装配式混凝土简支T型梁桥设计25m.docx

河南工程学院轨道交通桥梁工程课程设计装配式钢筋混凝土梁桥设计学生姓名：*泉学院：土木工程学院专业班级：土木工程1241（轨道交通方向专业课程：轨道交通桥梁工程指导教师：*2015年12月21日目录一、设计资料1二、设计概述1（一）纵横断面设计1（二）行车道板计算1（三）主梁内力计算1（四）配置钢筋及验算1三、主梁结构尺寸拟定2（一）主梁截面尺寸2（二）主梁间距和主梁片数2（三）横隔梁的设置3四、行车道板计算3（一）恒载及其内力3（二）车辆荷载产生的内力（较接悬臂板法）4（三）荷载组合4（四）计算配筋4（五）承载力验算5（六）验算适用条件5（七）抗剪强度验算6五、主梁内力计算6（一）主梁的荷载弯矩横向分布系数6（二）恒载内力13（三）活载内力计算14六、截面设计、配筋与验算24（一）主梁配筋计算24（二）主梁截面复核26（三）腹筋设计26（四）斜截面抗剪承载力的复核30七、裂缝宽度验算32八、主梁变形验算33九、横梁的计算33（一）横隔梁弯矩计算34（二）横隔梁截面配筋与验算36十、主要参考书37装配式钢筋混凝土梁桥设计一、设计资料桥面净空：净一9+2xlm0永久荷载：桥面铺装层容重=24kNm3;其他局部=25kNm30可变荷载：汽车荷载，公路-H级；人群荷载2.5kNm2;人行道+栏杆=5kN11材料选用：主筋采用11级钢，其他用I级钢；混凝土标号C40。桥梁纵断面尺寸：标准跨径Lb=25m（桥墩中心距离）。计算跨径L=24.5m（支座中心距离）。桥梁全长L=24.96m（主梁预制长度）。二、设计概述（一）纵横断面设计根据给定的根本设计资料，参考标准图，技术标准与经验公式，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。（二）行车道板计算确定行车道板类型，进行行车道板恒载内力计算、活载内力计算、作用效应组合，获得行车道板最大设计内力值。（三）主梁内力计算选取控制截面分别进行主梁恒载内力计算、活载内力计算，以及作用效应的组合计算。其中进行主梁活载内力计算时，荷载横向分布系数的计算，要求根据主梁空间位置及主梁间连接刚度的不同，选用杠杆原理法、偏心压力法、修正的偏心压力法、较接板法、Gf法等来计算荷载横向分布系数，并对荷载横向分布系数的计算结果进行汇总；随后选取计算结果进行主梁内力作用效应的组合计算含跨中最大弯矩值、跨中最大剪力值和支座截面的最大剪力值），形成各片主梁的内力计算汇总表。根据内力计算汇总表,确定主梁各截面的最不利内力值作为设计值。（四）配置钢筋及验算根据主梁跨中最大弯矩设计值，进行主梁纵向受拉钢筋的配置；根据主梁跨中最大剪力设计值和支座截面的最大剪力设计值，进行弯起钢筋和箍筋的配置。根据以上钢筋配置进行主梁正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯，和变形、裂缝的验算，保证主梁有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。绘制跨中截面钢筋布置图，弯起钢筋。三、主梁结构尺寸拟定（一）主梁截面尺寸根据公路桥涵设计通用标准（JTGD60-2004）,梁的高跨比的经济范围在1/11到1/16之间，此设计中标准跨径Lb=25m,计算跨径L=24,5m,桥梁全长L=24,96m,拟定采用的梁高为l60m,主梁间距2.2m,翼板宽2.18m,腹板宽0.18m的T型梁。见单片梁跨中横断面图见图（1。图（1）单片主梁跨中横断面图（单位：mm）（二）主梁间距和主梁片数桥面净空：净一9+2l.0m人行道，采用5片T型主梁标准设计，主梁间距为2.2m。图12）桥梁上部结构横断面图（单位：mm）（三）横隔梁的设置间距为5m,横隔梁腹板宽度0.16mor12480,I.I.I.-.".L-1u.L12。L38fj46Clo50002500图（3单片梁纵剖面图（单位：mm）四、行车道板计算计算如下图的T梁翼板，荷载为公路二级；桥面铺装为3cm的沥青混凝土和8cm的C40混凝土垫层；行车道板由横隔梁间距la=5m与主梁间距lb=2.2m之比大于2可看作单向受力板；T型梁翼缘用较接的方式连接。图（4）相邻两片T梁横断面图（单位：mm）(一)恒载及其内力1、每延米板上的恒载g：沥青混凝土面层及C40混凝土垫层g=0.11×1.0×24=2.64kNmT梁翼板自重g2=(0.16+0.2)2X1.0X25=4.5kNm合计：g=g+g2=2.64+4.5=7.14kN/m2、每延米宽板条的恒载内力弯矩MAg=-l2gl02=-12×7.14×1.012=-3.64KNm剪力QAg=g×lo=7.14×1.01=7.21kN(二)车辆荷载产生的内力(较接悬臂板法)将车的后轮置于图中位置，后轴作用力为P=140kN,轮压分布宽度如图5所示。对于车轮荷载中后轮的着地长度为：a2=0.20m,宽度为b2=0.60mo那么有：a=a2+2H=0.20+2×0.11=0.42mb=b2+2H=0.60+2×0.11=0.82m荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：单个车轮：a=a+21o=O.42+2×l.Ol=2.44m两个车轮：a=a+21o+d=O.42+2×l.01+1.4=3.84m图5)行车道板车轮荷载计算图示(单位：mm)冲击系数l+=l.3作用于每米宽板条上的弯矩为：单个车轮：MAp=-(l+)(lo-b4)P4a=-1.3×(l.Ol-O.824×14O(4×2.44=-15.OlkN.m两个车轮：MAp=-(l+)(lo-b4)2P4a=-1.3×(1.01-0.824)×2×140(4×3.84=-19.07kN.m作用于每米宽板条上的剪力为：QAp=(l+)2×P4a=1.3×2×140(4×3.84=23.70kN(三)荷载组合恒载+汽车荷载根本组合：MA=1.2MAg+1.4Map=1.2×(-3.64+1.4×(-19.07=-31.07kN.mQA=1.2QAg+1.4QAp=1.2×7.21+1.4×23.70=41.83kN所以，行车道板的设计内力为：MA=-31.07kN.m;Qa=41.83RNo(四)计算配筋取板宽b=100Omm的板条作为计算单元。重要性等级为二级ro=LO;环境类别为二b类；板的最小保护层厚度为25mm设as=35mm；悬臂根部高度1=20cmo取10钢筋；故有效高度ho=h-as=2OO-35=165mm;采用C40混凝土：fcd=18.4MPaftd=1.65MPa查表相对受压区高度50.56；采用11级钢筋HRB335。故：fsd=280MPaoroMAfcbx（ho-1）故X=IO.57mm取为0.011m<bho=O.56×0.173=0.096m求钢筋面积AsfyAs=fcbx故AS=湃=722mm2fsd配筋取10钢筋，按间距IIem配置，每米板宽配筋为As=714mm2（实际配筋与计算配筋相差+5%以内）排列见图（6。图16)T梁翼缘板配筋图(单位：mm)(五)承载力验算fyAs=fcdbx得x=280×714÷18,4÷1000=10.87mmMA=fcbx(ho-x2)MA=-31.07kN.m<18,4×103XlO.87(165-10.872)=31.91kN.m满足要求。(六)验算适用条件p=Asbho=714(100OXl65)=0.433%>pminhho=O.45×(ftdfsd)(hho)=O.45×(1.65÷28O)×(2OO÷173)=O.3O6%同时p>0.2%ho)=0.2%×200173=0.231%满足最小配筋率。(七)抗剪强度验算因hwb<4时roVA=41.83KN<O,25cfcdbho=O.25×l×18.4×lOOO×165=759kN满足条件防止斜压破坏。因roVA=41,83KN<O.7ftdbho=O.7×1.65×lOOO×165=191kN满足条件防止剪压破坏。由上可知满足斜截面截面抗剪承载力的验算。仅须按构造要求配置箍筋,取10©200的分布钢筋,其截面面积为393mm2>0.15%XbXh=O.15%XloooX200=300mm2且>15%AS=I5%714=107.1,可以。五、主梁内力计算(一)主梁的荷载弯矩横向分布系数L跨中荷载弯矩横向分布系数(按GM法)(1)主梁的抗弯及抗扭惯矩4、Itx300图T梁截面(单位：mm)求主梁截面的重心位置1h=-×(16+20=18cm=46.8cm(218-18)xl8x竽+160X18X等+(30-18)x35x(160号)(218-18)×18+160×18+(30-18)×35Ix=×200×183+200×18×(46.8-y)2+×18×1603+18×160×(-46.8)+(30-18×353+(30-18×35×(160-46.8-y)2=18407×103cm4T形截面抗矩惯扭近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即：IT=ECQiE:式中：Ci为矩形截面抗扭刚度系数。bi,ti为相应各矩形的宽度与厚度。查表可知：詈=0.083<0.1?Ci=-b12183连=0.168,C2=0.3b2107=0.86,C3=0.16b335I=i×218×183+0.3X107X183+0.16×35×303=762×103cm413单位抗弯及抗扭惯矩：Jx=Ixb=18407×103218=84435cm3Jtx=Ixb=762×103218=3496cm312)横隔梁抗弯及抗扭惯矩翼板有效宽度入计算图8如下)：卜5。00L1630J160图横隔梁截面（单位：mm）横隔梁长度取为两边主梁的轴线间距，即:j-4=4×220=880cmc=(500-16=242cmh=140cmb=16cmh=18cm；=0.2751880根据理论分析结果，入值可按F之比值由表可查计算得：-=0.673,所以:1c=0.673c=0.673×242=163cm求横隔梁截面重心位置ayy=2h1+hb2h1+h'b'2X163X18X苧+140X16X手NNprrn2×163×18+140×16,横隔梁的抗弯和抗扭惯矩：ly、ITy=±×2×i63×93+2×163×9×(25.8-9)+×16×1403+16×140×(70-25.8)=8883×103cm4横隔梁抗扭惯矩=0.053<0.c=-b1163×2+163詈=0.129,c2=0.297b2140-16故I=×342×183+0.297×124×163=816×103cm4单位抗弯及抗扭惯矩：Jy=Iya=8883X103