課程設(shè)計--裝配式T型簡支梁橋的計算

1、20152016學(xué)年第二學(xué)期鄭州工業(yè)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院建筑工程學(xué)院橋梁工程課程設(shè)計年級: 2013級道路橋梁與渡河工程專業(yè):道路橋梁與渡河工程姓名:張小濤學(xué)號: 1303140102指導(dǎo)老師:王水成目錄第一章設(shè)計資料與結(jié)構(gòu)尺寸 . - 3 -一、設(shè)計資料. - 3 -二、結(jié)構(gòu)尺寸. - 3 -第二章主梁的計算 . - 4 -一、主梁的荷載橫向分布系數(shù). - 4 -二、內(nèi)力計算. - 8 -第三章主梁配筋設(shè)計與強(qiáng)度驗(yàn)算 . - 19 -一、縱向主筋的配置. - 19 -二、持久狀況承載能力極限狀態(tài)下斜截面抗剪承載力計算. - 21 -三、箍筋配置. - 22 -四、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗(yàn)

2、算. - 25 -五、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰?yàn)算. - 26 -第四章行車道板的計算 . - 29 -一、恒載及其內(nèi)力(以縱向1m 寬的板條進(jìn)行計算. - 30 -二、車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力. - 30 -三、荷載組合. - 31 -四、截面配筋設(shè)計. - 32 -五、截面強(qiáng)度計算. - 32 -附錄 . - 33 -附錄一:橋梁設(shè)計截面圖. - 33 -附錄二:橋梁平面圖. - 33 -附錄三:橋梁橫斷面圖. - 33 -附錄四:橋梁縱斷面. - 33 -參考文獻(xiàn) . - 33 -公路裝配式鋼筋混凝土簡支T梁橋計算第一章設(shè)計資料與結(jié)構(gòu)尺寸一、設(shè)計資料(1標(biāo)準(zhǔn)跨徑:9.80m(2計算跨徑:

3、 9.30m(3主梁預(yù)制長度:9.76m(4橋面凈空:凈9+2×1.0m(5設(shè)計荷載車輛荷載:公路I級車道荷載,人群荷載:3.0KN/m2(6材料:混凝土:C25,C30(容重為25 KN/E=3.00× 瀝青混凝土(容重為 23 KN/m3;混凝土墊層 C25(容重為23KN/m3主筋:II級鋼筋(HRB335鋼筋;構(gòu)造鋼筋: I級鋼筋(HRB235鋼筋二、結(jié)構(gòu)尺寸本橋按二級公路橋梁凈空進(jìn)行設(shè)計,行車道寬度為9.0m,人行道寬度為1.0m;全橋每跨采用5根預(yù)制的鋼筋混凝土T形梁,每根梁行車道板寬2.20m ,沿主梁縱向布置3根橫隔梁。- 3 - 4 - 220022002

4、2002200900900010001000i=1.5%i=1.5%12345橋梁橫斷面(單位mm2cm 瀝青混凝土鋪裝層6cm 混凝土墊層第二章 主梁的計算一、主梁的荷載橫向分布系數(shù)1、跨中荷載橫向分布系數(shù)(偏心壓力法(1主梁的抗彎和抗扭慣矩 和求主梁截面的重心位置,主梁截面見圖單位mm 。- 5 -900180120200主梁截面尺寸單位mm行車道板平均厚度:= ×(12+20=16( 截面重心位置:=20.4cm = ×(22018×+(22018×16× ×18× =2639760.85計算主梁抗扭慣矩:查表得: =

5、 16220 = 0.0727, = 13 = 18(90-16=0.243, =0.282 =×220× +0.282×74× =4220755.09 由表2-5-1知:n=5時=1.042, = ,中G 取0.43E,帶入得:=(2 計算、號梁橫向影響線豎標(biāo)值=0.2+0.4=0.6=0.2-0.4=-0.2 由上可以繪制出梁影響線。車輛荷載:=0.682人群荷載:= = 0.655(3計算、號梁橫向影響線豎標(biāo)值=0.2+0.2=0.4=0.2-0.2=0 由上可以繪制出梁影響線。車輛荷載:=0.541人群荷載:= = 0.427(4計算號梁橫向影響

6、線豎標(biāo)值=0.2=0.2由上可以繪制出梁影響線。車輛荷載:=0.4人群荷載:=0.4影響線如下所示- 6 - 7 -1000220022001100123459000180050013001800p q /2p q /2汽車荷載100024315偏心壓力法 單位mm0.600-0.20.5640.6550.4000.2820.1180.10.30.1590.2410.4000.20.22、支點(diǎn)處荷載橫向分布系數(shù)(杠桿原理法 (1計算支點(diǎn)處、號梁的橫向分布系數(shù) 車輛荷載:=0.409人群荷載: =1.273(2計算支點(diǎn)處、號梁的橫向分布系數(shù) 車輛荷載:=0.591人群荷載: =0(3計算支點(diǎn)處號

7、梁的橫向分布系數(shù) 車輛荷載:=0.796人群荷載: =0橫向分布系數(shù)沿跨長的變化如下圖所示10002200220011001234590001800500p q /2p r杠桿原理法 單位mm1.2731.0000.5910.5911.0000.1820.4091800180018001300152433、各主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總各主梁荷載橫向分布系數(shù)二、內(nèi)力計算1、計算恒載集度 恒載計算表:荷載人群汽車04041 、5 號梁 1.273 0.655 0.655 0.409 0.682 0.6822 、4 號梁0 0.427 0.427 0.591 0.541 0.5413 號梁0 0.40

8、0 0.400 0.796 0.400 0.400構(gòu)件名單位構(gòu)件體積及算式(2主梁g1 = =12.13- 8 - 9 -2、 恒載內(nèi)力計算梁內(nèi)各截面的彎矩 M 和剪力 Q 計算公式為:其中x 為計算截面到支點(diǎn)的距離 恒載內(nèi)力計算表:橫 隔中梁中=1.81 邊梁邊=3.01 橋面鋪裝 瀝青混凝土:g 2 = 0.02 × 23 × 9 ÷ 5 = 0.828 混凝土墊層(取平均厚6cm :g 3 = 0.06 × 23 × 9 ÷ 5 =2.48 人行道與欄g 4 = 6 × 2 ÷ 5 = 2.4 合計中主梁 g

9、中= 12.13 + 1.81+ 0.828 + 2.48 + 2.4 = 19.648 邊主梁 g邊= 12.13 + 3.01+ 0.828 + 2.48 + 2.4 = 20.848 內(nèi)力中梁(2 、3 、4 號 邊梁(1 、5 號- 10 -3、活載內(nèi)力 (1計算各項(xiàng)參數(shù) 簡支梁橋的基頻:=0.02640邊 = 中 = 邊=11.417中=11.082各主梁沖擊系數(shù)彎矩( 剪力 彎矩( 剪力 x = 0 0 91.13 0 96.94 = 4 159.31 68.52 169.04 72.71 = 2 212.42225.39主梁 1+ 1,5號梁 1.4152,3,4號梁1.409-

10、 11 -橋面車行道為9.0m 寬,雙車道不折減,故 = 1.0 簡支梁控制截面內(nèi)力影響線及影響線面積 內(nèi)力影響線面積公路I 級荷載: = 10.5 =180=197.2KN (按橋規(guī)JTG D602004 內(nèi)插求得人群荷載:3.0kNy = /4=2.325類型影響線面積影響線圖式12 =2=× =10.8112 =×9.3=1.16 =×9.3=4.65 =2=8.12 2M 4 =× =×9.3=2.622Q 4- 12 -車輛荷載:, = ×人群荷載:, = . .(2各主梁跨中彎矩計算表(3計算跨中截面最大剪力 梁號,1.4

11、15×1×0.682×(10.5×10.81+197.2×2.325 = 551.99 0.655×(3.0×1×10.81 = 17.54 1 、5 0.541× 1 × 1.409× (10.5 ×10.81 + 197.2×2.325 = 436.01 0.427 × (3.0 × 1×10.81 =13.84 2 、40.4× 1 ×1.409× (10.5 × 10.81 + 197.2

12、× 2.325 = 322.38 0.4× (3.0 × 1×10.81= 12.97 3梁號,1.415× 1 × 0.6820.655 × (3.0 × 1× (10.5 ×1.63 + 1.21 、5 × 1.16×197.2 × 0.5= 2.28= 130.70- 13 -(4計算支點(diǎn)截面最大剪力 計算、號梁465046509300車道荷載人群荷載Q 0影響線1號梁0.6820.655車道荷載計算橫向分布系數(shù)變化區(qū)長度:a =×9.34.65=0

13、m影響線面積:1.409 × 1 × 0.5410.427 × (3.0 × 1× (10.5 ×1.63 + 1.22 、4 ×1.16×197.2× 0.5=1.49= 103.241.409 × 1 × 0.40.400 × (3.0 × 1× (10.5 ×1.63 + 1.23 ×1.16×192.7 × 0.5= 1.39= 76.33- 14 -= × +=1.415×1×

14、0.682×(10.5×4.65 +1.2×197.2×1 + =275.48+附加三角形荷載重心處的影響線坐標(biāo)為:=1.108且=1.415× 0.682×1.2×197.2×1=-91.41= 275.48-91.41 =184.07人群荷載計算:= × + × ×ý=0.655×3×4.65+× 1.108=9.14計算、號梁465046509300車道荷載人群荷載Q 0影響線0.5410.5910.427車道荷載計算橫向分布系數(shù)變化區(qū)長度

15、:a =×9.34.65=0m影響線面積:=×+=1.409×0.541×(10.5×4.65 +1.2×197.2×1+=217.60+附加三角形荷載重心處的影響線坐標(biāo)為=1.108且=1.409×0.541×1.2×192.7×1=16.67= 217.60+16.67 = 234.27人群荷載計算=×+××ý=0.427×3×4.65+× 1.108=5.96計算號梁9300車道荷載人群荷載 Q0 影響線0.4

16、0.40.796車道荷載計算- 15 - 16 -橫向分布系數(shù)變化區(qū)長度a =×9.34.65=0m影響線面積:= × + =1.409×1×0.400×(10.5×4.65 +1.2×197.2×1+ =160.89+附加三角形荷載重心處的影響線坐標(biāo)為=1.108且=1.409× 0.400×1.2×197.2×1=132.04= 160.89+132.04 = 292.93人群荷載計算= × + × ×ý=0.4×3

17、15;4.65+× ( × 3.0 ×1.108=5.58(5各梁支點(diǎn)處最大剪力匯總表(6計算 4處活荷載內(nèi)力梁號 max 0 max 0 1 、5 號184.07 9.55 2 、4 號234.27 5.96 3 號梁 292.935.58- 17 -、號梁、號梁彎矩汽車, = × = 1.415 × 1 × 0.682× (197.2 × 1.744 + 10.5 ×8.12=414.17 m人群Q 4, = = 0.655×3.0×8.12=15.96kN m剪力汽車4, = 1

18、.415 × 1× 0.682×(1.2 × 197.2 × 0.75 + 10.5× 4.65 =218.39 kN人群Q 4, = 0.655×3.0×2.62=5.15kN彎矩汽車, = × =1.409 × 1 ×0.541× (197.2 ×2.235 + 10.5 ×8.12=400.96kN m 人群Q 4, = = 0.427×3.0×8.12=10.04kN m剪力 汽車4, = 1.409 × 1×

19、; 0.541×(1.2 × 197.2 × 0.75 + 10.5× 4.65 = 172.51kN- 18 -號梁控制設(shè)計的內(nèi)力組合計算人群Q 4, = 0.427×3.0×2.62=3.36kN彎矩汽車, = × =1.409 × 1 ×0.400× (197.2 ×2.235 + 10.5 ×8.12=296.45kN m 人群Q 4, = = 0.4×3.0×8.12=9.74kN m剪力汽車4, = 1.409 × 1× 0

20、.400×(1.2 × 197.2 × 0.75 + 10.5× 4.65 = 127.55kN人群Q 4, = 0.4×3.0×2.62=3.14kN序號荷載類別彎矩/kN.m梁端1/4梁 跨中 梁號1 2 3 1 2 312 3 1 恒載 0 0 0 169.04 159.31 159.31 225.39 212.42 212.42 2 汽車荷載 0 0 0 414.17 400.96 296.45 551.96 436.01 322.38 3 人群荷載 0 0 0 15.96 10.04 9.74 17.54 13.84 12.

21、97 4 1.2×(1 0 0 0 202.848 191.172 191.172 270.468 254.904 254.904 5 1.4×(2+(3 0 0 0 602.182 575.4 428.666797.3629.79469.49 6S=(4+(5805.03766.572619.838 1067.768 884.694724.394- 19 -第三章 主梁配筋設(shè)計與強(qiáng)度驗(yàn)算考慮到施工方便,各主梁均按照上表控制設(shè)計的計算內(nèi)力來進(jìn)行 配筋設(shè)計。一、縱向主筋的配置根據(jù)彎矩組合計算表中設(shè)計彎矩最大值 = 1067.768 ( 進(jìn)行配筋。 (1判斷截面類型設(shè)鋼筋凈保護(hù)

22、層為3cm ,鋼筋重心至底邊距離 = 12 ,則主梁有效高度 = 90- 12 = 78 。7 控制設(shè)計內(nèi)力max(6805.03 1067.768序號荷載類別剪力/kN梁端1/4梁 跨中 梁號1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 恒載 96.94 91.13 91.13 72.71 68.52 68.52 0 0 0 2 汽車荷載 184.07 234.27 292.93 218.39 172.51 127.55 130.70 103.24 76.33 3 人群荷載 9.555.965.585.153.363.142.281.491.394 1.2×(1 116.328 109.

23、356 109.356 87.252 82.224 82.224 0 0 05 1.4×(2+(3 271.068 336.322 417.914 312.956 246.218 182.966 186.172 146.622 108.808 6 S=(4+(5 387.396445.678 527.27400.208328.442265.19186.172146.622108.8087控制設(shè)計內(nèi)力max(6527.27400.208 186.172, 其中,相關(guān)參數(shù):= 1,= 14.32,= 2.2,= 0.16= 360 2,=, =1.0× 14.3 ×

24、2200 × 160 ×=3.52352× 109=3523.352> =1067.768 故該截面為第I類T形截面。(2按,的單筋矩形截面計算=0.0558, =0.05750 =0.0575× 780 = 44.840 = 0.518 × 780= 404.04m = 0.5(1 + = 0.5 × (1 + 0.0558 = 0.97=3920.20(3選擇鋼筋直徑和根數(shù)- 20 -查混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB500102010附表鋼筋的公稱直徑、公稱截面面積,結(jié)合構(gòu)造要求,選用 28鋼筋。= 4926 2 >3920

25、.20 2(4驗(yàn)算基本公式適用條件受壓區(qū)高度:=56.37mm<b0 = 0.518 × 780,= 404.04可以,滿足要求。配筋率:=3.51截面符合要求,為滿足裂縫控制要求,多配鋼筋,偏安全布置。(5主梁強(qiáng)度驗(yàn)算= =360×4926×=1333.23=1067.768 安全,主梁強(qiáng)度滿足要求。二、持久狀況承載能力極限狀態(tài)下斜截面抗剪承載力計算(1斜筋與箍筋配置條件驗(yàn)算- 21 -= 232.5由斜截面承載力極限狀態(tài)控制,從全梁設(shè)計剪力圖,距支點(diǎn)2處剪力組合值KN 按228伸過支點(diǎn)考慮,對支點(diǎn)截面 = = 900 120 = 780上限值控制梁截面尺

26、寸滿足要求。b=×400×上780=697.22KN,因此梁截面尺寸滿足要求。因上下限值確定構(gòu)造配箍段。b=×330×780=187.32KN 下半跨構(gòu)造布箍筋段長依公預(yù)規(guī)規(guī)定,混凝土與箍筋承擔(dān)值0.6=0.6×=314.81彎起鋼筋承擔(dān)值0.4=0.4×=209.88三、箍筋配置支點(diǎn)截面主筋 28, = 1232- 22 -縱向配筋百分率: =0.479=100=0.479 箍筋配筋率:式中:-異號彎矩影響系數(shù),對簡支梁為;-異號彎矩影響系數(shù),對簡支梁為;-箍筋采用R235,其抗拉強(qiáng)度設(shè)計值;-邊長為150mm 的混凝土立方體抗壓強(qiáng)

27、度標(biāo)準(zhǔn)值,若采用C30混凝土,30MP。符合規(guī)范要求。選用雙肢箍筋8,則箍筋間距:參照標(biāo)準(zhǔn)圖采用 = 150,選用22架立筋。第一排彎筋= 0.4 =0.4=0.4×=209.87所需彎起鋼筋面積- 23 -,彎起斜角 = 45°彎筋采用主梁縱向主筋彎起,故,=913.5°選擇228,實(shí)際 = 1232,偏安全配筋。第二排彎筋其設(shè)計采用第一排彎筋彎起處的剪力值,距離支點(diǎn)距離:= =900(33+22+30+2×36=743第二排彎起鋼筋實(shí)需面積:,彎起斜角 = 45°=860.05°仍用縱向主筋彎起,228。實(shí)際 =1232,偏安全配

28、筋。- 24 -第三排彎筋第三排彎起設(shè)計用第二排彎筋起彎處的剪力值,其距離支點(diǎn)距離第三排彎起鋼筋實(shí)需面積:=424.43°仍用縱向主筋彎起,228。實(shí)際 =1232,偏安全配筋。四、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗(yàn)算縱向主筋百分率=0.0106主筋為帶肋箍筋,取3= 1.0根據(jù)通用規(guī)范,長期荷載應(yīng)組合內(nèi)力為=346.56短期效應(yīng)組合內(nèi)力- 25 -=447.165C2=1+0.5=1.39短期效應(yīng)組合引起開裂截面縱向主筋應(yīng)力:最大裂縫寬:= < 0.2本橋?qū)買I類環(huán)境且滿足抗裂性要求。五、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰?yàn)算等效截面抗彎剛度開裂截面先按矩形截面,換算截面重心在翼板內(nèi),即x h f則有- 26 -1100+32856.42-26528007.72=0=121.07mm,=-143.32mm,合理。換算截面慣矩:=8.51641607×開裂截面抗彎剛度:=3全截面換算截面重心:=0-24470.496解得- 27 -應(yīng)取=10.0736全截面抗彎剛度:換算截面重心至受拉邊緣距離:= = 900- = 217.75mm換算截面對受拉邊緣彈性抵抗矩:換算截面重心以上部分對重心軸靜矩: =開裂彎矩:=- 28 -C30混凝土,前面計算的作用短期效應(yīng)組合: = 1753.