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1、-钢筋混凝土简支 T 形梁桥课程设计一、设计资料一、设计资料1、桥面净宽：净-7车行道+21.0人行道+20.25栏杆。2、主梁跨径和全长标准跨径：L=20m墩中心距离。计算跨径：L=19.6m支座中心距离。实际长度：L=19.95m主梁预制长度。3、设计荷载公路-II 级，人群 3.5kN/m2、人行道板及栏杆 5.5kN/m.4、材料混凝土：C25，桥面铺装为 8 厚水泥混凝土，体积质量取 24kN/m3，钢筋混凝土体积质量取 25kN/m3。5、构造尺寸横隔梁 5 根，肋宽 15cm。1548448419511995484484桥梁纵向布置图单位：cm100700128100180180
2、180180桥梁横断面图单位：cm.z.-18081412014020T 型梁尺寸图单位：cm6、计算法极限状态法7、设计依据(1)?公路桥涵设计通用规?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?JTG D60-2004。二、行车道板的计算二、行车道板的计算(一)计算模式行车道板按照两端固定中间铰接的板来计算(二)荷载及其效应1每延米板上的恒载 g桥面铺装：g10.081.0241.92kN/mT 梁翼缘板自重：g20.111.0252.75kN/m每延米跨宽板恒载合计：gg1g21.922.754.67kN/m2永久荷载产生的效应1211.80.22 4.
3、67()1.49kNm弯矩：Msg gl02221.80.2)3.74kN剪力：Qsggl0 4.67(23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.z.-轮荷载根据?公路桥涵设计通用规?条后轮着地宽度b2及长度a2以及平均板厚H=0.5(8+14)=11：顺行车向轮压分布宽度：a1a22H0.220.10.4m垂直行车向轮压分布宽度：b1b22H0.620.10.8maa11.42l00.41.420.83.4m荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度：单轮时：aa12l00.420.82.0m根据?公路桥涵设计通用规?条，局部加载冲击系数：11.3作
4、用于每米宽板条上的弯矩为：单个车轮时：取最大值：Msp 16.06kN/m作用于每米宽板条上的剪力为：Qsp(1)4根本组合根据?公路桥涵设计通用规?条恒+汽：故行车道板的设计作用效应为：P2801.3 26.76kN4a43.4三、主梁的计算三、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IT1平均板厚：h0(814)11cm2.z.-主梁截面的重心距顶缘距离ax：ax(180 20)11111401402022 45.1cm(180 20)1114020T 形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面抗扭惯矩
5、之和：顶板：t1/b10.11/1.80.061，查表得c 0.333腹板：t2/b20.2/(1.40.11)0.155，查表得c 0.301(2)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?条，G 0.425E(3)各主梁横向分布系数1 号主梁的横向影响线具体见以下图1 号主梁横向影响线2 号主梁的横向影响线同理可求得 3 号主梁的影响线，由于构造对称，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.2 号主梁横向影响线3 号主梁横向影响线对 1、2、3 号主梁进展最不利加载以求得横向分布系数，加载的位置见以下图1 号主梁最不利加载
6、2 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：1q(0.506 0.322 0.190 0.006)0.512122 号主梁的横向分布系数：2q3 号主梁的横向分布系数：3q1(0.3530.2610.1950.103)0.456210.240.42.z.-对于人群1 号主梁的横向分布系数：1r0.6082 号主梁的横向分布系数：2r0.4043 号主梁的横向分布系数：3r0.4对于人行道板和栏杆1 号主梁的横向分布系数：1q0.50.6670.3342 号主梁的横向分布系数：2q0.51.000.53 号主梁的横向分布系数：3q0.5(
7、1.00.278)0.6392梁端剪力横向分布系数(根据杠杆法计算)1 号主梁加载2 号主梁加载3 号主梁加载对于公路 II 级10.6670.334212 号主梁的横向分布系数：2q1.00 0.5213 号主梁的横向分布系数：3q(1.00.278)0.63921 号主梁的横向分布系数：2q对于人群1 号主梁的横向分布系数：1r1.2222 号主梁的横向分布系数：2r 0.2223 号主梁的横向分布系数：3r 0(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局部重力平均分配给主梁承担.z.-主梁：(1.80.2)0.111.40.225 11.4kN/m横隔板：1中梁：(1.
8、061.12)0.820.1525519.61.67kNm21边梁：(1.06+1.12)0.80.1525519.60.83kNm2桥面铺装：0.081.824=3.46kNm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：0.45.5=2.2kNm2 号主梁：0.45.5=2.2kNm3 号主梁：0.45.5 2.2kN/m各梁的永久荷载为：1 号主梁：11.4+0.83+3.46+2.2=17.89kNm2 号主梁：11.4+1.67+3.46+2.2=18.73kNm3 号主梁：11.4+1.67+3.46+2.2=18.73kNm(2)永
9、久作用效应计算1 号主梁1跨中弯矩：M1 217.8919.62859.1kNm8支点剪力：Qo 0.517.8919.6 175.3kN2 号主梁1跨中弯矩：M1 218.7319.62899.4kNm83 号主梁1跨中弯矩：M1 218.7319.62899.4kNm8.z.-支点剪力：QO 0.518.7319.6 183.6kN2可变作用效应(1)汽车荷载冲击系数取冲击系数 0.3(2)可变作用产生的弯矩a公路 II 级根据?公路桥涵设计通用规?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1，Pk195kN各主梁的跨中弯矩：111 号主梁：M1
10、2 0.512(10.3)(7.87519.6219519.6)887.7kNm84112 号主梁：M1 2 0.456(10.3)(7.87519.6219519.6)790.6kNm84113 号主梁：M1 2 0.4(1 0.3)(7.87519.6219519.6)693.5kNm84b人群荷载人群荷载：pr3.51.03.5kN/m各主梁的跨中弯矩：11 号主梁：M1 2 0.6083.519.62102.2kNm812 号主梁：M1 2 0.4043.519.6267.9kNm813 号主梁：M1 2 0.43.519.6267.2kNm8c弯矩根本组合根据?公路桥涵设计通用规?条
11、规定，永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分项系数为：永久荷载作用分项系数：G11.2.z.-汽车荷载作用分项系数：Q11.4人群荷载作用分项系数：Q21.4构造重要性系数：01.0组合系数：c0.8各主梁的弯矩根本组合：1 号主梁：M1 21.0(1.2859.11.4887.70.81.4102.2)2388.2kNm2 号主梁：M1 21.0(1.2899.41.4790.60.81.467.9)2262.2kNm3 号主梁：M1 21.0(1.2899.41.4693.50.81.467.2)2125.4kNm(3)可变作用产生的跨中剪力按照跨中的横向分布系数来计算跨中的剪力，横向
12、分布系数沿桥跨没有变化，计算剪力时，根据?公路桥涵设计通用规?条规定，集中荷载标注值Pk需乘以 1.2 的系数，即Pk1951.2234kNa公路 II 级各主梁的跨中剪力：112341 号主梁：Q1 2 0.512(10.3)(7.87519.6)90.7kN242112342 号主梁：Q1 2 0.456(10.3)(7.87519.6)80.8kN242112343 号主梁：Q1 2 0.4(10.3)(7.87519.6)70.9kN242b人群荷载各主梁的跨中剪力：111 号主梁：Q1 2 0.6083.519.65.2kN24112 号主梁：Q1 2 0.4043.519.63.5
13、kN24113 号主梁：Q1 2 0.43.519.63.4kN24.z.-c跨中剪力根本组合各主梁的跨中剪力根本组合：1 号主梁：Q1 21.0(1.490.70.81.45.2)132.8kN2 号主梁：Q1 21.0(1.480.80.81.43.5)117.0kN3 号主梁：Q1 21.0(1.470.90.81.43.4)103.1kN(4)可变作用产生的支点剪力计算支点剪力时荷载横向分布系数是沿桥跨变化的，支点处的横向分布系数由杠杆法求得，第一道横隔板采用跨中的横向分布系数，支点到第一道横隔板处采用线性变化。根据前面的计算结果，公路 II 级和人群荷载相对应的 1、2、3 号主梁的
14、横向分布系数沿跨长的变化见以下图：公路 II 级人群荷载a公路 II 级各主梁的支点剪力：1 号主梁2 号主梁3 号主梁b人群荷载各主梁的支点剪力：QO(3.519.60.50.608 3.54.910.750.6141 号主梁：3.54.910.250.50.6140.667)25.7kNQO(3.517.40.50.4043.52.70.750.4042 号主梁：3.54.910.250.50.4040.667)10.3kN.z.-QO(3.519.60.50.43.54.910.750.43 号主梁：3.54.910.250.50.40.667)10.6kNc支点剪力根本组合各主梁的支点
15、剪力根本组合：1 号主梁：QO1.0(1.2175.31.4148.9 0.81.425.7)447.6kN2 号主梁：QO1.0(1.2183.6 1.4153 0.81.410.3)446.1kN3 号主梁：QO1.0(1.2183.6 1.4184.6 0.81.410.6)490.6kN(三)持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算1.配置主筋根据前面的弯矩根本组合可知，1 号梁的跨中弯矩最大，考虑到施工便，偏平安地一律按 1 号梁的弯矩进展配筋计算。假定主梁单向配筋，钢筋净保护层为 3cm，钢筋重心至底边距离a 12cm，则主梁有效高度h0 ha 14012 128cm1 号梁
16、跨中弯矩为 2388.2kNm，根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?条：在这里fcd11.5MPa，b 0.2m，bf1.78m，hf 0.11m，As0 x0.112388.210311.51060.2x(1.28-+1.78-0.2 0.11 1.28)22x22.56x0.91=0求解得x=0.43m0.11m根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?条：选用1432钢筋钢筋的重心距底缘的距离为：y 33.53.4 14.9cm.z.-实际有效高度：h014014.9 125.1cm配筋率验算：107/(20125.1)4.28000.2002.持久状况截面承载能力
17、极限状态计算实际受压区高度：x 112.59280/11.5(17820)11/20 50.2cmx 50.2cm h0 0.56125.1 70.1cm满足规要求截面抗弯极限状态承载力为：(四)持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?条，最大裂缝宽度采用下式计算：取 1 号梁的弯矩进展组合，对于 1 号梁，永久作用产生的弯矩：M859.1kNm，公路1 2II 荷载产生的弯矩：M1 2887.7/1.3682.8kNm(不计冲击力)，人群荷载产生的弯矩：M1 2102.2kNm作用长期效应组合：Ms 859.1 0.7682.81.0102.2
18、 1439.3kNm作用短期效应组合：Ml 859.1 0.7682.8 1.0102.2 1151.5kNm在这里C11.0，C31.0，Es 2.0105MPa，d 32mmAs112.59 0.026 0.02，取 0.02bh0(bfb)hf20125.1(18020)11可算得裂缝的宽度为：Wfk1.01.41.0满足规要求117.53032()0.106mm0.2mm，52.0100.28100.02(五)持久状况正常使用极限状态下挠度验算根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?条，刚度可按下式来计算：.z.-在这里Ec 2.8104MPa，ftk1.78MPa换算截面中
19、性轴距 T 梁顶面的距离x：化简：x2256.4x11028.5 0解得：x 37.52cm 375.2mm全截面(不考虑开裂)换算截面重心轴以上局部对重心轴的面积矩S0：前面已计算得到全截面对重心轴的惯性矩I0：I09.087102m4全截面抗裂边缘弹性抵抗矩W0：开裂弯矩Mcr：McrftkW01.2891.781030.1038 238.2kNm开裂截面的惯性矩Icr：开裂截面的抗弯刚度Bcr：Bcr EcIcr 2.81048.3431010 2.3361015全截面的抗弯刚度B0：B0 0.95EcI0 0.952.81049.0871010 2.4171015前面计算得到作用短期效
20、应组合：Ms 1439.3kNm开裂截面等效的抗弯刚度B：根据前面的计算结果可得：构造自重的弯矩Mg 859.1kNm，公路 II 级可变荷载：qk7.875kN/m，Pk195kN，跨中横向分布系数q 0.512，人群荷载qr 3.5kN/m，跨中横向分布系数qr 0.608625859.110 19600永久作用：fg14.69mm1548B482.34105Mgl0可变作用：汽车：5qkl0pkl057.875196004195103196003fq1q()0.70.512()7.00mm1515384B48B3842.3410482.34105qrl053.51960041.00.60
21、81.75mm人群：fq1r384B3842.341015.z.443-根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?条，挠度长期增长系数1.60长期挠度的最大值：30.504mm需要设置预拱度：f，1.60(14.69 0.57.00 0.51.75）消除构造的自重后产生的长期挠度：满足规要求四横隔梁的力计算四横隔梁的力计算确定作用在横隔梁上的计算荷载：对于跨中横隔梁的最不利荷载如图中横隔梁的计算荷载如下：公路-II 级：人群荷载：按偏心压力法绘制的M23和Q1右的影响线如以下图所示：13.63.613.61.8 0.4 0.6，12532.4532.41 3.6013.61.813 0
22、.2,14 0532.4532.411.z.-3.63.632.4 0.211.83.6151521532.4 0.4，rr1234502.0-000264.000001002.43.0.00q0人公路-II级公路-II级23.217-.0q-845651.89.0.01-0.22-0816.0人0公路-II级公路-II级82263.2.0.0-0-628.1044816.2.50.000P=1 作用在 1梁时：=0.61.51.80.40.51.81.51.8=0.72.z.M2-3影响线Q右1影响线-P1 作用在 5梁时=0.21.51.800.51.8=0.54P1 作用在 3梁时：=0
23、.21.51.80.20.51.8=0.72由影响线知识可知，根据r5和r3连线延伸至r r截Mr影响线在r r截面处有突变，面，即为rr值。由此可绘出影响线如上图。MMM绘制剪力影响线1主梁处右截面Q1右剪力影响线：P=1 作用于 1梁截面的右边时Q1右R1既1Qi右1i 0.6P=1 作用于 1梁截面的左边时Q1右R11既1Qi右1i1 0.4截面力计算将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利荷载位置加载。对于汽车荷载并计入冲击系数1，则得：公路-II 级：=(1+0.3)1136.061.18+0.+0.682+0.12=365.61kNm人群荷载：剪力的计算：Q1右(1+0.3)136
24、.061(0.5640.40.2820.118)241.26kNm.z.-人群荷载：力组合根本组合：M=0+1.4365.61-0.81.436.93=470.49kNmQ=0+1.4 1.49.96=326.61KN短期组合：M=0+0.7365.61-1.036.93=219.0kNmQ=0+0.79.96=158.92KN长期组合：M=0+0.4365.61-0.436.93=131.47KNmQ=0+0.4 9.96=92.52KN由以上的设计结果可见，根本组合起控制作用，有了荷载力组合值，就可以按构造设计原理对中横隔梁进展设计了。五支座的计算五支座的计算(采用板式橡胶支座)一选定支座
25、平面尺寸选定板式橡胶支座的平面尺寸为la15cm，lb 25cm，使支座横桥向宽与梁肋等宽。由此，橡胶支座的有效面积：Ac1525375cm4。又Rck为构造自重标准 值 和 汽 车 荷 载 标 准 值 计 入 冲 击 系 数)引 起 的 支 座 反 力，即Rck368.2103则橡胶支座承担的应力为：c9.8N/mm2c2Ac37510二确定支座的厚度主梁的计算温差取T=35。C，伸缩变形按两端的支座均摊，则每一个支座承受的水平位移g为：g=Rck.6+184.6=368.2kN11TL=10-535250103=4.4mm22对于 20 米桥一个设计车道荷载标准值为442.8kN,则制动力
26、为2442.80.1=88.56kN,小于规要求的制动力标准值不得小于 165kN。本桥为双车道，则制动力为 2165=330kN,五根梁共设 10 个支座，每个支座承受的制动力标准值HckHckte33103te产生的支座剪切变形t=0.44te22GeAe2137510.z.-因此，可得需要的橡胶片总厚度：不计制动力时te2 2g 24.4 8.8mm 0.88cm计入制动力时te1.43t1.43(g h)即te又根据桥梁规规定：0.441cm0.880.44lla151.5cmtea=3cm51010选择五层钢板和 6 层橡胶片组成的橡胶支座，上下层橡胶片每层厚 0.25cm,中间4
27、层的橡胶片每层厚 0.5cm,薄钢板厚 0.2cm，则橡胶片总厚度：te=20.2540.5=2.5cm 满足桥规要求橡胶支座厚度：h=te+50.2=2.5+1=3.5cm三确定支座偏转角度计算支座形状系数：s=25159.4符合规要求的 5s12 围20.5(1525)橡胶支座的抗压弹性模量：Ee 5.4Ges2 5.419.42 477.14Mpa则支座的平均压缩变形为：按?桥规?规定，应满足c,m0.07te=0.0725=1.75mm,符合要求。计算梁端转角：由关系式：435glgl16 ff=和,可得384EI24EI5l设恒载作用下，主梁处于水平状态，梁端无转角，即 0。当在车辆
28、荷载作用下，梁跨中的挠度f=18.6mm,则满足规要求的支座转动角度不得大于 0.02rad 的要求。由式c,mla0.00304150=0.228mm 满足要求。221618.60.00304rad519.6103四验算支座抗滑稳定性.z.-：=0.3，RGk183.6kN，则不计汽车制动力时RGk 1.4GeAe即 0.3.6103=55.081031.41375102计入汽车制动力时lte4.4=9.2103满足要求。25RGk1.4GeAel Fbkte此处的RGk为构造自重标准值和 0.5 倍汽车荷载标准值计入冲击系数引起的支座反力，即Rck=.6+0.5184.6=275.9kN汽
29、车荷载引起的制动力标准值，FbkHck 33kN0.3275.9103=821031.43751024.43310342.2103满足要求。25六六.参考文献参考文献1、?桥梁工程?，玲森，2005，人民交通.2、?梁桥?公路设计手册，2005，人民交通.3、?桥梁计算例如集?混凝土简支梁板桥，2002，人民交通.4、人民国行业标准公路工程技术标准JTG B01-2003.:人民交通,20045、人民国行业标准公路桥涵设计通用规(JTG D60-2004)含条文说明.:人民交通,20046、人民国行业标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规(JTG D62-2004)含条文说明七完毕语通过本次桥梁工程的课程设计，使我对桥梁的设计理论和设计过程有了更深一步的的认识，尤其是这门课程设计和?钢筋混凝土构造?和构造力学?等课程联系严密，并且培养了我们的空间想象能力和理解能力，在设计过程中需要结合几门相.z.-关的课程，使以前所学的相关知识进一步融会贯穿，有了很大的收获，为将来跨入工作岗位，从事专业工作打好根底。.z.