20米装配式钢筋混凝土简支T型梁桥

.............三明学院建筑工程学院课程设计20米装配式钢筋混凝土简支T型梁桥上部结构设计及计算专业：道路与桥梁课程：《桥梁工程》学号：学生姓名：指导教师：完成期限：2013-10-25——2013-11-01.............目录一、设计资料………………………………………………………………………（1）二、设计内容及要求………………………………………………………………（2）三、设计正文………………………………………………………………………（2）（一）恒载内力计算…………………………………………………………（4）（二）活载内力计算…………………………………………………………（4）（三）荷载组合计算…………………………………………………………（5）1.2.1用“杠杆法”计算荷载位于支点处各主梁的荷载横向分布系…（5）1.2.2用“修正刚性横梁法”计算荷载位于跨中时各主梁的荷载横向分布系数……………………………………………………………………………………（6）1.2.3计算主梁在荷载作用下跨中截面、支点和L/4截面的弯矩和剪力…………………………………………………………………………………（10）1.3主梁内力组合…………………………………………………………………………………（21）2、配筋计算及强度验算…………………………………………………………………………………（26）四、主要参考文献…………………………………………………………………………………（28）五、图纸……………………………………………………………………………（29）.............20米装配式钢筋混凝土简支T形桥上部结构设计及计算一、设计资料1、桥面净宽：净-7（车行道）+2×0.75（人行道）。2、主梁跨径和全长标准跨径：Lb=20m（墩中心距离）。计算跨径：L=19.5m（支座中心距离）。预制长度：L’=19.96m（主梁预制长度）。3、设计荷载公路-I级，人群3.0kN/m2。4、桥面铺装：3厘米厚的沥青混凝土面层（重度为21KN/m3）和平均厚9厘米的防水砼，重度25KN/m35、材料（1）钢筋技术指标种类弹性横量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度I级(MPa)2.1105240240240II级(MPa)2.0105340340340（2）混凝土技术指标（T形主梁、桥面铺装（防水）为C30，栏杆、人行道为C25.种类设计强度标准强度弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉C2514.5MPa1.55MPa17.5MPa1.90MPa28500MPaC3017.5MPa2.15MPa21.0MPa2.10MPa30000MPa6、结构尺寸横隔梁5根，肋宽15cm。.............桥梁纵向布置图（单位：cm）桥梁横断面图（单位：cm）T型梁尺寸图（单位：cm）7、设计依据①．《桥梁工程》范立础主编，人民交通出版社；②．《公路通用桥涵设计规范》(JTGD60-2004)；③．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004，简称《公预规》；④．《结构设计原理》叶见曙主编，人民交通出版社；⑤．《公路桥梁设计丛书—桥梁通用构造及简支梁桥》胡兆同、陈万春编著。二、设计内容及要求按照相关规范，进行一跨钢筋混凝土简支T梁的横断面设计、内力计算和强度验算。1519.9619.5485485485485160160160160757570012816014012081418.............1．根据给定的基本设计资料，参考标准图、技术规范与经验公式，正确拟定桥梁纵断面和横断面的布置，选取恰当的桥面铺装层，初步确定T形主梁、横隔梁、桥面铺装层等的细部尺寸。绘制桥梁横断面布置图、纵断面布置图，T形梁细部尺寸图。2.主梁内力计算、配筋及强度验算（1）用“杠杆法”计算荷载位于支点处各主梁的荷载横向分布系数。（2）用“修正刚性横梁法”计算荷载位于跨中时各主梁的荷载横向分布系数。（3）计算主梁在荷载作用下跨中截面、支点截面和1/4截面的弯矩和剪力。（4）进行主梁内力组合，并画出主梁弯矩包络图和剪力包络图。3.主梁载面设计、配筋及验算4.主梁配筋图，构造图三、设计正文(一)恒载内力1．每延米板上的恒载个g桥面铺装沥青混凝土面层：10.031.0210.63/gkNm防水砼：20.091.0252.25/gkNm每延米跨宽板恒载合计：120.632.252.88/gggkNm2．永久荷载产生的效应弯矩：220111.60.182.88()0.73222sgMglkNm剪力：01.60.182.88()2.042sgQglkN（二）、活载内力1）、铰接板桥面计算以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）规定，局部加载选用车辆荷载。规范中表4.3.1规定，车辆荷载前轮着地长度及宽度为0.2m0.3m，中后轮着地长度及宽度为0.2m0.6m，则板上荷载压力面的边长为：前轮：1220.220.120.44aaHm1220.320.120.54bbHm中、后轮：1220.220.120.44aaHm.............1220.620.120.84bbHm规范中，纵向前轮与中轮轴距为3.0m，中轮与后轮前轴距离为7.0m，中轮与后轮的前后轴之间的距离均为1.4m，横向同一车辆两个车轮之间的距离为1.8m，并行车辆间最接近距离为1.3m，计算车辆荷载对于悬臂根部的有效分布宽度。前轮：1020.4420.711.86()3.0()aalmm中后轮：1020.4420.711.86()1.4()aalmm由此可知，中后轮的纵向有效分布宽度存在重叠部分，计算重叠后的有效部分宽度为：,1020.441.420713.26()aadlm横向而言，布置在铰缝中央的车轮中心最近车轮边缘的距离为：101.30.51.30.50.840.88()0.71bbmlm那么车轮作用在横向上没有产生叠加效应。根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004），车辆荷载的中轮轴重为120KN,后轮轴重为140KN,取较为不利的后轮轴重进行加载，每米宽板条上，车辆荷载作用于悬臂根部的弯矩标准值为：1102800.84()(0.8)12.67/4443.264spkbPMlkNma车辆冲击作用的弯矩标准值为：210.312.673.80/mspkspkMMKN每米宽板上车辆荷载作用的剪力标准值为：128021.47443.26spkPQKNa每米宽板上车辆荷载冲击作用的剪力标准值为：210.321.476.44spkspkQQKN2)外挑悬臂板桥面板计算车辆荷载对于外挑悬壁板根部的有效分布宽度与前一致，但弯矩和剪力标准值的计算不同，根据相关公式，由于车辆荷载后轮对应的压力面宽度120.60.120.720.71bbHmm，所以对应每米宽板条上，车辆荷载作用于外挑悬臂根部的弯矩标准值为：022112800.7115.03443.260.72spkPMlKNmab车辆荷载冲击作用的弯矩标准值为：210.315.034.51spkspkMMKNm每米宽板条上车辆荷载作用的剪力标准值为：.............1012800.7142.35223.260.72spkPQlKNab每米宽板条上车辆荷载冲击作用的剪力标准值为：210.342.3512.71spkspkQQKN（三）荷载组合根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）的规定，分别对桥面板进行承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计，并进行不同的作用效应组合。（1）承载能力极限状态设计结构重要度系数取1.0，永久作用效应分项系数取1.2，汽车荷载效应分项系数取1.4则：铰接板悬臂根部弯矩组合1112()1.20.731.4(12.673.80)23.93udGsgQspkspkMMMMKNm铰接板悬臂根部剪力组合1112()1.22.041.4(21.476.44)63.55KNudGsgQspkspkQQQQ外挑悬臂根部弯矩组合1112()1.20.731.4(15.034.51)28.23udGsgQspkspkMMMMKNm外挑悬臂根部剪力组合1112()1.22.041.4(42.3512.71)79.53KNudGsgQspkspkQQQQ（2）正常使用极限状态设计汽车荷载的频遇值系数取0.7，则铰接板悬臂根部弯矩组合1110.730.712.679.60sdsgspkMMMKNm铰接板悬臂根部剪力组合1112.040.721.4717.07sdsgspkQQQKN外挑悬臂根部弯矩组合1110.730.715.0311.25udsgspkMMMKNm外挑悬臂根部剪力组合1112.040. 742.3531.69sdsgspkQQQKN(三)截面设计、配筋与强度验算1.界面设计与配筋悬臂板根部高度14hcm，净保护层2acm。若选用12钢筋，则有效高度0h为：00.0140.140.020.11322dhham.............根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.2条：00()2dcdxMfbxh化简：20.2260.004250xx解得：0.0205xm验算：00.560.1130.06330.0205bhmxm根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.2条：sdscdfAfbx42211.51.00.02058.42108.42280sAmcm需要的间距为：100/(8.42/1.131)13.4scm，取13scm此时21001.1318.713sAcm即桥面板布置间距为13cm的12钢筋根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.9条，抗剪截面应符合：30,00.5110dcukVfbh30.5110301000113315.6542.41dkNVkN满足规范要求根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.10条30200.5010dtdVfbh30.50101.01.23100011369.542.41dkNVkN故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋。板内分布钢筋用8，间距取25cm。2.承载能力验算由sdscdfAfbx可得：/()0.0211sdscdxfAfbm0()224.8624.46/dcdAxMfbxhkNmMkNm.............承载能力满足要求三、主梁的计算(一)主梁的荷载横向分布系数1．跨中弯矩横向分布系数(根据偏心受压法计算，考虑主梁抗扭刚度修正)(1)主梁的抗弯惯矩I及抗扭惯矩TI平均板厚：01(814)112hcm主梁截面的重心距顶缘距离xa：11140(16018)11140182245.3(16018)1114018xacm323242411111401421114211(45.3)1814018140(45.3)12212281434478.14344710IcmmT形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面抗扭惯矩之和：顶板：11/1.6/0.1114.5bt，查表得333.0