裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁橋設計 橋梁工程課程設計

1、橋梁工程課程設計裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁橋設計姓名：陳冬雨學號：0805010121班級：土木08-1完成日期：2011-7-5大連交通大學土木與安全工程學院隧道與橋梁教研室1.1 基本設計資料1.跨度和橋面寬度（1）標準跨徑：18m （2）計算跨徑：17.5m（3）主梁全長：17.96m（4）橋面寬度（橋面凈空）：凈11m（行車道）+2×1.5（人行道）。2.技術標準設計荷載：公路級，人行道和欄桿自重線密度按照單側6KN/m計算，人群荷載為3KN/m。環(huán)境標準：類環(huán)境。設計安全等級：二級。3主要材料混凝土：C25,C30 (容重為25KN/m3)主筋： 級鋼筋構造鋼筋：級鋼筋橋面

2、鋪裝： 瀝青混凝土（容重為23KN/m3）；混凝土墊層C25(容重為25KN/m3)人行道： 人行道包括欄桿何在集度為6KN/m設計荷載：汽車荷載：車輛荷載和車道荷載；人群荷載：3.0KN/m;4結構的基本尺寸：某公路裝配式簡支梁橋，雙車道，主梁為T型梁，橋面寬度為14m，頂板寬度采用2.2m，跨徑為18m，設置5根橫隔梁。如圖所示主梁圖 11橫隔梁圖 1-21.2 主梁的計算主梁的橫向分布系數(shù)的計算計算跨寬比所以采用比擬正交板法計算。圖 13h=1/2(10+16)=13cm主梁的抗彎慣矩：主梁的比擬單寬抗彎慣矩：橫隔梁抗彎慣矩：每根橫隔梁的尺寸如圖14圖 14查表得 時，所以求橫隔梁截面重

3、心位置y故橫隔梁抗彎慣矩為：橫隔梁的比擬單寬抗彎慣矩：主梁和橫隔梁的抗扭慣矩:對于主梁肋：,查表得c=0.3074對于橫隔梁梁肋：，查表得c=0.3036則2.計算參數(shù)和 式中B=6220/2=660cm則 3.計算各主梁橫向影響線坐標已知=0.429，從附錄“G-M法”計算圖表查得影響系數(shù)K1和K0的值，如下表系數(shù)梁位荷載位置校核B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-BK100.92 0.96 1.02 1.05 1.08 1.05 1.02 0.96 0.92 8.06 B/41.08 1.09 1.12 1.14 1.05 0.98 0.88 0.79 0.75 7.97

4、B/21.12 1.28 1.24 1.30 1.00 0.88 0.80 0.70 0.64 8.08 3B/41.16 1.46 1.30 1.13 0.97 0.83 0.71 0.63 0.55 7.89 B2.09 1.68 1.35 1.08 0.88 0.75 0.63 0.52 0.46 8.17 K000.68 0.87 1.00 1.20 1.27 1.20 1.00 0.87 0.68 8.09 B/41.56 1.47 1.38 1.30 1.14 0.92 0.64 0.33 0.10 8.01 B/22.40 2.10 1.80 1.42 0.99 0.60 0.2

5、1 -0.22 -0.60 7.80 3B/43.50 2.79 2.08 1.45 0.80 0.38 -0.18 -0.48 -1.07 8.06 B4.70 3.50 2.35 1.50 0.68 0.08 -0.53 -1.00 -1.55 8.16 對于1號梁：對于2號梁：對于3號梁：4.計算各梁的荷載橫向分布系數(shù)：梁號算式荷載位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B1K11.467 1.533 1.317 1.114 0.940 0.804 0.684 0.594 0.520 K0'3.896 3.024 2.169 1.467 0.760 0.281 -

6、0.296 -0.652 -1.228 K1-K0'-2.429 -1.492 -0.853 -0.353 0.180 0.523 0.979 1.245 1.749 （K1-K0）*-0.344 -0.211 -0.121 -0.050 0.025 0.074 0.139 0.176 0.248 Ka3.552 2.813 2.048 1.416 0.786 0.355 -0.157 -0.475 -0.981 1i0.592 0.469 0.341 0.236 0.131 0.059 -0.026 -0.079 -0.163 2K11.12 1.28 1.24 1.30 1.00

7、0.88 0.80 0.70 0.64 K0'2.40 2.10 1.80 1.42 0.99 0.60 0.21 -0.22 -0.60 K1-K0'-1.280 -0.820 -0.560 -0.120 0.010 0.280 0.590 0.920 1.240 （K1-K0）*-0.181 -0.116 -0.079 -0.017 0.001 0.040 0.084 0.130 0.176 Ka2.219 1.984 1.721 1.403 0.991 0.640 0.294 -0.090 -0.424 2i0.370 0.331 0.287 0.234 0.165 0.

8、107 0.049 -0.015 -0.071 3K11.027 1.047 1.087 1.110 1.060 1.003 0.926 0.846 0.806 K0'1.270 1.272 1.255 1.267 1.183 1.012 0.759 0.508 0.291 K1-K0'-0.242 -0.225 -0.168 -0.157 -0.123 -0.009 0.167 0.338 0.515 （K1-K0）*-0.034 -0.032 -0.024 -0.022 -0.017 -0.001 0.024 0.048 0.073 Ka1.235 1.240 1.231

9、1.245 1.165 1.011 0.783 0.556 0.364 3i0.206 0.207 0.205 0.207 0.194 0.169 0.130 0.093 0.061 對于1號主梁：汽車荷載：人群荷載：對于2號主梁：汽車荷載：人群荷載：對于2號主梁：汽車荷載：人群荷載：2.2作用效應計算1.永久作用效應（1）永久荷載：假定橋面構造各部分中立平均分配給各主梁承擔，則永久荷載計算結構見下表構件名構件尺寸/cm構建單位體積/m3重度/(KN/m3)每延米重/(KN/m)主梁0.5506 2513.7650 橫隔梁中梁0.0926 252.3158 邊梁0.0463 251.1580

10、橋面鋪裝瀝青混凝土（厚2cm）0.044251.0120 混凝土墊層（平均厚10.1）0.222255.5500 6.5620 欄桿及人行道部分6人行道重力：6*2/6=2KN/m各梁的永久荷載值梁號主梁橫隔梁欄桿及人行道橋面鋪裝層總計1（6）13.765 1.1580 26.562 23.48502（5）13.765 2.3158 26.562 24.6428 3（4）13.765 2.3158 26.562 24.6428 （2）永久作用效應計算影響線面積計算見下表項目 計算面積影響線面積（）梁號qqqqqq123.4850 38.28 899.0058 23.4850 28.71 674

11、.2544 23.4850 8.75 205.4938 224.6428 38.28 943.3264 24.6428 28.71 707.4948 24.6428 8.75 215.6245 324.6428 38.28 943.3264 24.6428 28.71 707.4948 24.6428 8.75 215.6245 永久作用效應計算表2.可變作用效應：（1）汽車荷載沖擊系數(shù)計算：其中：由于，故：=0.45（2）公路級均布荷載、集中荷載、及其影響線面積計算表如下：均布荷載和其中荷載=10.5KN/m計算彎矩時，計算剪力時，=1.2*230=276KN按最不利的方式布載可計算影響線面

12、積：其中處按最不利方式布置荷載項目頂點位置l/2處10.523038.28l/4處10.523028.71支點處10.52768.75l/2處10.52762.188可變作用彎矩效應計算：其中由于只能布置兩車道，故橫向折減系數(shù)=1.0.計算跨中和l/4處彎矩時，可以近似認為荷載橫向分布系數(shù)沿跨長方向均勻變化，故各主梁值沿跨長方向相同。公路級車道荷載產生的彎矩計算表梁號內力1+10.59901.4510.5038.28230.004.37501223.0834 0.599028.713.2813917.3226 20.513038.284.37501047.4821 0.513028.713.2

13、813785.6202 30.414038.284.3750845.3365 0.414028.713.2813634.0092 人群荷載產生的彎矩梁號內力10.566338.2864.9994 0.56628.7148.7496 20.36238.2841.5721 0.36228.7131.1791 30.20638.2823.6570 0.20628.7117.7428 永久作用設計值與可變作用設計值的分項系數(shù)為：永久荷載：=1.2汽車荷載：=1.4人群荷載：=1.4基本組合公式：式中 ： 橋梁結構重要性系數(shù)，取1.0. 在作用效應組合中除了汽車荷載效應的其他可變作用效應的組合系數(shù)，人群

14、荷載的組合系數(shù)取為0.8.彎矩基本組合計算值梁號內力永久荷載人群荷載汽車荷載彎矩基本組合值1899.005864.99941223.08342863.92674.254448.7496917.32262147.962943.326441.57211047.48212645.03707.494831.1791785.62021983.783943.326423.657845.33652341.96707.494817.7428634.00921756.48可變作用的剪力效應計算：跨中截面剪力的計算：公路-級車道荷載產生的跨中剪力計算表梁號內力1+剪力效應/kN10.5991.4510.502.1

15、882760.5139.814020.5131.4510.502.1882760.5119.740530.4141.4510.502.1882760.596.6327人群荷載產生的跨中彎矩剪力表梁號內力剪力效應/kN10.56632.19 3.7152 20.36232.19 2.3762 30.20632.19 1.3522 剪力橫向分布系數(shù)：對于1號主梁：汽車荷載：人群荷載：對于2號主梁：汽車荷載： 人群荷載：對于2號主梁：汽車荷載：人群荷載：汽車荷載產生的支點剪力效應計算圖示人群荷載產生的支點剪力效應計算圖示（2）支點處截面剪力的計算：之點剪力效應橫向分布系數(shù)的取值為：支點處按杠桿原理法

16、求得的。l/43l/4段位跨中荷載的橫向分布系數(shù)。支點到l/4及3l/4到另一支點段在和之間按照直線規(guī)律變化，如圖所示梁端剪力效應計算：汽車荷載作用及橫向分布系數(shù)取值1號梁：2號梁3號梁人群荷載作用及橫向分布系數(shù)沿橋跨方向取值如圖，計算過程如下：1號梁：2號梁3號梁剪力效應基本組合： 公式各分項系數(shù)取值同彎矩基本組合計算。剪力效應基本組合表梁號內力永久荷載人群荷載汽車荷載基本組合值1205.493819.94194.909541.8003.7152139.814199.902215.62455.9757379.146796.2502.3762119.7405170.303215.62454.0

17、556375.8328789.4601.352296.6327136.802.3持久狀況承載能力極限狀態(tài)下截面設計、配筋與驗算1配置主梁受力筋由彎矩基本組合計算表殼看出1號梁值最大，考慮設計施工方便，并留有一定的安全措施，故對1號梁計算彎矩進行配筋。設鋼筋凈保護乘為3cm，鋼筋中心到底邊距離為a=18cm，則=h-a=160-18=142cm。已知1號梁跨中彎矩Md=2863.92KN.m,下面判別主梁為第幾類T型截面，若滿足，則受壓區(qū)全部位于翼緣內，為第一類T行截面，否則位于腹板內，為第二類T行截面?；炷翞镃40，=13.8Mpa,為形截面受壓區(qū)醫(yī)院有效寬度，一下取最小值：計算跨徑：l/3

18、=1750/3=583cm相鄰兩梁的平均距離d=220cm<=b+2bh+12hf=18+12*13=174cm此處b為梁腹板寬度，其值為18cm，bh=0，hf為受壓區(qū)翼緣懸出板的平均厚度，其值為13cm。所以=180cm。左邊：右邊：因此，受壓區(qū)位于翼緣內，屬于第一類T型截面。應按寬度為的矩形截面抗彎承載力計算。設混凝土受壓區(qū)高度為x，則利用計算：整理得 解得x=0.087m<0.13m根據公式則選用8根直徑為36mm的HRB335鋼筋，則鋼筋部屬圖如圖所示鋼筋中心位置查表可知，故x=0.087<0.55*143.8=0.791m配筋率為=81.43*100%/（174*

19、143.8）=0.324%>0.233%故配筋率滿足規(guī)范要求。2持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)驗算按截面實際配筋面積計算截面受壓區(qū)高度x為截面抗彎極限狀態(tài)承載力為 =13.8*103*1.74*0.09495*(1.438-0.09495/2)=3170.31KN*m>2863.92KN*m抗彎承載力滿足要求。3.斜截面抗剪承載能力驗算支點剪力以2號梁為最大，考慮安全因素，一律采用2號梁剪力值進行抗剪計算?？缰屑袅π獞?號梁偉最大，一律以1號梁剪力進行計算=796.25KN=199.9KN假設最下排2跟鋼筋沒有彎起而通過支點，則有；A=4.8cm,(160-4.8)=155.2c

20、m根據式故端部抗剪截面尺寸滿足要求。若滿足條件,可不需要進行斜截面抗剪強度計算，僅按構造要求設置鋼筋。本題中=79.25KN=0.5*0.001*1.39*180*1552=194.16KN因此，應進行持久狀況斜截面抗剪承載力牙酸。(1)彎起鋼筋配置及計算圖示由內插可得，距離支座中心h/2處的剪力效應Vd為則=0.6=445.036KN=0.4=296.6906KN彎起鋼筋位置與承擔的剪力值計算表：斜筋排次彎起點距支座中心的距離承擔的剪力11.418296.690622.76254.57134.026163.10845.21676.825各排彎起鋼筋的計算，與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載能力

21、按下式計算：式中=280Mpa,=45,故相應于各牌彎起鋼筋的面積按下式計算：計算得每排彎起鋼筋的面積見下表彎起排次每排彎起鋼筋計算面積彎起鋼筋數(shù)目每排彎起鋼筋實際面積11997.03842N362035.821346.48992N372035.83730.86092N382035.84150.10432N392035.8在靠近跨中處，增設的輔助斜鋼筋，=2035.8。（3）主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載力驗算：鋼筋的抵抗彎矩M為跨中截面的鋼筋抵抗彎矩 M為全梁抗彎承載力校核圖第一排鋼筋彎起處正截面承載力為=3170-3*792.633=792.1KN*m第二排鋼筋彎起處正截面承

22、載力為=3170-2*792.633=1584.7341 KN*m第三排鋼筋彎起處正截面承載力為=3170-792.633=2377.367 KN*m第四排鋼筋彎起處正截面承載力為=3170 KN*m4.箍筋的設置選雙肢箍筋，則面積 =1.57；距支座中心h/2處的主筋為，As=20.36；有效高度ho=160-3-3.6/2=155.2； =20.36*100%/（18*155.2）=0.729%，則P=100 =0.729，最大剪力設計值Vd=796.25KN。所以選用Sv=150.在支座中心向跨中方向長度不小于1倍梁高（160cm）范圍內，箍筋間距取100mm。根據上述計算，箍筋配置如下

23、：全梁箍筋的配置為雙肢箍筋，在由支座中心至距支點3m段，箍筋間距可以取100mm，其他梁段箍筋間距為150mm。箍筋配筋率為：當間距Sv=100mm時=157*100%/（100*180）=0.872%當間距Sv=150mm時，=157*100%/（150*180）=0.582%均滿足最小配筋率R235鋼筋不小于0.18%的要求。5.斜截面抗剪承載力驗算斜截面抗剪強度驗算位置為：距支點h/2處截面1-1，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=741.7266KNMd=570KN*m距離支座中心1.418m處的截面2-2，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=699.607KNMd=950KN*m距離支

24、座中心2.67m處的截面3-3，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=608.144 KNMd=1540KN*m距離支座中心4.026m處的截面4-4，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=521.861KNMd=2000KN*m距離支座中心4.402m處的截面5-5，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd= 386.234KNMd=2340KN*m驗算斜截面抗剪承載力時，應該計算通過斜截面頂端正截面內的最大剪力Vd和相應于上述最大剪力時的彎矩Md。最大剪力在計算出斜截面水平投影長度C值后，可內插求得，相應的彎矩可從按比例會治的彎矩圖上量取。受彎構件配有箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面強度驗算公式為：為了簡化計算

25、可以近似取C則有C=（143.8+155.2）/2=149.5cm斜截面1-1：斜截面內有縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為P=100=100*（10.179*2）/（18*149.5）=0.757=1.57*100%/（10*18）=0.872%則 截面割兩組彎起鋼筋，故=636.8+604.5=1241.3KN>741.7266KN斜截面2-2：斜截面內有縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為P=100=100*（10.179*2）/（18*149.5）=0.757=1.57*100%/（10*18）=0.872%則斜截面截割2組彎起鋼筋，故=636.8+604.5=1241.3

26、KN>699.607KN斜截面3-3：斜截面內有縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為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組彎起鋼筋2-36+2-32，故斜截面4-4：斜截面內有縱向鋼筋，則受拉鋼筋的鋼筋百分率為P=100=100*（10.179*2*3）/（18*149.5）=2.271=1.57*100%/（15*18）=0.581%則斜截面內截割1組彎起鋼筋，故所以斜截面抗剪承載力符合要求。2.4持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算短期效應組合長期效應組合受拉鋼筋在短期效應組合

27、作用下的應力為把以上數(shù)據帶入的計算公式中得=0.163mm<0.2mm裂縫寬度滿足要求，同時在梁腹高的兩側應設置直徑為6-8mm的防裂鋼筋，以防止產生裂縫。若用88，則As=4.021cm，可得=4.021/（18*160）=0.0014。介于0.001-0.002之間，滿足要求。2.5持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度計算全截面換算截面對重心的慣性矩可近似用毛截面的慣性矩代替I0=I=48.1844*104mm4全截面換算截面面積=13*（220-18）+18*160+（6.667-1）*81.43=5967.46cm2式中n-鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比為計算全截面換算截面受壓區(qū)高

28、度X0計算全截面換算截面重心住以上部分面積對重心軸的面積距=1/2*18*52.492+(220-18)*13*(52.49-13/2)=145566.54cm3=2*2.01*145566.54*103=5.8518*108N*mm設開裂截面換算截面中性軸距梁頂面的距離為x(cm),由中性軸以上和以下?lián)Q算截面面積距相等的原則，可按下式求解x：帶入數(shù)值整理得9x2+3196x-95152.4=0解得x=27.83cm=278.3mm>130mm可計算開裂截面換算截面慣性矩Icr為帶入數(shù)據計算得Icr=7.0818*1010mm4Bcr=EcIcr=3*104*7.0818*1010=2.

29、1245*1015N*mm2B0=0.95EcIcr=0.95*3*104*48.1844*1010=1.3733*1016N*mm2將以上數(shù)據帶入整理求得B=4.7522*1015N*mm2根據上述計算結果，結構跨中由自重產生的彎矩為M=899.01KN*m,公路I級可變車道荷載q=10.5KN/m,Pk=230KN,跨中橫向分布系數(shù)=0.599；人群荷載q人3KN/m，跨中橫向分布系數(shù)=0.566永久作用可變作用（汽車）可變作用（人群）式中對于汽車荷載取0.7，對于人群荷載取1.0.本設計采用C30混凝土，撓度長期增長系數(shù)=1.7，通過施工消除永久作用撓度，消除結構自重應力產生的最大撓度應

30、小于計算跨徑1/600。=1.7*(3.397+0.436)=3.833<17500/600=29.17mm撓度值滿足要求。判斷是否需要設置預拱=1.7*(6.035+3.397+0.436)=16.776>17500/160010.94mm故應設置預拱度，跨中預拱度為=1.45*6.035+0.5*(3.397+0.436)=13.52mm，支點=0,預拱度眼順橋向做成平順的曲線。3橫隔梁的配筋計算3.1確定作用在跨中橫隔梁上的可變作用橋梁結構的局部加載計算應采用車輛荷載，下圖為跨中橫梁縱向最不利荷載布置。汽車：=1/2（140*0.678+140*1.0）=117.46KN跨中

31、橫梁受力影響線的面積=1/2*(2*4.35)*1=4.35人群荷載=3*4.35=13.05KN/m3.2跨中橫隔梁的作用效應影響線計算一般橫梁彎矩在靠近橋中線的截面較大，二剪力則在靠近兩側邊緣處的截面較大。因此，如圖所示的跨中橫梁，本設計可取A-A（2、3號梁的重點）、B-B（靠近3號主梁）兩個截面計算橫梁的彎矩，去1號梁右側C-C截面和2號主梁右側D-D截面計算剪力。下面做出相應的影響線。1.彎矩影響線（1）計算公式，根據彎矩平衡可求得：當P=1，作用在截面A-A的左側時當P=1，作用在截面A-A的右側時（2）在前面已經計算出橫向影響線豎向坐標值可知：=0.51，=0.341，=0.2，

32、=0.083，=-0.026，=0.107，=0.344，=0.287，=0.211，=0.126，=0.049，=-0.034。彎矩影響線計算如下：=-1.2386，=0.4125，=-0.0319彎矩影響線計算如下：=-1.3919,=0.632,=-0.00782.剪力影響線（1）1號主梁右截面的剪力影響線計算：當P=1，作用在截面以右時：當P=1，作用在截面以左時：2）1號主梁右截面的剪力影響線計算：當P=1，作用在截面以右時：計算得=0.209，=0.023當P=1，作用在截面以左時：=-0.1463.3截面作用計算公式為橫隔梁內力計算結果見下表汽車117.46橫梁沖擊系數(shù)1.45人

33、群13.05車道折減系數(shù)11.0790.816一車道322.7507 -0.1851.0790.8160.453兩車道368.3957 -0.1890-32.1899 -1.846-0.866-76.9767 0.450.3350.2510.136兩車道199.6115 000.0000 0.5810.4290.3190.167兩車道254.7942 荷載組合515.7539 -45.0659 356.7119 3.4橫隔梁截面配筋與驗算 1.正彎矩配筋把鋪裝層3m計入截面，則橫隔梁高度為123cm，橫梁翼緣板有效寬度為：計算跨徑的1/3：1120/3=373cm相鄰兩橫梁的平均間距：435c

34、mb+12h=15+12*(13+3)=207cm所以=207cm，假設a=8cm，則得橫隔梁的有效高度為=123-8=115cm。代入數(shù)據整理得x=0.0126m<=0.16m,故假設正確。根據公式，則選用620的HRB335鋼筋As=18.84，鋼筋布置如圖此時a=5+7=12cm則x=280*18.84/(13.8*210)=1.82cm=123-12=111cm而，滿足規(guī)范要求。驗算截面抗彎承載力：配筋率為=81.43*100%/（174*143.8）=0.324%>0.233%故配筋率滿足規(guī)范要求。帶入數(shù)據計算得535.97KN*m515.794 KN*m2負彎矩配筋（如圖所示）取a=4cm,則h0=107-4=103cm,其中a為鋼筋重心到上緣距離。10.4*45.065913.8*103*0.15x(1.03-x/2)解得x0.0128m。=13.8*0.15*0.128/280=0.946cm2選用2根直徑16的HRB335鋼筋，=4.022cm2此時x=280*4.022/13.8*15=5.44cm驗算截面抗彎承載力=13.8*103*0.15*0.0544*(1.03-0.0544/2)=15