钢筋混凝土T形梁桥设计

钢筋混凝土T形梁桥设计一设计资料与结构布置1桥面跨径及宽度标准跨径：主桥采用20m标准跨径。计算跨径：计算跨径取相邻支座间距为19.5m。桥面宽度：桥面横向宽度为：12m。2设计荷载：根据该桥所在道路的等级确定荷载等级为：汽车荷载：公路II级荷载。人群荷载：人群荷载取3.0Kn/m3材料初步选定：混凝土：主梁采用C40,人行道，栏杆，桥面铺装采用C25.钢筋：采用12mm的HRB335钢筋。二结构布置1主梁高：混凝土T形简支梁高跨比的经济范围是1/11到1/16之间，故而本桥取1.3米。2主梁间距：装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般在1.5到2.2米之间，故而本桥采用2.0米。3主梁肋宽：参考已成桥梁经验取18cm。4翼缘板尺寸：端部取10cm，根部取14cm.5横隔梁：支座处，桥垮的1/4处，以及1/2和3/4处，分别布置一道横隔梁，其尺寸厚度取16cm，高度取一米。6桥面铺装：采用8cm厚的沥青混凝土桥面铺装.二主梁内力计算：1主梁截面几何特性，A=4488cm2g1=11.22Kn/m2横隔梁体积：A=1.6cm2g2=19.5Kn/m3栏杆，人行道，桥面铺装：沥青混凝土重度γ=23kn/m人行道，栏杆每延米重度γ=5.0kn/m桥面铺装：1.84kn/m边主梁;5.0+1.84*0.75=6.38kn/m中主梁：1.84*2.0=3.68kn/m梁荷载一二期荷载三期荷载总和边主梁12.246.3818.62中主梁12.243.6815.924主梁横载内力计算：项目梁弯矩M剪力QL/2L/4L/8L/2L/4L/8边主梁885.03663.76387.20136.1690.77181.54中主梁756.70567.52331.06116.4277.61155.225用杠杆法计算1，2，3号梁的剪力的荷载横向分布系数6用刚性横梁法计算1，2，3号梁的弯矩荷载横向分布系数因本桥的宽跨比接近0.5，故而可以利用刚性横梁法计算。其计算公式为：Ri=niAaeNi12*1带入数据，而后可以求出1，2，3号梁的分布系数：编号123系数0.8810.42380.19522活载内力计算：采用直接加载求汽车荷载内力及人群荷载内力，计算公式为：S=（1+）*（mcqqkῼ+mkpkyk）S=mcr*qr*ῼ式中S为所求截面的弯矩或者剪力1+为汽车荷载的冲击系数，为汽车荷载折剪系数，此出取一Mcq，mcr为汽车人群跨中荷载横向分布系数。Mk集中荷载pk作用处的横向分布系数，Qk，qr车道荷载中的均布系数及人群系数Pk车道荷载中的集中荷载，ῼ弯矩或剪力影响线的面积，Yk与车道荷载的集中荷载对应的影响线竖标值由公路规范可知：公路II级车道荷载均布荷载Qk=7.875kn/m和集中荷Pk=178.5kn/mMc=G/g=(18.62+15.92)/2=1.727*1000kg/m下面计算简支梁桥基频冲击系数可以按照下式计算：根据《公路桥涵设计通用规范》规定，应计入汽车冲击力。当f小于1.5赫兹是，μ=0.05当f在1.5到14赫兹之间时，μ=0.1767Lnf-0.0157当f大于14赫兹是，μ=0.05在《公路桥涵设计通用规范》中规定，当拱圈桥拱上建筑可以看做简支梁桥时按照下式计算。ccmEIl2112f所以冲击系数为1.26下面以一号梁的计算为例，计算各个截面的剪力与弯矩，1，跨中截面弯矩Mq=（1+）*（mcqqkῼ+mkpkyk）=1.26*1*(0.881*7.875*47.53+0.881*178.5*19.514)=1381.83kn/m2Mr=mcr*qr*ῼ=1.125*3*47.53=160.41KN/M剪力Qk=（1+）*（mcqqkῼ+mkpkyk）Qk=1.26*1（0.625*7.875*2.438+0.625*178.5*0.5）=85.40kn/m2Qr=mcr*qr*ῼQr=1.125*3*2.438=8.228kn2四分之一截面Mq=（1+）*（mcqqkῼ+mkpkyk）=1036.112kn/m2Mr=mcr*qr*ῼ=0.881*3*35.65=94.22剪力：Qk=（1+）*（mcqqkῼ+mkpkyk）=104.3Qr=mcr*qr*ῼ=18.523支点截面：弯矩：均为零剪力：Qk=（1+）*（mcqqkῼ+mkpkyk）=376.81Qr=mcr*qr*ῼ=32.9现在汇总上述数据如下：序号荷载类型弯矩剪力梁端弯矩四分之一处跨中弯矩梁端四分之一处跨中弯矩1恒载0663.76885.03181.5490.7702汽车荷载01036.1121381.83376.81104.3085.403人群荷载0120.32160.4132.918.528.234承载能力极限2381.82883176.258782.23275.682128.7776状态5正常使用状态短期效应组合1341.991789.5247.337165.45272.616正常使用状态长期效应组合1030.6981374.374310.64101.2740.0823主梁内力组合1号梁的内力组合及计算过程列于上述，同理可知其他各号梁的跨中截面，四分之一截面，以及支点处截面的剪力弯矩，现在汇总与下述表格：梁的编号荷载类型弯矩梁端四分之一出跨中弯矩梁端四分之一处跨中弯矩1正常使用状态短期效应组合01341.991789.5247.3165.45272.61正常使用状态长期效应组合01030.6981374.37310.64101.2740.082承载能力极限状态02381.82883176.585782.2356.16264.382正常使用状态短期效应组合01030.911174.02208.75108.1637.75正常使用状态长期效应组合0912.71014.7161.4682.8921.57承载能力极限状态02183.7622902.276372.87197.8191.063正常使用状态短期效应组合0989.921071.275222.3108.4937.96正常使用状态长期效应组合0892.91932.327169.283.0821.69承载能力极限状态01989.72231.8403.35198.6391.16四行车道板计算1行车道板的计算图示：由于主梁之间的连接刚度较大，所以主梁肋间的行车道板按照多跨连续单向板计算，顺桥向去一延米的班带作为研究对象。2行车道板的内力计算1荷载：横载：翼板：G1=25*1*0.12=3kn/m人行道及栏杆：G2=5kn/m活载：人群荷载：G3=3.0kn/m2内力：支撑点处的弯矩和剪力最大：M=0.5*（G1+G2+G3）L2-G3*0.25（L-0.25/2）=4.5545-0.58875=3.9658Q=(G1+G2)L+G3(L-0.25)=9.262主梁肋板间的内力计算：由于相邻主梁间在翼缘板出湿接缝，且有若干根横隔梁连接，故而可以认为主梁横向连接刚度较大，则主梁肋板间的行车道板按照弹性固结的多跨连续单向板计算（主梁的粱肋对行车道板为弹性h支撑。）主要荷载有：恒载：翼缘板：G1=3kn/m桥面铺装：G2=1.84KN/MG=G1+G2=4.84KN/M活载：计算车辆荷载轮载的有效宽度a,根据通规可以知道a2=0.2mb2=0.6m.铺装层厚度H=0.08mA1=a2+2H=0.2+2*0.08=0.36mB1=b2+2H=0.6+2*0.08=0.76m轮载在跨径中间是，A=A1+L/3=0.36+2/3=1.0272L/3=1.333车轮荷载最小轮距为1.4m大于上面计算的A，故而相邻的荷载不会发生重叠，则取A=1.333M轮载在板的支撑处Az=A1+t=0,54mL/3=0.667m,所以取Az=0.667m.轮载在靠近板的支撑处：AX=Az+2X做出汽车不同轮载作用下的有效工作宽度图形：如下：1m宽简支板桥的跨中荷载弯矩值M=p(1+)(L-0.5*B1)/8aP为车轮荷载后轮重度标准值(1+)为冲击系数L为板长的计算跨径，A为版跨中的有效工作宽度，则有M=p(1+)(L-0.5*B1)/8a=140*1.26*(2-0.76/2)/(8*1.333)=26.797KNM每米板宽度的跨中横载弯矩计算公式：M=gL2/8式子中g为每延米的恒载重量则带入数据可以得到。M=2.42knm则每米板宽的跨中总弯矩值为：M=26.797+2.42=29.217支点剪力计算：汽车荷载的标准轮距为1.8m.计算最大剪力时，远端的轮距进入范围很少，且从影响线上可以看出，远端的轮距影响很小，为了简化计算，可以省略不计入考虑，仅计算一个轮载进入跨径范围。计算公式如下：Q=gL0/2+(1+)(A1Y1+A2Y2)其中：矩形部分荷载的合力为（以p=P/（2Ab1））则A1=pb1=140/(2*1.333)=52.513三角形部分荷载的合力为（以p'=P/(2Ab1)带入）A2=（（p'–p）/2）(A-Az)=140*(1.333-0.667)2/(8*1.333*0.667*0.76)=11.487标注：式中p'与p分别是有效宽度A与a2处的荷载强度：Y2对应于荷载合力A2的支点剪力影响线竖直坐标值：Y1对应于荷载合力A1的支点剪力影响线竖直坐标值：L0板的净跨径，则其计算结果是：Q=gL0/2+(1+)(A1Y1+A2Y2)=4.84*1.82/2+126*（52.513*0.791+11.487*0.939）=4.4044+65.9283=70.3327