xx米钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计 20页

'xx米钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计一、设计题目：xx米钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计及计算二、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。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、设计原始资料座位号1~1011~2021~3031~4041~51桥梁跨径m1316201316计算跨径m12.515.519.512.515.5主梁预制长度m12.9615.9619.9612.9615.96汽车荷载公路-I公路-I公路-I公路-II公路-II19 人群荷载3.53.53.03.03.0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9cm的防水砼，容重25KN/m3。桥面净空：净-7+2×0.75m材料：（1）钢筋，其技术指标见表1；（2）混凝土其技术指标见表2，T形主梁、桥面铺装（防水）为C30，栏杆、人行道为C25。钢筋技术指标表1种类弹性横量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度I级F(MPa)2.1´105240240240II级F(MPa)2.0´105340340340混凝土技术指标表2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C2514.5MPa1.55MPa17.5MPa1.90MPa2.85´104MPaC3017.5MPa2.15MPa21.0MPa2.10MPa3.0´104MPa四、进度安排（时间：11.2~11.8）第1~2天：主梁荷载横向分布系数计算；第3~4天：主梁恒载内力、活载内力计算、主梁内力组合；第5~6天：图纸绘制、设计计算书的整理；第7天：设计成果上交。六、设计完成后提交的文件和图表七、主要参考资料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)；19 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。目录一、设计原始资料…………………………………………………………………（4）二、设计内容……………………………………………………………………（4）1、主梁内力计算……………………………………………………………（5）1.1恒载内力计算…………………………………………………………（5）1.2活载内力计算…………………………………………………………（6）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数…………………………………………………………………………………（6）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…………………………………………………………………………………（7）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…………………………………………………………（19）2、配筋计算及强度验算………………………………………………………（20）三、主要参考文献………………………………………………………………（21）四、图纸…………………………………………………………………………（22）19 一、设计原始资料：1.跨度和桥面宽度：(1).标准跨径：13m。(2).计算跨径：12.5m。(3).主梁全长：12.96m。(4).桥面宽度：净7（行车道）+2×0.75m（防撞栏）。2.设计荷载：公路—Ⅱ级，人群荷载3。3.材料：(1)混凝土：T形主梁、桥面铺装（防水）为C30，栏杆、人行道为C25。(2)钢筋：主筋为HRB335级钢筋，其他用R235级钢筋。（3）桥面铺装3cm厚的沥青混凝土面层，重度为21KN/m3，和平均厚9cm的防水砼，容重25KN/m3。二、设计内容：4.构造截面尺寸：如图所示，全断面5片主梁设3根横梁。桥梁纵断面（单位：cm）19 1601601601607575700128桥梁横断面图（单位：cm）16013010081418T型梁尺寸图（单位：cm）二、设计内容：1、主梁内力计算：(一)主梁的荷载横向分布系数：1．跨中弯矩横向分布系数：(1)主梁的抗弯惯矩及抗扭惯矩：平均板厚：主梁截面的重心距顶缘距离：对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：式中bi、ti—单个矩形截面的宽度和高度；ci—矩形截面的抗弯刚度系数由下表计算；主梁抗扭惯矩计算：19 对于翼板，,查表得：c1=1/3对于梁勒，,查表得：由计算公式得：单位宽度抗弯及抗扭惯矩为：(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范》3.1.6条，(3)各主梁横向分布系数1号主梁的横向影响线具体见下图19 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.2号主梁横向影响线3号主梁横向影响线对1、2、3号主梁进行最不利加载以求得横向分布系数，加载的位置见下图19 1号主梁最不利加载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：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：主梁的横向分布影响线：1号主梁的横向分布影响线：2号主梁的横向分影响线：3号主梁的横向分影响线：19 4号主梁的横向分影响线：5号主梁的横向分影响线：对于人群1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：对于人行道板和栏杆1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：2．梁端剪力横向分布系数(根据杠杆法计算)1号主梁加载19 2号主梁加载3号主梁加载对于公路II级1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：对于人群1号主梁的横向分布系数：2号主梁的横向分布系数：3号主梁的横向分布系数：（二）、作用效应计算：1.永久荷载19 假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，计算结果如下表：桥面构造各部分重力结构名构件尺寸/cm结构件单位长度体积/cm重度/(KN/m3)每延米重/(KN/m)主梁0.390259.75横隔梁横隔梁中梁0.0392250.98边梁0.0196250.49铺装层沥青砼（厚3cm）0.048211.008砼垫土层（取平均厚度9cm）0.144253.6∑15.9防撞栏5.5防撞栏按防撞栏横向分布系数分推至各梁：1号主梁：2号主梁：19 3号主梁：。各梁永久荷载如下表（单位：KN/m）梁号主梁横梁防撞栏铺装层合计1（5）9.750.495.42964.6114.852（4）9.750.983.64764.6115.3439.750.982.24.6115.34（2）永久作用效应计算影响线面积计算，永久作用效应计算，如下：项目计算面积影响线面积M1/2M1/4V1/2V0梁号M1/2/KN·mM1/4/KN·mQ0/KNqω0qω0qω0qω0qω0qω01（5）14.8519.53290.0214.8514.65217.5514.856.2592.812（4）15.3419.53299.5915.3414.65224.7315.346.2595.88315.3415.3415.3495.8819 19.53299.5914.65224.736.25(2)可变作用效应①汽车荷载冲击系数简支梁自振频率计算：冲击系数：μ=0.3②公路―Ⅱ级均布荷载qk,集中荷载Pk及其影响线面积，如下表：公路―Ⅱ级荷载有：qk=7.875KN/mPk=210KN③可变作用效应弯矩计算，如下表：公路―Ⅱ级产生的弯矩M（单位：KN/m）梁号内力弯矩效应1M1/20.5071.37.87519.532103.125533.9M1/40.50714.652.344400.52M1/20.41419.533.125435.97M1/40.41414.652.344327.023M1/20.419.533.125327.2M1/40.414.652.344315.96c．弯矩基本组合根据《公路桥涵设计通用规范》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：结构重要性系数：组合系数：弯矩基本组合（单位：KN/m）梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩基本组合值123451M1/2290.0247.417533.91148.59M1/4217.5535.569400.5861.602M1/2299.5931.855435.971005.54M1/4224.7323.896327.02754.27M1/2299.5923.436327.2759.8419 3M1/4224.7317.58315.96731.70④可变作用的剪力效应计算：在可变作用剪力效应计算时，应计入横向分布系数η沿桥跨方向的影响。通常按如下方法处理：先按跨中的η由等待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到l/4为直线变化来计算支点剪力效应。A)跨中截面剪力V1/2的计算：公路―Ⅱ级车道荷载产生的跨中剪力V1/2(单位：KN)梁号内力η1+μqkω0Pkyk剪力效应1V1/20.5071.37.8756.252520.5115.492V1/20.41494.303V1/20.491.11人群荷载产生的跨中剪力(单位：KN)梁号内力ηω0Pk剪力效应1V1/20.80936.2525211.3812V1/20.54377.6463V1/20.45.625B)支点处截面剪力V0的计算;支点剪力效应横向分布系数的取值为：a.支点处为按杠杆原理法求得的。b.l/4—3l/4段为跨中荷载荷载横行分布系数η。c.支点到l/4及3l/4到另一点段η和之间按照直线规律变化，如下图汽车荷载作用及横向分布系数取值如图，计算结果如下：19 汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式公路―Ⅱ级产生的支点剪力效应计算表（单位：KN）梁号1+μ剪力效应（1+μ）11.3135.6176.282145.99189.793131.82171.37剪力效应基本组合计算表（单位：KN）梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载剪力效应组合值1V092.8113.36176.28335.81V1/2011.381115.49156.992V095.885.89189.79348.62V1/207.64694.30126.533V095.880.96171.37320.43V1/205.62591.11120.47三.持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算1.配置主梁受力钢筋1.配置主筋根据前面的弯矩基本组合可知，1号梁的跨中弯矩最大，考虑到施工方便，偏安全地一律按1号梁的弯矩进行配筋计算。19 假定主梁单向配筋，钢筋净保护层为5cm，钢筋中心至底边距离，则主梁有效高度已知1号梁跨中弯矩。判断受压区位于翼缘内，属于第一类T形截面。应按宽度为bf的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。设混凝土截面受压区高度为x，则利用下式计算：整理得求解得根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》：则选用4根直径为32mm的HRB335级钢筋，和2直径为25mm的HRB335级钢筋。钢筋的布置图：主梁纵筋配置示意图(单位：cm)钢筋重心位置：19 查表知：，故则截面受压区高度符合规范要求。配筋率p：故配筋率满足要求2.持久状况承载能力极限状态界面设计,配筋与验算x按截面实际配筋计算受压区高为：截面抗弯极限状态承载力：故抗弯承载力满足规范要求。3.斜截面抗剪承载力计算由剪力效应基本组合表可知，支点剪力效应以1号梁为大，跨中剪力效应以1号梁最大，偏于安全设计，均取最大值进行计算，即：假定有2根钢筋没有晚期而通过支点，按《公预规》的构造要求：A=4.8cm；h0=h-a=（130-4.8）cm=125.2cm按《公预规》的构造要求需满足：因此，应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。(1)斜截面配筋的计算图式A.最大剪力取用支座中心h/2（高的一半）处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%，弯起钢筋(按450弯起）承担不大于40%。B.计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用支座中心h/2处，由弯起钢筋承担的那部分剪力值。C.以后每排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置及计算图式如图所示由内插可得，距离支座中心处的剪力效应。19 弯起钢筋配置及计算图式（单位：cm）相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值见表：斜筋排次弯起点中心点位置（m)承担的剪力值（kN)10.813160.86421.545126.49432.201795.5542.788450.5853.305146.65(2)各排弯起钢筋计算各排弯起钢筋的面积计算表：弯起排次每排弯起钢筋的计算面积弯起钢筋数目钢筋实际面积（）11082.74892Φ362035.82851.41012Φ25981.83643.13122Φ25981.84340.44562Φ25981.85313.99342Φ16402.1在靠近跨中处，增设2Φ16的辅助斜钢筋，19 （3）主筋弯起后持久状况承载能极限状态正截面承载力验算计算每一根弯起截面的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，则钢筋的重心位置不同，有效高度的值也因此不同，为了简化计算，可用同一数值，影响不会很大。2Φ36钢筋的抵抗弯矩为：2Φ25钢筋的抵抗弯矩为：跨中截面的钢筋抵抗弯矩为：全截面抗弯承载力验算图式；全梁抗弯承载力验算图式(单位：cm)校核:第一排弯起钢筋处正截面承载力为：第二排弯起钢筋处正截面承载力为：第三排弯起钢筋处正截面承载力为：第四排弯起钢筋处正截面承载力为：第五排钢筋弯起处在截面承载力为：19 经验算各截面均满足要求。4.箍筋配置根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.11条，箍筋的间距为：在这里，，，选用双肢箍筋，，，距离支座中心处的主筋为，，，，，计算剪力，计算可得：选用。根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》9.3.13条，在支座中心向跨径方向长度不小于一倍梁高范围内，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2.5处，为10cm，其余地方箍筋间距为15cm。则配箍率分别为：当时，当时，则均满足最小配箍率的要求。19'