《混凝土简支桥梁计算书-完整版(共50页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《混凝土简支桥梁计算书-完整版(共50页).doc（50页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上土木建筑学院课程设计（论文）计算书课程名称： 桥梁工程课程设计 设计题目：装配式钢筋混凝土简直T型梁桥上部结构设计专 业： 土木工程 班级： 2008-1 设 计 人： 任常杰 指导教师： 张 征 山东科技大学土木建筑学院2011年 7 月 4 日课程设计任务书专业（方向）： 土木工程 班级： 2008-1 学 生 姓 名： 任常杰 学号： 9 一、 课程设计题目： 装配式钢筋混凝土简支T型梁桥上部结构设计 原始资料：1.标准跨径为25m，计算跨径为24.5m，预制梁长为24.96m； 2.桥面净宽：净7m（车行道）+20.75m（人行道）； 3.设计荷载：公路级，人
2、群3.0kN/m2,每侧栏杆及人行道的重量按5.0 kN/m2计； 4.材料： 混凝土：主梁选用C30，铺装层选用C25 ； 钢筋：直径12时采用HRB335，直径12时采用R235； 5.材料容重：水泥砼23 kN/m2；钢筋砼25 kN/m2；沥青砼21 kN/m2 二、 设计应解决下列主要问题：1.横向荷载分布系数的计算； 2.主梁内力的计算； 3.行车道板的内力计算； 4.横隔梁的内力计算； 5.支座的计算。 三、 设计图纸：1.桥梁总体布置图； 2. 主梁纵横断面布置图； 3.桥面构造横截面图。 四、命题发出日期： 2011.6.20 设计应完成日期： 2011.6.24 设计指导人
3、（签章）： 系 主 任（签章）： 日期： 年 月 日指导教师对课程设计评语 指导教师（签章）： 系 主 任（签章）： 日期： 年 月 日专心-专注-专业摘 要 桥梁工程作为公路交通和铁路交通中的一个重要组成部分，是道路跨越障碍物的主要结构。同时，也是解决城市交通用地不足的有效方式。本设计为装配式钢筋混凝土简支T型梁桥上部结构设计。主要包括横向荷载分布系数的计算，主梁内力的计算，行车道板的计算，横隔梁内力的计算还有支座的计算。装配式钢筋混凝土简支T型梁桥的计算是一个比较复杂的过程 ，桥梁作为交通要塞其安全性必须要有保证，在设计之前就要充分估计其界面，在梁高上可以采用保守的方式结合经验进行初步拟定
4、，主梁的高度左右整个桥梁的设计，所以主梁截面的合理估计很重要，横向荷载分布系数采用偏心压力法求解，有了横向荷载分布系数才能正确计算出作用在主梁上的作用效应，得到了各种荷载组合后的作用效应，进而运用极限状态设计原理对主梁进行配筋，并验算。验算包括主梁截面承载力的验算，裂缝宽度验算，挠度的验算。横隔梁的计算，跟主梁的计算差不多。在计算过程中，一定要遵循一个原则，就是一步一验算，每计算完一步都要进行验算，这样可以及时发现问题所在。关键词：T型梁桥；主梁；横隔梁；行车道板；支座目 录1工程简介 （1）2 设计任务 （1）3设计原始资料 （1）4 主梁的计算 （3）（一）主梁的荷载横向分布系数（3）（二
5、）作用效应计算（6）（三）持久张狂承载能力极限状态下截面设计、配筋于验算（12）（四）持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算（22）（五）持久状况正常使用极限状态下挠度验算（23） 5 横隔梁的计算（26）（一）横隔梁内力计算 （26）（二）横隔梁截面配筋与验算 （28）（三）横隔梁剪力效应计算及配筋设计（30）（四）横梁接头钢板及焊缝计算 （31）6 行车道板的计算 （34）7 支座计算 （38）总结 （41）参考文献（42）1 工程简介本设计为装配式钢筋混凝土简支T型梁桥的设计，主要包括横向荷载分布系数的计算，主梁内力的计算，行车道板的计算，横隔梁内力的计算还有支座的计算。装配式钢筋混凝土
6、简支T型梁桥的计算是一个比较复杂的过程 ，桥梁作为交通要塞其安全性必须要有保证，在设计之前就要充分估计其界面，在梁高上可以采用保守的方式结合经验进行初步拟定，主梁的高度左右整个桥梁的设计，所以主梁截面的合理估计很重要，横向荷载分布系数采用偏心压力法求解，有了横向荷载分布系数才能正确计算出作用在主梁上的作用效应，得到了各种荷载组合后的作用效应，进而运用极限状态设计原理对主梁进行配筋，并验算。验算包括主梁截面承载力的验算，裂缝宽度验算，挠度的验算。还需要进行横隔梁的计算，行车道板的计算，以及支座的计算。 2 设计任务1.横向荷载分布系数的计算；2.主梁内力的计算；3.行车道板内力的计算；4.横隔梁
7、的内力计算；5.支座的计算。6.桥梁设计图的绘制，包括桥梁总体布置图，主梁纵、横断面布置图，桥面构造横截面图。3 设计原始资料1.桥面净空净7m+20.75m人行道2.主梁跨径和全长标准跨径：25.00m（墩中心距离）计算跨径：24.5m（支座中心线距离）主梁全长：24.96m（主梁预制长度）3.设计荷载公路级，人群荷载3kN/。4.材料混凝土：主梁选用C30，铺装层选用C25 ； 钢筋：直径12时采用HRB335，直径12时采用R235。 5.计算方法极限状态法。6.结构尺寸如图3-1所示，全面段五片主梁，设五根横隔梁。图 3-1 （尺寸单位：cm）7.设计依据（1）公路桥涵设计通用规范（J
8、TG2004），简称桥规；（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），简称公预规；（3）公路桥涵地基及基础设计规范（JTJ 02485），简称基规。4 主梁的计算（一）主梁的荷载横向分布系数主梁的截面尺寸及参数见表4-1主梁截面尺寸及参数 表4-1截面尺寸/cm平均板厚h1重心位置ax惯性矩Ix翼板宽1601153.8 翼板厚端部8根部14梁高160肋板厚181.跨中荷载弯矩横向分布系数偏心压力法此桥在跨度内设置有横隔梁，具有强大的横向刚性连接，且结构的长宽比为：故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数mc。本桥梁各根主梁的横截面积均相等，梁数n=5，梁
9、间距为1.60m，则 由公式(4-1) (4-1)计算各梁在1号梁和5号梁处得影响线竖标值和。如下：1号梁： 2号梁： 3号梁： 由于该桥梁1号主梁和5号主梁对称分布，2号主梁和4号主梁对称分布，故4号主梁和5号主梁的影响线省略不算。由公式（4-2）计算各梁影响线零点位置 （4-2）1号梁零点位置： 2号梁零点位置： 3号梁影响线为水平线，无零点位置。各梁影响线及其荷载分布如图4-1所示。各梁影响线横向荷载分布系数由公式（4-3）和公式（4-4）可得 （4-3） （4-4）式中：分别为各主梁的汽车荷载、人群荷载到零点的位置。其值由图4-1可得。1号梁跨中横向荷载分布系数： 2号梁跨中横向荷载分
10、布系数： 3号梁跨中横向荷载分布系数： 2.梁端剪力横向荷载分布系数计算杠杆原理法计算图示，如图（4-2）梁端横向荷载分布系数计算1号主梁梁端横向荷载分布系数： 2号主梁梁端横向荷载分布系数： 3号主梁梁端横向荷载分布系数： （二）作用效应计算1.永久作用效应（1）永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，计算表见表4-2表4-2构件名构建简图尺寸（尺寸单位：cm）单元构件体积及算式重度（kN/m3）每延米重力（kN/m3）主梁1.601.60-20.71（1.60-（0.08+0.14）/2）=0.4442511.1横隔梁中梁| 边梁1.09(0.16+0.15)/220.71624
11、.5=0.05841.09(0.16+0.15)/20.71624.5=0.0292250.54825=1.460.29225=0.73桥面铺装沥青混凝土：0.021.60=0.032混凝土垫层:0.091.60=0.14421230.03221=0.6720.14423=3.312=3.984人行道设计资料中已给出5.0kN/m，将其平均分布到五个梁上5.025=2.0kN/m各梁的永久荷载汇总于表4-3各梁永久荷载表4-3梁号主梁横梁栏杆及人行道铺装层合计1（5）11.100.732.003.98417.8142（4）11.101.462.003.98418.544311.101.462.
12、003.98418.544（2）永久作用效应计算影响线面积计算见表4-4影响线面积计算 表4-4项目计算面积影响线面积0M1/20=L/4L/2=24.52/8=75.03M1/40=3L/16L/2=324.52/32=56.27Q1/20=0 剪力时0=1/2L/21/2=L/8=3.06Q00=L/2=12.25永久作用效应计算表见表4-5永久作用效应计算表 表4-5梁号M1/2（kNm）M1/4（kNm）Q0（kNm）q0q0q0q0q0q01（5）17.814 75.03 1336.61 17.814 56.27 1002.46 17.814 12.25 218.22 2（4）18.
13、544 75.03 1391.38 18.544 56.27 1043.53 18.544 12.25 227.16 3 18.544 75.03 1391.38 18.544 56.27 1043.53 18.544 12.25 227.16 2.可变作用效应（1）汽车荷载冲击系数简支梁的自振频率为： （4-5）介于1.5Hz和14Hz之间，按桥规4.3.2条规定，冲击系数按照公式（4-6）计算： （4-6）公路级均布荷载，集中荷载及其影响线面积（表4-6）按照桥规4.3.1条规定,公路级车道荷载按照公路级车道荷载的0.75倍采用，即均布荷载，。公路-级及其影响线面积0表 表4-6项目顶点位
14、置qk（kN/）pk(kN)0M1/2L/2处7.875193.575.03M1/4L/4处7.875193.556.27Q0支点处7.875193.512.25Q1/2L/2处7.875193.53.06可变作用（人群）（每延米）：（3）可变作用效应（弯矩）计算（表4-7表4-9）汽车荷载公路-级产生的弯矩（kNm） 表4-7梁号内力mcq1+qk0Pkyk 弯矩效应(+)1（5）M1/20.5381.25497.87575.03 193.56.1251199.08 M1/40.53856.27 4.594899.34 2（4）M1/20.46975.03 6.1251045.30 M1/4
15、0.46956.27 4.594784.00 3M1/20.475.03 6.125891.51 M1/40.456.27 4.594668.66 人群产生的弯矩(kNm)表4-8梁号内力mcrq人0弯矩效应1（5）M1/20.6842.2575.03 115.47 M1/40.6842.2556.27 86.60 2（4）M1/20.4422.2575.03 74.62 M1/40.4422.2556.27 55.96 3M1/20.42.2575.03 67.53 M1/40.42.2556.27 50.65 基本荷载组合：按桥规4.1.6条规定，永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分
16、项系数为：永久荷载作用分项系数：；汽车荷载作用分项系数：；人群荷载作用分项系数：。弯矩组合表见表4-9。弯矩基本组合表（单位：kNm）表4-9梁号内力永久荷载SGik人群SQjk汽车SQ1k0GiQjQ1c0(GiSQik+cQjSQjk+Q1SQ1k)1（5）M1/21336.61 115.471199.08 1.0 1.21.41.40.83411.97 M1/41002.46 86.60899.34 2559.02 2（4）M1/21391.38 74.621045.30 3216.64 M1/41043.53 55.96784.00 2412.52 3M1/21391.38 67.53
17、891.51 2993.40 M1/41043.53 50.65668.66 2245.09 注：0桥梁结构重要性系数，本例取0=1.0。c与其它可变荷载作用效应的组合系数，本例取c=0.8。（4）可变荷载剪力效应计算计算可变荷载剪力效应应计入横向荷载分布系数沿桥跨变化的影响。通常分两步进行，先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应；再用支点剪力荷载横向分布系数并考虑支点至为直线变化来计算支点剪力效应。剪力计算时，按照桥规4.3.1条规定，集中荷载标准值需要乘以1.2的系数。跨中剪力的计算（见表4-10表4-11） 公路-级产生的跨中剪力V1/2 表4-10梁号内力1+qk0Pkyk 弯矩效应(+
18、)1（5）V1/20.5381.25497.8753.0625232.20.594.67 2（4）V1/20.49687.28 3 V1/20.587.98 人群荷载产生的跨中剪力（kN）表4-11梁号内力P0弯矩效应1（5）V1/20.6842.253.06254.71 2（4）V1/20.4423.05 3 V1/20.42.76 支点剪力的计算（见表4-12表4-14）计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为：a.支点处按杠杆法计算的；b.按跨中弯矩的横向荷载分布系数（同前）c.支点处在和之间按照直线变化（图4-3） 汽车荷载产生的支点剪力效应计算式为： （4-7）式中 ，； ，；。人群荷
19、载产生的支点剪力效应计算式为： （4-8）式中参数与公式（4-7）中意义相同。汽车荷载作用下如图4-3所示，计算结果如表4-12所示。汽车荷载产生的支点剪力效应计算表（单位：kN）表4-12梁号1+qkPkmcqmoqmb剪力效应1（5）1.25497.875232.20.5380.4380.486 24.9619.685.287.76 4.72 170.43 2（4）0.4690.50.485 147.04 3 0.40.5940.501 174.27 人群荷载所用如图4-4所示，计算结果如表4-13所示。人群荷载产生的支点剪力效应（单位：kN）表4-13梁号Prmcrmormb剪力效应1（
20、5）2.250.6841.4421.0787.764.7223.392（4）0.44200.2129.9730.400.1929.02剪力效应组合如表4-14.剪力效应组合表（单位：kN）表4-12梁号剪力效应永久荷载人群汽车0(GiSQik+cQjSQjk+Q1SQ1k)1V0218.223.39170.43526.66 V1/204.7194.67211.14 2V0227.29.97147.04527.74 V1/203.0587.28125.60 3V0227.29.02174.27526.68 V1/202.7687.98126.26 注：0桥梁结构重要性系数，本例取0=1.0。c与
21、其它可变荷载作用效应的组合系数，本例取c=0.8。（三）持久张狂承载能力极限状态下截面设计、配筋于验算1.配置主筋由弯矩基本组合表4-12可知，1号梁值最大，考虑施工方便，偏安全地一律按1号梁计算弯矩进行配筋。主梁尺寸图如图4-5。设钢筋净保护层为3，钢筋重心到底边距离，则主梁的有效高度 。已知1号梁跨中弯矩，按下式确定T型梁类型。 由此，确定按第一类T型梁计算。 （4-9）解得。按公预规5.2.3条： （4-10）选用1032和220钢筋：钢筋布置如图4-5所示，钢筋重心位置为： （4-11） 实际有效高度：按公预规9.1.12要求，含筋率满足规范要求： （4-12）2.持久状况截面承载能力
22、极限状态计算按截面实际配筋值计算受压区高度为： （4-13）截面抗弯极限状态承载力为： （4-14） 满足规范要求。3.根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置由表4-12可知，支点剪力效应以2号梁为最大，为偏安全设计，一律用2号梁数值。跨中剪力效应以1号梁最大，一律以1号梁为准。假定有232通过支点。按公预规9.3.10条的构造要求：根据公预规5.2.9条规定，构造要求满足： （4-15） 按公预规5.2.10条规定： (4-16) 介乎两者之间应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力计算。（1） 斜截面配筋的计算图示。按公预规5.2.6条与5.2.11条规定： 最大剪力取用距支座中心（梁高一半）处截
23、面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%，弯起钢筋（按45%弯起）承担不大于40%； 计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用距支座中心处由弯起钢筋承担的那部分剪力值； 计算以后每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置计算图示如图4-6所示 由内插可得：距梁高h/2处得剪力效应为：相应各排弯起钢筋位置与承担剪力值见表4-13.相应各排弯起钢筋位置、承担剪力以及钢筋面积表4-13斜筋排次弯起点距支座中心距离承担的剪力值钢筋型号钢筋面积钢筋计算面积11.50 202.821608.61365.1523.00 184.731608.61243.4
24、534.50 145.981608.6982.6346.00 107.221608.6721.7557.50 68.47628.0460.8669.00 29.71402.0200.07（2）各派弯起钢筋的计算，按公预规5.2.7条规定，与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力按下式计算： （4-17）式中：弯起钢筋的抗拉设计强度（MPa）；在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋的总面积（）；弯起钢筋与构建纵向轴线的夹角。已知本设计中用：，故相应于各排弯起钢筋的面积按下式计算： （4-18）式中：。每排弯起钢筋的计算面积及配筋面积见表4-13。在近跨中处，增设辅助斜筋，。按公预规5.2.11条规定，弯起钢
25、筋的弯起点，应设在按抗弯强度计算不需要该钢筋的截面以外不小于外，本设计满足要求。（3）主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载能力校核：计算每一弯起钢筋的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，其钢筋的重心亦应不同，则有效高度大小不同。此处系估算，可用同一数值，其影响不会很大。钢筋的抵抗弯矩为： （4-19）钢筋的抵抗弯矩为：跨中截面的钢筋抵抗弯矩为：全梁抗弯承载力校核见图4-7 4.箍筋配置按公预规5.2.11条规定，箍筋间距的计算公式为： （4-20）式中：异形弯矩影响系数，取； 受压翼缘的影响系数，取； 距支座中心处界面上的计算剪力；斜截面内纵向受拉主筋的配筋率，；同一截面上古今的总截面面积（
26、）；箍筋的抗拉设计强度；混凝土和钢筋的剪力分担系数，取。选用双肢箍筋，则面积；距支座中心处的主筋为，；，计算剪力。代入公式（4-20），可得： 选用。根据公预规9.3.13条规定，在支座中心向跨径方向长度不小于1倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于100mm。综上所述，全梁箍筋的配置为双肢箍筋；由支点至距支座中心3.0m处，其余地方箍筋间距为20.则配箍率分别为：当时：当时：均大于规范规定的最小配箍率：R235钢筋不小于0.18%的要求。5.斜截面抗剪承载能力验算按公预规5.2.6条规定，斜截面抗剪强度验算位置为：（1） 距支座中心h/2处截面；（2） 受拉区弯起钢筋弯起点处的截面；（3） 锚于受拉
27、区的纵向主筋开始不受力处的截面；（4） 箍筋数量或间距有改变处得截面；（5） 受弯构件腹板宽度改变处截面。据此，本设计斜截面抗剪强度的验算截面如图4-8所示。既有：斜截面处荷载作用效应表4-14截面至支座距离（m）110.8 507.06431.1221.5 488.97784.4333.0 450.211466.5444.5 411.442046.3556.0 372.672523.8667.5 333.902899.0779.0 295.143171.8斜截面处荷载作用效应如表4-14所示。按公预规2.2.7条规定：受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，器械截面抗剪强度验算公式为： （4-21）
28、（4-22） （4-23）式中，斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪能力设计值（KN） 与斜截面相交的普通弯起钢筋的抗剪能力设计值（KN） 斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积（mm2）斜截面水平投影长度C按下式计算：式中：斜截面受压端正截面处得剪跨比，当m3时，取m=3.为了简化计算可近似取为：（可用平均值），即：由C值可内插求得各个截面顶端处得最大剪力和相应的弯矩。按公预规取，。斜截面11：斜截面截割两组弯起钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： 斜截面22：斜截面截割一组纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： 斜截面33：斜截面截割一组纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： 斜截面
29、44：斜截面截割一组纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： 斜截面55：斜截面截割一组纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： 斜截面66：斜截面截割一组纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： 斜截面77：斜截面不截割纵向弯起钢筋，则弯起钢筋的配筋百分率为：, ,6.持久状况斜截面抗弯极限承载能力极限状态验算钢筋混凝土斜截面抗弯承载能力不足而破坏的原因，主要是由于受拉区纵向钢筋锚固不好或弯起钢筋位置不当而造成的。根据设计经验，如果纵向受拉钢筋与弯起钢筋在构造上注意按规范构造要求配置，斜截面抗弯承载能力可以得到保证而不必进行验算。（四）持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算按公预规6.4.3
30、条的规定，最大裂缝宽度按下式计算： （4-24）式中：钢筋表面形状系数，取1.0； 作用长期效应影响系数，长期荷载作用时，其中 为按作用长期效应组合下的内力和为短期效应组合下的内力； 与构件受力性质有关的系数，取1.0； 纵向受拉钢筋直径，取； 纵向受拉钢筋配筋率，代入后受拉钢筋在使用荷载作用下的应力，按公预规6.4.4条公式计算 （4-25）取1号梁的弯矩效应组合：短期效应组合：=（4-26） 长期效应组合：= （4-27） 选短期组合时，钢筋应力： 钢筋的弹性模量，对HRB335钢筋，=2.0Mpa，代入后可得到：满足公预规6.4.2条“在一般正常大气条件下，钢筋混凝土受弯构件不超过最大裂
31、缝宽度的要求”。但是，还应满足公预规9.3.8条规定，在梁腹高的两侧设置直径为的纵向防裂钢筋，以防止产生裂缝。若用，则，介乎0.00120.002之间，可行。（五）持久状况正常使用极限状态下挠度验算按公预规6.5.1条和6.5.2条规定： （4-28）式中：全截面换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积矩。 换算截面中性轴距T梁顶面的距离。按下式求解： （4-29）代入后：化简：解方程得： 全截面对中心轴的惯性矩：（见表4-1）全截面抗裂边缘弹性地抗矩：为开裂截面弯矩，按下式计算： （4-30）代入后： = 根据上述计算结果，结构的自重弯矩为。公路级可变荷载；，跨中横向分布系数；人群荷载，跨中横向分布系数为。永久作用：可变作用（汽车）： （4-31） 可变作用（人群）： （4-32）式中：作用短期效应组合的频遇值系数，对汽车，对人