標準跨徑16mT形簡支梁橋設計

1、.標準跨徑 16m T 形簡支梁橋一設計資料與結構布置（一） . 設計資料1. 橋面跨徑及橋寬標準跨徑：該橋為二級公路上的一座簡支梁橋，根據橋下凈空和方案的經濟比較，確定主梁采用標準跨徑為 16m的裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋。主梁全長：根據當地溫度統(tǒng)計資料。并參考以往設計值：主梁預制長度為15.96m.計算跨徑：根據梁式橋計算跨徑的取值方法，計算跨徑取相鄰支座中心間距為15.5m.橋面寬度：橫向布置為 凈 7（行車道） 20.75m（人行道） 20.25 （欄桿）橋下凈空 : 4m2. 設計荷載根據該橋所在道路等級確定荷載等級為人群荷載 3.0KN/m車道荷載 q k=0.75 10.5 N/m

2、=7.875 N/m集中荷載 p k 0.75 22.2 N/m 166.5 N/m3. 材料的確定混凝土：主梁采用C40，人行道、橋面鋪裝、欄桿C25鋼筋：直徑 12mm采用 HRB335級鋼筋。直徑 12mm采用 HPB235級熱軋光面鋼筋4. 設計依據（1）公路橋涵設計通用規(guī)范（JTGD60-2004）（2）公路鋼筋混凝土預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（ JTGD62-2004）（3）橋梁工程（4）橋梁工程設計方法及應用（二）結構布置1主梁高 ：以往的經濟分析表明鋼筋混凝土T 形簡支梁高跨比的經濟范圍大約在1 1 之間，本橋取1 ，則梁高取 1m.1116162. 主梁間距：裝配式鋼筋混凝土

3、T 形簡支梁的主梁間距一般選在 1.6 2.2 之間，本橋選用 1.6m3. 主梁梁肋寬 ：為保證主梁抗剪需要，梁肋受壓時的穩(wěn)定，以及混凝土的振搗質量，通常梁肋寬度為 15cm18cm，鑒于本橋跨度 16m按較大取 18cm.4. 翼緣板尺寸 ：由于橋面寬度是給定的， 主梁間距確定后，翼緣板寬即可得到 2.0m。因為翼緣板同時又是橋面板 , 根據受力特點 , 一般設計成變厚度與腹板交接處較厚 ,通常取不小于主梁高的1, 本設計取 8.5cm, 翼緣板的懸臂端可薄些， 本設計取 8cm125. 橫隔梁 ：為增強橋面系的橫向剛度，本橋除支座處設置端橫隔梁外，在跨中等間距布置三根中間橫隔梁，間距43

4、85m，梁高一般為主梁高的3 左右，取 0.8m，4厚度取 12 16 之間，本設計橫隔梁下為16cm，上緣 18cm6. 橋面鋪裝 ：采用 2cm厚的瀝青混凝土面層， 9cm的 25 號混凝土墊層瀝青砼厚2 cm75C25 防水砼墊層厚9cm70075i=1.5%i=1.5 %2 800180181160160160160圖 1. 橋梁橫斷面圖縱剖面圖 2. 橋梁縱斷面圖二 主梁計算（一）跨中橫向分布系數計算mc ( 按比擬正交異板法計算).1608x2a100118圖 3. 主梁斷面圖0圖 4. 橫隔梁斷面圖(16018)1010018100平均厚： h= 8 1210230.2 CM=1

5、0cm a x=(1602（100218） 1018）1主梁抗彎慣矩I x 1 (160-18) 103+(160-18) 10(30.2-10)2+ 118 1003+18 10012212(50-30.2)2=cm4主梁比擬單寬抗彎慣矩.JX Ix 3119262 19495cm4 /cmB2202橫隔梁抗彎慣矩由于橫隔梁截面有變化，故取平均值來確定一般有效寬度，橫隔梁取兩根邊主梁軸線距離l 4b=4 160=640cm c1840.288l640查表得0.653 則0.653184120cmc求橫隔梁截面重心位置ay3 主梁和橫隔梁的抗扭慣矩對于 T 形梁翼板剛性連接情況應有式（ 252

6、7）來求，對于主梁肋：812主梁翼板的平均厚度： h1=10cmt180.2 查表得 c=0.291b100 10則 I（ 100 10） 1824Tx=0.291=152740cm對于橫隔梁：t170.227查表得 c=0.285b8510則： I34Ty=0.285 （ 85 10） 17=105015cm所以由下式：I Tx I Ty=1/3h 13 1/bITx 1/aI Ty =1/3 103 152740/1604105015/385=1370cm/cm4. 計算參數 和BJx516015588624l415500.5926Jy5606G（ JTxJTy）0.425E 13700.

7、00982E Jx J y2E 155886 56060.09925. 計算各主梁橫向影響線坐標.已知 0.5926從附表“ G-M”計算圖表可查得影響線系數K 和 K10表 1. 影響線系數 K1 和 K0系數梁位荷載位置B3 B1 B1B0 1B 1B 3B B 校核04244240.7950.8850.9951.1101.2051.1100.9950.8850.7957.981 B1.0801.1401.2001.2201.11010.8100.7000.6008.0241K1B3 B4B01 B41.5001.4501.3701.20010.8000.6500.5400.4307.97

8、51.9501.571.291.10.940.80.630.530.47.922.131.681.331.080.830.770.550.430.337.90.630.8111.181.31.1810.810.637.911.451.431.391.351.190.930.650.390.058.08K01 B2.91.921.781.421.010.650.260.190.558.0323B3.552.832.121.430.840.350.150.550.958.124B4.543.542.31.430.6100.550.951.447.9381( K 1K 9)8注：校核用公式K 222

9、用內插法求實際梁位處的K1 和 K0值對于 1號梁KKB +（K3 B KB ）35=0.31K 3 B +0.69 K B242112.542對于 2號梁KK1 B +（K1 B K1 B ）77.5 0.69K 1 B +0.31 K 1 B424112.524對于 3號梁KK06. 計算各梁的荷載橫向分布系數表 2. 各梁影響線豎標值計算表.梁算式號K 1=0.31K1 3 B +0.69K 1 B42K 0=0.31K0 3 B +0.69K 0 B42K1K01A=(K1 K0 )K0 +AKa1i5K 1=0.69K111B +0.31K 1B24K 0=0.69K011B +0.

10、31K 0B24K1- K0 2A=(K1 K0 )K0 +AKa2 i5K1 K 10K0K00K1- K0 3A=(K1 K0 )K0 +AKa3 i5.荷載位置B3 B1 B1 B0 1-B4 B1B34242B41.6401.5431.3951.1880.9690.7630.6130.5030.4022.6812.3271.9311.4470.9070.5160.062-0.279-0.614-1.041-0.784-0.536-0.2590.0620.2470.5510.7821.016-0.103-0.078-0.053-0.0260.0060.0250.0540.0770.101

11、2.5782.2491.8781.4210.9130.5410.116-0.202-0.5130.5160.4500.3760.2840.1830.1080.023-0.040-0.1031.3701.3541.3171.2061.0340.8620.7000.5900.4831.8591.8311.7531.5161.1090.7560.311-0。062-0。428-0.489-0.477-0.436-0.310-0.0750.1060.3890.6520 911-0.049-0.047-0.043-0.031-0.0070.0110.0380.0650.0901.8101.7841.71

12、01.4851.1020.7670.3500.003-0.3380.3620.3570.3420.2970.2200.1530.0700-0.0680.7950.88509951.1101.2051.11009950.8850.7950.3200.6801.0251.3801.5001.3801.0250.6800.3200.4750.205-0.030-0.270-0.295-0.270-0.0300.2050.4750.0470.020-0.003-0.027-0.029-0.027-0.0030.0200.0470.3670.7001.0221.3531.4711.3531.0220.7

13、000.3670.0730.1400.2040.2710.2940.2710.2040.1400.073.影響線上最不利位置布置荷載后可按相應影響線的坐標值求得主梁的荷載的橫向分布系數。1 號梁汽 mcq=1/2 (0.425+0.290+0.176+0.049)=0.47人群 mcr 0.75 0.479=0.3592 號梁汽 mcq=1/2 (0.352+0.3+0.214+0.095)=0.481人群 mcr 0.75 0.359=0.2693 號梁汽 mcq=1/2 (0.161+0.266+0.292+0.225)=0.472人群 mcr 0.75 0.110=0.083在影響線上按

14、橫向最不利布置荷載后，就可按相應的影響線豎標值求得主梁的荷載橫向分布系數：.圖 5. 荷載橫向分布系數圖（二）支點處荷載橫向分布系數m0采用杠桿原理法計算。繪制橫向影響線圖，在橫向按最不利荷載布置，如圖.圖 6. 支點處橫向分布系數圖1 號梁汽 mcq=1/2 0.8750.438人群 mcr 1.422 0.75=1.0672 號梁汽 mcq=1/2 1=0.5人群 mcr （影響線為負故不布載）3 號梁汽 mcq=1/2 (1 0.188)=0.594人群 mcr =0表 3. 各主梁橫向分布系數荷載跨中 1跨支點41 號梁2 號梁3 號梁1 號梁2 號梁3 號梁汽車0.4700.4810

15、.4720.4380.5000.594人群0.3590.2690.0831.06700( 三) 主梁的內力計算1. 橫載內力計算10.080.12)(1.60.18)25 8.05 KN m主梁： g = 0.18 1(2橫隔梁：0.850.080.121.60.185250.172220.73KN m邊主梁： g =15.5.中主梁： g12 0.7321.46 KN m0.0272310.12257240.06橋面鋪裝層： g3 =23.71KN m欄桿和人行道： g =5 2/5=25KN m4作用于邊主梁的全部恒載： g=8.05+0.73+3.71+2=14.49KN m作用于中主梁

16、的全部恒載： g =8.05+1.46+3.71+2=15.22KN m2. 橫載內力計算便主梁的剪力和彎矩如圖xglgxxgxl xM=x222xglgx=g l2xQ=22圖 7. 橫載內力計算簡圖表4.橫載內力剪力 Q彎矩 MX=0X= lX= lX=0X= lX= l4242邊主梁112.356.100326.4435.2中主梁118.059.000342.8457.13. 活載內力計算表 5. 影響線面積計算表.項目計算圖示M 1/2M 1/4Q1/2Q0166.5609.23.875.影響線面積M M =1/8 L21/2=1/8 15.52=30 M =3/32 L2 1/2=3

17、/32 15.52=22.5 M =0 M =1/2 L =1/2 15.5=7.75578.711.625圖 8.L/4 截面彎矩166.5578.7578.37.757.75圖9. 跨中截面彎矩.166.55758.707.757.75圖10. 跨中截面剪力166.5578.577.03.87511.625圖11.L/4 截面剪力166.5578.7115.5圖12. 支點外剪力集中荷載作用下的計算公式為：S(1)( mi Pyii )分布荷載作用下的計算公式為：S(1) m k(1) mPYqcckkk雙車道不折減， =111 4515.50.31.22145 5則對于 1 號梁：.汽車

18、 :跨中彎矩： M=1.2210.470(166.5 3.875+7.875 30)=505.8KN mL 彎矩： M =1.2210.470(166.52.906+7.87522.5)=379.3 KN m40.470(166.50.5+7.875 1.938)=56.5 KN m跨中剪力： Q=1.221L 剪力： Q=1.2210.470(166.50.75+7.8754.36)=91.4 KN m40.438(166.51+7.875 7.75)=121.7 KN m支點剪力： Q=1.221人群： qr =3 0.75=2.25 KN m跨中彎矩 M =0.3590.75330=24

19、.2 KNL 彎矩 : M =0.3590.75322.5=18.2 KN40.7531.938=1.6KN跨中剪力： Q=0.359L 剪力： Q=0.3590.7534.36=3.5 KN40.7537.75=18.6 KN支點剪力： Q=1.067則對于 2 號梁：汽車跨中彎矩： M=1.2210.481(166.53.875+7.87530)=517.7 KN mL 彎矩： M=1.221 0.481(166.52.91+7.87522.5)=388.2 KN m40.481(166.50.5+7.8751.938)=57.9 KN m跨中剪力： Q=1.221L 剪力： Q=1.22

20、10.481(166.50.75+7.8754.36)=93.5 KN m40.5(166.51+7.875 7.75)=138.9 KN m支點剪力： Q=1.221人群：跨中彎矩 : M=0.2690.75330=18.2L 彎矩 : M=0.2690.75322.5=13.640.7531.938=1.2跨中剪力： Q=0.269L 剪力： Q=0.2690.7534.36=2.64支點剪力： Q=0則對于 3 號梁：汽車跨中彎矩： M=1.2210.472(166.53.875+7.87530)=508.0L 彎矩： M=1.2210.472(166.52.91+7.87522.5)=

21、381.040.472(166.50.5+7.8751.938)=56.8跨中剪力： Q=1.221L 剪力： Q=1.2210.472(166.50.75+7.8754.36)=91.840.594(166.51+7.8757.75)=165.0支點剪力： Q=1.221.人群：跨中彎矩M=0.0830.75330=5.6L 彎矩:M=0.0830.75322.5=4.240.7531.938=0.4跨中剪力： Q=0.083L 剪力： Q=0.0830.7534.36=0.84支點剪力： Q=0表 6. 1 號主梁內力組合彎矩 M剪力 Q序號荷載類別X=0X= lX= lX=0X=lX=

22、l4242（1）恒載0326.4435.2112.356.10（2）汽車荷載0379.3505.8121.791.456.5（3）人群荷載018.224.218.63.51.6（4） 1.2（1） 1.4 （ 2）0943.01257.5326.0199.280.90.81.4（3）（5）（1） 0.7（ 2）0610.1813.5216.1123.641.21 （3）（6）（1） 0.4（ 2）0484.4647.2168.494.123.20.4 （3）（7）1.4 （2）56.3 56.3 52.3 64.2 97.8 （ 4）（8）3提高系數（9）提高后組合943.01257.5335

23、.6199.280.9控制設計計算內力943.01257.5335.8199.280.9表7.2號主梁內力組合彎矩 M剪力 Q序號荷載類別X=0X= lX= lX=0X= lX= l4242（1）恒載0342.8457.1118.059.00（2）汽車荷載0388.2517.7138.993.557.9（3）人群荷載013.618.202.61.2（4）1.2 （1） 1.4 （ 2）0970.11293.7336.1204.682.40.81.4（3）（5）（ 1） 0.7（ 2）0628.1837.7215.2127.141.7 1（3）（6）（ 1） 0.4（ 2）0503.5671.5

24、173.697.423.60.4 （3）（7）1.4 （2）565657.9 6498（ 4）.（8）提高系數（9）提高后組合970.11293.7336.1204.682.4控制設計計算內力970.11293.7336.1204.682.4表8.3號主梁內力組合彎矩 M剪力 Q序號荷載類別X=0X= lX= lX=0X= lX= l4242（1）恒載0342.8457.1118.059.00（2）汽車荷載0381.0508.0165.091.856.8（3）人群荷載04.25.600.80.4（4）1.2 （1） 1.4 （ 2）0949.51266.0372.6200.280.00.81.

25、4（3）（5）（ 1） 0.7（ 2）0613.7818.3233.5124.140.2 1（3）（6）（ 1） 0.4（ 2）0496.9662.5184.096.022.90.4 （3）（7）1.4 （2）56.2 56.2 6264.2 99.4 （ 4）（8）提高系數（9）提高后組合949.51266.0372.6200.280.0控制設計計算內力949.51266.0372.6200.280.0三行車道板的計算（一） 恒載及其內力1. 每延米板上的恒載 g( 以縱向 1m寬的板條進行計算 )瀝青混凝土面層 : g 1=0.02 1 21=0.42KN/m混凝土墊層 : g 2 =0.

26、09 123=2.07 KN/mT 梁翼板自重 : g 3=(0.08+0.12)/2125=2.5 KN/m合計 :g= gi 4.99 KN/m2. 每米寬板條的恒載內力彎矩 :MAg=1/2gl 02=1/2 4.99 （ 0.71 ） 2=1.26 KN.m 剪力 :QAg=gl 0 =4.99 0.71=3.54 KNT 梁翼板所構成的鉸接懸臂板如圖.21118181.42160圖 13. 行車道板構造（二）活載及其內力后輪最大作用力140KN 后輪著地長度 a2=0.2m 寬度 b=0.6m則 a1=a2+2H=0.2+20.11=0.42m b1 =b+2H=0.6+20.11=

27、0.82m荷載對于懸臂根部的有效分布寬度:a=a 1+d+2l 0=0.42+1.4+2 0.71=3.24m沖擊系數 :1+ =1.3作用于每米寬板條上的彎矩為：M = (1+ ) p/4a (l0b /4)= 1.3 140/(4 3.24) (0.71 0.82/4)=AP1 14.19 KN.m作用于每米寬板條上的剪力:QAP=(1+ ) P/4a=1.3 140/(4 3.24)=28.08 KN（三）荷載組合MA=1.2 MAg +1.4 MAP=1.2 (-1.26) +1.4(-14.19)=-21.37KN.mQA=1.2 QAg+1.4 QAP=1.2 3.54+1.4 2

28、8.08=43.56 KN.4545454542140.3=a4545b145452l 0=1.42四支座計算 ( 采用板式橡膠支座 )（一）選定支座平面尺寸由橡膠支座板的抗壓強度和梁端或墩臺頂混凝土的局部承壓強度來確定。對橡膠支座應滿足： j = N j ab2若選定支座平面尺寸ab=2018=3600cm，則支座形狀系數S為：S=ab=2018=9.47( 20 18) 2t(ab) 2 0.5式中： t 為中間層橡膠片厚度，取t=0.5cm 2當 S8 時，橡膠板的平均容許壓應力 j =10MPa，橡膠支座的彈性模量 Ej 為：Ej= 530S-418=460.11 MPa計算最大支反力， 3 號梁為最大： N恒 =118KN，N 汽 =165KN，N人=0.因此， N 汽車組合 =118+165=283KN按容許應力計算的最大支反力N為：283N=226.4KN j = 226.4 =0.629KN/cm2=6.29 MPa j 360（二）確定支座的厚度主梁的計算溫差取 T=35。 C，溫度變形有兩端的支座均攤， 則每一個支座承受的水平位移 D為： D= 1 TL = 1 10-5 35(1550+18)=0.274 22計算活載制動引起的水平位移，首先需確定作用在每一個支座上的制動力HT。對于 16m橋跨可布置一行車隊。其總重為：汽車：制動力為 500 10