課程設(shè)計(jì)米混凝土簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)

20米混凝土簡(jiǎn)支T梁橋設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)資料橋面凈寬：凈——8+2×0.75m人行道；主梁跨徑和全長(zhǎng)：標(biāo)準(zhǔn)跨徑lb=20.00m（墩中心距離）；計(jì)算跨徑l=19.50m（支座中心距離）；主梁全長(zhǎng)l全=19.96m（主梁預(yù)制長(zhǎng)度）。設(shè)計(jì)荷載：公路I級(jí)人群荷載3.0KN/m2,人行道每側(cè)重3.6KN/m，欄桿每側(cè)重1.5KN/m。材料：主鋼筋采用HRB335鋼筋，其它用R235鋼筋；混凝土采用C30。計(jì)算方法：極限狀態(tài)法。結(jié)構(gòu)尺寸：如圖1-1所示，全斷面5片主梁，設(shè)5根橫梁。主梁高度：1.30m；梁間距：采用5片主梁，間距1.8m；橫隔梁：采用5片橫隔梁，間距為4x4.8m；梁肋：厚度為18cm。7、設(shè)計(jì)依據(jù)：（1）、《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60—2004），簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》；（2）、《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》（JTGD62—2004），簡(jiǎn)稱《公預(yù)規(guī)》；（3）、《結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》，葉見(jiàn)曙，北京：人民交通出版社，2005；（4）、《橋梁工程》，范立礎(chǔ).北京：人民交通出版社，2007。二、主梁的計(jì)算（一）、主梁的荷載橫向分布系數(shù)1、跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)（按G-M法）（1）、主梁的抗彎及抗扭慣矩Ix和ITx求主梁截面的重心位置ax（圖1-2）：平均板厚：h1=（8+14）=11(cm)ax==39.3(cm)=6894843.18(cm)=6.89484318×(m)T型截面抗扭慣矩近似等于各個(gè)矩形截面的抗扭慣矩之和，即：ITx=∑cibit式中：ci——矩形截面抗扭慣矩剛度系數(shù)（查表）；bi，ti——相應(yīng)各矩形的寬度與厚度。對(duì)于翼板t1/b1=0.11/1.80=0.061＜0.1，查表得：c1=1/3對(duì)于梁肋T2/b2=0.18/（1.3-0.11）=0.151，c2=0.301故：ITx===2.89×(m)單位寬度抗彎及抗扭慣矩：Jx=Ix/b=6.89484318×/180=3.83×10-4(m/cm)JTx=ITx/b=2.89×10-3/180=1.61×10-5(m/cm)（2）、橫梁抗彎及抗扭慣矩翼板有效寬度λ計(jì)算（圖1-3）：橫梁長(zhǎng)度取為兩邊主梁的軸線間距，即：l=4b=4×1.8=7.2（m）c=（m）h＇=100cm，b＇=0.15m=15cmc/l=2.325/7.20=0.323根據(jù)c/l值可查表得：λ/c=0.604，所以：λ=0.604c=0.604×2.325=1.404（m）求橫梁截面重心位置ay：ay===0.2（m）橫梁的抗彎和抗扭慣矩Iy和ITy:Iy==Iy=3.28×(m)ITy=h1/b1=0.11/4.80=0.023＜0.1，查表得c1=1/3，但由于連續(xù)橋面的單寬抗扭慣矩只有獨(dú)立板寬扁板者的翼板，可取c1=1/6。h2/b2=0.15/（1.0-0.11）=0.17，查表得c2=0.298。故：ITy==1.065×10-3+0.895×10-3=1.96×10-3(m)單位抗彎及抗扭慣矩Jy和JTy:(m/cm)(m/cm)（3）計(jì)算抗彎參數(shù)θ和扭彎參數(shù)α式中：B’—— 橋梁承重結(jié)構(gòu)的半寬，即l——計(jì)算跨徑。因?yàn)榛炷潦湛s系數(shù)很小，式中未計(jì)入橫向收縮的影響。按《公預(yù)規(guī)》3.1.6條，取Gc=0.4Ec，則：（4）計(jì)算荷載彎矩橫向分布影響線坐標(biāo)已知θ=0.355，查G—M圖表，可得表1-1中數(shù)值。用內(nèi)插法求實(shí)際梁位處的K1和K0值，實(shí)際梁位與表列梁位的關(guān)系圖見(jiàn)圖1-41號(hào)、5號(hào)梁：=2號(hào)、4號(hào)梁：3號(hào)梁：列表計(jì)算各梁的橫向分布影響線坐標(biāo)η值（表1-2）繪制橫向分布影響線圖（圖1-5）求橫向分布系數(shù)。公路—Ⅰ級(jí)：人群荷載：×2=0.336人行道板：2.梁端剪力橫向分布系數(shù)計(jì)算（按杠桿法）公路—Ⅰ級(jí)（圖1-6）：人群荷載（圖1-7）：（二）、主梁內(nèi)力計(jì)算與內(nèi)力組合1、永久作用效應(yīng)（1）永久荷載假定橋面構(gòu)造各部分重力平均分配給主梁承擔(dān)，計(jì)算如表1-3。鋼筋混凝土T形梁橋永久荷載計(jì)算表1-3人行道每側(cè)重3.6KN/m，欄桿每側(cè)重1.5KN/m，故人行道部分每延米重為：3.6+1.5=5.1KN/m。按人行道板橫向分布系數(shù)分?jǐn)傊粮髁旱陌逯貫椋?號(hào)、5號(hào)梁：（KN/m）2號(hào)、4號(hào)梁：（KN/m）3號(hào)梁：（KN/m）各梁的永久荷載匯總?cè)绫?-4：（2）永久作用效應(yīng)計(jì)算：影響線面積計(jì)算表1-5永久作用效應(yīng)計(jì)算表1-62、可變作用效應(yīng)（1）汽車荷載沖擊系數(shù)簡(jiǎn)支梁的自振頻率為：（Hz）介于1.5Hz和14之間，按《橋規(guī)》4.3.2條規(guī)定，沖擊系數(shù)按下式計(jì)算：μ=0.1767Inf-0.0157=0.1841（2）公路—Ⅰ級(jí)均布荷載qk，集中荷載Pk及其影響線面積（表1-7）按照《橋規(guī)》44.3.11條規(guī)定，公公路—Ⅰ級(jí)均布荷荷載qk=10..5kN//m,Pk用直線內(nèi)內(nèi)插求得Pk=2388kN。（3）可變作用效應(yīng)應(yīng)（彎矩）計(jì)計(jì)算（表1-8～表1-10）基本荷載組合：：按《橋規(guī)規(guī)》4.11.6條規(guī)規(guī)定，永久久作用設(shè)計(jì)計(jì)值效應(yīng)與可可變作用設(shè)設(shè)計(jì)值效應(yīng)應(yīng)的分項(xiàng)系系數(shù)為：永久荷載作用分分項(xiàng)系數(shù)：：汽車荷荷載作用分分項(xiàng)系數(shù)：：人群荷載作用分分項(xiàng)系數(shù)：：彎矩基本組合見(jiàn)見(jiàn)表1—10。注：γ0—橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)重要性系系數(shù)，取γ0=0.9；Ψc—與其它可可變荷載作作用效應(yīng)的的組合系數(shù)數(shù)，取Ψc=0.8。（4）可變荷載剪力力效應(yīng)計(jì)算算計(jì)算可變變荷載剪力力效應(yīng)應(yīng)計(jì)計(jì)入橫向分分布系數(shù)η沿橋跨變變化的影響響。通常分分兩步進(jìn)行行，先按跨跨中的η由等代荷荷載計(jì)算跨跨中剪力效效應(yīng)；再用用支點(diǎn)剪力力荷載橫向向分布系數(shù)數(shù)η’并考慮支支點(diǎn)至l/4為直線變變化來(lái)計(jì)算算支點(diǎn)剪力力效應(yīng)。剪剪力計(jì)算時(shí)時(shí)，按照《橋橋規(guī)》4..3.1條條規(guī)定，集集中荷載標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值Pk需乘以1.2的系數(shù)。①跨中剪力V1//2的計(jì)算算（見(jiàn)表1-11～1-12）②支點(diǎn)剪力V0的的計(jì)算（見(jiàn)表1-13～1-15）計(jì)算支點(diǎn)剪力效效應(yīng)的橫向向分布系數(shù)數(shù)的取值為為：支點(diǎn)處按杠桿法法計(jì)算的ηη’l/4～3l/4按跨中彎矩的橫橫向分布系系數(shù)η（同前）支點(diǎn)～l/4處處在η和η’之間按照照直線變化化（圖1-8）支點(diǎn)剪力效應(yīng)計(jì)計(jì)算式為：：式中：η活—相相應(yīng)于某均均布活載作作用處的橫橫向分布圖圖縱坐標(biāo)；；qqk—相應(yīng)于某某均布活載載作用的數(shù)數(shù)值；ppk—相應(yīng)放入入某集中活活載的數(shù)值值。人群均布荷載產(chǎn)產(chǎn)生的支點(diǎn)點(diǎn)剪力效應(yīng)應(yīng)計(jì)算式為為：式中：η’人——跨中橫向向分布系數(shù)數(shù)；η人—支點(diǎn)處橫橫向分布系系數(shù)。梁端剪力效應(yīng)計(jì)計(jì)算：汽車荷載作用下下如圖1-8所示，計(jì)計(jì)算結(jié)果如如表1-13所示。人群荷載作用如如圖1-9，計(jì)算結(jié)結(jié)果如表1-14所示③剪力效應(yīng)基本組組合（見(jiàn)表3-15）注：γ0—橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)重要性系系數(shù)，取γ0=0.9；Ψc—與其它可可變荷載作作用效應(yīng)的的組合系數(shù)數(shù)，取Ψc=0.8。由表1-15可知，剪剪力效應(yīng)以以3號(hào)梁（最最大）控制制設(shè)計(jì)。（三）、主梁截截面配筋及及驗(yàn)算本次設(shè)計(jì)為200米鋼筋混凝凝土簡(jiǎn)支T形梁，設(shè)設(shè)計(jì)荷載為為公路Ⅰ級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)跨跨徑Lb=20.000m（墩墩中心距離離）；計(jì)算算跨徑L=19.550m（支支座中心距距離）?；旎炷翉?qiáng)度度等級(jí)為C30，主筋采采用HRB3335級(jí)鋼筋焊焊接骨架，箍箍筋采用R235，簡(jiǎn)支梁梁控制截面面的計(jì)算內(nèi)內(nèi)力為：跨中截面：由表表1-10可知，1號(hào)梁Md值最大，為為安全起見(jiàn)見(jiàn)一律按1號(hào)梁計(jì)算算彎矩進(jìn)行行配筋，故故Mdm=25535.669kN··m；由表1-15可知，跨跨中剪力效效應(yīng)以1號(hào)梁最大大，故Vd1/2=1151.557kN。支點(diǎn)截面：由表表1-15可知，支點(diǎn)點(diǎn)剪力效應(yīng)應(yīng)以3號(hào)梁最大大，故Vd0=502..14kN?；緮?shù)據(jù)（由附附表查得）：：C30的混凝土土抗壓強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值==13.88Mpa,抗壓強(qiáng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值值=20..1Mpa，混凝土彈彈性模量MMpa；HRB3335鋼筋筋抗拉強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值=2800Mpa，抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值=2800Mpa;R2235鋼筋抗拉拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值=1995Mpa，抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值值=1955Mpa。跨中截面鋼筋設(shè)設(shè)計(jì)（1）確定T形截面面梁受壓翼翼板的有效效寬度由圖1-10所示的的T形截面受受壓翼板的的厚度尺寸寸其等效平平均厚度hf’=110㎜。㎜㎜（相相鄰兩主梁梁軸線間距距離）㎜（b為腹板寬度，bbh為承托長(zhǎng)長(zhǎng)度）受壓翼板的有效效寬度為:=MINN(,,)=15500㎜，繪制T形梁的計(jì)算截面面如圖1-10所示。（2）、鋼筋數(shù)量計(jì)計(jì)算查附表得受壓高高度界限系系數(shù)ξb=0.556。確定截面有效高高度設(shè)鋼筋凈保護(hù)層層厚度為3㎝，設(shè)as=30++0.077h=1221㎜，則：：h0=（13000-1211）=11799㎜判斷截面類型為第Ⅰ類T形截面，可按寬寬度為bf’的矩形截截面計(jì)算。確定受壓區(qū)高度度x由式可得：X2-2358x++2449994.22=0x=108.99㎜＜110㎜（說(shuō)明的的確為第Ⅰ類T形截面）求受拉鋼筋面積積As由式可得現(xiàn)選取8φ322和2φ18，截面面面積As=81109.66mm2＞80500.21mmm2，鋼筋布布置如圖11-11所示。2、跨中正截面承載載力復(fù)核由于受拉鋼筋為為8φ32（74788.58mmm2），=2880Mpa，2φ18（628..32mmm2），=2880Mpa，查表得φ32的外徑為為34.55㎜，φ20的外徑為22㎜，取保護(hù)護(hù)層厚度為為30㎜，則：：h0==13000-1055=1195mm判斷截面類型由于＞，故為第第Ⅰ類截面。求受壓區(qū)高度xx由式可得得（不是超筋梁）則取x=109.77mm。正截面抗彎承載載力驗(yàn)算由式可得3.77％＞00.20％（不不是少筋梁梁）結(jié)論該梁為適筋梁，且且正截面的的抗彎承載載力能夠滿滿足要求。3、根據(jù)斜截面抗抗剪承載力力進(jìn)行斜筋筋配置由表1-15可知，支支點(diǎn)剪力效效應(yīng)以3號(hào)梁為最最大；為偏偏安全設(shè)計(jì)計(jì)，一律用用3號(hào)梁數(shù)值值；跨中剪剪力效應(yīng)以以1號(hào)梁最大大，一律以以一號(hào)梁為為準(zhǔn)；假定有2φ322通過(guò)支點(diǎn)點(diǎn)。按《公公預(yù)規(guī)》99.3.110條的構(gòu)構(gòu)造要求：：a=3.45//2+3==4.733（cm）h0==h-a==130--4.733=1255.27（cm）根據(jù)《公預(yù)規(guī)》5.2.9條規(guī)定，構(gòu)造要求需滿足：根據(jù)《公預(yù)規(guī)》5.2.10條規(guī)定:介于兩者之間應(yīng)應(yīng)進(jìn)行持久久狀況斜截截面抗剪極極限狀態(tài)承承載力驗(yàn)算算。（1）斜截面配筋要要求（按《公公預(yù)規(guī)》55.2.66條與5.2..11條規(guī)定）：：①.最大剪力取用距距支座中心心h/2處截面的的數(shù)值，其其中混凝土土與箍筋共共同承擔(dān)不不小于60％，彎起起鋼筋（按按45％彎起）承承擔(dān)不大于于40％。②.計(jì)算第一排（從從支座向跨跨中計(jì)算）彎起鋼筋時(shí)，取用距支座中心h/2處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。③.計(jì)算以后每一排排彎起鋼筋筋時(shí)，取用用前一排彎彎起鋼筋彎彎起點(diǎn)處由由彎起鋼筋筋承擔(dān)的那那部分剪力力值。彎起鋼筋配置計(jì)計(jì)算圖式如如圖1-112所示。由內(nèi)插可得：距距梁高h(yuǎn)/2處的剪力力效應(yīng)Vdh/22為：Vdh/22=495..57KNN，其中：：Vdhk=0.66Vdh//2=0..6×4955.57==297..34（KN）Vds=0.4VVdh/22=0.44×4955.57==198..23（KN）相應(yīng)各排彎起鋼鋼筋位置與與承擔(dān)的剪剪力值見(jiàn)表表1-16。（2）各排彎起鋼筋筋的計(jì)算，按按《公預(yù)規(guī)規(guī)》5.22.7條規(guī)規(guī)定，與斜斜截面相交交的彎起鋼鋼筋的抗剪剪承載力按按下式計(jì)算算：式中：fsd——彎起鋼筋筋的抗拉設(shè)設(shè)計(jì)強(qiáng)度（MPa）Asb—在一個(gè)彎彎起鋼筋平平面內(nèi)的彎彎起鋼筋的的總面積（mm2）θs—彎起鋼筋與構(gòu)件件縱向軸線線的夾角，θs取45°。相應(yīng)于各排彎起起鋼筋的面面積按下式式計(jì)算：則每排彎起鋼筋筋的面積為為：Asbb1=198..23/00.14885=13335（mm2）彎彎起2φ32：A′sb1=11608..6（mm2）＞Asb1Asb2=1777.44//0.14485=11195（mm2）彎起2φ32：A′sb2=16008.6（mm2）＞Asb2Asb3=1355.86//0.14485=9915（mm2）彎起2φ32：A′sb3=16008.6（mm2）＞Asb3Asb4=94..27/00.14885=6335（mm2）彎起2φ32：A′sb4=16008.6（mm2）＞Asb4Asb5=52..69/00.14885=3555（mm2）彎起2φ20：A′sb5=628（mm2）＞Asb5Asb6=11..11/00.14885=755（mm2）彎起2φ16：A′sb6=402（mm2）＞Asb6在近跨中，增設(shè)設(shè)2φ16輔助斜筋筋，A′sb6=402（mm2）。按《公公預(yù)規(guī)》55.2.111條規(guī)定定，彎起鋼鋼筋的彎起起點(diǎn)，應(yīng)設(shè)設(shè)在按抗彎彎強(qiáng)度計(jì)算算不需要該該鋼筋的截截面，以外外不小于h0/2處，以上上配置滿足足要求。（3）主筋彎起后持持久狀況承承載能力極極限狀態(tài)正正截面承載載能力校核核：計(jì)算每一彎起截截面的抵抗抗彎矩時(shí)，由由于鋼筋根根數(shù)不同，其其鋼筋的重重心亦不同同，則有效效高度h0大小不同同。此處系系估算，可可用同一數(shù)數(shù)值，其影影響不大。2φ32鋼筋的抵抗彎矩矩M1為：2φ20鋼筋的抵抗彎矩矩M2為：跨中截面的鋼筋筋抵抗彎矩矩∑M為：＞2535.699(kN·mm)4、箍筋配置按《公預(yù)規(guī)》55.2.111條規(guī)定定，箍筋間間距為：式中：—異形彎矩矩變形系數(shù)數(shù)取=1.00—距支座中心處截截面上的計(jì)計(jì)算剪力—受壓翼緣的影響響系數(shù)取=1.11—斜截面內(nèi)縱向受受拉鋼筋配配筋率=1000—同一截面箍筋的的總截面積積—混凝土和鋼筋的的剪力分擔(dān)擔(dān)系數(shù)取=0.66選用2φ8雙肢肢箍筋（R235，=1955MPa）則面積積=101mmm2；距支座中中心h0/2處的主筋2φ32，=14133mm22；h0=13000-300-d/22=12552.755mm；=/bhh0=14113/1880×12252.775=6..25×110-3；=1000=0.6625，計(jì)算剪力力=4688.17KKN。代入上式式得：選用=200mmm，根據(jù)據(jù)《公預(yù)規(guī)規(guī)》規(guī)定：：在支座中中心向跨徑徑方向長(zhǎng)度度不小于1倍梁高范范圍內(nèi)，箍箍筋間距不不大于100mmm。綜上所述：全梁梁箍筋的配配置為28雙肢箍筋筋；但由于于至距支座座2.3mm處為1000mm，其他地方方的箍筋間間距為2000mm。則配筋率ρsvv分別為：：當(dāng)=100mm時(shí)當(dāng)=200mm時(shí)均大于《公預(yù)規(guī)規(guī)》的最小小配筋率：：R235鋼筋不小小于0.188%的要求（四）、主梁裂裂縫寬度計(jì)計(jì)算根據(jù)《公預(yù)規(guī)》6.4.3條規(guī)定，最大裂縫寬度按下式計(jì)算：式中：—鋼筋表表面形狀的的系數(shù)對(duì)于HRB3335取1.0—考慮荷載作用的的系數(shù)其中和分別按作作用長(zhǎng)期效效應(yīng)組合和和短期效應(yīng)應(yīng)組合計(jì)算算內(nèi)力值；；—與構(gòu)件受力性質(zhì)質(zhì)有關(guān)的系系數(shù)；該構(gòu)構(gòu)件屬于其其它構(gòu)件取1.0d—縱向受拉鋼筋的的直徑，取取d=32mmm—含筋率=81..1/［18×123..5