20米装配式钢筋混凝土简支T型梁桥

-.学院建筑工程学院课程设计20米装配式钢筋混凝土简支T型梁桥上部构造设计及计算-.可修编. -.专业：道路与桥梁课程：?桥梁工程?学号：学生XX：指导教师：完成期限：2013-10-25——2013-11-01目录一、设计资料………………………………………………………………………〔1〕二、设计容及要求………………………………………………………………〔2〕三、设计正文………………………………………………………………………〔2〕〔一〕恒载力计算…………………………………………………………〔4〕〔二〕活载力计算…………………………………………………………〔4〕〔三〕荷载组合计算…………………………………………………………〔5〕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…〔5〕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……………………………………………………………………………………〔6〕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主梁力组合…………………………………………………………………………………-.可修编. -.〔21〕2、配筋计算及强度验算…………………………………………………………………………………〔26〕四、主要参考文献…………………………………………………………………………………〔28〕五、图纸……………………………………………………………………………〔29〕20米装配式钢筋混凝土简支T形桥上部构造设计及计算一、设计资料1、桥面净宽：净-7〔车行道〕+2×0.75〔人行道〕。2、主梁跨径和全长标准跨径：Lb=20m〔墩中心距离〕。计算跨径：L=19.5m〔支座中心距离〕。预制长度：L’=19.96m〔主梁预制长度〕。3、设计荷载公路-I级，人群3.0kN/m2。4、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9厘米的防水砼，重度25KN/m35、材料（1）钢筋技术指标种类弹性横量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度-.可修编. -.I级F(MPa)2.1´105240240240II级F(MPa)2.0´105340340340〔2〕混凝土技术指标〔T形主梁、桥面铺装〔防水〕为C30，栏杆、人行道为C25.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C2514.5MPa1.55MPa17.5MPa1.90MPa28500MPaC3017.5MPa2.15MPa21.0MPa2.10MPa30000MPa6、构造尺寸横隔梁5根，肋宽15cm。桥梁纵向布置图〔单位：cm〕1519.9619.54854854854851601601601607575700128桥梁横断面图〔单位：cm〕-.可修编. -.16014012081418T型梁尺寸图〔单位：cm〕7、设计依据①．?桥梁工程?立础主编，人民交通；②．?公路通用桥涵设计规?(JTGD60-2004)；③．?公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规?〔JTGD62-2004，简称?公预规?；④．?构造设计原理?叶见曙主编，人民交通；⑤．?公路桥梁设计丛书—桥梁通用构造及简支梁桥?兆同、万春编著。二、设计容及要求按照相关规，进展一跨钢筋混凝土简支T梁的横断面设计、力计算和强度验算。1．根据给定的根本设计资料，参考标准图、技术规与经历公式，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。-.可修编. -.〔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〕进展主梁力组合，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、设计正文(一)恒载力1．每延米板上的恒载个g桥面铺装沥青混凝土面层：防水砼：每延米跨宽板恒载合计：2．永久荷载产生的效应弯矩：剪力：〔二〕、活载力1〕、铰接板桥面计算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?〔JTGD60—2004〕规定，局部加载选用车辆荷载。规中表4.3.1规定，车辆荷载前轮着地长度及宽度为0.2m0.3m，中后轮着地长度及宽度为0.2m0.6m，那么板上荷载压力面的边长为：前轮：-.可修编. -.H取值？中、后轮：规中，纵向前轮与中轮轴距为3.0m，中轮与后轮前轴距离为7.0m，中轮与后轮的前后轴之间的距离均为1.4m，横向同一车辆两个车轮之间的距离为1.8m，并行车辆间最接近距离为1.3m，计算车辆荷载对于悬臂根部的有效分布宽度。前轮：中后轮：由此可知，中后轮的纵向有效分布宽度存在重叠局部，计算重叠后的有效局部宽度为：横向而言，布置在铰缝中央的车轮中心最近车轮边缘的距离为：那么车轮作用在横向上没有产生叠加效应。根据?公路桥涵设计通用规?〔JTGD60—2004〕，车辆荷载的中轮轴重为120KN,后轮轴重为140KN,取较为不利的后轮轴重进展加载，每米宽板条上，车辆荷载作用于悬臂根部的弯矩标准值为：车辆冲击作用的弯矩标准值为：每米宽板上车辆荷载作用的剪力标准值为：-.可修编. -.每米宽板上车辆荷载冲击作用的剪力标准值为：2)外挑悬臂板桥面板计算车辆荷载对于外挑悬壁板根部的有效分布宽度与前一致，但弯矩和剪力标准值的计算不同，根据相关公式，由于车辆荷载后轮对应的压力面宽度，所以对应每米宽板条上，车辆荷载作用于外挑悬臂根部的弯矩标准值为：车辆荷载冲击作用的弯矩标准值为：每米宽板条上车辆荷载作用的剪力标准值为：每米宽板条上车辆荷载冲击作用的剪力标准值为：〔三〕荷载组合根据?公路桥涵设计通用规?〔JTGD60—2004〕的规定，分别对桥面板进展承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计，并进展不同的作用效应组合。〔1〕承载能力极限状态设计构造重要度系数取1.0，永久作用效应分项系数取1.2，汽车荷载效应分项系数取1.4那么：铰接板悬臂根部弯矩组合-.可修编. -.铰接板悬臂根部剪力组合外挑悬臂根部弯矩组合外挑悬臂根部剪力组合〔2〕正常使用极限状态设计汽车荷载的频遇值系数取0.7，那么铰接板悬臂根部弯矩组合铰接板悬臂根部剪力组合外挑悬臂根部弯矩组合外挑悬臂根部剪力组合(三)截面设计、配筋与强度验算1.界面设计与配筋悬臂板根部高度，净保护层。假设选用钢筋，那么有效高度为：-.可修编. -.根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.2条：设计强度17.5，化简：解得：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?5.2.2条：需要的间距为：，取此时即桥面板布置间距为的钢筋根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.9条，抗剪截面应符合：Fcu,k取值对吗？看看我们的任务书满足规要求根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.10条抗拉强度设计值对吗?看看任务书故不需要进展斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋。板分布钢筋用，间距取25cm。-.可修编. -.2.承载能力验算由可得：承载能力满足要求三、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)主梁的抗弯惯矩及抗扭惯矩平均板厚：主梁截面的重心距顶缘距离：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：=〔1.8-0.2〕/0.11=，查表得腹板：，表得(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?3.1.6条，-.可修编. -.(3)各主梁横向分布系数1号主梁的横向影响线具体见下列图1号主梁横向影响线-.可修编. -.同理可求得2号主梁和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，加载的位置见下列图1号主梁最不利加载-.可修编. -.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：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)-.可修编. -.1号主梁加载2号主梁加载3号主梁加载-.可修编. -.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当主梁：横隔板：中梁：计算跨径错误边梁：同上桥面铺装：桥面铺装厚度、重度与任务书对不上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：2号主梁：3号主梁：-.可修编. -.各梁的永久荷载为：1号主梁：2号主梁：3号主梁：(2)永久作用效应计算1号主梁跨中弯矩：支点剪力：2号主梁跨中弯矩：支点剪力：3号主梁跨中弯矩：支点剪力：2．可变作用效应(1)汽车荷载冲击系数取冲击系数(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?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，计算错误，应为166.5各主梁的跨中弯矩：-.可修编. -.1号主梁：代入Pk值重新计算2号主梁：3号主梁：b．人群荷载人群荷载：各主梁的跨中弯矩：1号主梁：2号主梁：3号主梁：c．弯矩根本组合根据?公路桥涵设计通用规?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：构造重要性系数：组合系数：各主梁的弯矩根本组合：1号主梁：2号主梁：3号主梁：(3)可变作用产生的跨中剪力-.可修编. -.按照跨中的横向分布系数来计算跨中的剪力，横向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?4.3.1条规定，集中荷载标注值需乘以1.2的系数，即a．公路II级各主梁的跨中剪力：1号主梁：2号主梁：3号主梁：b．人群荷载各主梁的跨中剪力：1号主梁：2号主梁：3号主梁：c．跨中剪力根本组合各主梁的支点剪力根本组合：1号主梁：2号主梁：3号主梁：(三)持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算算到〔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，考虑到施工方便，偏平安地一律按1号梁的弯矩进展配筋计算。-.可修编. -.假定主梁单向配筋，钢筋净保护层为3cm按5cm计算，钢筋重心至底边距离，那么主梁有效高度1号梁跨中弯矩，根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.3条：在这里取值与任务书对不上，，取值计算，，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?5.2.3条：选用钢筋钢筋的重心距底缘的距离为：实际有效高度：配筋率验算：2.持久状况截面承载能力极限状态计算实际受压区高度：满足规要求截面抗弯极限状态承载力为：-.可修编. -.满足要求3.根据斜截面抗剪承载力进展斜筋配置根据剪力根本组合，3号梁的支点剪力最大，1号梁的跨中剪力最大，偏平安计，支点剪力以3号梁为准，跨中剪力以1号梁为准：，假定有通过支点，根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.9条，抗剪截面需满足构造要求：根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.10条：介于两者之间，应进展持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算。积算图式如下列图所示：-.可修编. -.插得到距离梁高处的剪力那么由混凝土和箍筋承当的局部：由弯起钢筋承当的局部：各排钢筋的弯起位置与承当的剪力见下表：弯起钢筋排次弯起点距支座中心距离(m)承当的剪力值(kN)11.3223.122.5172.833.7122.644.972.356.122.1各排弯起钢筋的计算：根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.7条，与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力为：在这里，，故相应于各排弯起钢筋的面积：-.可修编. -.那么每排弯起钢筋的面积为：弯起：，能够满足工程上的要求弯起：弯起：弯起：弯起：弯起：在近跨中处增设辅助斜筋，，根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.11条，弯起钢筋的弯起点，应设在按抗弯强度计算不需要该钢筋的截面以外不小于处，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?5.2.11条，箍筋的间距为：-.可修编. -.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?9.3.13条，在支座中心向跨径方向长度不小于一倍梁高围，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。那么配箍率分别为：当时，当时，5.斜截面抗剪承载能力验算根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.7条，当受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪强度验算公式为：为了简化计算，取用平均值，即-.可修编. -.根据?公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规?5.2.6条，需要验算的斜截面有：(1)距离支座处截面，相应的，(2)距离支座中心1.3m处截面(弯起钢筋弯起点)，相应的，(3)距离支座中心2.5m处截面(弯起钢筋弯起点及箍筋间距变化处)，相应的，(4)距离支座中心3.7m处截面(弯起钢筋弯起点)，相应的，取，-.可修编. -.(5)距离支座中心4.9m处截面(弯起钢筋弯起点)，相应的，取，-.可修编. -.1515.9615.538038038038016m钢筋混凝土简支T形桥梁的纵断面图180180180180757570012816m钢筋混凝土简支T形桥梁的横断面断面图-.可修编. -.-.可修编.