鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)

鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)PAGE22第一部分課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)資料1、結(jié)構(gòu)型式及基本尺寸采用分片形式T形截面。梁梗中心距道碴槽寬每片梁頂寬計(jì)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A3。板內(nèi)：受力鋼筋φ10；分布鋼筋φ8。梁內(nèi)：縱向受力鋼筋φ20；箍筋及縱向水平鋼筋φ8；架立筋φ14。4、荷載活載：列車活載:中—活載；人行道活載：距梁中心2.45米以內(nèi)10kPa；距梁中心2.45米以外4kPa；恒載：人行道板重1.75kPa;欄桿及托架重（集中作用于欄桿中心）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25kN/m3計(jì)算。板自重可近似按平均厚度計(jì)算。5、規(guī)范《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》TB2005鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共1頁，當(dāng)前為第1頁?！惰F路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》TB10002.3--2005鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共1頁，當(dāng)前為第1頁。梁體橫截面圖（單位：cm）鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共2頁，當(dāng)前為第2頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共2頁，當(dāng)前為第2頁。二．設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容第一部分道碴薄板的設(shè)計(jì)和計(jì)算一．荷載計(jì)算與組合1.恒載（1）板的自重（按平均厚度）（按矩形估算）板平均高度（2）道碴及線路設(shè)備重：（3）外擋碴墻重作用點(diǎn)：取為99mm。（4）人行道板重：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共3頁，當(dāng)前為第3頁。（5）欄桿及托架重：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共3頁，當(dāng)前為第3頁。綜上可得恒載的計(jì)算圖示如下：道碴槽板恒載受力示意圖 尺寸單位：cm（控制截面為圖中紅線所示的A、B、C、D、E五個(gè)截面）恒載引起的內(nèi)力計(jì)算：在順跨度方向?。泵讓挼陌鍘нM(jìn)行計(jì)算。E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共4頁，當(dāng)前為第4頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共4頁，當(dāng)前為第4頁。2.活載（1）列車活載道碴槽板的列車活載按特種活載。計(jì)算活載沖擊系數(shù)其中外懸臂板長內(nèi)懸臂板長（2）人行道靜活載距梁中心2.45m以內(nèi)：;距梁中心2.45m以外：.活載內(nèi)力組合（分工況討論）：活載組合①：有車--列車活載+2.45m以外的人行道活載，即QUOTE，板與人行道荷載分布圖如下：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共5頁，當(dāng)前為第5頁。活載組合②：無車--全部的人行道活載，即，板與人行道荷載分布圖如下：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共5頁，當(dāng)前為第5頁。結(jié)合前面部分的恒載計(jì)算有：板與人行道荷載分布表q1(KN/m)q2(KN/m)q3＇(kPa)q3＂(kPa)q3(kPa)qP(kPa)Q1(kN)Q2(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(jì)算：在順跨度方向?。泵讓挼陌鍘нM(jìn)行計(jì)算。E截面：A截面：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共6頁，當(dāng)前為第6頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共6頁，當(dāng)前為第6頁。B截面：C截面：D截面：綜合以上計(jì)算，彎矩和剪力如下表控制力M=恒載M+max{活載①M(fèi)，活載②M}控制力Q=恒載Q+max{活載①Q(mào)，活載②Q}EMBEDEquation.DSMT4彎矩表如下EMBEDEquation.DSMT4截面EABCD恒載彎矩(kN·m)1.8197.16711.3104.0371.631活載①彎矩(kN·m)1.7476.03916.22725.92810.620活載②彎矩(kN·m)2.9977.5589.51300控制力M(kN·m)4.81614.72527.53729.96512.251剪力表如下鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共7頁，當(dāng)前為第7頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共7頁，當(dāng)前為第7頁。截面EABCD恒載剪力(kN)2.61513.35717.33310.9036.927活載①剪力(kN)2.2425.28850.17969.14344.299活載②剪力(kN)7.247.247.2400控制力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,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(jì)規(guī)范》TB10002.3--2005,得混凝土標(biāo)號為250,查TB10002.3--2005得，取截面EABCDM（KN/m）4.81614.72527.53729.96512.251(cm)5.77110.09113.814.3959.204（cm）9.77114.09117.818.39513.204（cm）1215242415由上表可以看出都每一個(gè)控制截面均成立，因此板厚檢算合格。三．配筋并檢算最小配筋率（查規(guī)范有）鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共8頁，當(dāng)前為第8頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共8頁，當(dāng)前為第8頁。截面EABCDZcm）7.049.6817.617.69.683.88.458.699.467.03配筋（間距cm）斷筋數(shù)10斷510斷110斷1不斷筋10斷25.149.2529.25210.288.224取C截面為控制截面，其所需要的面積為查規(guī)范有C截面的配筋應(yīng)取，以C截面處配筋為基準(zhǔn)（因?yàn)橥话鍍?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，然后通過斷筋來避免材料的浪費(fèi)。）對于E截面，所以10斷5；對于A截面，所以10斷1；對于B截面，所以10斷1；對于C截面不用斷筋；對于D截面，所以10斷2.四．混凝土壓應(yīng)力、鋼筋拉應(yīng)力檢算查規(guī)范TB10002.3—2005有n=15E截面：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共9頁，當(dāng)前為第9頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共9頁，當(dāng)前為第9頁。A截面：B截面：C截面：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共10頁，當(dāng)前為第10頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共10頁，當(dāng)前為第10頁。D截面：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共11頁，當(dāng)前為第11頁。經(jīng)檢算，各控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(jì)算列表如下：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共11頁，當(dāng)前為第11頁。截面M(N·m)Q(N)μ=As/bh0nμαx=αh0(cm)σc(MPa)σs(MPa)σtp(MPa)E481698550.006430.09640.3532.8254.83132.750.14009350.140.4084.4836.91150.690.41B27537675120.005140.07710.3236.464.78150.100.38C29965800460.005140.07710.3236.465.20163.330.45D12251512260.008410.12620.3924.315.95138.460.54五．檢算裂縫寬度查規(guī)范TB10002.3—2005有：鋼筋混凝土T形受彎構(gòu)件截面受拉邊緣的裂縫寬度計(jì)算公式：其中：—鋼筋表面形狀影響系數(shù)。對于螺紋鋼筋；—活載引起的彎矩；—恒載作用引起的彎矩?！坑?jì)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；為受拉鋼筋的直徑—受拉鋼筋重心處鋼筋應(yīng)力—鋼筋的彈性模量，取—受拉鋼筋有的效配筋率，，其中：、、單根、兩根一束、三根一束的受拉鋼筋根數(shù)；、、考慮成束鋼筋的系數(shù)，對單根鋼筋=1.0，兩根一束=0.85，三根一束=0.70板中均為單根鋼筋，—受拉鋼筋重心至混凝土邊緣的距離鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共12頁，當(dāng)前為第12頁。E截面鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共12頁，當(dāng)前為第12頁。A截面B截面C截面D截面計(jì)算列表如下：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第13頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共13頁，當(dāng)前為第13頁。截面K1M1M2MK2As供σs(MPa)μzωf（mm）E0.82997181948161.385.14132.750.00650.199A0.875587167147251.39710.28150.690.012850.186B0.81622911310275391.3810.28150.100.012850.183C0.8259284037299651.32710.28163.330.012850.191D0.8106201631122511.3279.252138.460.011570.167根據(jù)計(jì)算，裂縫寬度滿足要求。第二部分、主梁的計(jì)算（取一片梁進(jìn)行計(jì)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（2）主梁自重設(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）。則(長度L取為16.5m)在計(jì)算出q之后，相當(dāng)于整個(gè)計(jì)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：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共14頁，當(dāng)前為第14頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共14頁，當(dāng)前為第14頁。L/8處：L/4處（變截面處）：3L/8處：L/2處：計(jì)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)0.0686.2381176.4081470.511568.542.活載（普通中活載）沖擊系數(shù)：其中h=0.5mh=0.5m為梁頂填土厚度，L為梁的計(jì)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(jì)算公式為：S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：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共15頁，當(dāng)前為第15頁。，鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共15頁，當(dāng)前為第15頁。L/8處：1/4L處（變截面處）：3/8L處：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共16頁，當(dāng)前為第16頁。1/2L處：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共16頁，當(dāng)前為第16頁。計(jì)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)01107.791873.342305.742409.01二、主拉應(yīng)力驗(yàn)算：取，則在L/4（變截面處）、3L/8、L/2處在支點(diǎn)L/8處支點(diǎn)處：L/8處：L/4處（變截面處）：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共17頁，當(dāng)前為第17頁。鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共17頁，當(dāng)前為第17頁。3L/8處：L/2處：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控制Q1086.70847.50622.79412.89217.14σzl1.291.011.240.820.43三、跨中主筋設(shè)計(jì)：取取HRB335的鋼筋，則單根鋼筋的面積為：取所以查規(guī)范TB10002.32005有：鋼筋混凝土鐵路簡支梁設(shè)計(jì)全文共18頁，當(dāng)前為第18頁。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(jì)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(shí)，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