鋼筋混凝土橋梁設(shè)計(jì)

1、摘 要本文是根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求和公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D62-2004)的規(guī)定，對簡支梁橋進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。對該橋的設(shè)計(jì)，本著“安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、適用”的八字原則，并根據(jù)地理位置、車流量多方面考慮，確定以裝配式混凝土T形簡支梁橋?yàn)樵O(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)中，先根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)初步對結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件進(jìn)行尺寸和布置的設(shè)計(jì)，橋梁上部結(jié)構(gòu)的計(jì)算著重分析了橋梁在預(yù)加力階段和運(yùn)營階段中恒載以及活載的作用，運(yùn)用G-M法和杠桿原理法求出活載橫向分布系數(shù)，并運(yùn)用影響線進(jìn)行活荷載最不利情況加載。進(jìn)行了主梁的荷載計(jì)算、內(nèi)力組合、截面設(shè)計(jì)與配筋、承載力驗(yàn)算、應(yīng)力驗(yàn)算、抗裂性驗(yàn)算、變形驗(yàn)算等

2、等。關(guān)鍵詞：G-M法；杠杠原理法；T型簡支梁橋；混凝土AbstractThe design based on the requirements of design assignment certification and the highway stipulation of rule of bridge is carried out scheme design and physical design on simple bridge. The design is according to the principle of “safe、economical beautiful、suitable

3、for use”. Addition to the geographic location; vehicle and other factors, we choose concrete T shape Beam Bridge as design-plan.In the design, first according to specification and experience first preliminary component of structure and the structure size and layout design ,then calculation of the su

4、perstructure emphasized analyzes the function of the constant load and active load in the stage run. The lever principle and the G-M method are made to seek the transverse distribution coefficient of active load, and making use of the line of influence increase the weight in disadvantage conditions.

5、 I account the content of main beam、the design of section and choose steel rod、the check of the weight、the check of crack、the check of deformation and so on. Key words: G-M method; Leverage principle method; T beam bridge; concrete目 錄摘 要IAbstractII目 錄III引 言11.設(shè)計(jì)主要內(nèi)容21.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)21.2主要材料21.3設(shè)計(jì)依據(jù)21.4要求完成主

6、要任務(wù)22方案比選43 尺寸擬定與結(jié)構(gòu)布置103.1尺寸擬定103.2 結(jié)構(gòu)布置10全橋結(jié)構(gòu)布置103.2.2 主梁間距和主梁片數(shù)104 主梁的計(jì)算134.1主梁的荷載彎矩橫向分布系數(shù)13跨中荷載彎距橫向分布系數(shù)（使用G-M法計(jì)算）13計(jì)算荷載橫向分布系19梁端剪力橫向分布系數(shù)計(jì)算（杠桿法）204.2作用效應(yīng)計(jì)算21永久作用效應(yīng)21永久作用效應(yīng)計(jì)算23可變作用效應(yīng)23可變作用彎矩效應(yīng)計(jì)算24可變作用剪力效應(yīng)計(jì)算25剪力效應(yīng)基本組合285 主梁的截面設(shè)計(jì)、配筋與驗(yàn)算295.1配置主梁受力鋼筋29截面設(shè)計(jì)29截面復(fù)核315.2斜截面抗彎承載力計(jì)算31斜截面配筋的計(jì)算圖式32各排彎起鋼筋的計(jì)算335

7、.2.3 主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載斬驗(yàn)算345.3箍筋設(shè)計(jì)365.4斜截面抗剪承載力驗(yàn)算375.5斜截面抗彎極限承載力驗(yàn)算415.6正常使用極限狀態(tài)下裂縫強(qiáng)度驗(yàn)算415.7正常使用極限狀態(tài)下的撓度計(jì)算435.8橫隔梁配筋計(jì)算45橫梁彎矩計(jì)算（用G-M法來計(jì)算）45橫梁截面配筋與驗(yàn)算48橫梁剪力效應(yīng)計(jì)算及配筋設(shè)計(jì)505.9行車道板的計(jì)算52永久荷載效應(yīng)計(jì)算52可變荷載效應(yīng)計(jì)算53作用效應(yīng)基本組合54截面設(shè)計(jì)與配筋及驗(yàn)算54結(jié) 論57參考文獻(xiàn)58后 記59引 言隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，以及對生活的需求，人和物品的流動(dòng)性越來越大，這就需要交通作為基礎(chǔ)，然而橋梁是交通的樞紐，所以橋梁公

8、路改變著我們的生活，也在改變著人們的生活方式?，F(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展對橋梁的要求越來越高，像現(xiàn)在出現(xiàn)了一些跨海大橋，正是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求?，F(xiàn)在對于橋梁不僅是對建筑功能上的需求，而且對美觀上的要求也越來越重視，現(xiàn)在很多大橋成為了一個(gè)城市的標(biāo)志性的建筑，也使得這個(gè)城市更加美麗。橋梁代表著一個(gè)國家文化的進(jìn)步標(biāo)志,也代表著這個(gè)國家科技先進(jìn)程度。而且橋梁是公路建設(shè)和交通的重要樞紐，像紐帶一樣把世界給聯(lián)系起來。隨著科學(xué)技術(shù)和人類的進(jìn)步，與其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化水平的提高，我們對橋梁的需求也越來越大。并且對橋梁的要求也越來越高。橋梁不僅追求功能上要求，而且對于外觀在美也是不斷的完善?，F(xiàn)在大部分的城市的橋梁成為一個(gè)城市

9、的標(biāo)志性的建筑，也成為該城市亮麗的風(fēng)景。隨著近幾年來橋梁飛速發(fā)展，使得人們的生活變的方便快捷，而且使得經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展。本文內(nèi)容主要是根據(jù)任務(wù)書的要求，對一些常見的橋梁的類型進(jìn)行方案比選，鑒于各方面的因素，最后選了裝配式T型簡支梁橋，然后根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗(yàn)對橋梁進(jìn)行初步的布置和結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)，再對橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行驗(yàn)算，驗(yàn)算結(jié)果是各項(xiàng)都滿足要求。1. 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)車速：80 km/h設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)河口間距：96m，正交橋橋面寬度： 分離式路基寬度24.5（半幅橋全寬12.0m(0.5 m（護(hù)墻）+11.0 m（行車道）+0.5 m（護(hù)墻）=12.0m)×2+0.

10、5m綠化帶），橋梁安全等級(jí)為二級(jí)，環(huán)境條件為II類，計(jì)算收縮徐變時(shí)，考慮存梁期為90天通航要求：不通航設(shè)計(jì)洪水頻率：地震基本烈度：度，地震峰值加速度0.05g（地區(qū)為南昌）1.2主要材料鋼筋：預(yù)應(yīng)力筋采用鋼絞線s15.2，；普通受力筋：HRB400級(jí)，其它 R235級(jí)?；炷粒褐髁簽镃40、橋面鋪裝層為C401.3設(shè)計(jì)依據(jù)(1) 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（）(2) 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（）(3) 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（）(4) 公路橋涵設(shè)計(jì)手冊（橋梁上冊）（人民交通出版社）1.4要求完成主要任務(wù)橋梁設(shè)計(jì)方案比選，主梁截面尺寸擬定，主梁內(nèi)力計(jì)算，配筋計(jì)算及布置，強(qiáng)度驗(yàn)算，變形驗(yàn)算，橋

11、面板配筋計(jì)算2方案比選橋梁代表著一個(gè)國家文化的進(jìn)步標(biāo)志,也代表著這個(gè)國家科技先進(jìn)程度。而且橋梁是公路建設(shè)和交通的重要樞紐，像紐帶一樣把世界給聯(lián)系起來。隨著科學(xué)技術(shù)和人類的進(jìn)步，與其經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化水平的提高，我們對橋梁的需求也越來越大。并且對橋梁的要求也越來越高。橋梁不僅追求功能上要求，而且對于外觀在美也是不斷的完善?，F(xiàn)在大部分的城市的橋梁成為一個(gè)城市的標(biāo)志性的建筑，也成為該城市亮麗的風(fēng)景。隨著近幾年來橋梁飛速發(fā)展，使得人們的生活變的方便快捷，而且使得經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)是某一高速公路（設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h）分離式正交橋梁。河口寬96m，設(shè)計(jì)路寬24.5m（半幅橋全寬12.0m×

12、;2+0.5m綠化帶），基本信息看設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。方案比選主要從四項(xiàng)基本原則進(jìn)行比較：安全、經(jīng)濟(jì)、功能、美觀。然而安全和經(jīng)濟(jì)永遠(yuǎn)是我們所談的重點(diǎn)。按照經(jīng)濟(jì)適用、安全和美觀的基本原則，盡可能選擇受力簡單和清晰、結(jié)構(gòu)和技術(shù)比較成熟、施工方便、造價(jià)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較低的橋型的方案。同時(shí)根據(jù)本地區(qū)的地質(zhì)和環(huán)境條件、材料供應(yīng)和施工工藝，及其耐久性等多個(gè)方面因素進(jìn)行綜合考慮并進(jìn)行對比，盡量做到技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性，并盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化和施工工業(yè)一體化?？梢允褂妙A(yù)制橋梁，然后進(jìn)行組裝，這樣就可以加快施工的速度。本次設(shè)計(jì)是河口跨徑為96m，屬于小型的橋，所以經(jīng)濟(jì)是本設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮的一個(gè)方面。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)選出以下三套方

13、案進(jìn)行比較。從而選出最適合的一種方案。方案一：裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁采用5×20m橋跨布置，每幅橋均采用T型截面，是一座六片式T梁橋。計(jì)算跨徑為，梁高為，全橋布置道橫隔梁。該橋橋面寬度為凈12m（11m2×0.5m防撞護(hù)欄）。施工方法是先預(yù)制T梁，然后進(jìn)行吊裝裝配橋梁，從而實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化和施工工業(yè)一體化。其橋梁設(shè)計(jì)簡如下圖(圖2-1)：（尺寸單位：m）跨中橫截面（尺寸單位：mm）支點(diǎn)橫截面（尺寸單位：mm）主梁縱斷面（尺寸單位：mm）圖2-1方案二：現(xiàn)澆連續(xù)箱梁這個(gè)方案采用5×20m橋跨布置，梁高1.4m，單箱單室箱型截面布置。使用現(xiàn)澆施工的方法來建造簡支梁橋。半

14、幅梁寬12m，梁全長100m，分離式橋梁。其圖如下2-2：立面箱梁橫截面圖2-2方案三：T型鋼構(gòu)橋這個(gè)方案是采用18+20+20+20+18橋跨布置，帶鉸的T型剛架結(jié)構(gòu)。屬于超靜定結(jié)構(gòu)。其簡圖如下為2-3：立面 橫斷面圖2-3 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)橋型設(shè)計(jì)橋型選擇原則：橋梁上部結(jié)構(gòu)型式比較一覽表橋型比較項(xiàng)目T型梁(組合梁)組合箱梁空心板梁寬幅空心板梁現(xiàn)澆連續(xù)箱梁受力特點(diǎn)簡支結(jié)構(gòu)，橫向鉸接，橋面連續(xù)簡支安裝，橫向剛接，結(jié)構(gòu)連續(xù)簡支結(jié)構(gòu)，橫向鉸接，橋面連續(xù)簡支安裝，截面剛度大，橫向鉸接，結(jié)構(gòu)連續(xù)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，隱式蓋梁，結(jié)構(gòu)連續(xù)，整體性好施工工藝施工工藝成熟，便于工廠化施工，但梁數(shù)多，橋面連續(xù)縫和橫隔板施工較為

15、困難，支座數(shù)量多肋寬大，梁數(shù)少，施工快速，預(yù)制稍復(fù)雜，體系轉(zhuǎn)換時(shí)，要求有一定技術(shù)水平的施工隊(duì)伍先張法構(gòu)件，施工工藝成熟、快速，安裝重量輕，便于工廠化施工預(yù)制吊裝后體系轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)連續(xù)，板預(yù)制較組合梁容易，安裝重量輕，梁的片數(shù)多，便于工廠化施工搭支架現(xiàn)澆，施工簡單，支架用量大，特別是水上及軟土地段，支架及其基礎(chǔ)費(fèi)用高，施工進(jìn)度慢適用情況因其建筑高度高，將增加路線縱斷面高度，總體經(jīng)濟(jì)效益稍差先簡支后連續(xù)體系，建筑高度低，材料經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)橋面連續(xù)的簡支結(jié)構(gòu)，建筑高度低，廣泛應(yīng)用于各類中、小跨徑的橋梁及凈空限制相對較嚴(yán)的中等跨徑橋梁先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系，建筑高度低，材料經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比組合箱梁差結(jié)構(gòu)連續(xù)，適用于

16、有美觀要求的分離式立交橋，橋梁宜在旱地施工，總體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)稍差使用性能簡支結(jié)構(gòu)，橋面連續(xù)縫施工質(zhì)量不易保證，后期維護(hù)工作量大外形美觀、大方，行車平順，后期維護(hù)量較小一般均為橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)，行車平順，但后期維護(hù)量較大外形美觀，行車平順，后期維護(hù)量較小外形輕巧美觀，行車平順，后期維護(hù)量較小 根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)以及橋梁建設(shè)安全,在致估算橋梁的建造價(jià)格.跨徑為20米 橋型比較項(xiàng)目T型梁(組合梁)組合箱梁空心板梁寬幅空心板梁現(xiàn)澆連續(xù)箱梁建筑高度(m)1.501.200.951.001.40混凝土(m3/m2)0.400.360.6350.520.50普通鋼筋(kg/m2)53.5056.5041.8473.5

17、0140.00預(yù)應(yīng)力鋼材(kg/m2)8.0710.6914.9910.60/估算造價(jià)萬元3000029000286003400035000 綜上所術(shù)，在表格中各上部結(jié)構(gòu)三種橋型的優(yōu)缺點(diǎn)以及具體情況進(jìn)行比較，我們可以發(fā)現(xiàn)，上部結(jié)構(gòu)為T型梁的橋型不管是在經(jīng)濟(jì)，還是在施工都比其他方案具有一定的優(yōu)勢。而且T梁設(shè)計(jì)方案有結(jié)構(gòu)比較成熟，簡潔美觀，施工便捷，橋梁規(guī)模比較小等特點(diǎn)。而其它二種方案中，T構(gòu)結(jié)構(gòu)在施工上是比較麻煩的，造價(jià)還相對比較高?，F(xiàn)澆箱梁造價(jià)比預(yù)制T梁也貴一點(diǎn)。故綜和所以的因素和實(shí)際的情況，本設(shè)計(jì)選用方案一。3 尺寸擬定與結(jié)構(gòu)布置3.1尺寸擬定梁高：梁的高跨比在到之間，本設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)跨徑為，擬定

18、采用的梁高為。主梁的間距：主梁的間距本橋選用為。主梁梁肋寬：為保證主梁的抗剪需要、梁肋受壓時(shí)的需要，以及混凝土的振搗量，鑒于本橋是環(huán)境條件為II類、跨度為，縱向鋼筋數(shù)量較多，梁肋寬取。翼緣板尺寸：由于橋面寬是設(shè)計(jì)所規(guī)定好的，在主梁的間距確定以后，翼緣板的寬度即可為。由于翼緣板又是橋面板，根據(jù)它的受力特點(diǎn)分析特點(diǎn)，一般可以設(shè)計(jì)成變厚度：與腹板交接的地方比較厚，本設(shè)計(jì)取為；翼緣板的懸臂端部分可以設(shè)計(jì)薄些，本設(shè)計(jì)取為。為了增加橋面之間的橫向剛度，本橋不僅在支座的地方布置了端橫隔梁，而且還在跨間布置了三根中橫隔梁，間距為，本設(shè)計(jì)梁高取為，橫隔梁的下緣取為，上緣取為。1橋面鋪裝：采用厚的瀝青混凝土路面，

19、厚的混凝土鋪裝層。（具體尺寸見圖下圖）3.2 結(jié)構(gòu)布置全橋結(jié)構(gòu)布置，橋全長為，橋?qū)挒椋ò敕鶚蛉珜挒椋蛎鎸挾葹閮舴雷沧o(hù)欄）的綠化帶）。橋面設(shè)有的橫坡，不設(shè)縱坡，每跨之間設(shè)有2的伸縮縫。 主梁間距和主梁片數(shù)全橋采用等跨等截面T形梁，每跨共設(shè)片T梁，全橋共計(jì)片T梁。主梁的間距為（T梁寬為現(xiàn)澆濕接縫）。如下圖3-1，全斷面六片主梁，五根橫梁。（具體布置見下圖3-1到3-4）圖3-1 跨中橫斷面圖（尺寸單位：mm）圖3-2 支點(diǎn)橫斷面圖（尺寸單位：mm）圖3-3 腹板加寬圖（尺寸單位：mm）圖3-4 縱斷面圖（尺寸單位：mm）4 主梁的計(jì)算4.1主梁的荷載彎矩橫向分布系數(shù)跨中荷載彎距橫向分布系數(shù)（使用

20、G-M法計(jì)算）主梁的抗彎和抗扭慣性矩的計(jì)算圖4-1 主梁抗彎及抗扭慣性矩計(jì)算式（尺寸單位：mm）圖4-2 支座截面計(jì)算圖式（尺寸單位：cm）利用cad面域查詢得：主梁跨中橫斷截面的面積：支點(diǎn)處橫斷截面的面積：主梁抗慣性矩：抗扭慣性距的計(jì)算：由于翼緣板是變截面，所以要換算成平均厚度： 圖4-3為計(jì)算計(jì)算圖式，圖43 （尺寸單位：cm）查表可知：表4-1t/b 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 <0.1c 0.141 0.155 0.171 0.1890.209 0.229 0.250 0.270 0.291 0.312 1/3 根據(jù)表可得： ； 。

21、所以 單位寬度抗彎及抗扭慣矩： 橫梁抗彎及抗扭慣矩翼板的有效寬度 計(jì)算（圖4-4）2： 圖4-4橫梁的長度就是兩邊主梁的軸線之間的間距，即： 根據(jù)的值可以根據(jù)表插值可以求出：，所以： 求橫梁截面重心位置： =橫梁的抗彎矩和抗扭慣矩：,通過查上表可以得出，但是因?yàn)檫B續(xù)橋面的單位寬度的抗扭慣性矩只是獨(dú)立板寬扁板者的一半，所以。0，通過插值可得出。故 單位抗彎及抗扭慣矩： 計(jì)算抗彎參數(shù)值和抗扭參數(shù)式中 橋?qū)挼囊话耄?計(jì)算跨徑。 式中 材料的切變模量，取，則 計(jì)算荷載橫向分布影響線坐標(biāo)：=0.4494查G-M法計(jì)算用表（見附表B），可得表4-2中數(shù)據(jù)。表4-2 影響線和取值表影響系數(shù)梁位荷載位置校核B

22、3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B00.880.950.991.061.121.060.990.950.888B/41.071.121.151.141.060.970.860.780.697.96B/21.371.331.261.161.000.880.760.650.618.043B/41.651.531.331.110.930.760.680.570.538.01B2.041.671.361.080.880.720.580.510.408.0100.690.851.031.171.221.171.020.850.688.00B/41.531.441.371.301.160

23、.930.640.350.108.03B/22.352.101.801.441.020.640.25-0.14-0.518.023B/43.422.752.071.420.830.45-0.2-0.54-18.00B3.813.182.461.550.780.09-0.5-0.93-1.457.86各個(gè)梁位上的橫向分布影響線坐標(biāo)值（用內(nèi)插法求得）圖4-5。對于1、6號(hào)梁：對于2、5號(hào)梁：對于3、4號(hào)梁：表4-3 梁影響線坐標(biāo)計(jì)算表梁號(hào)算式荷載位置011.7751.5861.3301.1040.9040.7500.6440.5470.4903.5162.8662.1721.4370.7810.3

24、31-0.299-0.669-1.149-1.740-1.279-0.843-0.3330.1230.4190.9431.2161.639-0.323-0.238-0.157-0.0610.0230.0780.1750.2260.3053.1932.6282.0151.3750.8040.409-0.124-0.443-0.8440.5320.4380.3360.2290.1340.069-0.021-0.074-0.14121.3601.3201.2501.1500.9900.8700.7500.6400.6002.3602.1101.8001.4501.0300.6500.260-0.15

25、0-0.520-1.000-0.790-0.550-0.300-0.0400.2200.4900.7901.120-0.182-0.144-0.101-0.055-0.0060.0390.0900.1440.2052.1791.9671.7001.3961.0230.6900.349-0.007-0.3170.3640.3290.2820.2320.1710.1160.059-0.001-0.05431.0141.0711.1041.1201.0871.0060.9100.8430.7591.2561.2521.2611.2571.1831.0160.7720.5220.291-0.242-0

26、.181-0.157-0.137-0.097-0.0090.1380.3210.468-0.045-0.034-0.029-0.026-0.019-0.0030.0260.0590.0861.2111.2181.2321.2331.1671.0150.7980.5810.3770.2010.2020.2040.2040.1950.1680.1340.0980.062將1、2、3號(hào)梁的橫向影響線值列用坐標(biāo)來表示出來，見表4-3。圖4-5 梁位關(guān)系圖4.1.2計(jì)算荷載橫向分布系按最不利方式布載（圖4-6），并求相應(yīng)影響線坐標(biāo)值計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)。圖4-6用cad根據(jù)坐標(biāo)值來繪制橫向分布影響線圖（

27、見圖4-7到圖4-9）從而根據(jù)坐標(biāo)值來求出橫向分布系數(shù)。 圖4-7 1號(hào)梁橫向分布影響線 圖4-8 2號(hào)梁橫向分布影響線 圖4-9 3號(hào)梁橫向分布影響線二車道布置，可得：1號(hào)梁； 2號(hào)梁： 3號(hào)梁： 故汽車荷載（公路一級(jí)）：） 4.1.3梁端剪力橫向分布系數(shù)計(jì)算（杠桿法）橫向分布系數(shù)計(jì)算結(jié)果,如圖4-10,公路一級(jí)： 圖4-10 剪力橫向分布系數(shù)影響線分布圖把荷載橫向分布系數(shù)列如下表（見表4-4）：表4-4 1、2、3號(hào)梁可變作用橫向分布系數(shù)梁公路一級(jí)1號(hào)梁0.6120.5512號(hào)梁0.5310.5513號(hào)梁0.4040.7254.2作用效應(yīng)計(jì)算永久作用效應(yīng)作出假設(shè)：橋面構(gòu)造部分重力由各主梁平

28、均分配來承擔(dān)?？缰薪孛娑沃髁旱淖灾刂c(diǎn)段梁的自重 故主梁的自重集度： 邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：端橫隔梁體積： 故半跨內(nèi)橫梁的重力為：故邊梁的橫隔梁自重集度： 中梁的橫隔梁自重集度： 鋪裝 8cm混凝土鋪裝： 6cm瀝青鋪裝：本設(shè)計(jì)將橋面鋪裝的自重平均分配給六片梁來承擔(dān)，則：防撞欄： 把各個(gè)梁的永久荷載列如下表（見表4-5）。表4-5 各個(gè)梁的永久荷載值 (單位：)梁號(hào)主梁橫隔梁欄桿橋面鋪裝總計(jì)1（6）16.690.991.666.2025.542（5）16.691.981.666.2026.533（4）16.691.981.666.2026.53永久作用效應(yīng)計(jì)算影響線面積計(jì)算見表4-63。

29、表4-6 影響線面積計(jì)算表永久作用效應(yīng)（彎矩和剪力值）計(jì)算如下表（見表4-7）。表4-7 永久作用效應(yīng)計(jì)算表梁號(hào)1(6)25.5447.531213.925.5435.65910.525.549.75249.02(5)26.5347.531261.026.5335.65945.826.539.75258.73(4)26.5347.531261.026.5335.65945.826.539.75258.7可變作用效應(yīng)汽車荷載沖擊系數(shù)簡支梁的自振頻率為： 其中。由于，則汽車荷載的沖擊系數(shù)為： 公路I級(jí)荷載有均布荷載和集中荷載 ，和它們的影響線面積列如下表（見表4-8）： 均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 和集中荷載

30、標(biāo)準(zhǔn)值為計(jì)算彎矩時(shí)，計(jì)算剪力時(shí)，設(shè)計(jì)中是按最不利影響布載的方式來計(jì)算車道荷載影響線的面積，列如下表（見表4-6）。其中的影響線的面積的最不利的影響布載方式是半跨布載方式，。表4-8 公路I級(jí)車道荷載及影響線面積計(jì)算表項(xiàng)目頂點(diǎn)位置/M1/210.523847.53M1/410.523835.65V0支點(diǎn)處10.5285.69.75V1/210.5285.62.438可變作用彎矩效應(yīng)計(jì)算（見表4-9表4-10）,彎矩計(jì)算公式如下：由于本設(shè)計(jì)是布置兩車道，所以橫向折減系數(shù)取為。在計(jì)算跨中和處彎矩時(shí)候，我們可近似認(rèn)為荷載橫向分布系數(shù)沿橋長方向是均勻變化，所以各主梁值沿跨長方向是相同的。表4-9 公路I

31、級(jí)車道荷載產(chǎn)生的彎矩計(jì)算表梁號(hào)內(nèi)力1+/·m)1M1/20.6121.31110.547.532384.8751335.4M1/40.61235.653.656251001.62M1/20.53147.534.8751158.6M1/40.53135.653.65625868.93M1/20.40447.534.875881.5M1/40.40435.653.65625661.2永久荷載作用設(shè)計(jì)值和可變荷載作用設(shè)計(jì)值的分項(xiàng)系數(shù)分布為：永久荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：汽車荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：基本組合公式為式中 橋梁結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為級(jí)，所以取為1.0； 在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)的其他可變作用效應(yīng)

32、的組合系數(shù)，本題沒有。表4-10 彎矩基本組合計(jì)算表梁號(hào)內(nèi)力永久荷載汽車荷載彎矩基本組合值1M1/21213.91335.43326.2 M1/4910.51001.62494.8 2M1/21261.01158.63135.2 M1/4945.8868.92351.4 3M1/21261.0881.52747.3 M1/4945.8661.22060.64.2.5可變作用剪力效應(yīng)計(jì)算在計(jì)算可變荷載作用剪力效應(yīng)的時(shí)候，應(yīng)該把橫向分布系數(shù)變化的影響計(jì)入在內(nèi)。處理的方法一般是：先把跨中的橫向分布系數(shù)由等代荷載，來計(jì)算跨中剪力的效應(yīng)；再用支點(diǎn)剪力荷載橫向分布系數(shù)并考慮支點(diǎn)到為直線變化，來計(jì)算支點(diǎn)剪力

33、效應(yīng)?？缰械妮d面剪力的計(jì)算 跨中的剪力的計(jì)算結(jié)果（見表4-11）。表4-11 公路I級(jí)車道荷載產(chǎn)生的跨中剪力計(jì)算表梁號(hào)內(nèi)力1+/剪力效應(yīng)/10.6121.31110.52.438285.60.5135.120.5311.31110.52.438285.60.5117.230.4041.31110.52.438285.60.589.2支點(diǎn)的剪力效應(yīng)橫向分布系數(shù)的取值方法為：支點(diǎn)處為按杠桿原理的方法來求得的；段為跨中荷載的橫向分布系數(shù)；支點(diǎn)。梁端的剪力效應(yīng)計(jì)算為：1號(hào)梁： 2號(hào)梁： 3號(hào)梁： 1號(hào)梁2號(hào)梁3號(hào)梁圖4-11 汽車荷載所產(chǎn)生的支點(diǎn)剪力效應(yīng)計(jì)算簡圖剪力效應(yīng)基本組合（見表4-12）,基本組

34、合為 各分項(xiàng)系數(shù)的取值按照與彎矩基本組合取值一樣。 表4-12 剪力效應(yīng)基本組合表梁號(hào)內(nèi)力永久荷載汽車基本組合值1249.0202.6582.440135.1189.12258.7266.4683.40117.2164.13258.7256.6669.7089.2124.9由表4-12可以看出，剪力效應(yīng)以2號(hào)梁控制設(shè)計(jì)。5 主梁的截面設(shè)計(jì)、配筋與驗(yàn)算5.1配置主梁受力鋼筋截面設(shè)計(jì)從彎矩基本組合設(shè)計(jì)表中不難看出，1號(hào)的彎矩值是最大的，考慮到安全性，設(shè)計(jì)中都是以最大彎矩進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的環(huán)境條件為II類，按照規(guī)范要求鋼筋凈保護(hù)層為40mm，本設(shè)計(jì)采用焊接鋼筋骨架，所以假設(shè)鋼筋的重心到底邊的

35、距離為，則主梁的有效高度是：。從上節(jié)可知1號(hào)梁跨中的彎矩kN·m，下面來判定主梁是第一類T梁類型還是第二類T梁截面類型：若滿足，則受壓區(qū)域都在翼緣內(nèi)，則稱為第一類T形截面類型，如果不滿足的話，也就是受壓區(qū)域位于腹板之內(nèi)，則稱為稱為第二類T形截面類型。式中，為橋跨結(jié)構(gòu)重要安全性系數(shù)，這里取為；為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，本設(shè)計(jì)中采用C40混凝土，所以，；為T形截面受壓區(qū)域翼緣的有效寬度，按照規(guī)范是取下列三者中的最小值：(1) 計(jì)算跨徑的：；(2) 相鄰兩梁的平均間距：；(3)此處，為梁腹板的寬度，是承托長度，是受到壓區(qū)翼緣的懸出板的平均厚度。由于，所以，是承托根部的厚度。所以取。判別式

36、左端為 判別式右端為因此，受壓區(qū)域都在翼緣之內(nèi)，所以屬于第一類T形截面類型。按照寬度為的矩形截面進(jìn)行正截面抗彎承載力設(shè)計(jì)來進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)混凝土截面受壓部分的高度為,則：即 整理得解得根據(jù)式：圖5-1 鋼筋布置圖（單位：mm）則 選擇用832+425的HRB400鋼筋，則鋼筋疊高度為6層,鋼筋布置如圖5-1所示。在這里混凝土保護(hù)層厚度取為40mm，然而和規(guī)范中所規(guī)定的，鋼筋間橫向凈距：及所以是滿足構(gòu)造要求。截面復(fù)核已設(shè)計(jì)的受拉鋼筋中832+425的面積為，。由布置圖可以求得，即則實(shí)際有效高度。從規(guī)范或者書中可得，故 則截面的受壓區(qū)域的高度是滿足規(guī)范上的要求。（1） 判斷T形截面的類型由于，故為第

37、一類T形截面。（2） 求受壓區(qū)高度x，即（3） 正截面抗彎承載力，求得正截面抗彎承載力為 又，故截面復(fù)核滿足要求。5.2斜截面抗彎承載力計(jì)算從上節(jié)不難看出支點(diǎn)的剪力值最大值是2號(hào)梁，考慮安全性，在這里全部采用2號(hào)梁的剪力值來進(jìn)行抗剪的計(jì)算?？缰械募袅π?yīng)最大值是1號(hào)梁為，在這里也是全部用1號(hào)梁的剪力值進(jìn)行抗剪的計(jì)算。本設(shè)計(jì)假設(shè)最下排2根鋼筋沒有彎起而是通過支點(diǎn)，則有：。 所以端部抗剪力的截面尺寸是滿足規(guī)范上的要求的。根據(jù)規(guī)范公式，如果滿足這個(gè)條件，可以不需要進(jìn)行斜截面的抗剪力的強(qiáng)度計(jì)算，只要按構(gòu)造要求設(shè)置鋼筋就可以。本設(shè)計(jì)中即，所以應(yīng)該進(jìn)行持久狀況斜截面抗剪力的驗(yàn)算。5.2.1斜截面配筋的計(jì)算

38、圖式最大的剪力值為距支座中心的地方的截面的剪力值，然而混凝土與箍筋共同承擔(dān)的剪力值 不能小于，而彎起鋼筋承擔(dān)的剪力值不能小于；在計(jì)算第一排彎起鋼筋時(shí)候，用距支座處由彎起鋼筋所承擔(dān)的的剪力值；計(jì)算其他每一排的時(shí)候，用前一排彎起的鋼筋下面彎起點(diǎn)處由彎起鋼筋來承擔(dān)的剪力值2。彎起鋼筋布置和計(jì)算簡圖（如圖5-2所示）。圖5-2 彎起鋼筋配置及計(jì)算圖式（尺寸單位：cm）離支座中心處的剪力效應(yīng)為（用內(nèi)插法求）則相應(yīng)各彎起鋼筋的位置和承擔(dān)的剪力值列如下表（見表6-13）。表現(xiàn)5-1 彎起鋼筋位置與承擔(dān)的剪力值計(jì)算表斜筋的排次彎起點(diǎn)離支座中心距離/m所承擔(dān)的剪力值/kN斜筋的排次彎起點(diǎn)離支座中心距離/m所承擔(dān)

39、的剪力值/kN11.292257.4144.72197.8722.515227.6455.72839.3233.655160.4866.7075.2.2各排彎起鋼筋的計(jì)算與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪力承載能力的計(jì)算：式中 彎起鋼筋的抗拉的設(shè)計(jì)強(qiáng)度（）；彎起的鋼筋的總面積（）彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線之間的夾角。本題中：，故相應(yīng)于各排彎起的鋼筋的面積的計(jì)算如下：每排彎起鋼筋的面積計(jì)算如下表（見表5-2）。表5-2 每排彎起鋼筋面積計(jì)算表彎起排次每排彎起鋼筋計(jì)算面積/mm2彎起鋼筋數(shù)目每排彎起鋼筋實(shí)際面積/ mm211471.08232160921300.9523216093917.132321609

40、4559.322259825224.71225982 主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載斬驗(yàn)算在計(jì)算每一排彎起鋼筋截面的抵抗彎矩的時(shí)候，因?yàn)槊恳慌诺匿摻罡鶖?shù)目的不一樣，所以彎起鋼筋的重心位置也不一樣，即有效高度的值也不一樣。在這里為了計(jì)算簡單，假設(shè)為用同一個(gè)數(shù)值來進(jìn)行計(jì)算，這樣假設(shè)的影響不會(huì)太大，所以在工程中是可以的。232鋼筋的抵抗彎矩為225鋼筋的抵抗彎矩為跨中截面的鋼筋抗彎矩為全梁的抗彎矩承載力的檢核如下圖（見圖5-3）。圖5-3 全梁抗彎承載力驗(yàn)算圖式（尺寸單位：cm）鋼筋彎起處正截面承載力：第一排第二排第三排第四排第五排 5.3箍筋設(shè)計(jì)箍筋間距計(jì)算式為式中 異號(hào)彎矩影響的系

41、數(shù)=1.0； 受壓翼緣影響系數(shù)=1.1；箍筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，選用R235箍筋，則；用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力截面的梁腹寬度（）；用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力截面的有效高度（）用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力設(shè)計(jì)值分配于混凝土和箍筋共同承擔(dān)的分配系數(shù)，取=0.6；斜截面內(nèi)縱向受拉鋼筋的箍筋百分；同一截面上的箍筋總截面面積（）用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力設(shè)計(jì)值()在這里選用210的雙肢箍筋，即面積為；離支座中心處的主筋為232，即面積為；有效高度因?yàn)?。則；最大剪力設(shè)計(jì)值為；近似。把相應(yīng)參數(shù)值代入上式得而在跨中（采用單肢箍筋）截面處近似采用下面計(jì)算： ； 按照規(guī)范的構(gòu)造要求，取 。在支座中心跨中方向的長度不

42、小于1倍梁高的范圍內(nèi)，箍筋的間距取用為。由上述計(jì)算得知，箍筋的布置如下，全梁箍筋的配置為支座處210雙肢箍筋，在跨中附近配置為10的單肢箍筋，間距都為。箍筋配箍為： 當(dāng)間距時(shí)，當(dāng)間距時(shí)，均滿足最小配箍率不小于的要求。5.4斜截面抗剪承載力驗(yàn)算 斜截面抗剪承載力的驗(yàn)算的位置一般取為： 距支座中心處截面;受拉區(qū)域的彎起鋼筋起點(diǎn)處的截面;錨于受拉區(qū)域的縱向方向開始不受力處的截面;箍筋數(shù)量或者是間距有變化的地方的截面;構(gòu)件腹板寬度有改變的地方的截面.因此，本題要進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算的截面包括（見圖5-4）：(1) 離支點(diǎn)處處的截面1-1，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計(jì)值分別為 (2) 離支點(diǎn)處m的截面2-2

43、，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計(jì)值分別為 (3) 離支點(diǎn)處m的截面3-3，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計(jì)值分別為 kN 圖5-4 斜截面抗剪驗(yàn)算截面圖式（尺寸單位：cm）(4) 離支點(diǎn)處m處的截面4-4，相應(yīng)的剪力值和彎矩設(shè)計(jì)值分別為(5) 離支點(diǎn)處m處的截面5-5，相應(yīng)的剪力和彎矩設(shè)計(jì)值分別為在驗(yàn)算斜截面抗剪承載力的時(shí)候，應(yīng)該計(jì)算通過斜截面的頂端的地方的正截面的最大剪力值和最大剪力時(shí)的彎矩值。計(jì)算最大剪力值得時(shí)候應(yīng)該在計(jì)算出斜截面水平投影長度C值之后，可以進(jìn)行內(nèi)插法求得；相應(yīng)的彎矩值可以按照由比例繪制的彎矩圖上來量取，從而求出彎矩值。當(dāng)受彎構(gòu)件配有箍筋和彎起鋼筋的時(shí)候，則斜截面抗剪力強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為 式中

44、斜截面內(nèi)混凝土與箍筋共同的抗剪力設(shè)計(jì)值（）；與斜截面相交的普通的彎起鋼筋的抗剪力設(shè)計(jì)值斜截面內(nèi)普通彎起鋼筋的截面面積（）異號(hào)彎矩的影響系數(shù)，在這里取為1.0；受壓翼緣影響系數(shù)，在這里取1.1；箍筋配箍率。斜截面的水平投影長度C為式中 斜截面受壓端正截面處的廣義剪跨比，當(dāng)時(shí)，??； 通過斜截面受壓端正截面內(nèi)由使用荷載產(chǎn)生的最大剪力組合設(shè)計(jì)值（）；相應(yīng)于上述最大剪力時(shí)的彎矩組合的設(shè)計(jì)值；近似取C值為，則有由C值可以求出各個(gè)斜截面頂端處的最大剪力和相應(yīng)的彎矩（內(nèi)插法）。斜截面1-1：斜截面有縱向鋼筋232，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。┘葱苯孛娼馗?組彎起鋼筋232+232，所以斜截面2-2：斜截

45、面有縱向鋼筋232，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。┘?斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，所以 斜截面3-3：斜截面有縱向鋼筋432，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。┘?斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，所以斜截面4-4：斜截面有縱向鋼筋632，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（?。┘?斜截面截割2組彎起鋼筋225+225，所以斜截面5-5：斜截面有縱向鋼筋832，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為（取） 即 斜截面截割2組彎起鋼筋225,所以所以斜截面抗剪力承載力符合要求。5.5斜截面抗彎極限承載力驗(yàn)算鋼筋混凝土的受彎構(gòu)件的斜截面的抗彎承載力的不足，是導(dǎo)致鋼筋混凝土破壞的主要原因，是因?yàn)槭?/p>

46、拉區(qū)縱向鋼筋錨固的不好或者是彎起鋼筋的位置不適當(dāng)從而導(dǎo)致鋼筋混凝土的破壞，所以當(dāng)受彎構(gòu)件的縱向鋼筋和箍筋滿足構(gòu)造要求要求的時(shí)候，一般可以不進(jìn)行斜截面抗彎承載力的計(jì)算，所以在這里不再驗(yàn)算了。5.6正常使用極限狀態(tài)下裂縫強(qiáng)度驗(yàn)算最大裂縫寬度按下式計(jì)算4式中 鋼筋的表面形狀系數(shù)，取；長期荷載效應(yīng)的影響系數(shù)，長期荷載作用時(shí)，和 分別按作用長期效應(yīng)組合和短期效應(yīng)組合計(jì)算的內(nèi)力值；與構(gòu)件受力相關(guān)的影響系數(shù)，取；縱向受拉鋼筋的直徑，當(dāng)用不同的鋼筋時(shí)，應(yīng)該用換算直徑，；縱向受拉鋼筋配筋率，對鋼筋混凝土構(gòu)件，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，??；鋼筋的彈性模量；對HRB400鋼筋，；構(gòu)件受拉翼緣的寬度；構(gòu)件受拉翼緣的厚度；受拉鋼筋在使用荷載作用下的應(yīng)力，按下式計(jì)算，即按作用短期效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值；受拉縱向鋼筋的截面面積。取1號(hào)梁的跨中彎矩效應(yīng)來進(jìn)行組合：短期效應(yīng)組合為式中 汽車荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值； 長期效應(yīng)組合為受拉鋼筋在短期荷載效應(yīng)作用下的應(yīng)力為 把以上數(shù)據(jù)代入計(jì)算化式得，從上可知裂縫寬度是滿足規(guī)范上的要求，同時(shí)在梁腹板的兩側(cè)應(yīng)該設(shè)置直徑為的防裂鋼筋，用來防止裂縫的產(chǎn)生。若用88，則，可得，在0.0010.002之間，是滿足要求。5.7正常使用極限狀態(tài)下的撓度計(jì)算鋼筋混凝土的受彎