湖南荣新简支T型梁桥设计毕业设计说明书.doc

湖南荣新简支T型梁桥设计

所属系部：机电系
专业： 路桥技术
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目录
1．工程概况 1
2．设计资料 2
2.1跨径 2
2.2荷载 2
2.3材料 2
2.4结构布置 2
2.4.1 主梁高 2
2.4.2 主梁间距 2
2.4.3 主梁梁肋宽 2
2.4.4 T型梁翼缘板尺寸 2
2.4.5横隔梁 3
2.4.6桥面铺装 3
3．主梁计算 5
3.1恒载内力计算 5
3.1.1恒载集度计算 5
3.1.2恒载内力 5
3.2汽车、人群荷载产生内力计算 9
3.2.1按杠杆原理法计算支点处横向分布系数 9
3.2.2按偏心压力法计算 10
3.2.3荷载横向分布系数汇总 12
3.3冲击系数和车道折减系数的确定 13
3.3.1冲击系数的确定 14
3.3.2车道折减系数的确定 15
3.4控制截面活载内力计算 15
3.4.1影响线计算 16
3.5车道荷载内力计算 17
3.5.1弯矩计算 17
3.5.2计算支点截面汽车荷载最大剪力 20
4．验算 26
4.1 T型翼缘板弯矩与剪力 26
4.2 荷载产生的内力 26
4.3 内力组合 27
4.4 截面设计、强度验算 27
4.4.1 计算截面的确定 28
4.4.2 截面受力类型判别 29
4.4.3 配筋计算 29
5．小结 31
6．文献资料 32
致谢 33

1．工程概况
本桥设计为湖南省内的简支T型梁桥，全桥长为96m，共8跨，每跨12m，桥面为双向四车道，设0.75m宽的人行道，为公路－Ⅱ级。上部构造形式采用10梁式；梁宽为1.6m，T梁预制高度为1.0m。对带动城乡发展，完善交通功能起着重要的作用。本桥地处以广阔的平原微丘区为主，也包括一些波状起伏的小坡地，岩石组成多为河湖沉积岩。气候是亚热带向暖温带的过渡地带，属典型的大陆性季风气候，阳光充足，热量丰富，雨量充沛，四季分明，历年平均气温14.4～15.71℃，平均降水量101.8～115.8mm之间。

2．设计资料
2.1跨径
标准跨径：=12m
计算跨径：=11.50m
桥面净空：净（行车道）（人行道）
2.2荷载
由公路－Ⅱ级，人群荷载3.5kN/m,栏杆及人行道的重量按5.0KN/m计，结构重要性系数为。
2.3材料
混凝土：主梁选用C40，铺装层采用C25。
钢 筋：直径时采用HRB335钢筋。
直径时采用Q235钢筋。
2.4结构布置
2.4.1 主梁高
按照经济性原则，钢筋混凝土T型简支梁桥高跨比的经济范围大约在～之间，根据跨度小者取较大比值原则，本桥取，则梁高为1.0m，并按照1.0m计算。
2.4.2 主梁间距
本桥采用10根主梁，且主梁间距为1.6m。
2.4.3 主梁梁肋宽
取梁肋宽为0.18m。
2.4.4 T型梁翼缘板尺寸
腹板交接处通常取不小于主梁高的，即=0.083m，本设计取0.16m，翼缘悬臂端取0.08m。
2.4.5横隔梁
设置4排横隔梁，梁高为主梁高的左右，即0.75m，厚度取12－16cm之间，本设计横隔梁下缘取12cm，上缘取14cm。
2.4.6桥面铺装
采用4cm厚的沥青混凝土磨耗层，2~10cm厚的C25混凝土垫层。

图2.1纵断面布置图(单位：mm)

图2.2边主梁尺寸（单位：mm） 图2.3中主梁尺寸（单位：mm）

图2.4 横隔梁布置(单位：mm)

图2.5 桥面铺装、桥梁横断面(单位：mm)

3．主梁计算
3.1恒载内力计算
3.1.1恒载集度计算
结构计算跨径为11.50m；结构自重集度见表：
表3.1 结构自重集度
主梁

横隔梁
边主梁

中主梁

桥面铺装

人行道及栏杆

合计
边主梁

中主梁

3.1.2恒载内力：
中主梁恒载集度为
边主梁恒载集度为
在恒载作用下，结构体系为两跨相同的简支梁，计算跨径为11.50m，计算图示如下：

图3.1 恒载内力计算图

图3.2 控制截面图

①、 中主梁：：
：

：

：

图3.3 恒载中主梁控制截面剪力图

图3.4 恒载中主梁控制截面弯矩图
②、 边主梁：：
：

：

：

图3.5 恒载边主梁控制截面剪力图

图3.6 恒载边主梁控制截面弯矩图

表3.2 恒载主梁控制截面内力表

截面面积 内力
弯矩Q(K N)
剪力M(k N·m)

边主梁
52.96
0
中主梁
55.65
0

边主梁
39.72
66.62
中主梁
41.74
70.00

边主梁
26.48
114.20
中主梁
27.82
119.99

边主梁
13.24
142.75
中主梁
13.91
149.99

边主梁
0
152.27
中主梁
0
159.99
3.2汽车、人群荷载产生内力计算
3.2.1按杠杆原理法计算支点处横向分布系数：

图3.7 1#梁支点处横向影响线及布载图

1#梁

图3.8 2#梁支点处横向影响线及布载图

2#梁

3.2.2按偏心压力法计算：
设此桥有刚度强大的横隔梁,可按偏心压力法计算跨中横向分布系数；半桥各根主梁横截面均相等,梁数n=10,梁间距为1.6m,则：

1#粱的横向影响线竖标值为：

图3.9 1#梁中垮横向影响线及布载图

2#梁的横向影响线竖标值为：

图3.10 2#梁中垮横向影响线及布载图

3.2.3荷载横向分布系数汇总

表3.3 荷载横向分布系数汇总
梁号
荷载位置
公路—Ⅱ级
人群荷载
备注
1# 10#
跨中mc
0.481
0.356
按“偏心压力法”
梁端mo
0.282
1.188
按“杠杆原理法”
2# 9#
跨中mc
0.414
0.295
按“偏心压力法”
梁端mo
0.5
0
按“杠杆原理法”
根据文献，荷载横向分布系数沿跨长变化对于主梁有多根内横隔梁的情况，从第一根内横隔梁起向直线过渡。

图3.11 1#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图

图3.12 1#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图

图3.13 2#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图

图3.14 2#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图

3.3冲击系数和车道折减系数的确定
3.3.1冲击系数的确定
砼强度C40，
截面形心的确定：

主梁抗弯惯性矩确定：

汽车荷载冲击系数
简支梁的自振频率为：

介于 和之间，《桥规》规定冲击系数按下式计算：

式中：
——计算跨径，m；
——混凝土弹性模量，；
——梁跨中截面惯性矩，；
——结构跨处的单位长度质量，，；
——结构跨中处延米结构重力，；
——重力加速度，。
①、边主梁：

冲击系数：
②、中主梁

冲击系数：
计算结果如下表所示

表3.4 主梁冲击系数表
梁

边主梁
0.6777
中主梁
0.6733

3.3.2车道折减系数的确定：
根据文献，车道折减系数取值如下表所示：
表3.5 横向折减系数表
车道数
2
3
4
5
6
7
8
折减系数
1.00
0.78
0.67
0.60
0.55
0.52
0.50

3.4控制截面活载内力计算
设计荷载：公路—Ⅱ级,人群3.5KN/m2，则

3.4.1影响线计算
本设计取1号梁为计算对象，主要控制截面为梁跨支点、跨中及四分点。主要控制截面内力影响线，因为所得影响线是曲线，为简化计算，用直线代替曲线，所得控制截面影响线如表2.6所示：
表3.6 均布荷载和内力影响线面积计算
类型
截面
公路-Ⅱ级(k N/m)
人群
(k N/m)
影响线图式

10.5×0.75=7.875
3.5×1.50=5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

7.875
5.25

3.5车道荷载内力计算
3.5.1弯矩计算：
1#梁跨中:
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

1#梁处:
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

1#梁处:
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

1#梁处：
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

1#梁支点处
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

2#梁跨中：
公路-Ⅱ级车道荷载：

人群荷载(max)：

2#梁处
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

2#梁处
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

2#梁处
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

2#梁支点处
将以上数据代入下式得

人群荷载(max)：

3.5.2计算支点截面汽车荷载最大剪力
1#梁跨中处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

1#梁处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

1#梁处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

1号梁处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

1#梁支点处：
车道荷载剪力计算：

附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：
，

人群荷载剪力计算：

2#梁跨中处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

2#梁处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

2#梁处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

2#梁处：
车道荷载剪力计算：

人群荷载剪力计算：

2#梁支点处：
车道荷载剪力计算：

附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：
，

人群荷载剪力计算：

4．验算
4.1 T型翼缘板弯矩与剪力
桥面铺装：
T型翼缘板自重：

合计：
每米宽板条的恒载内力：
弯矩：
剪力：
4.2 荷载产生的内力
按铰接板计算行车道板的有效宽度，由<<桥规>>得=0.2m，=0.6m。桥面铺装厚度为16cm，则有：

荷载对于悬臂板的有效分布宽度为:
冲击系数采用 ，
作用为每米宽板条上的弯矩为：

作用于每米宽板条上的剪力为：

4.3 内力组合
承载能力极限状态内力组合：

4.4 截面设计、强度验算
（HRB335钢筋：，，C40混凝土： ）
翼缘板的高度：h=160mm；翼缘板的宽度：b=800mm；假设钢筋截面重心到截面受拉边缘距离=55mm，则=105mm。
按<<公预规>>5.2.2条规定：

解得：x=0.0140m 验算：
按<<公预规>>5.2.2条规定：

查有关板宽1m内钢筋截面与间距表，考虑一层钢筋为5根由规范查得可供使用的有7A14（），然后按照构造布置构造钢筋，并布置如图4.1。

图4.1 行车道板配筋图（单位：mm）
按<<公预规>>5.2.9条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即：

按<<公预规>>5.2.10条规定：

故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋。
根据<<公预规>>9.2.5条,板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋，直径不应小于8mm，间距不应小于200mm。因此板内A7，间距为250mm的分布钢筋。
承载力验算：　

承载能力满足要求。
4.4.1 计算截面的确定
翼缘厚度:
翼缘的有效宽度为
按计算跨度:
按翼缘厚度:
从上述两个数值中取较小的值作为翼缘的有效宽度，因此。
4.4.2 截面受力类型判别

故为第二类T型截面；
4.4.3 配筋计算

=
=182.0mm<
所需受力钢筋截面面积

=
=1534mm
选用618，实际配置钢筋面积。截面配筋情况如图4.2所示。

图4.2 主梁配筋图（单位：mm）

5．小结
经过两个多月的课程设计我学到了很多知识，包括CAD软件的应用及绘图，Math Type软件等其他软件，熟练的掌握了各个软件的操作方法。进一步加深了对桥梁设计步骤的理解，对主梁内力的计算，对公式，设计要点以及规范要求有了深刻的认识。做的过程中遇到了很多的问题，通过老师的指导和其他资料的帮助下，让我能够完成本设计，对于我来说是最大的收获。

6．文献资料
1、中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）北京:人民交通出版社,2004。
2、中华人民共和国行业标准《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)含条文说明 北京:人民交通出版社,2004。
3、中华人民共和国行业标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)含条文说明。
4、《桥梁工程》，姚玲森，2008，人民交通出版社。

致谢
本次毕业设计历时两个多月，从选题、开题到CAD绘制设计图纸，完成毕业设计，现已接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，其间每一过程都得到老师的悉心指导，在这里请接受我诚挚的谢意！感谢老师对我的教育培养。
在此，对在大学三年内，给予我教育和热心帮助的各位老师和同学，表示由衷的感谢，并祝愿您们身体健康，工作胜利、万事如意！
此致
敬礼!

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