預(yù)制裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁橋設(shè)計(jì)

1、橋梁工程課程設(shè)計(jì)預(yù)制裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁橋設(shè)計(jì)姓 名 組 別 第二組 班 級 指導(dǎo)教師 完成日期 2013.7.12 橋梁工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書第二組一、設(shè)計(jì)目的：通過本課程設(shè)計(jì)，完成預(yù)制裝配式鋼筋混凝土公路簡支T梁橋設(shè)計(jì)，掌握中小跨徑簡支梁橋上部結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)方法，具備初步的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力；掌握簡支梁橋荷載橫向分布系數(shù)m、主梁計(jì)算內(nèi)力、橫隔梁的計(jì)算內(nèi)力、行車道板計(jì)算內(nèi)力等計(jì)算能力；提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識，具有獨(dú)立分析問題和解決問題的能力；進(jìn)一步提高橋梁繪圖設(shè)計(jì)的能力。二、設(shè)計(jì)題目：預(yù)制裝配式鋼筋混凝土簡支T型梁設(shè)計(jì)三、基本設(shè)計(jì)資料：（一）跨度和橋面寬度標(biāo)準(zhǔn)跨徑：14m（墩中心距）。計(jì)算跨徑

2、：13.5m。主梁全長：13.9m。橋面寬度（橋面凈空）： 凈7+21.5（二）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：公路-II級，人群3.5kN/m2。環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)：類環(huán)境。設(shè)計(jì)安全等級：二級。（三）主要材料材料材料規(guī)格內(nèi)容鋼筋HRB335（原級）主梁主筋、彎起鋼筋和架立鋼筋R235（原級）箍筋混凝土C25主梁C30防水橋面鋪裝（四）結(jié)構(gòu)尺寸橫隔梁5根，肋寬10cm。 橋梁縱向布置圖（單位cm）180180180180150150700128橋梁橫斷面圖（單位：cm）18014012081420 T型梁尺寸圖（單位：cm）（五）構(gòu)造形式及截面尺寸如圖1所示，全橋共有5片T形梁組成，單片T形梁為1.4m，寬1.8m；

3、橋上橫坡；為雙向1.5%，坡度由C30混凝土鋪裝控制；設(shè)有4根橫梁。（六）計(jì)算方法極限狀態(tài)法（七）設(shè)計(jì)依據(jù)(1) 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）。(2) 公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D60-2004）。四、橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算（一）行車道板的計(jì)算 1、荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（1）計(jì)算模式行車道板按照兩端固定中間鉸接的板來計(jì)算（2）荷載及其效應(yīng)a、每延米板上的恒載個g橋面鋪裝：T梁翼緣板自重：b、每延米跨寬板恒載合計(jì)：永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)彎矩：剪力：可變荷載產(chǎn)生的效應(yīng)以重車后輪作用于絞縫軸線上為最不利布置，此時兩邊的懸臂板各承受一半的車輪荷載根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用

4、規(guī)范4.3.1條后輪著地寬度及長度為： 順行車方向輪壓分布寬度：垂直行車方向輪壓分布寬度：荷載作用于懸臂根部的有效分布寬度：單輪時：根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范4.3.2條，局部加載沖擊系數(shù)：作用于每米寬板條上的彎矩為：單個車輪時：取最大值：作用于每米寬板條上的剪力為：2、基本組合根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范4.1.6條恒+汽：故行車道板的設(shè)計(jì)作用效應(yīng)為：3、行車道板的截面設(shè)計(jì)、配筋與強(qiáng)度驗(yàn)算界面設(shè)計(jì)與配筋懸臂板根部高度，凈保護(hù)層。若選用鋼筋，則有效高度為：根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.2條：化簡：解得：驗(yàn)算：根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.2條：需要

5、的間距為：，取此時即橋面板布置間距為的鋼筋根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.9條，抗剪截面應(yīng)符合：滿足規(guī)范要求根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.10條故不需要進(jìn)行斜截面抗剪承載力計(jì)算，僅按構(gòu)造要求配置箍筋。板內(nèi)分布鋼筋用，間距取25cm。4、行車道板的承載能力驗(yàn)算由可得：承載能力滿足要求（二）主梁的計(jì)算1、主梁的荷載橫向分布系數(shù)跨中彎矩橫向分布系數(shù)(根據(jù)偏心受壓法計(jì)算，考慮主梁抗扭剛度修正)梁的抗彎慣矩及抗扭慣矩平均板厚：主梁截面的重心距頂緣距離：T形截面抗扭慣矩近似等于各個矩形截面抗扭慣矩之和：頂板：，查表得腹板：，查表得2、抗扭修正系數(shù)根據(jù)公路橋

6、涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范3.1.6條，3、各主梁橫向分布系數(shù)1號主梁的橫向影響線具體見下圖1號主梁橫向影響線同理可求得2號主梁和3號主梁的影響線，由于結(jié)構(gòu)對稱，4號主梁的影響線與2號主梁影響線對稱，5號主梁的影響線與1號主梁影響線對稱.2號主梁橫向影響線3號主梁橫向影響線對1、2、3號主梁進(jìn)行最不利加載以求得橫向分布系數(shù)，加載的位置見下圖1號主梁最不利加載2號主梁最不利加載3號兩的橫向影響線為直線，可直接計(jì)算對于公路II級1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：對于人群1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：對于人行

7、道板和欄桿1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：4、梁端剪力橫向分布系數(shù)(根據(jù)杠桿法計(jì)算)1號主梁加載2號主梁加載3號主梁加載對于公路II級1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：對于人群1號主梁的橫向分布系數(shù)：2號主梁的橫向分布系數(shù)：3號主梁的橫向分布系數(shù)：5、作用效應(yīng)計(jì)算（1）永久作用效應(yīng)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)主梁：中梁：邊梁：橋面鋪裝：人行道板及欄桿按照5.5kN/m來計(jì)算，根據(jù)橫向分布系數(shù)分?jǐn)傊粮髦髁旱暮奢d為：1號主梁：2號主梁：3號主梁：各梁的永久荷載為：1號主梁：2號主梁：3號主梁：（2）永

8、久作用效應(yīng)計(jì)算1號主梁跨中彎矩：支點(diǎn)剪力：2號主梁跨中彎矩：支點(diǎn)剪力：3號主梁跨中彎矩：支點(diǎn)剪力：（3）可變作用效應(yīng)汽車荷載沖擊系數(shù)取沖擊系數(shù)可變作用產(chǎn)生的彎矩公路II級根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范4.3.1條規(guī)定，公路II級車道荷載按照公路I級車道荷載的0.75倍采用，即均布荷載，各主梁的跨中彎矩：1號主梁：2號主梁：3號主梁： 人群荷載人群荷載：各主梁的跨中彎矩：1號主梁：2號主梁：3號主梁：彎矩基本組合根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范4.1.6條規(guī)定，永久作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)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)：人群荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)：組合系數(shù)：各主梁

9、的彎矩基本組合：1號主梁：2號主梁：3號主梁：（4）可變作用產(chǎn)生的跨中剪力按照跨中的橫向分布系數(shù)來計(jì)算跨中的剪力，橫向分布系數(shù)沿橋跨沒有變化，計(jì)算剪力時，根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范4.3.1條規(guī)定，集中荷載標(biāo)注值需乘以1.2的系數(shù)，即a公路II級各主梁的跨中剪力：1號主梁：2號主梁：3號主梁：人群荷載各主梁的跨中剪力：1號主梁：2號主梁：3號主梁：跨中剪力基本組合各主梁的跨中剪力基本組合：1號主梁：2號主梁：3號主梁：（5）可變作用產(chǎn)生的支點(diǎn)剪力計(jì)算支點(diǎn)剪力時荷載橫向分布系數(shù)是沿橋跨變化的，支點(diǎn)處的橫向分布系數(shù)由杠桿法求得，第一道橫隔板采用跨中的橫向分布系數(shù)，支點(diǎn)到第一道橫隔板處采用線性變化。根

10、據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果，公路II級和人群荷載相對應(yīng)的1、2、3號主梁的橫向分布系數(shù)沿跨長的變化見下圖：公路II級人群荷載公路II級各主梁的支點(diǎn)剪力：1號主梁：2號主梁： 3號主梁： 人群荷載各主梁的支點(diǎn)剪力：1號主梁：2號主梁：3號主梁：支點(diǎn)剪力基本組合各主梁的支點(diǎn)剪力基本組合：1號主梁：2號主梁：3號主梁：6、持久狀況承載能力極限狀態(tài)下截面設(shè)計(jì)、配筋與驗(yàn)算（1）配置主筋根據(jù)前面的彎矩基本組合可知，1號梁的跨中彎矩最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號梁的彎矩進(jìn)行配筋計(jì)算。假定主梁單向配筋，鋼筋凈保護(hù)層為3cm，鋼筋重心至底邊距離，則主梁有效高度已知1號梁跨中彎矩，根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混

11、凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.3條：在這里，求解得根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.3條：選用鋼筋鋼筋的重心距底緣的距離為：實(shí)際有效高度：配筋率驗(yàn)算：持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算實(shí)際受壓區(qū)高度：滿足規(guī)范要求（2）截面抗彎極限狀態(tài)承載力為：滿足要求（3）根據(jù)斜截面抗剪承載力進(jìn)行斜筋配置根據(jù)剪力基本組合，3號梁的支點(diǎn)剪力最大，1號梁的跨中剪力最大，偏安全計(jì)，支點(diǎn)剪力以3號梁為準(zhǔn)，跨中剪力以1號梁為準(zhǔn)：，假定有通過支點(diǎn)，根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.9條，抗剪截面需滿足構(gòu)造要求：根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.10條：介于兩者之間

12、，應(yīng)進(jìn)行持久狀況斜截面抗剪極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算。積算圖式如下圖所示：內(nèi)插得到距離梁高處的剪力則由混凝土和箍筋承擔(dān)的部分：由彎起鋼筋承擔(dān)的部分：設(shè)置彎起鋼筋區(qū)段長度： 第一排彎起鋼筋： 其余各排鋼筋的計(jì)算方法與第一排相同各排鋼筋的彎起位置與承擔(dān)的剪力見下表：彎起鋼筋排次彎起點(diǎn)距支座中心距離(m)承擔(dān)的剪力值(kN)11.3154.422.582.733.718.7各排彎起鋼筋的計(jì)算：根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.7條，與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載能力為：在這里，故相應(yīng)于各排彎起鋼筋的面積：則每排彎起鋼筋的面積為：彎起，彎起：彎起：彎起：在距支座2.5m處增設(shè)輔助斜筋，

13、距支座3.7m處增設(shè)輔助斜筋，根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.11條，彎起鋼筋的彎起點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在按抗彎強(qiáng)度計(jì)算不需要該鋼筋的截面以外不小于處，滿足要求（4）箍筋配置根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.11條，箍筋的間距為：在這里，選用雙肢箍筋，距離支座中心處的主筋為，計(jì)算剪力，計(jì)算可得：選用。根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范9.3.13條，在支座中心向跨徑方向長度不小于一倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距不宜大于100mm。綜上所述，全梁箍筋的配置為雙肢箍筋，由支點(diǎn)至距支座中心2.5處，為10cm，其余地方箍筋間距為25cm。則配箍率分別為：當(dāng)時，

14、當(dāng)時，（5）斜截面抗剪承載能力驗(yàn)算根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.7條，當(dāng)受彎構(gòu)件配有箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：為了簡化計(jì)算，取用平均值，即根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范5.2.6條，需要驗(yàn)算的斜截面有：距離支座處截面，相應(yīng)的，距離支座中心1.3m處截面(彎起鋼筋彎起點(diǎn))，相應(yīng)的，距離支座中心2.5m處截面(彎起鋼筋彎起點(diǎn)及箍筋間距變化處)，相應(yīng)的，距離支座中心3.7m處截面(彎起鋼筋彎起點(diǎn))，相應(yīng)的，取，7、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗(yàn)算根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范6.4.3條，最大裂縫寬度采用下式計(jì)算：取1號梁的彎矩進(jìn)行組合，對于1號梁，永久作用產(chǎn)生的彎矩：，公路II荷載產(chǎn)生的彎矩：(不計(jì)沖擊力)，人群荷載產(chǎn)生的彎矩：作用短期效應(yīng)：作用長期效應(yīng)組合：在這里，取可算得裂縫的寬度為：，滿足規(guī)范要求8、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰?yàn)算根據(jù)公路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范6.5.2條，剛度可按下式來計(jì)算：在這里，換算截面中性軸距T梁頂面的距離：化簡：解得：全截面(不考慮開裂)換算截面重心軸以上部分對重心軸的面積矩：前面已計(jì)算得到全