预制装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计

《桥梁工程》课程设计——预制装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计姓名组别第二组班级指导教师完成日期2013.7.12《桥梁工程》课程设计任务书第二组一、设计目的：通过本课程设计，完成预制装配式钢筋混凝土公路简支T梁桥设计，掌握中小跨径简支梁桥上部结构的一般设计方法，具备初步的独立设计能力；掌握简支梁桥荷载横向分布系数m、主梁计算内力、横隔梁的计算内力、行车道板计算内力等计算能力；提高综合运用所学理论知识，具有独立分析问题和解决问题的能力；进一步提高桥梁绘图设计的能力。二、设计题目：预制装配式钢筋混凝土简支T型梁设计三、基本设计资料：（一）跨度和桥面宽度标准跨径：14m（墩中心距）。计算跨径：13.5m。104335主梁全长：13.9m。桥面宽度（桥面净空）：净7+2×1.5（二）技术标准设计荷载：公路-II级，人群3.5kN/m2。环境标准：Ⅰ类环境。设计安全等级：二级。（三）主要材料材料材料规格内容钢筋HRB335（原Ⅱ级）主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋R235（原Ⅰ级）箍筋混凝土C25主梁C30防水桥面铺装（四）结构尺寸横隔梁5根，肋宽10cm。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）（五）构造形式及截面尺寸如图1所示，全桥共有5片T形梁组成，单片T形梁为1.4m，宽1.8m；桥上横坡；为双向1.5%，坡度由C30混凝土铺装控制；设有4根横梁。（六）计算方法极限状态法（七）设计依据(1)《公路桥涵设计通用规范》（JTG–D60-2004）。(2)《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG–D60-2004）。四、桥梁结构的计算（一）行车道板的计算1、荷载横向分布系数计算（1）计算模式行车道板按照两端固定中间铰接的板来计算18018018018015015070012818014012081420（2）荷载及其效应a、每延米板上的恒载个g桥面铺装：mkNg/4.2240.11.01T梁翼缘板自重：mkNg/75.2250.111.02b、每延米跨宽板恒载合计：mkNggg/15.575.24.221永久荷载产生的效应弯矩：kNmglMsg65.1)22.08.1(15.52121220剪力：kNglQsg12.4)22.08.1(15.50可变荷载产生的效应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》4.3.1条后轮着地宽度2b及长度2a为：ma2.02mb6.02顺行车方向轮压分布宽度：mHaa4.01.022.0221垂直行车方向轮压分布宽度：mHbb8.01.026.0221荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度：mlaa4.38.024.14.024.101单轮时：mlaa0.28.024.02'01根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.2条，局部加载冲击系数：3.11作用于每米宽板条上的弯矩为：mkNblaPMsp/06.16)48.08.0(4.342803.1)4(4)1(10单个车轮时：mkNblaPMsp/65.13)48.08.0(0.241403.1)4('4)1('10取最大值：mkNMsp/06.16作用于每米宽板条上的剪力为：kNaPQsp76.264.342803.14)1(2、基本组合根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条恒+汽：mkNMMspsg/46.24)06.16(4.1)65.1(2.14.12.1kNQQspsg41.4276.264.112.42.14.12.1故行车道板的设计作用效应为：mkNMsj/46.24kNQsj41.423、行车道板的截面设计、配筋与强度验算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324.4611.5101.0(0.113)2xx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30.5110251000113288.1542.41dkNVkN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。4、行车道板的承载能力验算由sdscdfAfbx可得：/()2800.00087/(11.51.0)0.0211sdscdxfAfbm03()20.021111.5101.00.0211(0.113)24.8624.46/2dcdAxMfbxhkNmMkNm承载能力满足要求（二）主梁的计算1、主梁的荷载横向分布系数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)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：cmax1.452014011)20180(21402014021111)20180(424232310087070.99087070)1.452140(1402014020121)2111.45(1116011160121mcmI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：4.1611.0/8.1/11tb，查表得333.01a腹板：45.62.0/)11.04.1(/22tb，查表得301.02a3331090.32.029.1301.011.08.1333.0TI2、抗扭修正系数根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》3.1.6条，EG4.0maa6.351maa8.142ma034.32)8.16.3(222512iia961.010087070.94.32121090.355.134.011121123222iiTiIaEIGl3、各主梁横向分布系数1号主梁的横向影响线584.04.326.36.3961.05111392.04.328.16.3961.051122.04.3206.3961.051130078.04.328.16.3961.05114184.04.326.36.3961.05115具体见下图1号主梁横向影响线同理可求得2号主梁和3号主梁的影响线，由于结构对称，4号主梁的影响线与2号主梁影响线对称，5号主梁的影响线与1号主梁影响线对称.1号2号3号4号5号0.3770.2880.20.1120.0232号主梁横向影响线5号4号3号2号1号0.20.20.20.20.23号主梁横向影响线对1、2、3号主梁进行最不利加载以求得横向分布系数，加载的位置见下图0.0150.1910.3180.4941号2号3号4号5号0.3770.20.023-0.1530.553人群人行道板及栏杆人行道板及栏杆人群0.592-0.190.641-0.2391号主梁最不利加载0.1050.1940.2580.3470.0230.1120.20.2880.3775号4号3号2号1号人行道板及栏杆人群人群人行道板及栏杆0.3970.4220.001-0.022号主梁最不利加载3号两的横向影响线为直线，可直接计算对于公路II级1号主梁的横向分布系数：11(0.4940.3160.1910.015)0.5082q2号主梁的横向分布系数：21(0.3470.2580.1940.105)0.4522q3号主梁的横向分布系数：310.240.42q对于人群1号主梁的横向分布系数：10.592r2号主梁的横向分布系数：20.397r3号主梁的横向分布系数：320.20.4r对于人行道板和栏杆1号主梁的横向分布系数：10.6410.2390.402b2号主梁的横向分布系数：20.4220.020.402b3号主梁的横向分布系数：30.20.20.4b4、梁端剪力横向分布系数(根据杠杆法计算)0.6671号2号3号4号5号1.00人群人群1.2221号主梁加载1号2号3号4号5号人群人群1.00-0.2222号主梁加载1号2号3号4号5号人群人群1.000.2783号主梁加载对于公路II级1号主梁的横向分布系数：11'0.6670.3342q2号主梁的横向分布系数：21'1.000.52q3号主梁的横向分布系数：31'(1.00.278)0.6392q对于人群1号主梁的横向分布系数：1'1.222r2号主梁的横向分布系数：2'0.222r3号主梁的横向分布系数：3'0r5、作用效应计算（1）永久作用效应永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担主梁：384.6142.04.111.02.0-8.1中梁：36.15.1351415.028.012.106.15.0边梁：68.05.1351415.08.012.106.15.0桥面铺装：43.25.138.11.0人行道板及栏杆按照5.5kN/m来计算，根据横向分布系数分摊至各主梁的荷载为：1号主梁：0.4025.52.21/kNm2号主梁：0.4025.52.21/kNm3号主梁：0.45.52.2/kNm各梁的永久荷载为：1号主梁：11.40.674.322.2118.6/kNm2号主梁：11.41.334.322.2119.26/kNm3号主梁：11.41.334.322.219.25/kNm（2）永久作用效应计算1号主梁跨中弯矩：7.4236.18815.13221M支点剪力：6.1255.136.182121Q2号主梁跨中弯矩：8.43826.19815.13221M支点剪力：0.1305.1326.192121Q3号主梁跨中弯矩：5.43825.19815.13221M支点剪力：9.1295.1325.192121Q（3）可变作用效应汽车荷载冲击系数取冲击系数0.3可变作用产生的弯矩公路II级根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.1条规定，公路II级车道荷载按照公路I级车道荷载的0.75倍采用，即均布荷载7.875/kqkNm，195kPkN各主梁的跨中弯矩：1号主梁：1.5535.13195415.13875.7813.01508.0221M2号主梁：1.4925.13195415.1387