)s 180MPa251226 10Q_bZ b(h) x/3) 100 (11 4.31/3)0.54MPatp 20.67MPa經(jīng)檢算,各限制截面的混凝土壓應(yīng)力與主拉應(yīng)力、鋼筋的拉應(yīng)力等均小于其 規(guī)定的容許應(yīng)力,故檢算合格.計算列表如下：截面M(N m)Q(N)u=A s/bh 0n卩ax= ah°(cm)CTc(MPa)Ts(MPa)tp(MPa)E481698550.006430.09640.3532.8254.83132.750.14/p>

20、.009350.140.4084.4836.91150.690.41B27537675120.005140.07710.3236.464.78150.100.38C29965800460.005140.07710.3236.465.20163.330.45D12251512260.008410.12620.3924.315.95138.460.54五.檢算裂縫寬度查標(biāo)準(zhǔn) TB10002.3 2005 有：wf 0.200mm鋼筋混凝土 T形受彎構(gòu)件截面受拉邊緣的裂縫寬度計算公式:s 8 0.4dWf & K2 r -(80 )(mm)EsJ z其中：心一鋼筋外表形狀影響系數(shù).對于螺紋鋼

21、筋 心0.8 ;K21MjM0.5M2MMi 活載引起的彎矩；M2 恒載作用引起的彎矩.M 全部計算荷載作用引起的總彎矩-系數(shù),對光面鋼筋取0.5,對帶肋鋼筋取0.3 (該處取0.3 ). r-中性軸至受拉邊緣的距離與中性軸至受拉鋼筋重心的距離之比,對梁和板,r可分別采用1.1和1.2 ;d為受拉鋼筋的直徑-受拉鋼筋重心處鋼筋應(yīng)力E-鋼筋的彈性模量,取E-200 103MPaz受拉鋼筋有的效配筋率,(口1 1門2 2 n 2 )A-1Ahl其中: ) /、丨-n、 n 2、門3 -單根、兩根一束、三根一束的受拉鋼筋根數(shù)；1、2、3 -考慮成束鋼筋的系數(shù),對單根鋼筋1=1.0,兩根一束2=0.8

22、5,三根一束 3=0.70板中均為單根鋼筋,z 3竺 SLAhl2aba 受拉鋼筋重心至混凝土邊緣的距離E截面AsE2ab5.142 41 0.3MM0.006425100 M229970.52 1 0.3 -M48160.5 竺 1.384816KKr (80Es8 0.4d)0.8 1.381.2132.753 (80200 1038°.412)0.199mm0.006425A截面AsA2ab10.282 41 0.3業(yè)M0.012851000.5虬 1 0.3 M147250.5二67 1.39714725KKr(80 8 0.4d) 0.8 1.397Es z1.2哼(80

23、8 一 °.4 12)200 10, 0.012850.186mmB截面AsA2ab2 4M11 0.3 1 M10.280.01285100M2162290.521 0.3 -M275390.5113101.38227539K1K2rE：(80 8 °j 1'3821.2150.103 (80 8 0.4 12)200103,0.012850.183mmC截面AsA2abK22 4M11 0.3 1 M10.280.01285100M2259280.52 1 0.3 -M299650.5240371.326929965K1K2rs(80 8 0.4d) 0.8 1

24、.3269Es1.22063洛(80 8 -)200 10 . 0.012850.191mmD截面zfD9.2520.011572ab 2 4 10010.3M0.5晉1 0.310620122510.5些122511.3266Kgr -(80Es80.4d)0.8 1.3266 1.2138.463(80 8 °.4_12)0.199mm f,z200 103'、0.01157計算列表如下:截面KMMMK2A供(T s (MPa)卩z3 f (mrj)E0.82997181948161.385.14132.750.00650.199A0.875587167147251.39

25、710.28150.690.012850.186B0.81622911310275391.3810.28150.100.012850.183C0.8259284037299651.32710.28163.330.012850.191D0.8106201631122511.3279.252138.460.011570.167根據(jù)計算,裂縫寬度滿足要求.第二局部、主梁的計算取一片梁進(jìn)行計算一、荷載與內(nèi)力1、恒載1道碴、線路設(shè)備、人行道板、欄桿托架重 q_,1.76KN /m2主梁自重q2A 586.05(cm2)2A 30 1905700(cm )A(15 35) 2022500(cm )(190

26、 24 35) 1010 10 10 10 92721376.665(cm2)AA5A72A83062.5 586.055700 100010348.55(cm2)A寬 A窄 2A9 10348.55 2 1376.665 13101.88(cm2)q2窄A窄rc 10348.55 104 25 25.871(KN /m)q2寬A寬 rc 13101.88 10 4 25 32.755KN/m設(shè)寬段長度為4.25x2m,窄段長度為8m截面在距支座4.25m 即L/4處發(fā)生 突變由50cm變?yōu)?0cm °那么長度L取為16.5mq2寬1寬窄1窄8 25871 85弦75529.417(

27、 KN/m)L16.5q q1 q219.629.41749.107m在計算出q之后,相當(dāng)于整個計算跨度16m上均布有大小為49.107KN/m的 力,按簡支梁進(jìn)行處理.兩旁的0.25m可以近似忽略支點(diǎn)處：Q.49.107 16/2392.136kNM° 0kN mL/8 處：QL /8Q0L/8 q 0.37549.107 16294.102 kNM L/82Q0L/8 q(L/8) /20.0546875249.107 16686.238kN mL/4處變截面處：QL /4Q0L/4 q 0.2549.107 16196.068 kNM l/42Q0L/4 q(L/4) /20.

28、09375249.107 161176.408kN m3L/8 處：Q3L/8 Q03L/8 q 0.125 49.107 1698.034kN2M3L/8 Q0 3L/8 q(3L/8) /20.1171875 49.107 2561470.51kN mL/2 處：Ql/2 Q0 L/2 q 0kN22Ml/2 Q0L/2 q(L/2) /20.125 49.107 161568.54kN m計算結(jié)果列表如下：截面支點(diǎn)L/8L/4 變截面處3L/8L/2Q 恒(kN)392.136294.102196.06898.0340M恒(kN m)0.0686.2381176.4081470.51 1

29、568.542.活載普通中活載沖擊系數(shù)：1 1 2.0 ( 6 ) 1 2.0 ( 6 ) 1.26130 L30 16其中 41 h 2h=0.5m2h=0.5m為梁頂填土厚度,L為梁的計算跨度.此外,該粱由兩片梁并成,因此每 一片梁還要乘以1/2.綜上可得,活載作用下的內(nèi)力計算公式為：1Smax 2(1+)KS影響線的面積；K-通過結(jié)構(gòu)力學(xué)課本表11-1 中-活載的換算荷載可得到. 支點(diǎn)處：L 16m,0 Ko 137.7KN /m1/4L處變截面處：L16m丄1623 24K14123.8KN/mM 142(1)21.261123.8241873.34(KN /m)L12m1 1220.

30、754.5 K匕 150.4KN /m支點(diǎn)M L.C.1支點(diǎn)Q L.C.L/4 處 M L.C. /_M 0 (1 ) 0Q01-1.2612137.7 8694.56(KN)L/8處：1-16 1.75 14 K1125.5KN /m2 8L16mL 16m丄 16 18 K°137.7KN /m2M 18K(1)-2 21.261125.5 141107.79(KN /m)17/4L114m- 140.8756.125L/8 處 M L.C.27/8J143.3KN/m78L/8 處 Q L.C.11/8Q1-1.261 143.36.125553.40(KN)8233/4_L/

31、4 處 Q L.C. 1/4Q11 1.261 150.44.5426.72(KN )423/8L處：“ 1153L/8 處 M L.CL16m1630 K3121.9KN /m2738K13L/8 處 Q L.CM3K(1 )11.261121.9 302305.74(KN / m)822L 10m1 16 5 3.125 乞 159.8KN/mQ311.261159.83.125314.86(KN)821/2L處：L16m12164 32K、119.4KN /mM 12(1)11.261119.4 322409.01(KN /m)222L 8mK,172.2KN/mL/2 處M L.C.4

32、-0.5 822L/2 處Q L.C.1/2Q-2-1.261 172.2 2217.14(KN)2計算結(jié)果列表如下:截面支點(diǎn)L/8L/4 變截面處3L/8L/2l(m)02468Kq137.7143.3150.4159.8172.2Km137.7125.5123.8121.9119.4Q 活(kN)694.56553.40426.72314.86217.14M活 (kN m)01107.791873.342305.742409.01主拉應(yīng)力驗(yàn)算:QzlbZ取a 75mm,貝U h0 h a 182.5cm Z O.92h0在 L/4 (變截面處)、3L/8、L/2 處 b 30cm在支點(diǎn)L/

33、8處 b 50cm支點(diǎn)處：QQ1086.70zlbZ0.92 h°b0.920.5 1.825L/8處：QQ847.5zlbZ0.92 h0b0.920.5 1.825L/4處變截面處:QQ622.79zl1bZ0.92h0b0.920.5 1.825QQ622.79zl1bZ0.92h0b0.920.3 1.8253L/8 處：QQ412.89zlbZ0.92 h0b0.920.3 1.825L/2處：QQ217.14zlbZ0.92 h0b0.920.3 1.82510 31.29MPa3101.01MPatp i 1.80MPatp11.80MPa10 30.74MPa tp

34、11.80MPa3101.24 MPa tp 11.80MPa10 30.82MPa tp 11.80MPa3100.43MPa tp11.80MPa數(shù)據(jù)列表如下:截面支點(diǎn)L/8L/4 變截面處3L/8L/2a(cm)7.57.57.57.57.5b(cm)5050303030h0182.5182.5182.5182.5182.5限制Q1086.70847.50622.79412.89217.14(T zl1.291.011.240.820.43三、跨中主筋設(shè)計：取 a 7.5cm h0190 7.5182.5cm Z 0.92h0As需3977.55 103180 106 1.825 0.9

35、2104131.61cm2取HRB335 20的鋼筋,貝U單根鋼筋的面積為:As1 4,3.14cmn 空141.9As13.14取n 44所以 A As1 453.14 44138.16(cm2)查標(biāo)準(zhǔn) TB10002.3-2005 有:受拉區(qū)域的鋼筋可以單根或兩至三根成束布置,鋼筋的凈距不得小于鋼筋的 直徑對帶肋鋼筋為計算直徑,并不得小于30mm當(dāng)鋼筋包括成束鋼筋層 數(shù)等于或多于三層時,其凈距橫向不得小于1.5倍的鋼筋直徑并不得小于45mm 豎向仍不得小于鋼筋直徑并不得小于 30mm 對于螺紋鋼筋應(yīng)考慮外側(cè)螺紋帶來 的影響,計算時采用外徑進(jìn)行處理,例如本設(shè)計中 20的螺紋鋼筋外徑為22mm. 因此得到鋼筋布置如下列圖：四、跨中截面應(yīng)力驗(yàn)算:a 14 4.5 7 (4.5