钢筋混凝土简支梁桥设计计算书 桥梁毕业论文设计(t型梁)

'钢筋混凝土简支梁桥设计计算书摘要：本设计上部结构为钢筋混凝土简支梁桥，标准跨径为14米×3，桥面净空：净—8+2×1.0米，采用重力式桥墩和桥台。桥梁全长为42m，桥面总宽10m，桥面纵坡为0.3%，桥梁中心处桥面设计高程2.00米，横坡为1.5%；桥垮轴线为直线，设计荷载标准为：公路-Ⅱ级，人群荷载3kN/m。本文主要阐述了该桥设计和计算过程，首先对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度，应力及变形验算，最后进行下部结构设计和结构验算。同时，也给出了各部分内容相关的表格与图纸。通过这次设计不但了解设计桥梁的各个步骤，而且也能熟练的运用AUTOCAD进行制图。关键词：现浇混凝土T形简支桥梁重力式桥台重力式桥台结构设计验算强度ABSTRACT：Thedesignfortheupperstructureofreinforcedconcretebeambridge,standardspanfor14metersx3,bridgedeckheadroom:net-8+2x1.0meters,adoptthepiersandgravitytypeabutment.Bridgedeck42m,stretchesfortotalwideZongPo0.3%,10mbridgedeck,deckdesignelevation2.00atthecenteroftheslopeforrice,1.5%;Bridgecollapse,designloadforlinearaxisfor:highway-Ⅱstandard,thecrowdloadlevel3kN/m.Thispapermainlyexpoundsthebridgedesignandcalculationprocess,firstmakesanoverallstructuredesignofbridge,thentotheupperstructureforce,reinforcementcalculation,again,stressanddeformationstrength,thencheckthestructuredesignandstructurechecking.Atthesametime,alsogivestherelevantsectionsoftheformanddrawings.Thisdesignnotonlyunderstandeachstepofdesigningthebridge,butalsocanskilleduseAUTOCADfordrawing.Keywords:cast-in-situconcretesimply-supportedt-shapedbridgeabutmentgravitytypeabutmentgravitytypestructuredesigncheckingintensity 引言(一)设计基本资料1、结构选型与布置：上部结构为钢筋混凝土简支梁桥，标准跨径为14米×3，桥面净空：净—8+2×1.0米，采用重力式桥墩和桥台1、设计荷载：公路—Ⅱ级，环境类别Ⅰ类，设计安全等级二级。2、河床地面线为（从左到右，高程/离第一点的距离，单位：米）：0/0，-3/2，-5/4，-9/6，-12/9，-14/10，-10/12，-8/14，-7/16，-6/18，-5/20，-3/22，-4/24，-5/26，-7/28，-10/30，-13/32，-15/32，-16/34，-10/36，-6/38，-2/40，0/42。3、桥台后填土容重：18KN/m3，内摩擦角φ=18°，粘聚力c=20kPa。4、材料容重：素混凝土24KN/m3，钢筋混凝土25KN/m3，沥青混凝土23KN/m35、人群3.0KN/m2，每侧栏杆及人行道的重量按6KN/m计6、桥梁纵坡为0.3%，桥梁中心处桥面设计高程2.00米(二)场地土条件设计水位-7米，无侵蚀性，枯水期施工，枯水期水位-10m，气温10℃。地质勘察资料见下表：土层厚度（m）天然重度kN/m3承载力标准值kN/m2承载力修正系数预制桩极限侧阻力标准值qsik，极限端阻力标准值qpk（kPa）ηbηd桩周桩端淤泥0.601710001.030-含砾粘土1.00202200.31.6454500中细砂3.50211801.02.5405000强风化凝灰岩7.8023400---12000 1.计算荷载横向分布系数1.1.当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算横断面对于1#梁：1#梁对于汽车荷载 对于人群荷载对于2＃梁：2＃梁对于汽车荷载对于人群荷载=0（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）对于3＃梁：3＃梁对于汽车荷载对于人群荷载1.1.当荷载位于跨中时此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5,梁间距为1.9米。 （1）求1＃梁横向影响线的竖标值：1＃梁影响线由、绘制1＃梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载对于人群荷载（2）求2＃梁横向影响线的竖标值：2＃梁影响线 由、绘制2＃梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载对于人群荷载（3）求3＃梁横向影响线的竖标值3＃梁影响线、对于汽车荷载对于人群荷载 1.主梁内力计算1.1.恒载集度（1）主梁：（2）横隔梁 对于边主梁：对于中主梁：（3）桥面铺装层：（4）栏杆和人行道：作用于边主梁的全部恒载强度：作用于中主梁的全部恒载强度：1.1.恒载内力的计算边跨弯矩剪力影响线1#及5#梁内力（边跨）跨中弯矩跨中剪力支点剪力 1/4跨处弯矩：1/4跨处剪力：2#、3＃及4#梁内力（中间跨）跨中弯矩跨中剪力支点剪力1/4跨处弯矩：1/4跨处剪力：1.1.活载内力1.1.1.汽车荷载冲击系数主梁横截面图 结构跨中处的单位长度量：主梁截面形心到T梁上缘的距离：跨中截面惯性矩：查表E取所以冲击系数：1.1.1.汽车荷载作用公路—Ⅰ级均布荷载对于集中荷载，当时，；当时，当时，采用内插法公路—Ⅱ为公路—Ⅰ级的0.75倍则当计算剪力时候 计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数跨中弯矩影响线如下图1.1.1.跨中弯矩的设计由于跨中弯矩横向分布系数1＃、5＃梁最大，所以只需计算1＃、5＃梁的弯矩，计算如下：对于1#梁车道均布荷载作用下车道集中荷载作用下则跨中人群荷载最大弯矩人群荷载集度 对于2#和4#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：对于3#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：1.1.1.跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图：对于1＃和5#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力： 计算人群荷载的跨中剪力：对于2＃和4#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于3#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：1.1.1.支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示： 横向分布系数变化区段的长度对于1＃和5#梁附加三角形重心影响线坐标：计算人群荷载的支点剪力：对于2＃和4#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力（如下图所示）： 计算人群荷载的支点剪力：对于3#梁计算公路—Ⅰ级汽车活载的支点剪力（如下图所示）： 计算人群荷载的支点剪力：1.1.1.1/4跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如下图对于1#和5#梁计算公路—Ⅰ级汽车活载的1/4跨弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于2#和4#梁计算公路—Ⅰ级汽车活载的1/4跨弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：对于3#梁计算公路—Ⅰ级汽车活载的1/4跨弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：1.1.1.1/4跨剪力的计算1/4跨剪力影响线如下图：对于1＃和5#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于2＃和4#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于3#梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力： 计算人群荷载的跨中剪力：1.1.1.荷载组合其中，，，，跨中弯矩组合：梁＃恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、5468.61454.24845.7891271.1632、4500.276516.30030.0711356.8313500.276412.03927.3371207.803跨中剪力组合：梁＃恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、5077.4236.784115.9902、4087.9644.455128.1393070.3854.050103.075支点剪力组合：梁＃恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、5148.23154.48217.127402.0752、4148.23178.4926.666435.339 3148.23146.2146.060389.4711/4跨弯矩组合：梁＃恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、5375.207340.75334.351937.2772、4375.207387.21922.5591017.6213375.207309.77620.508906.9041/4跨剪力组合：梁＃恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、569.424190.8557.632359.0732、474.115124.8365.012269.322374.11599.8684.556233.8561.行车道板计算1.1.恒载内力的计算 图13铰接悬臂行车道板（单位：cm）1）计算每延米板的恒载g沥青混凝土面层：C25混凝土垫层：T梁翼板自重：合计：2）计算每延米板条的恒载内力弯矩：剪力：　1.1.活载内力的计算根据轴距及轴重，应以重轴为主，取后轴计算。轮载分布：车轮着地尺寸，经铺装层按45角扩散后，在板顶的分布尺寸：经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载有效分布宽度为： 图14计算图示及荷载有效分布宽度（单位：cm）冲击系数：作用在每延米板条上的弯矩：作用在每延米板条上的剪力：1.1.内力组合承载能力极限状态内力组合计算：基本组合（安全等级二级）：故桥面板的设计内力为： 正常使用极限状态内力组合计算：短期效应组合：1.横隔梁的计算1.1.确定作用在中横隔梁的计算荷载布置车辆荷载时：布置车道荷载时：人群荷载：1.2.内力计算2＃与3＃主梁间截面弯矩影响线：P=1作用在1＃梁时：P＝1作用在5＃梁时：P＝1作用在3＃梁时： 1＃主梁处右截面剪力影响线：P=1作用于1＃梁截面的右边时即P=1作用于1＃梁截面的左边时即绘制的和的影响线如下图所示：弯矩的计算公路-II级：人群荷载：剪力的计算： 人群荷载：1.1.内力基本组合鉴于横隔梁的永久荷载作用效应很小，计算中可忽略不计。1)承载能力极限状态内力组合基本组合：2)正常使用极限状态内力组合（不计汽车冲击影响）短期效应组合：2.持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算2.1.配置主梁受力钢筋由弯矩基本组合计算表10可以看出，2号和4号梁值最大，考虑到设计施工方便，并留有一定的安全储备，故按2号梁计算弯矩进行配筋。设钢筋净保护层为3cm，钢筋重心至底边距离为，则主梁有效高度为。已知1号梁跨中弯矩=，下面判别主梁为第一类T形截面或第二类T形截面；若满足，则受压区全部位于翼缘内，为第一类T形截面，否则位于腹板内，为第二类T形截面。式中，为桥跨结构重要性系数，取为1.0；为混凝土轴心抗压强度设计值，本设计采用C30混凝土，故=13.8,Mpa； 为T形截面受压区翼缘有效宽度，取下列三者中的最小值：（1）计算跨径的1/3:l/5=1350/cm=650cm（2）相邻两梁的平均间距：d=190cm（3）此处，b为梁腹板宽度，其值为18cm，为承托长度，其值为86cm，为受压区翼缘悬出板的平均厚度，其值为13cm。本设计由于，故，为承托根部厚度，其值为6cm。所以取。判别式左端为判别式右端为因此，受压区位于翼缘内，属于第一类T形截面。应按宽度为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：即整理得解得。根据式则 选用4根直径为36mm和2根直径为28mm的HRB335钢筋，则钢筋配置图（单位：cm）钢筋布置如图7所示。钢筋重心位置为：查表可知，，故则截面受压区高度符合规范要求。配筋率为故配筋率满足规范要求。1.1.持久状况截面承载力能力极限状态计算按截面实际配筋面积计算截面受压区高度为截面抗弯极限状态承载力为抗弯承载力满足要求。1.2.斜截面抗剪承载力计算由表13可知，支点剪力以2、4号梁为最大考虑安全因数，一律采用3号梁剪力值进行抗剪计算。跨中剪力效应以2、4号梁为最大，一律以2号梁剪力值进行计算。 假定最下排2根钢筋没有弯起而通过支点，则有：a=4.8cm，根据下式：故端部抗剪截面尺寸满足要求。根据下式，若满足，可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置钢筋。而本设计因此，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1）最大剪力取用距支座中心h/2（梁高一半）处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担的剪力不下于60%，弯起钢筋（按45弯起）承担的剪力不大于40%。2）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h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。3）计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋下面弯起点处由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8所示。 图8弯起钢筋配置及计算图式（单位尺寸：cm）由内插可得。距支座中心h/2处得剪力效应为则相应各排弯起钢筋的位置及承担的剪力值见表14表14弯起钢筋位置与承担的剪力值计算表钢筋排次弯起点距支座中心距离/m承担的剪力值钢筋排次弯起点距支座中心距离/m承担的剪力值11.382160.482722.686131.733.93472.4（1） 各排弯起钢筋的计算。与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力按下式计算：式中——弯起钢筋的抗拉设计强度（Mpa）；——在一个弯起钢筋平面内弯起钢筋的总面积（mm）；——弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。本设计中：，，故相应于各排弯起钢筋的面积按下式计算计算得每排弯起钢筋的面积见表15表15每排弯起钢筋面积计算表弯起排次每排弯起钢筋计算面积弯起钢筋数目每排弯起钢筋实际面积11080.182420362886.450812323487.3124509在靠进跨中处，增设2B28的辅助斜钢筋，。（3）主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载力验算：计算每一弯起截面的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，则钢筋的重心位置也不同，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。23B2钢筋的抵抗弯矩为2B30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9)9全梁抗弯承载力验算图式（尺寸单位：mm）第一排钢筋弯起处正截面承载力为第二排钢筋弯起处正截面承载力为第三排钢筋弯起处正截面承载力为1.1.箍筋设计根据下式，箍筋间距的计算式为 式中——异号弯矩影响系数，取=1.0；——受压翼缘的影响系数，取=1.1；P——斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率，P=100，，当P>2.5时取P=2.5；——同一截面上箍筋的总截面面积（mm）；——箍筋的抗拉强度设计值，选用R235箍筋，则；b——用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的梁腹宽度（mm）；——用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的有效高度（mm）；——用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值分配于混凝土和箍筋共同承担的分配系数，取=0.6；——用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值（KN）.选用2A10双肢箍筋，则面积；距支座中心处的主筋为2B32，；有效高度；，则，最大剪力设计值.把现应参数值代入上式得选用。 在支座中心向跨中方向长度不小于1倍梁高（140cm）范围内，箍筋间距取为100mm。有上述技术，箍筋的配置如下：全梁箍筋的配置为2A10双肢箍筋，在由支座中心至距支点2.5m段箍筋间距可取为100mm，其他梁段箍筋间距为250mm。箍筋配筋率为：当间距时，当间距时，均满足最小配筋率R235钢筋不小于0.18%要求。1.1.斜截面抗剪承载力验算斜截面抗剪强度验算位置为：1）距支座中心h/2（梁高一半）处截面。2）受拉区弯起钢筋弯起点处截面。3）锚于受拉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的截面。5）构件腹板宽度改变处的截面。因此，本设计进行斜截面抗剪强度验算的截面包括（见图10）10斜截面抗剪力验算截面图式（单位尺寸：cm） 1)距支点h/2处截面1-1，相应的剪力和弯矩设计值分别为2)距支点1.382m处截面2-2（第一排弯起钢筋弯起点），相应的剪力和弯矩设计值分别为3)距支点2.686m处截面3-3（第二排弯起钢筋弯起点），相应的剪力和弯矩设计值分别为验算斜截面抗剪承载力时，应该计算通过斜截面顶端正截面内的最大剪力和相应于上述最大剪力时的弯矩。最大剪力在计算出斜截面水平投影长度C值后，可内插求得；相应的弯矩可从按比例绘制的弯矩图上量取。根据下式，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（）；——异号弯矩影响系数，取=1.0；——受压翼缘的影响系数，取=1.1 ——箍筋的配筋率，。根据下式，计算斜截面水平投影长度C为式中m——斜截面受压端正截面处的广义剪跨比，，当m>3.0时，取m=3.0；——通过斜截面受压端正截面内由使用荷载产生的最大剪力组合设计值（KN）；——相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值（）；——通过斜截面受压区顶端正截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的合力点至受压边缘的距离（mm）；为了简化计算可近似取C值为C（可采用平均值），则有由C值可内插求得各个斜截面顶端处得最大剪力和相应的弯矩。斜截面1-1：斜截面内有2B32纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为则斜截面截割2组弯起钢筋232+230，故 斜截面2-2：斜截面内有2B30纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为斜截面截割2组弯起钢筋2B32+2B30，故由图10可以看出，斜截面2-2实际共截割3组弯起钢筋，但由于第三排弯起钢筋与斜截面交点靠近受压区，实际的斜截面可能不与第三排钢筋相交，故近似忽略其抗剪承载力。以下其他相似情况参照此发处理。斜截面3-3：斜截面内有2B32+2B30纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为则斜截面截割2组弯起钢筋2B30+2B18，故 所以斜截面抗剪承载力符合要求。1.1.持久状态斜截面抗弯极限承载力验算钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载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，故当受弯构件的纵向钢筋和箍筋满足构造要求时，可不进行斜截面抗弯承载力计算。1.2.持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算最大裂缝宽度按下式计算式中————钢筋表面形状系数，取.————作用长期效应影响系数，长期荷载作用时，，和分别为按长期效应组合短期效应组合计算内力值；————与构件受力性质有关的系数，取;————纵向受拉钢筋直径，当用不同直径的钢筋时，改用换算直径，本设计中；————纵向受拉钢筋配筋率，对钢筋混凝土构件，当；时，取；当时，取；————钢筋弹性模量，对HRB335钢筋，————构件受拉翼缘宽度；————构件受拉翼缘厚度； ————受拉钢筋在使用荷载作用下的应力，按下式计算，即————按作用短期效应组合计算的弯矩值；————受拉区纵向受拉钢筋截面面积。根据前面计算，取1号梁的跨中弯矩效应进行组合：短期效应组合式中————汽车荷载效应（不含冲击）的标准值；————人群荷载效应的标准值长期效应组合受拉钢筋在短期效应组合作用下的应力为把以上公式带入的计算公式得 裂缝宽度满足要求，同时在梁腹高的两侧应设置直径为6～8mm的防裂钢筋，以防止产生裂缝。若用8A8，则，可得，介于0.001～0.002之间，满足要求。1.1.持久状况正常使用极限状态下的挠度验算钢筋混凝土受弯构件，在正常使用极限状态下的挠度，可按给定的刚度用结构力学的方法计算。其抗弯刚度B可按下式进行计算式中————全截面抗弯刚度，；————开裂截面的抗弯刚度，；————开裂弯矩；————构件受拉区混凝土塑性影响系数；————全截面换算截面惯性矩；————开裂截面换算截面惯性矩；————混凝土轴心抗拉强度标准值，，对C30混凝土，；————全截面换算截面重心轴以上（或以下）部分对重心的面积矩；————换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩。 全截面换算截面对重心轴的惯性矩可近似用毛截面的惯性矩代替，由前文计算可知全截面换算截面面积式中————钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比，为计算全截面换算截面受压区高度计算全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩设开裂截面换算截面中性轴距梁顶面的距离为x（㎝），由中性轴以上和以下换算截面面积矩相等的原则，可按下式求解x：（假设中性轴位于腹板内）代入相关参数值得整理得 解得故假设正确。可计算开裂截面换算截面惯性矩为代入数据得根据上述计算的结果，结构跨中由自重产生的弯矩为；公路－Ⅱ级可变车道荷载，，跨中横向分布系数；人群荷载，跨中横向分布系数。永久作用可变作用（汽车） 可变作用（人群）式中————作用短期效应组合的频遇值系数，对汽车=0.7，对人群=1.0.当采用C40以下混凝土时，，本设计为C30混凝土，则取，施工中可以通过设置预拱度来消除永久作用挠度，则在消除结构自重产生的长期挠度后主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600挠度值满足要求判别是否需要设置拱度则故应设置拱度，跨中预拱度为，支点，预拱度沿顺桥向做成平顺的曲线。1.行车道板配筋计算1.1.截面设计与配筋验算悬臂板根部厚度为,设净保护层厚度，若选用直径为的钢筋，则有效高度为根据：即 整理得：解得最小的验算，满足要求。钢筋截面面积可按下式计算选用直径为12mm的钢筋时，钢筋间距为10cm，此时所提供的钢筋面积为：。验算截面承载力故承载力满足要求。矩形截面受弯构件抗剪截面尺寸应符合下式的要求满足抗剪最小截面尺寸要求。若抗剪截面满足下式，可不进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置配置钢筋。则因此，仅需按构造配置钢筋。根据设计的一般规定，板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于，间距不应大于，因此分布钢筋采用A 1.横隔板配筋计算1.1.正弯矩配筋把铺装层折算5㎝计入截面，则横隔梁高度为125㎝，横梁翼板有效宽度为（见图13）：计算跨径的1/3:760㎝/3=253.3㎝相邻两横梁的平均间距：3.35㎝式中————受压区翼缘悬出板得平均厚度，含5㎝的铺装层厚度。图13正弯矩配筋及其计算截面（尺寸单位：cm）横梁翼板有效宽度应取上述三者中的较小值，即，先假设a=8㎝，则得横隔梁的有效高度为。其中，a为钢筋重心到底面的距离。假设中性轴位于上翼缘板内，根据式：则整理得：解得满足要求的最小x值为，故假设正确。钢筋截面积可由下式计算：，则 选用4根直径18的HRB335钢筋，。钢筋布置见图13此时则而，满足规范要求。验算截面抗弯承载力：1.1.负弯矩配筋(见图14)此时，横梁为的矩形截面梁。图14负弯矩配筋及计算截面图（尺寸单位：cm）取，则，其中为钢筋重心到上缘距离。 整理得：解得，取选用2根直径为18的HRB335钢筋，。此时验算截面抗弯承载力横梁正截面配筋率计算均满足受拉钢筋最小配筋率0.20%的要求。1.1.抗剪计算与配筋设计则抗剪截面符合尺寸要求，但需要进行斜截面抗剪承载力的验算，通过计算配置抗剪钢筋。假定全部采用箍筋来承受剪力，选取箍筋为双肢A8，则。箍筋间距的计算公式为 式中，选取箍筋间距，箍筋配筋率为，满足规范要求。1.支座设计1.1.支座资料一座五梁式钢筋混凝土T形桥，标准跨径为14m，主梁长13.96m，计算跨径为13.5m，主梁采用C30混泥土，支座处梁肋宽度为18cm，两端采用等厚度的板式橡胶支座。设计荷载为公路—Ⅱ级,人群荷载。已知支座反力标准值，其中结构资中引起的支座反力标准值为，汽车荷载引起的支座反力标准值为，人群荷载反力标准值为，汽车与人群荷载作用下产生的跨中挠度为。根据当地气象资料，计算温差为。1.1.1.确定支座的平面尺寸选定板式橡胶支座的平面尺寸为（顺桥），，则构造要求，钢板尺寸最大为，。采用中间层橡胶片厚度。a)计算制作的平面形状系数S 满足的条件。a)验算橡胶支座的承压强度（合格）通过验算梁底和墩台顶部混凝土的局部承压也满足要求（具体可参照规范进行），因此所选定的支座平面尺寸满足设计要求。1.1.1.确定支座的厚度a)主梁的计算温度差为，温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移为b)为了计算汽车制动力引起的水平位移，首先要确定作用在每支座上的制动力。对于计算跨径为13.5cm，一个设计车道上公路—Ⅱ级车道荷载引起的制动力标准值为按《桥通规》规定，制动力不得小于90KN。故取制动力为90KN参与计算。五根梁共10个支座，每个支座承受水平力制动力为c)确定需要的橡胶片总厚度。不计汽车制动力计入汽车制动力《桥通规》的其他规定，短边尺寸应满足 由上述分析可知，该支座橡胶板的最小总厚度应为2.2cm。单层加劲钢板厚度为其中：；取钢材的屈服强度为340，取钢材屈服强度的0.65倍，。将各项数值代入上式得另外，还规定单层加劲板的厚度不得小于2mm。所以，单层钢板的厚度取为2mm。按构造规定，加劲板上、下橡胶保护层取2.5mm，选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座。橡胶厚度，满足最小厚度要求。加劲板总厚度，支座高度。1.1.1.验算支座的偏转情况a)支座的平均压缩变形为其中，橡胶体积模量支座抗压弹性模量代入上式得b)计算梁端转角。由关系式和可得 设结构自重作用下，主梁处于水平状态。而已知公路—Ⅱ级荷载下的跨中挠度为，代入上式得：c)验算偏转情况按《公预规》规定，尚应满足，即（合格）所以，支座满足偏转要求。d)验算支座的抗滑稳定性验算抗滑稳定性：不计入汽车制动力时1.4可见，，故在自重作用下，支座不会滑动。计入汽车制动力时可见，，因此，制动力作用下支座不会滑动。1.桥台设计 1.1.设计资料及基本数据本桥梁上部结构采用现浇钢筋混凝土简支T形梁，标准跨径是，计算跨径，摆动支座，桥面宽度为净,双车道，按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63—2007）（下简称《公桥基规》）进行设计计算。设计荷载为公路—Ⅱ级，人群荷载为。材料：台帽、耳墙、台身混凝土强度为C25，，基础用C15的素混凝土浇筑，。台后及溜坡填土，填土的内摩擦角，黏聚力。水文、地质资料：涉及洪水水位高程为-7，无侵蚀性，枯水期施工，枯水期水位-10m，气温10℃。地质勘察资料见下表：土层厚度（m）天然重度kN/m3承载力标准值kN/m2承载力修正系数预制桩极限侧阻力标准值qsik，极限端阻力标准值qpk（kPa）ηbηd桩周桩端淤泥0.601710001.030-含砾粘土1.00202200.31.6454500中细砂3.50211801.02.5405000强风化凝灰岩7.8023400---120001.2.桥台与基础构造及拟定的尺寸（见图9-1）基基础分两层，煤层厚度为0.5m，襟边和台阶等宽，取0.4m。根据襟边和台阶构造要求初拟出平面较小尺寸，见图1-1，经验算不满足要求时再调整尺寸。基础用C15混泥土浇筑，混泥土的刚性角。基础的扩散角为：满足要求。 1.1.荷载计算及组合（1）上部构造恒载反力及桥台台身、基础自重与基础上土重计算其值列于表1-3恒载计算表1-3序号计算式竖直力()对基地中心轴偏心距弯矩备注1313.21.15360.18（1）弯矩正、负值规定如下：逆时针方向取“-”号；顺时针方向取“+”号；（2）偏心距在基底中心轴之右的为“+”，中心轴之左的为“-”。2163.130.85138.66325.22.8070.56478.752.40189.00512180.91096.26640.32-0.33-211.117421.80.0521.098543.840.000.009701.57-1.31-919.0610401.100.19-76.211131.680.000.001234.2-2.0068.413上部构造恒载574.160.50287.08， （2）土压力计算土压力按台背竖直，，填土内摩擦角，台背（圬工）与填土间的外摩擦角计算，后台填土水平，。1)太后填土表面无车辆荷载时土压力计算台后填土自重所引起的主动土压力计算式为：已知：，B为桥台宽度取8.7m,H为自基底至填土表面的距离，等于7.00m，为主动土压力系数。（kN）其水平向分力：离基础地面的距离：对基底形心轴的力矩：其竖向分力：作用点离形心轴的距离： 对基底形心轴的力矩：1)台后填土表面有汽车荷载时由汽车荷载换算的等代均布土层厚度：式中：破坏棱体长度，当台背竖直时，，。由，其中在破坏棱体长度范围内只能放一列汽车，因是双车道，故台背在填土连同破坏棱体上车辆荷载作用下引起的土压力：其水平向分力：作用点离基础地面的距离：对基底形心轴的力矩：竖直向分力：作用点离基底形心轴距离： 对基底形心轴的力矩：1)桥上无荷载，台后有车辆荷载（图1-2）此时支反力为0，土压力车辆荷载等代均布土层厚度为：图1-2土压力合力：其水平向分力：作用点离基础地面的距离：对基底形心轴的力矩：竖直向分力：作用点离基底形心轴距离：对基底形心轴的力矩：2)台前溜坡填土自重对敲台前侧面上的主动土压力计算时，以基础前侧边缘垂直线作为假想台背，图表面的倾斜度以溜坡坡度1:1.5算得，，则基础边缘至破面的垂直距离为，若取 ，主动土压力系数：则主动土压力：其水平向分力：作用点离基础地面的距离：对基底形心轴的力矩：竖直向分力：作用点离基底形心轴距离：对基底形心轴的力矩：（3）支座荷载反力计算支座反力计算考虑如下两种情况a)台后无荷载，车道荷载作用在桥上Ⅰ）汽车及人群荷载反力根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）对于集中荷载标准值按以下规定选取，当时，；当时， 当时，采用内插法，其荷载布置如图1-3所示，公路—Ⅱ为公路—Ⅰ级的0.75倍。则图1-3计算剪力效应是应乘以1.2的系数，支座反力：人群荷载支座反力：支座反力作用点离基底形心轴距离：对基底形心轴的力矩：Ⅱ）汽车荷载制动力重力式墩台不计冲击系数。制动力按车道荷载标准值在加荷载长度计算的总重力的10%计算，其公路-Ⅱ级荷载的制动力标准值不小于90kN。故制动力取。a)台后桥上均有荷载，车辆荷载在台后其荷载布置如图1-4所示。人群荷载支座反力：对基底形心轴的力矩： (4)支座摩阻力计算图1-4取摆动支座摩擦系数，则支座摩擦阻力：对基底形心轴的弯矩：(方向按荷载组合需要确定)对实体式埋置式桥台不计汽车荷载的冲力，同时从以上对制动力和支座摩阻力的计算结果表明，支座摩阻力大于制动力。因此，在以后的附加组合中，以支座摩阻力做为控制设计。（5）荷载组合根据实际可能出现的荷载情况，可按以下情况进行组合：台后无荷载，车道荷载在桥上；台后、桥上均有荷载，车辆在台后，车道荷载在桥上；桥上无荷载，台后为车辆荷载，进行台身截面验算的荷载组合，其荷载组合见表1-3。表1-3序号荷载作用情况计算项目公路公路—Ⅱ级台后无荷载，车道荷载在桥上台后、桥上均有荷载，车辆在台后，车道荷载在桥上桥上无荷载，台后为车来那个荷载1上部荷载力（kN）574.16574.16574.16力臂(m)0.50.50.5弯矩(kN)287.08287.08287.082台身荷载力（kN）5245.095245.0952425.09力臂(m)0.1690.1690.169弯矩(kN)887.79887.79887.793支座反力力（kN）429.71106.310力臂(m)0.50.50.5弯矩(kN)214.8653.1604人群力（kN）424242力臂(m)0.50.50.5弯矩(kN)212121 5台后土压力力（kN）水平：1830.31竖直：289.89水平：1076.1竖直170.44水平：1067.1竖直:170.44力臂(m)弯矩(kN)6台前溜坡土压力力（kN）水平：654.80竖直：211.46水平：650.80竖直：211.46水平：645.80竖直：211.46力臂(m)弯矩(kN)7制动力力（kN）909090力臂(m)6.56.56.5弯矩(kN)5855845858组合水平力（Kn）2481.111726.901726.90竖直力（Kn）6792.316629.486523.20矩（kN）-2325.98-908.75-961.951.1.地基承载力验算（1）台前、台后填土对基底产生的附加应力计算因台后填土较高，由填土自重在基底下地基中所产生的附加压力：（1-4）台后填土高度。当基础埋置深度为2.0m时，取基础后边缘附加应力系数，基础前边缘附加应力系数。则后边缘处： 前边缘处：此处，计算台前溜坡锥体对基础前边缘底面处引起的附加应力时，填土高度可近似取基础边缘作垂直线与坡面交点的距离（），并取系数，则因此，基础前边缘总的竖向附加应力：（2）基底压应力计算a)台后、桥上均有荷载，车辆在台后，车道荷载在桥上考虑台前、台后填土产生附加应力的总应力：台前：台后：b)桥上无荷载，台后为车辆荷载考虑台前、台后填土产生附加应力的总应力：台前：台后：1.1.基底偏心距验算1)仅受恒载作用时应满足， 满足要求。1)考虑荷载组合时，应满足，以桥上无荷载、台后为车辆荷载时为最不利：1.1.基础稳定性验算1)倾覆稳定性验算a)台后、桥上均有荷载，车辆在台后，车道荷载在桥上，满足要求。b)桥上无荷载，台后为车辆荷载，满足要求。2）滑动稳定性验算最不利情况为桥上无荷载，台后有荷载： 验算通过，满足要求。1.重力式桥墩设计（一号）1.1.桥墩设计资料①本桥梁桥墩的上部结构为简支梁，横断面内共有5片梁，每片梁宽1.9米，经计算上部结构恒载支点反力为1148.32KN。标准跨径为（两墩中心线距离）；主梁全长13.96m(伸缩缝设计为4m);计算跨径为（支座重心距离板端18cm）;桥面宽度为8.0+2x1m.②支座为板式橡胶支座，其平面尺寸为,支座高度为25mm.③墩帽采用强度等级为C25的钢筋混凝土，其重度为25。④桥梁的地基为软岩地基，经取样试验地基允许承载力。⑤其他设计资料：a.汽车荷载为公路-Ⅱ级；b.桥墩的高度；c.桥墩采用圆端型实体桥墩。1.2.拟定桥墩尺寸1.墩帽尺寸的拟定（1）顺桥向尺寸按照上部结构的布置，相邻两孔支座中心距离为0.4m，支座顺桥向宽度为0.20m，支座边缘离蹲身的最小距离为0.15m，两边挑檐宽度设为0.10m，则墩帽顺桥向德宽度b按下式计算为：从抗震为构造措施的角度，梁端至墩台帽边缘的最小距离a(cm),还应当满足《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）中的有关规定，则，墩帽的宽度为，根据以上计算结果，为便于设计计算和施工。取墩帽的宽度为1.6m,墩帽的厚度为0.40m.(2)横桥向尺寸根据已知条件：整个板的宽度为，两边各加0.05m，台帽矩形部分长度为10.1m。梁端各加直径为1.4m的圆端头，高出墩帽顶面0.30m作为防震挡块，墩帽全长10.1+1.4=11.5(m).2.墩身顶部尺寸 由于墩帽宽度拟定为1.6m，两边挑檐宽度个采用0.10m，则墩身顶部宽度为。墩身顶部矩形部分的长度采用10.1m，两端各加直径为1.6的半圆形端部，则墩身顶部的全长为11.4m.3.墩身底部尺寸根据已建桥梁桥墩的经验，根据桥墩受力特点，为减少材料用量，增加墩身的美观，墩身两侧面按25:1的坡度向下放坡，墩身底部的宽度为2.28m,长度为10.1+2.28=12.38（m）.4.桥墩基础尺寸根据桥的址的地质情况和已建同类桥梁的经验，经分析比较采用两层台阶式片石混凝土基础，每层的厚度为0.75m，每层四周向外放大0.25m，则上层基础的平面尺寸为，下层基础的平面尺寸为.经过上述拟定的计算确定后的桥墩一般构造及尺寸，如下图所示1.1.桥墩荷载计算（1）上部结构恒载计算根据给出的已知条件，上部结构恒载反力。（2）墩身自重的计算根据桥墩的构造组成和形式，桥墩墩身自重计算共分五段，如图10.3.1所示。其中墩帽为一段（自重为），墩帽以下分四段自重分为（其中位于设计水位以下，则r=24-1=23）。①墩帽重力计算。②墩身重力计算。设墩身截面宽度为，材料重度为，则墩身面积为：墩身分段的重力为：墩身分段的重力计算过程及计算结果，见下表10.3.1表10.3.1项目分段S～S1.6115.6818.301060.18S～S1.8318.3021.111324.18S～S2.0621.1124.141457.05 S～S2.2824.1427.111650.25合计5491.66基础重力及基础襟边上的土体重力（由于基础位于设计水位之下，,）。图10.3.1（3）车道荷载计算 ①车道荷载纵向布置a.双孔荷载、双车道布置如下图所示。图式双孔布置车道荷载（尺寸单位：m，轴重力单位：kN）对墩中心产生的弯矩：b.单孔荷载、双车道布置如下图所示对墩中心产生的弯矩：单孔布置车道荷载（尺寸单位：m，轴重单位：kN）② 车道荷载横向排列，如下图所示。在横桥向车道荷载靠一边布置时，单车道荷载的合力片离桥中线2.6m，对于实体桥墩，不考虑活载的冲击力。车道荷载横向布置图（尺寸单位：m）横桥向中心弯矩为：③水平荷载的计算。本设计为双车道，单向为一个设计车道，制动力应按加载影响线长度计算的总重量力的10%计，但不小于165kN。荷载布置如图所示。一个设计车道车道荷载产生的制动力为：故制动力对墩身个截面产生的弯矩（按制动力作用点在板式橡胶支座顶面计算，支座高度暂时按4cm计）为：1-1截面5-5截面基底截面（4）内力汇总及组合横桥向内力汇总及组合见，顺桥内力汇总及组合见下表表10.3.2横桥向内力汇总及组合编号项目5-5截面基底截面 1上部构造1148.321148.322桥墩5688.4571720553车道荷载304.69792.19304.69792.19内力组合(-)1.2x(①+②)+1.4x③8630.6901109.0710411.6101109.07表10.3.3顺桥向内力汇总及组合编号项目1-1截面5-5截面基底截面H/Kn.mH/KN.mH/kN.m1上部构造1148.3201148.3201148.3202桥墩196.7905688.4507172.5503车道荷载499.99100.00499.99100.00499.99100.004车道荷载制动力16547.851651862.851651409.1内力组合(-)1.2x(①+②)+1.4x③2314.120140.008904.110140.0010685.030140.00(二)1.2x(①+②)+1.4x③+⑤2314.12165187.858904.111652002.8510685.031652250.35注：1-1、5-5截面内力组合按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.1.6条的规定进行组合。基底截面按允许应力法计算，并考虑了基底应力提高系数。（5）墩身正截面强度验算横桥向内力不控制设计，所以也不计算横桥向德截面强度。本设计仅以5-5截面为例说明墩身验算的过程。①偏心距的验算。对于5-5截面，按照组合（二）控制设计。 截面重心至偏心方尚边缘的距离：，完全满足要求。②墩身底截面强度验算。根据公式，其中取。。查有关表A=27.11m,，经计算，代入上式得：。，则强度满足要求。（6）基底应力验算基底应力按照《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）中的规定进行验算。基础如图所示，采用MU30片石混凝土，地基为软岩地基，允许承载力为400kPa，基底荷载标准值见表和表。汽车荷载采用单跨单车道荷载。a.按照上表中荷载组合（-），基底应力可按下式计算：，，，，,，代入上式得：则，满足要求。b.按照上表中荷载组合（二），基底应力可按下式计算： ，，，，,，代入上式得：则，满足要求。按地基承受作用短期作用组合（二）时，地基承载力应乘以抗力系数1.25.（7）桥墩稳定性验算桥墩抗倾覆稳定性和抗滑稳定性在此仅作短期作用组合（二）纵向受力验算。①抗倾覆稳定性验算。抗倾覆稳定性系数为：其中s为在截面重心至合理作用点的延长线上，自截面重心至验算倾覆轴的距离，取。则抗倾覆稳定性系数为：，满足要求。②抗滑稳定性验算。抗滑稳定性系数为：式中，为基础与地基摩擦系数，查表得，则，满足要求。此外，二号桥墩采用一号桥墩的设计。结论 在大学的学习过程中，毕业设计是一个重要的环节，是我们步入社会参与实际工程建设的一次极好的演示，我十分有幸能提早把毕业设计和实际工程有机的结合起来，将所学理论知识应用到实践当中。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。历经两个多月的毕业设计，我收获颇多，获得了许多珍贵的知识，例如如何利用规范，如何把规范里的明文规定运用到实际当中，如何独立思考，如何有效的分配时间，学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式。同时，培养了自己从事专业路桥设计、施工、工程项目管理和独立设计等各方面的能力。此次毕业设计是对我专业知识和专业基础的一次检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。 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