中南大學鋼筋混凝土鐵路簡支梁課程設計書-最新年文檔

1、鋼筋混凝土鐵路簡支梁設計第一部分課程設計任務書設計資料1、結構型式及基本尺寸 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；設雙側帶欄桿的人行道3、材料混凝土： 250號鋼筋：T20MnSi及A3o板內：受力鋼筋© 10;分布鋼筋© &梁內：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：距梁中心2.45米以

2、內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、規(guī)范鐵路橋涵設計規(guī)范TB2019鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范TB10002.3-2019梁體橫截面圖（單位：cm）二. 設計計算內容第一部分道碴薄板的設計和計算一.荷載計算與組合1恒載（1）板的自重q （按平均厚度hf ）As = 7 10 二 70(cm2)(按矩形估算)板平均高度 hf =3062.518.904(cm)L 63

3、+27 +27 +45(2) 道碴及線路設備重：q2 =10 1=10(KN/m)(3) 外擋碴墻重Q!Q,作用點：二 x =99.5mm 取為 99mm。(4) 人行道板重：q3 =1.75 1 =1.75(kN/m)(5) 欄桿及托架重：Q2 =0.76kN綜上可得恒載的計算圖示如下：Q1 = 1.465kN</mq1+q2=(4.725+10)kN/m11 r.III:"I川” T ,TTjIjJ liE1ABCFu廠-:DL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五個截面) 恒載引起的內力計算：在順跨度方向取1米寬的板帶進行計算

4、。E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：2.活載其中=2.0(1)列車活載 道碴槽板的列車活載按特種活載。計算活載沖擊系數外懸臂板長6L外二 9 0c 二m 0 . m ( 1外)=12 . 0()1.383 00 . 9內懸臂板長72cm = 0.72m(1)內二 12.0 (6) = 1.39130 + 0.72(2)人行道靜活載距梁中心2.45m以內：q3 =10kPa;距梁中心2.45m以外：q3 = 4kPa.活載內力組合(分工況討論)：活載組合：有車- 道荷載分布圖如下：-列車活載+2.45m以外的人仃道活載，即Qp Q3，板與人仃活載組合：無車-全部的人行道活載，即Qj q3，

5、板與人行道荷載分布圖如下: 結合前面部分的恒載計算有：板與人行道荷載分布表Q1 (KN/m)Q2 (KN/m)Q3 /(kPa)qs" (kPa)Q3 (kPa)Qp (kPa)Q(kN)Q(kN)4.725101041.7592.21.4650.76板自重道碴及 線路設 備重2.45m 以內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力計算：在順跨度方向取1米寬的板帶進行計算E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：綜合以上計算，彎矩和剪力如下表控制力M=f載M+ max 活載M活載M 控制力Q=S載Q+ max 活載Q,活載Q彎矩表如下截面EABCD

6、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控制力M(kNm)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)2.2425.28850.17969.14344.299活載剪力(kN)7.247.247.2400控制力Q(kN)9.85538.64567.51280.04651.226板的凈保護層厚度取為34cm板的受力

7、鋼筋采用HRB33512,查鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范TB10002.3-2019,得j =180MPa2M:(1 - ： /3) Lb 1混凝土標號為 250,查 TB10002.3-2019 得匚b =8.5MPa，n -15截面EABCDM (KN/m )4.81614.72527.53729.96512.251h0 = J0.5588M (cm)5.77110.09113.814.3959.204h0 + a (cm )9.77114.09117.818.39513.204h實(cm )1215242415bh。2 二取 b = 1m = 100cm由上表可以看出h算

8、 =hch實都每一個控制截面均成立，因此板厚檢算合格.配筋并檢算最小配筋率(查規(guī)范有in =0.15% )截面EABCDZcm)7.049.6817.617.69.68AMA需飛】z s厶3.88.458.699.467.03配筋（間距cm）5二 1211109工1211109上121110 12118上121110斷筋數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%卩imin0.15%0.15%0.15%0.15%0.15%取C截面為控制截面，其所需要的面積為 Asc二9.84（cm

9、2）查規(guī)范有C截面的配筋應取 M211.0cm ,以C截面處配筋為基準（因為同一板內的鋼筋距離不能取很多不同的數值, 來避免材料的浪費。）對于 E截面，3.8100% =37.0%10.288 45對于A截面，三45 100% =82.2%10.28對于 B截面，869 100% =84.5%10.28對于C截面不用斷筋；對于D截面，加3 100% =68.4%10.28故只能取距離最小的，然后通過斷筋所以10斷5；所以10斷1；所以10斷1；所以10斷2.四.混凝土壓應力、鋼筋拉應力檢算查規(guī)范 TB10002.3 2019 有 n=15E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：經檢算，各控制截

10、面的混凝土壓應力與主拉應力、鋼筋的拉應力等均小于其 規(guī)定的容許應力，故檢算合格。計算列表如下：截面M(N m)Q(N)尸As/bh 0n卩ax= ah°(cm)CTc(MPa)Ts(MPa)tp(MPa)E481698550.006430.09640.3532.8254.83132.750.14009350.140.4084.4836.91150.690.41B27537675120.005140.07710.3236.464.78150.100.38C29965800460.005140.07710.3236.465.20163.330.45D122515

11、12260.008410.12620.3924.315.95138.460.54五.檢算裂縫寬度查規(guī)范 TB10002.3 2019 有：Wf= 0.200mm鋼筋混凝土 T形受彎構件截面受拉邊緣的裂縫寬度計算公式： 其中：& 鋼筋表面形狀影響系數。對于螺紋鋼筋K, =0.8 ；Mi 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，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-S 受拉鋼筋重心處鋼筋應力Es 鋼筋的彈性模

12、量，取 Es=200 103MPa'受拉鋼筋有的效配筋率，y”1，其中:、“2、“3 -單根、兩根一束、三根一束的受拉鋼筋根數；1、2、3-考慮成束鋼筋的系數，對單根鋼筋1=1.0，兩根一束-2=0.85，三根一束 13=0.70板中均為單根鋼筋，=skAhl 2aba受拉鋼筋重心至混凝土邊緣的距離E截面國f玉（80 + 8 十0=0&1.38匯 1公 132.753 （80+0.199mmc coEs 圧200"03J0.006425A截面Kg 三（80 8。.鋼丸盅 1.397 1.2 畢（80 8 V） "186mm ffEs,匕200 1 03 &#

13、39;0.01285- fB截面s8+0.4d150.108+0.4漢12- n，f =KiK2r (80)=0.8 1.382 1.23 (80)= 0.183mm ：，fEs200 103 '.0.01285-C截面f 二 Kgi三(80 8 %)=0.8 1.3269 1.2 163.333(80 8 0.4 12) = 0.191mm ： f EsJ200 100.01285-D截面八 Ucc 8+0.4d、 cc 138.46 “c 8 + 0.402、cof =K1K2r (8) = 0.8x1.3266漢1.2 漢(80+ )=0.199mmw ® fEs黒20

14、0 匯 1070.01157-計算列表如下:截面KMMMK2A供(T s (MPa)卩z3 f (mmE0.82997181948161.385.14132.750.00650.199A0.875587167147251.39710.28150.690.012850.186B0.81622911310275391.3810.28150.100.012850.183C0.8259284037299651.32710.28163.330.012850.191D0.8106201631122511.3279.252138.460.011570.167根據計算，裂縫寬度滿足要求第二部分、主梁的計算（取

15、一片梁進行計算）一、荷載與內力1、恒載（1）道碴、線路設備、人行道板、欄桿托架重 q1.76KN /m（2）主梁自重q2設寬段長度為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）在計算出q之后，相當于整個計算跨度16m上均布有大小為49.107KN/m的力，按簡支梁進行處理。（兩旁的0.25m可以近似忽略）支點處：L/8 處：L/4處（變截面處）：3L/8 處：L/2 處：計算結果列表如下：截面支點L/8L/4 （變截面處）3L/8L/2Q 恒 (kN)392.136294.102196.0689

16、8.0340（普通數：M恒(kN m)0.0686.2381176.4081470.51 1568.542.活載中活載） 沖擊系6 61 1 2.0 （ ） =1 2.0 （ ） =1.26130+L30+16其中：=4 1-h < 2h=0.5m： -2h=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，活載作用下的內力計算公式為：-S影響線的面積；K-通過結構力學課本表11-1 （中-活載的換算荷載）可得到。支點處：L/8 處：1/4L處（變截面處）：3/8L 處：31/2L 處：計算結果列表如下：L/4處M L.C.截面支點

17、L/8L/4 （變截面處）3L/8L/2L/4 處 Q L.C. 1/4l(m)02468氏137.7143.3150.4159.8172.2137.7125.5123.8121.9119.4Q活 (kN)694.56553.40426.72314.86217.14M活 (kN m)01107.791873.342305.742409.01主拉應力驗算:取 a = 75mm，貝U h0 = ha = 182.5cm Z = 0.92h0在 L/4 (變截面處)、3L/8、L/2 處 30cm在支點L/8處 b =50cm支點處：Q Q1086.70aJ10=1.29MPa ：( =180MPa

18、bZ0.92h0b 0.92 0.5 1.825pL/8 處：L/4處(變截面處)：3L/8 處：L/2 處：數據列表如下:截面支點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Q1086.70847.50622.79412.89217.14(T Zl1.291.011.240.820.43三、跨中主筋設計:取 a = 7.5cm h。=190 - 7.5 = 182.5cmZ =0.920取HRB33520的鋼筋，則單根鋼筋的面積為：取 n = 44所以人二碼 45 =3.14 44 =138.16（cm2）查規(guī)范 TB10002.3-2019 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當鋼筋（包括成束鋼筋）層 數等于或多于三層時，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 （對于螺紋鋼筋應考慮外側螺紋帶來 的影響，計算時采用外徑進行處理，例如本設計中叮20的螺紋鋼筋外徑為22mm。 因此得到鋼筋布置如下圖：四、跨中截面應力驗算：如下面簡圖設中性軸在翼緣板內，即x