裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋上部結(jié) 構(gòu)的設(shè)計計算

1、中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計1目 錄1 設(shè)計說明 .21.1 設(shè)計項目 .21.2 主要技術(shù)規(guī)范和參考文件 .22 截面設(shè)計 .33.主梁內(nèi)力計算.43.1 結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)計算 .43.2 汽車人群荷載內(nèi)力計算 .53.3 主梁內(nèi)力組合 .134.橫隔梁內(nèi)力的計算.144.1 偏心壓力法計算橫隔梁內(nèi)力（公式） .144.2 繪制橫隔梁的彎矩影響線 .164.3 繪制中橫隔梁的剪力影響線 .174.4 截面內(nèi)力計算 .175.行車道板的計算.185.1 力學(xué)模型（采用懸臂板） .185.2 結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力（按縱向 1M 寬的板條計算） .185.3 汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力 .185.4 內(nèi)力組合

2、 .196.結(jié)語.19中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計2裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋上部結(jié)裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算構(gòu)的設(shè)計計算1 1 設(shè)計說明設(shè)計說明1.11.1 設(shè)計項目設(shè)計項目1.1.11.1.1 主要尺寸主要尺寸跨 徑：30m 計算跨徑：29.16m 梁全長：29.96m 主梁高：2.0m橋面凈空：凈7m 人行道寬：21.5m 梁 數(shù)：51.1.21.1.2 荷載荷載汽車：公路級人群荷載：3KN/m2欄桿：每側(cè) 1.52KN/m人行道：3.6KN/m橋面鋪裝采用底層為 25 號混凝土，緣石邊處厚 4cm，橫坡 1.5%，面層采用4cm 等厚瀝青混凝土。1.1.31.1.3 主要

3、材料及工藝主要材料及工藝（1）混凝土：主梁用 50 號，人行道、欄行、橋面均 25 號。（2）鋼筋：凡直徑大于或等于 12 毫米者用級鋼筋：直徑小于 12 毫米者一律級鋼筋。（3）材料容重按公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范采用。鋼材特性及基本數(shù)據(jù)見公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范各條。1.21.2 主要技術(shù)規(guī)范和參考文件主要技術(shù)規(guī)范和參考文件（1） 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （JTGB001-2003）（2） 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTGD60-2004）（3） 公路圬工橋涵橋涵設(shè)計規(guī)范 （JTGD61-2005）（4） 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范 （JTGD62-2004）（5）邵旭東主

4、編.橋梁工程.人民交通出版社.2007中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計32 2 截面設(shè)計截面設(shè)計T 梁橫截面圖（尺寸單位：cm）橫斷圖（尺寸單位：cm）i=1.5%i=1.5%瀝青表面處治厚4cmC25混凝土墊層厚4-9.25cm縱斷圖（尺寸單位：cm）中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計43.3.主梁內(nèi)力計算主梁內(nèi)力計算3.13.1 結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)計算結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)計算3.1.13.1.1 計算結(jié)構(gòu)自重集度表計算結(jié)構(gòu)自重集度表結(jié)構(gòu)自重集度計算表主梁10.100.200.182.00()(1.900.18)2515.45/2gkNm對于邊主梁 20.100.201.900.180.180.161.60525

5、/ 29.160.91/222gkNm橫隔梁對于中主梁1220.911.82/gkNm橋面鋪裝層30.040.043.50.0150.04723724/ 53.51/2gkNm欄桿和人行道41.5223.62 / 52.05/gkNm對于邊主梁15.450.913.512.0521.92/gkNm合計對于中主梁,15.451.823.512.0522.91/gkNm3.1.23.1.2 結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計算結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計算邊主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力 內(nèi)力截面位置剪力()Q kN彎矩(/)M kNm0 x 21.9229.16319.602Q 0M 4lx 0159.802QQ 21.9229.1629.

6、1629.161747.38244M 2lx 0Q 2121.9229.162329.848M 中主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力 內(nèi)力截面位置剪力()Q kN彎矩(/)M kNm0 x 22.9129.16334.032Q 0M 4lx 0167.022QQ 22.9129.1629.1629.161826.30244M 2lx 0Q 2122.9129.162435.068M 中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計53.23.2 汽車人群荷載內(nèi)力計算汽車人群荷載內(nèi)力計算3.2.13.2.1 荷載位于支點處各梁的汽車、人群荷載分布系數(shù)荷載位于支點處各梁的汽車、人群荷載分布系數(shù)當(dāng)荷載靠近主梁支點時，按杠桿原理法計算荷

7、載橫向分布系數(shù)。首先繪制 1 號梁、2 號梁和 3 號梁的荷載橫向影響線如圖所示。杠桿原理法計算橫向分布系數(shù)圖（尺寸單位：cm）再根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的位置。例如：對汽車荷載，汽車橫向輪距為 1.8m，兩列汽車車輪的橫向最小間距為1.3m，車輪距離人行道緣石最少為 0.5m。由此，求出相應(yīng)于荷載位置的影響線豎標(biāo)值后，應(yīng)用公式可求出各號梁的荷載橫向分布系數(shù)。對于汽車、人群荷載的橫向分布系數(shù) m 的計算公式如下：rrm =2qqm：汽車(公路 I I 級）人群1.001.001.00PrPq/2PrPq/2公路-II級公路-II級公路-II級1.240.580.050.

8、05中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計61 號梁和 5 號梁： 00.580.2922qqm01.24rrm2 號梁和 4 號梁： 01.00.050.52522qqm00rm3 號梁： 01.00.050.52522qqm00rm3.2.23.2.2 荷載位于跨中各主梁的人群、汽車荷載橫向分布系數(shù)荷載位于跨中各主梁的人群、汽車荷載橫向分布系數(shù)（偏心（偏心壓力法）壓力法）3.2.2.13.2.2.1 求荷載橫向分布影響線豎標(biāo)求荷載橫向分布影響線豎標(biāo)本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù) n=5，梁間距為 1.90m 則522222212345122222 (2 1.90)1.900( 1.90)( 2 1

9、.90) 36.10iiaaaaaam 1 號梁在兩個邊主梁處的的橫向影響線的豎標(biāo)值為221112115152111(2 1.90)536.10 0.200.40 0.6010.200.400.20niiniianaa ana 2 號梁在兩個邊主梁處的的橫向影響線的豎標(biāo)值為 2122121112 1.90536.10 0.200.200.40niia ana25152110.200.200niia ana3 號梁在兩個邊主梁處的的橫向影響線的豎標(biāo)值為中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計7 133121112 1.90 0536.10 0.2000.20niia ana35152110.2000.20n

10、iia ana3.2.2.23.2.2.2 繪出荷載橫向分布影響線，并按最不利位置布載如圖所示。繪出荷載橫向分布影響線，并按最不利位置布載如圖所示。剛性橫梁法計算橫向分布系數(shù)圖示（尺寸單位：cm）人行道緣石至 1 號梁軸線的距離 X 為1.20 1.500.30Xm 1 號梁荷載橫向分布影響線的零點到 1 號梁位距離為，可按比例關(guān)系求得x；解得4 1.900.600.20 xx5.70 xm2 號梁荷載橫向分布影響線的零點到 1 號梁位距離為，可按比例關(guān)系求得x0.60PrPq/2PrPq/2公路-II級公路-II級公路-II級-0.200.400.200.20PrPq/2PrPq/2PrPq

11、/2PrPq/2PrPr1號梁2號梁3號梁中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計8；解得4 1.900.400 xx7.60 xm并據(jù)此計算出對應(yīng)各荷載點的影響線豎標(biāo)qirq和3.2.2.33.2.2.3 計算荷載橫向分布系數(shù)計算荷載橫向分布系數(shù)cm1 號梁的活載橫向分布系數(shù)分別計算如下汽車荷載12341110.60()(4.903.10 1.800)0.522225.70cqqqqqqm人群荷載110.601.50(5.700.30)0.655.702crrrmxx2 號梁的活載橫向分布系數(shù)分別計算如下汽車荷載12341110.40()(6.805.003.70 1.90)0.462227.60cqq

12、qqqqm人群荷載210.401.50(7.600.30)0.427.602crrrmxx3 號梁的活載橫向分布系數(shù)分別計算如下汽車荷載1234111()0.20 40.40222cqqqqqqm人群荷載0.40crm荷載橫向分布系數(shù)梁號荷載位置公路II 級人群荷載跨中 mc0.520.651 號5 號支點 m00.291.24跨中 mc0.460.422 號4 號支點 m00.5250跨中 mc0.400.403 號支點 m00.5250中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計93.2.33.2.3 汽車人群作用效應(yīng)的計算汽車人群作用效應(yīng)的計算截面汽車、人群作用效應(yīng)一般計算公式如下：(1)iiSm Py

13、 對于汽車荷載，將集中荷載直接布置在內(nèi)力影響線數(shù)值最大的位置，其計算公式為：(1) ()ckikiSm qm P y 汽對于人群荷載，公式為：=crSm q 人上述式中：所示截面的彎矩或剪力；S汽車荷載的沖擊系數(shù)；汽車荷載橫向折減系數(shù)（雙車道不折減 ） ；1沿橋跨縱向與荷載位置對應(yīng)的橫向分布系數(shù)；cm汽車車道荷載中，每延米均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；kq彎矩，剪力影響線的面積；沿橋跨縱向與集中荷載位置對應(yīng)的橫向分布系數(shù)；im車道荷載中的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；kP沿橋跨縱向與荷載位置對應(yīng)得內(nèi)力影響線坐標(biāo)值；iy縱向每延米人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值。rq計算：簡支梁單根主梁：計算截面參數(shù)：翼緣平厚度：(1020) 215中性軸

14、到上頂面的距離：190 15 7.5 18 205 117.569.56190 15 18 205截面的抗彎慣性矩：23274118 20518 205117.569.5612 15 190069.567.53.2379 10 xIcm中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計10 20.618Am40.32379cIm0.618 2515.45/GN m322/15.45/9.811.575 10/G gNsmC50 混凝土 E 取1023.45 10/N m10233.143.45 100.323794.922 29.161.575 10fHz因為：1.514HzfHz所以：0.1767ln0.0157

15、0.1767ln4.920.01570.266f (1+)=1.266。均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算：類型截面 公路級均布荷載（kN/m）人群(kN/m)影響線面積（或 m）2m影響線圖式2lM10.50.75=7.8753.01.5=4.502221129.16106.2988lm 4lM7.8754.502223329.1679.723232lm 2lQ7.8754.501129.160.53.6522m 4lQ7.8754.5013129.162.73244m 0Q7.8754.501129.1614.582m 公路級中集中荷載的計算：kP 計算彎矩效應(yīng)時：360 1800.75 180

16、29.165207.45505kPkN 計算剪力效應(yīng)時：1.2 207.45248.94kPkN中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計11跨中、四分之一處的彎矩、剪力計算()S kNmkN或梁號截面荷載類型或kqrq(/)kN mkP()kN(1)cm或 yiSS106.29551.04公路級7.875207.451.2660.527.29995.581546.622lM人群4.500.65106.29310.9079.72413.29公路級7.875207.451.2660.525.47747.031160.324lM人群4.500.6579.72233.183.6518.92公路級7.875248.

17、941.2660.520.5081.94100.862lQ人群4.500.653.6510.682.7314.15公路級7.875248.941.2660.520.75122.91137.061號梁5號梁4lQ人群4.500.652.737.99106.29487.45公路級7.875207.451.2660.467.29880.711368.162lM人群4.500.42106.29200.8979.72365.60公路級7.875207.451.2660.465.47660.831026.434lM人群4.500.4279.72150.673.6516.74公路級7.875248.941.

18、2660.460.5072.4989.232lQ人群4.500.423.656.902.7312.52公路級7.875248.941.2660.460.75108.73121.252號梁4號梁4lQ人群4.500.422.735.16106.29423.87公路級7.875207.451.2660.407.29765.831189.702lM人群4.500.40106.29191.3279.72317.92公路級7.875207.451.2660.405.47574.64892.564lM人群4.500.4079.72143.503.6514.56公路級7.875248.941.2660.40

19、0.5063.0377.592lQ人群4.500.403.656.582.7310.89公路級7.875248.941.2660.400.7594.55105.443號梁4lQ人群4.500.402.734.92中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計12繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點剪力影響線如圖所示1 號主梁支點剪力計算圖（尺寸單位：m）2 號主梁支點剪力計算圖（尺寸單位：m）中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計133 號主梁支點剪力計算圖（尺寸單位：m）計算支點截面汽車、人群荷載最大剪力梁號荷載類型或kqrq(/)kN mkP()kN(1)cm0ma或y0()QkN均0()QkN集0()rQk

20、N0Q()kN88.39公路級7.875248.941.2660.520.2914.5891.40179.79人群4.500.651.247.380.91651.6269.06公路級7.875248.941.2660.460.52514.58165.46234.52人群4.500.420.0007.380.91621.1762.36公路級7.785248.941.2660.400.52514.58165.46227.82人群4.500.400.0007.380.91620.163.33.3 主梁內(nèi)力組合主梁內(nèi)力組合效應(yīng)組合表承載力極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)重力對結(jié)構(gòu)不利1.21.40.8 1.4udSSSS

21、人自重汽正常使用極限狀態(tài)短期效應(yīng)組合0.71.0sdSSSS人自重汽（不計沖擊力）正常使用極限狀態(tài)長期效應(yīng)組合0.40.4ldSSSS人自重汽（不計沖擊力）中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計14內(nèi)力組合表梁號荷載類別彎矩()kNm剪力()kN四分點跨中四分點跨中梁端結(jié)構(gòu)自重1747.382329.84 159.800.00 319.60汽車荷載1160.32 1546.62137.06 100.86 179.79人群荷載233.18 310.90 7.99 10.68 51.62Sud3982.475309.28392.60153.166693.04Ssd2622.223496.02243.5866

22、.46470.641號梁5號梁Sld2207.312942.93206.3036.14397.06結(jié)構(gòu)自重1826.30 2435.06167.02 0.00 334.03汽車荷載1026.431318.16121.2589.23234.52人群荷載150.67200.895.166.9021.17Sud3797.314992.50375.95132.65752.88Ssd2544.593364.90239.2356.244484.892號梁4號梁Sld2210.922931.96207.39930.96416.61結(jié)構(gòu)自重1826.30 2435.06 167.02 0.00 334.03汽

23、車荷載892.561189.70105.4477.59227.82人群荷載143.50191.324.926.5820.16Sud3601.864801.93742.36353.55116.00Ssd2463.393284.28480.17230.2549.493號梁Sld2165.752887.53414.09202.3127.154.4.橫隔梁內(nèi)力的計算橫隔梁內(nèi)力的計算4.14.1 偏心壓力法計算橫隔梁內(nèi)力（公式）偏心壓力法計算橫隔梁內(nèi)力（公式）縱向一列汽車車道荷載輪重分布給該橫隔梁的計算荷載為1111()22oqkkk akPqP yq lP y中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計15同理人群：

24、orrr aPqq l 上式中：按杠桿原理計算的縱向荷載影響線面積；橫隔梁的間距al 布置在中橫隔梁上時，所對應(yīng)的按杠桿原理計算的縱向1ykP荷載影響線豎坐標(biāo)值，為 1。橫隔梁任意截面處的內(nèi)力計算公式：荷載 P=1 位于截面左側(cè)時 112212+11R1riiriMRbRbeRbeQRR 左左荷載 P=1 位于截面右側(cè)時 112212+RriiriMRbRbRbQRR左左 上式中：橫隔梁任意截面處的彎矩和剪力rMr和Qe荷載 P=1 至所求截面的距離； 支承反力至所求截面的距離；ibiR 表示涉及所求截面以左的全部支承反力的總和。Ri左用上述的計算荷載在橫隔梁某截面的內(nèi)力影響線上按最不利位置加

25、載，就可以得橫隔梁在該截面上的最大（最?。﹥?nèi)力值： (1)oqSP 上式中：橫隔梁內(nèi)力影響線豎標(biāo)； 通?？山频厝∮弥髁旱臎_擊系數(shù)=0.200 和=1 值。、確定作用在中橫隔梁上的計算荷載中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計16對于跨中橫隔梁的最不利布置如圖所示跨中橫隔梁的受載示圖（尺寸單位：cm）縱向一列車輪對于橫隔梁的計算荷載為：計算彎矩時：111()(7.8757.20 2 1.0207.45 1.0)132.08222oqkkPqp ykN 計算剪力時：11(7.8757.20 2 1.0 1.2 207.45 1.0)152.8222oqPkN 4.24.2 繪制橫隔梁的彎矩影響線繪制橫隔梁

26、的彎矩影響線用偏心壓力法可算得 1、2、3 號梁的荷載橫向分布影響線豎坐標(biāo)值如圖所示則的影響線豎標(biāo)可計算如下：rM計算（1 號和 2 號梁中間截面）1 2MP=1 作用在 1 號梁軸上時（；）110.601401110.51 0.50.6 0.5 1.9 1 0.5 1.90.38Mrdd P=1 作用在 4 號梁軸上時1140.50MrdP=1 作用在 1 號 2 號梁中間軸時10.5 0.50.475Mrd計算（2 號和 3 號梁中間截面）2 3Mi=1.5%i=1.5%-0.761.0925-0.57-0.380.4750.00R R3 3 R R3 3 7.85KN/m公路II級207

27、.45KN1.00中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計17P=1 作用在 1 號梁軸上時（；）110.60140211211.50.51 1.5 0.6 0.5 1.90.4 0.5 1.9 1 1.5 1.9 0.76Mrddd P=1 作用在 5 號梁軸上時215251.50.50.2 1.5 1.90.57Mrdd P=1 作用在 2 號 3 號梁中間軸時20.3 1.9 1.50.25 1.9 0.51.0925Mr4.34.3 繪制中橫隔梁的剪力影響線繪制中橫隔梁的剪力影響線： P=1 作用在計算截面右時1Q右11ii右P=1 作用在計算截面左時111ii右： P=1 作用在計算截面右時2Q

28、右212iii右P=1 作用在計算截面左時2121iii右：P=1 作用在計算截面右時3Q右P=1 作用在計算截面右時3123iiii右P=1 作用在計算截面左時31231iiii右中橫隔梁內(nèi)力計算（尺寸單位：m）4.44.4 截面內(nèi)力計算截面內(nèi)力計算截面內(nèi)力計算表內(nèi)力組合()kNm或kN(1)oqP()kN或ijM1Q右()kNm或kN承載力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)i=1.5%i=1.5%-0.200.600.000.400.200.20R R 1 1 R R 2 2 R R 3 3 -0.400.60-0.20-0.300.70-0.20-0.400.600.30Q Q 1 1 Q Q 2

29、 2 Q Q 3 3 中國地質(zhì)大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計181 2M1.2661.0132.080.83138.79268.1376.742 3M1.2661.0132.081.92321.05449.47177.521Q右1.2661.0152.821.04201.21281.69111.252Q右1.2661.0152.821.26243.77341.28134.793Q右1.2661.0152.820.88170.25238.3594.145.5.行車道板的計算行車道板的計算5.15.1 力學(xué)模型（采用懸臂板）力學(xué)模型（采用懸臂板）5.25.2 結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力（按縱向結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力（按縱向

30、 1m1m 寬的板條計算）寬的板條計算）5.2.15.2.1 每延米上結(jié)構(gòu)自重每延米上結(jié)構(gòu)自重 g g橋面鋪裝為 4cm 的瀝青表面處治，平均 6.625cm 厚的砼墊層。板的結(jié)構(gòu)自重 g瀝青表面處治10.041230.92/gkNm C25 砼墊層20.066251.0241.59/gkNmT 梁翼板自重30.100.201.0253.75/2gkNm合計6.26/iggkNm5.2.25.2.2 每米寬板條的恒載內(nèi)力每米寬板條的恒載內(nèi)力22min,0116.26 0.852.2622gMglkNm 06.26 0.855.32AgQg lkN5.35.3 汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力將車輛荷載后輪作用于鉸縫軸線上，后輪軸作用力，輪壓分布140PkN寬度如圖，車輛荷后輪著地長度為，寬度