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1、成都理工大学工程技术学院毕业论文钢筋混凝土简支T梁桥计算作者姓名：李富明专业名称：土木工程指导教师：彭刚辉 副教授成都理工大学工程技术学院学位论文诚信承诺书本人慎重承诺和声明：1.本人已认真学习学位论文作假行为处理办法（中华人民共和国教育部第34号令）、成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为处理实施细则（试行）（成理工教发201330号）文件并已知晓教育部、学院对论文作假行为处理的有关规定，知晓论文作假可能导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。2.本人已认真学习成都理工大学工程技术学院毕业设计指导手册，已知晓学院对论文撰写的内容和格式要求。3.本人所提
2、交的学位论文（题目： ），是在指导教师指导下独立完成，本人对该论文的真实性、原创性负责。若论文按有关程序调查后被认定存在作假行为，本人自行承担相应的后果。承诺人（学生签名）： 20 年 月 日 注：学位论文指向我校申请学士学位所提交的本科学生毕业实习报告、毕业论文和毕业设计报告。钢筋混凝土简支T梁桥计算摘要该桥为简支梁桥，采用装配式施工,标准跨径32m，主梁高1.6m，车道布置为双向双车道，桥面上的行车道宽12m，人行道的宽2X1.5m。主梁是装配式钢筋混凝土简支T 梁，桥面主要由6片T梁构成，主梁之间铰接，沿梁长方向设置了6道横隔梁。简支梁计算的内容按要求可分为上、下部结构计算。上部结构主要
3、包括主梁、桥面、横隔梁以及其他构部细节，下部结构主要为桥台、支座、桥墩。本设计对桥梁的永久及可变荷载进行了计算，包括了恒载及活载内力计算、三个效应组合，还对主梁进行了配筋计算及验算，正截面和斜截面承载力验算、对支座强度进行验算以及对挠度的验算。这次毕业对桥梁工程和结构设计原理两本书的知识再次进行了巩固和学习，同时熟练的掌握了CAD的绘图应用。关键词：抗弯承载力 配筋 抗剪承载力 AbstractThe bridge is a simple-supported beam bridge with a standard span of 32m and a girder height of 1.6m.
4、 The lanes are arranged in two-way double lanes. The lanes on the bridge deck are 12m wide and the sidewalks are 2X1.5m wide. The main girder is a simply supported T-beam of assembled reinforced concrete. The deck is mainly composed of six T-beams. The main girders are articulated and six diaphragm
5、beams are set along the long direction of the girder.The calculation of simply supported beams can be divided into upper and lower structures according to the requirements. The upper structure mainly includes the main beam, deck, diaphragm beam and other structural details, while the lower structure
6、 mainly includes abutment, support and pier. This design calculates the permanent and variable loads of bridges, including the calculation of internal forces under dead and live loads, the combination of three effects, the reinforcement calculation and checking calculation of the main girder, the ch
7、ecking calculation of bearing capacity of normal and oblique sections, the checking calculation of bearing strength and deflection. This graduation consolidated and learned the knowledge of Bridge Engineering and Structural Design Principles once again, and mastered the drawing application of CAD sk
8、illfully.Keywords:flexural bearing capacity, reinforcement capacity, shear bearing capacity目录摘要IAbstractII目录III前言11 工程概况21.1 设计资料21.2方案编制21.3 方案比较32 设计资料42.1 结构形式42.2 桥面布置42.3 设计荷载52.4 材料52.5 设计规范及参考书目53 永久及可变荷载计算63.1 内力计算63.1.1 中主梁与边主梁的恒载集度的详细计算63.1.2 恒载作用下主梁控各制截面的弯矩、剪力63.2 活载内力计算(包括汽车荷载及人群荷载)83.2.
9、1 杠杆原理法计算83.2.2偏心压力法计算93.3 绘制各截面弯矩、剪力影响线；123.4 计算在汽车活载和人群荷载作用下分别在1#、2#及3#梁各控制截面弯矩和剪力。124 效应组合计算204.1 控制截面的弯矩和剪力的作用效应组合204.1.1 基本组合204.1.2 短期效应组合224.1.3 长期效应组合：245 配筋计算及验算285.1 主梁基本组合汇总285.2 截面尺寸及截面设计285.2.1 截面尺寸285.2.2 简支梁各个控制截面的剪力组合值和弯矩组合值295.2.3 截面设计295.3 主梁正截面抗弯承载能力验算305.3.1 正截面设计305.3.2 截面复核315.
10、4 斜截面抗剪承载验算325.4.1 腹筋设计325.4.2 抗剪承载力复核435.5 挠度验算466 支座计算516.1 根据支座反力确定支座的尺寸并进行相应的验算。516.4 验算抗滑稳定性54总结55参考文献56致谢57- IV -前言我国国土面积大，有许多山川河流纵横。因此我国的桥梁建筑发展超前，不仅数量众多，而且类型比较丰富，几乎包含了近代史桥梁中所有最主要的形式。在文献记载中，我国在周文王时期就将大型浮桥架设在宽阔的渭河上过。多孔桩柱式桥梁在春秋战国时期就已遍布黄河流域。据史料记载，我国几千年来修建的桥梁还是主要以石桥为主。现代社会经济的繁荣,离不开交通发达的因素，以前需要几个小时
11、的路程，在现代交通只需一两个小时就能搞定，这其中就有桥梁的因素。随着科技的日益发达，桥梁工程也在不断进步，出现了各式各样的桥梁类型，如：立交桥、斜拉桥、钢筋混凝土拱桥等。这些桥梁修建的不仅规模宏大、漂亮美丽，而且还是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志1。其中的钢筋混凝土梁桥主要利用混凝土抗压性能和钢筋抗拉能力的良好作为建桥材料，钢筋混凝土梁桥之所以在公路设计中广泛使用，就是因为混凝土集料能够就地取材，成本比较低；可塑性能强，可浇筑成各种各样的样式结构；其耐久性和耐水性都很好，并且刚度大，变形小、整体性好；可以采用装配式结构，将桥梁构件标准化，进而实现工厂化生产，施工干扰小、质量可靠、生
12、产效率高。而梁桥中应用最广泛的为梁桥，其结构简单、施工方便、受力明确、易采用标准设计，从而可简化施工、降低建设成本。梁桥是一种静定结构，地基变形及温度变化等因素不影响其结构受力，因此对基础的适应性好，但受跨中正弯矩的限制。本设计按照设计要求及规范规定，选择了混凝土T型截面梁桥。它是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形2。主要针对其在建设和使用过程中会产生的问题进行了主要的复核、验算。1 工程概况1.1 设计资料1. 工程地点：四川省乐山市峨眉山市2. 设计条件：护城河宽28米，桥下不通航，双向双车道，设计时速40km/h，设计公路荷载级，地震烈度6级。3. 设计使用年限：50年1.2方案编制
13、考虑经济、美观等因素，初步确定三种桥梁形式：钢筋混凝土拱桥、装配式混凝土简支T形梁桥、悬臂梁桥。表1.1方案布置钢筋混凝土拱桥装配式混凝土简支T形梁桥悬臂梁桥孔径布置采用单跨钢筋混凝土拱桥，跨长32米84米，桥梁总长32米，行车道12米，两边设有1.5米人行道。桥面设有双向横坡，坡度1.5%，每跨有3.5厘米的伸缩缝全桥总长32m（12m+8m+12m）。桥面不设纵坡，有1.3%的横坡结构构造采用闭合单箱多室拱圈，桥面宽度15米，两边设有1.5米人行道，行车道宽12米全桥一共24片T梁，每跨6片T梁，采用主梁间距2米的等跨等截面T形梁等截面板式梁为上部结构下部构造桥台采用重力式U形桥台桥台采用
14、重力式U形桥台，基础为钻孔灌注桩，桥墩为双柱式桥墩桥台采用重力式U形桥台，基础为钻孔灌注桩，桥墩为双柱式桥墩1.3 方案比较表1.2施工方案比较比较项目第一方案第二方案第三方案桥形钢筋混凝土拱桥装配式混凝土简支T形梁桥悬臂梁桥使用特点桥面连续，行车舒适容易维护保养，建筑高度低行车条件不好受力特点是一种推力结构，抗压能力好，抗拉能力差各跨跨中恒载弯矩最大，支点剪力最大，受力合理弯矩小于简支梁，内力不受附加内力影响经济性造价高于简支梁，桥两头接线工程量大样式统一，能使用相同模板，加快建设，经济低钢筋用量大美观性外型美观，与环境相融结构美观结构美观施工方面施工工艺复杂，技术要求高，工期长可以采用预制
15、混凝土，减少成本，上下同时施工，缩短工期施工器具要求高养护维修困难容易困难按照工期、美观、经济等因素进行综合考虑比较，最终选装配式混凝土简支T梁。2 设计资料2.1 结构形式峨眉护城河大桥：采用装配式施工，全桥每跨6片T梁，全是等跨等截面，桥长32米，宽15米，双向双车道，在沿梁长的方向设置6道厚度20厘米、高度1.3米的横隔梁；桥下不通航，不考虑流水，地震烈度6度。桥梁横截面简略布置见图2.1。图2.1 主梁横截面（单位：mm ）2.2 桥面布置桥梁两边都设有人行道，每边的人行道宽度为1.5m、厚为0.30m。桥面铺装上面是3cm厚的沥青混凝土，下面是C25混凝土垫层，厚度为6-12cm。其
16、设双面横坡，坡度是1.5% ，横隔板孔洞为0.8m0.98m（可按实心板计算）。支座计算温度取值35，T梁总特征简表2.1。表2.1 装配式钢筋混凝土T形梁桥总体特征计算跨径/m梁高/m支点肋宽/cm跨中肋宽/cm翼板端部厚度/cm翼板根部厚度/cm横隔梁数最大吊重/t321.65050304555002.3 设计荷载公路-级，人群荷载：3.0N/m2，人行道包括栏杆荷载集度10KN/m。2.4 材料1. 梁体 主梁与横隔梁均采用C45混凝土，钢筋混凝土容重按照26kN/m3 计，沥青混凝土的重度按照23kN/m3 计，混凝土垫层采用C25混凝土，容重为25kN/m33。2. 钢筋构造钢筋用热
17、轧R235钢筋，热轧HRB335钢筋作为T梁主筋。 3. 人行道栏杆和人行道的荷载集度为10kN/m3。 4. 材料热膨胀系数a=110-5/0C；支座抗压弹性模量Ee=632Mpa；体积弹性模量Eb=2000Mpa3。2.5 设计规范及参考书目 （1）桥梁工程（2）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004） 3 永久及可变荷载计算3.1 内力计算3.1.1 中主梁与边主梁的恒载集度的详细计算1. 恒载梁的荷载集度（1）T梁每延米自身重量：g1=1.60.5+0.3+0.451.5226=35.43KN/m（2）横隔梁每延米自身重量：g2=1.31.50.252615=3.38KN/m（
18、3）桥面：g3=0.031232+0.6+0.126256=4.78KN/m（4）栏杆、人行道：g4=1026=3.33KN/m2. 作用在边主梁上的恒载g边=g1+g22+g3+g4=35.43+3.382+4.78+3.33=45.23KN/m作用在中主梁上的恒载：g中=g1+g2+g3+g4=35.43+3.38+4.78+3.33=46.92KN/m 3.1.2 恒载作用下主梁控各制截面的弯矩、剪力1. 边主梁M、Q支点M、Q：QA=ql/2=(45.2332)/2=723.68KN/m MA=0KNmL/4M、Q：QA=723.68-(45.2332)/4=361.84KN/m MA
19、=723.6832/4-45.2332/432/8=4342.08KNmL/2M、Q：QA=0KN/m MA=ql28=45.233228=5789.44KNm2. 恒载下中主梁M、Q支点M、Q：QA=ql2=46.92322=750.72KN/m MA=0KNmL/4M、Q：QA=750.72-46.92324=375.36KN/m MA=750.72324-46.92324328=4504.32KNmL/2M、Q：QA=0KN/m MA=ql28=46.923228=6005.76KNm表3.1 边主梁和中主梁各控制截面的剪力和弯矩边主梁中主梁Q(KN/m)M(KNm)Q(KN/m)M(K
20、Nm)支点处723.680750.720L/4处361.844342.08375.364504.32L/2处05789.4406005.763.2 活载内力计算(包括汽车荷载及人群荷载)3.2.1 杠杆原理法计算图3.1 杠杆原理法计算（尺寸单位：mm）人群：1#： mcr=r=1.525 2#：mcr=0 3#：mcr=0汽车：1#：mcq=q2=0.92=0.45 2#：mcq=q2=0.9+0.652=0.775 3#：mcq=q2=0.9+0.652=0.775对于2、3、4、5号梁，由于人群荷载引起的反力为负值，故可以不考虑人群荷载横向分布系数4。表3.2横向系数梁号123456mc
21、q0.450.7750.7750.7750.7750.45mcr1.52500001.5253.2.2偏心压力法计算此桥梁一共有6片主梁，每个主梁的横截面都相等，主梁之间间隙距离分别为2.0m，则i=15ai2=a12+a22+a32+a42+a52+a62=52+322+12=69m2即由公式11=1n+a12i=1na12 (3-1)16=1n-a12i=1na12 (3-2)可得1#影响线对应竖向坐标：11=16+5269=0.52 16=16-5269=-0.2 2#影响线对应竖向坐标：21=16+5369=0.38 26=16-5369=-0.05 3#影响线对应竖向坐标：31=16
22、+1569=0.24 36=16-1569=0.09 画出1#横向影响线，如图3.2（b）。已求得11和16的值，假设零点到1#之间的距离为x，则：x0.52=10-x0.2 x=7.22mmcq1=12qi=120.527.227.02+5.22+3.92+2.12=0.66 mcr1=r=0.527.227.22+0.3+0.75=0.6 画出2#横向影响线，如图3.2（c）。已求得21和26的值，假设零点到2#之间的距离为x，则：x0.38=10-x0.05 x=8.84m mcq2=12qi=120.388.848.64+6.84+5.54+3.74+2.44+0.64=0.6 mcr
23、2=r=0.388.848.84+0.3+0.75=0.58 画出3#横向影响线，如图3.2（d）。已求得31和36的值，假设零点到3#之间的距离为x，则：x0.24=x-100.09 x=16mmcq3=12qi=120.241615.8+14+12.7+10.9+9.6+7.8=0.53 mcr3=r=0.241616+0.3+0.75=0.26 图3.2偏心压力法（尺寸单位：mm）（a）桥梁横断面；（b）1#；（c）2#；（d）3#该桥梁各主梁相同，可按对称关系得4、5、6号梁横向系数。表3.3横向系数梁号123456mcq0.660.60.530.530.60.66mcr0.60.58
24、0.260.260.580.63.3 绘制各截面弯矩、剪力影响线；表3.4弯矩、剪力的影响线内力公路一级荷载的标准值(KN/m)人群荷载的标准值（KN/m）影响线的面积（m2或m）影响线图M010.530M1410.53=332l2=96316lM1210.53=18l2=12814lQ010.53=12l=161Q1410.53=18l=412Q1210.53=332l=334143.4 计算在汽车活载和人群荷载作用下分别在1#、2#及3#梁各控制截面弯矩和剪力。1. 抗弯惯性矩Ic的计算翼板换算平均厚度：h1=300+4502=375mm 横截面重心位置ax：ax=2000-5003753
25、752+1600500160022000-500375+1600500=547mm所以：Ic=1122000-5003753+2000-500375547-37522 +11250016003+500160016002-5472 =3.011011mm4 2. 抗扭惯性矩IT翼板抗扭刚度系数： 0.1t1b1=3752000=0.18750.2，查表3.5可得c1=0.294；梁肋抗扭刚度系数：0.4t2b2=5001225=0.410.5，由表3.5得c2=0.2521。表3.5抗扭刚度系数表t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10.1c0.1410.1550.171
26、0.1890.2090.2290.250.270.2910.3121/3所以可由式子：IT=i=1mcib1t13 (3-3)得：IT=0.29420003753+0.252112255003=6.961010mm43. 冲击系数计算结构基频：f=2l2EIcmc (3-4)mc=Gg (3-5)式中，G取35.43103KN/m，E=3.35104MPa。代入数据进行计算：f=2l2EIcmc=3.14 23223.351043.01101135.431039.8=2.56Hz当1.5HZf14HZ时，冲击系数按公式1+=0.1767lnf-0.0157计算4，则： 1+=0.1767ln2
27、.56-0.0157=1.15=1，单车道不折减。根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004）的要求，可查得：,qk=10.5KN/mpk=288KN/m4. 汽车荷载、人群荷载作用下的弯矩（1）汽车荷载1、6#：M12q=1+mcqqk12+pky12 =1.1510.6610.5128+2888 =2768.83KNm M14q=1+mcqqk14+pky14 =1.1510.6610.596+2886 =2076.62KNm 2、5#：M12q=1+mcqqk12+pky12 =1.1510.610.5128+2888 =2517.12KNm M14q=1+mcqqk14+pk
28、y14 =1.15610.610.596+2886 =1887.84KNm 3、4#：M12q=1+mcqqk12+pky12 =1.15610.5310.5128+2888 =2223.46KNm M14q=1+mcqqk14+pky14 =1.15610.5310.596+2886 =1667.59KNm（2）人群荷载1、6#：M12r=mcrPr12=0.63128=230.4KNm M14r=mcrPr14=0.6396=172.8KNm 2、5#：M12r=mcrPr12=0.583128=222.72KNm M14r=mcrPr14=0.58396=167.04KNm 3、4#：M
29、12r=mcrPr12=0.263128=99.84KNm M14r=mcrPr14=0.26396=74.88KNm 5. 汽车荷载、人群荷载下剪力图3.3纵向荷载（单位：mm）汽车荷载：1、6#：V0q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi+12qkmcq-mcqayc =1.1510.6610.516+1.20.452881+1210.50.45-0.6640.958 =305.15KN V12q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi=1.1510.6610.58+1.20.6628812 =194.91KN V14q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi=1.1510.6610.56+
30、1.20.6628812 =178.97KN 2、5#：V0q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi+12qkmcq-mcqayc =1.1510.610.516+1.20.452881+1210.50.45-0.640.958 =293.9KN V12q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi=1.1510.610.58+1.20.628812 =177.19 KN V14q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi=1.1510.610.56+1.20.628812 =162.7KN 3、4#：V0q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi+12qkmcq-mcqayc =1.1510.5310.
31、516+1.20.452881+1210.50.45-0.5340.958 =280.78KN V12q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi=1.1510.5310.58+1.20.5328812 =156.52 KN V14q=1+mcqqk+1.2mcqPkyi=1.1510.5310.56+1.20.5328812 =143.72KN 人群荷载下剪力：1、6#：V0r=mcrqr+12am0r-mcrycqr =0.61.5316+1241.525-0.60.95831.5 =51.18KN V12r=mcrqr=0.61.538 =21.6KN V14r=mcrqr+12am0r-m
32、crycqr =0.61.536+1241.525-0.60.95831.5 =24.17KN 2、5#：V0r=mcrqr+12am0r-mcrycqr =0.581.5316+1241.525-0.580.95831.5 =49.91KN V12r=mcrqr=0.581.538 =20.88KN V14q=mcrqr+12am0r-mcrycqr =0.581.536+1241.525-0.580.95831.5 =23.81KN 3、4#：V0r=mcrqr+12am0r-mcrycqr =0.261.5316+1241.525-0.260.95831.5 =29.63KN V12r=
33、mcrqr=0.261.538 =9.36KN V14r=mcrqr+12am0r-mcrycqr =0.261.536+1241.525-0.260.95831.5 =17.93KN 表3.6 汽车、人群荷载内力汇总梁号Mq（KNm）Mr（KNm）Vq（KN）Vr（KN）支点处1、600305.1551.182、500293.949.913、400280.7829.63L/4处1、62076172.8178.9724.172、51887167.04162.723.813、4166774.88143.7217.93L/2处1、62768230.4194.9121.62、52517222.721
34、77.1920.883、4222399.84156.529.364 效应组合计算4.1 控制截面的弯矩和剪力的作用效应组合4.1.1 基本组合公式：Sud=i=1mGiSGik+Q1SQ1k+cj=2nQjSQjk （4-1）式中：Gi=1.2；Q1=1.4；c=0.80；Q2=1.4。1、6#：Mj12=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.25789.44+1.42768.83+0.81.4230.4 =11081.74KNm Mj14=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.24342.08+1.42076.62+0.81.4172.8 =8311.
35、3KNm Qj12=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.20+1.4194.91+0.81.421.6 =297.07KNm Qj0=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.2723.68+1.4305.15+0.81.451.18 =1352.95KNm 2、5#：Mj12=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.26005.76+1.42517.12+0.81.4222.72 =10980.33KNm Mj14=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.24504.32+1.42887.84+0.81.4167.04
36、 =9365.24KNm Qj12=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.20+1.4177.19+0.81.420.88 =271.45KNm Qj0=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.2750.72+1.4293.9+0.81.449.91 =1368.22KNm3、4#：Mj12=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.26005.76+1.42223.46+0.81.499.84 =10431.58KNm Mj14=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.24504.32+1.41667.59+0.81.4
37、74.88 =7823.68KNm Qj12=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.20+1.4156.52+0.81.49.36 =229.61KNm Qj0=Sud=GiSGik+Q1SQ1k+cQjSQjk =1.2750.72+1.4280.78+0.81.424.17 =1321.03KNm4.1.2 短期效应组合表达式：Ssd=i=1mSGik+j=1n1jSQjk (4-2)查规范得到：1=0.7；2=1.0。1、6#计算：Mj12=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =5789.44+0.72768.831.158+1230.4 =7693.57KNm
38、 Mj14=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =4342.08+0.72527.231.158+1222.72 =6092.5KNm Qj12=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =0+0.7194.911.158+121.6 =139.42KNm Qj0=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =723.68+0.7305.151.158+151.18 =892.65KNm 2、5#计算：Mj12=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =6005.76+0.72768.831.158+1230.4 =7909.89KNm Mj14=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k
39、 =4504.32+0.71887.841.158+1167.04 =5812.54KNm Qj12=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =0+0.7177.191.158+120.88 =127.99KNm Qj0=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =750.72+0.7293.91.158+149.91 =978.29KNm 3、4#计算：Mj12=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =6005.76+0.72223.461.158+199.84 =7449.64KNm Mj14=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =4504.32+0.71667.591.158+174.88 =5587.24KNm Qj12=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =0+0.7156.521.158+19.36 =103.97KNm Qj0=Ssd=SGik+1SQ1k+2SQ2k =750.72+0.7280.781.158+129.63 =950.08KNm 4.1.3 长期效应组合：表达式：Sld=i=1mSGik+j=1n2jSQjk (4-3)查规范得到：1=0.4；2=0.4。1、6#计算Mj12=Sld=SGik+1SQ1k+2SQ2k =5789.44+0.42768.831.1