装配式钢筋混凝土简支T形梁桥课程设计4.doc

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装配式钢筋混凝土简支T形梁桥课程设计
一、设计资料
1、桥面净宽:净-7（车行道)+2×1。0（人行道）+2×0。25（栏杆）。
2、主梁跨径和全长
标准跨径：Lb=25m(墩中心距离).
计算跨径:L=24。50m（支座中心距离).
预制长度：L’=24。95m（主梁预制长度)。
3、 设计荷载
公路—II级，人群3.5kN/m2.
4、 材料
材料
规格
内容
钢筋
HRB335(原Ⅱ级）
主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋
R235(原Ⅰ级)
箍筋
混凝土
C25
主梁
C30防水
桥面铺装
5、结构尺寸
横隔梁5根，肋宽15cm。
桥梁纵向布置图（单位:cm)15
2495
2450
609
609
609
609

180
180
180
180
100
100
700
12
8
桥梁横断面图（单位：cm）
180
140
120
8
14
20
T型梁尺寸图（单位:cm）
6、计算方法
极限状态法
7、设计依据
（1） 《公路桥涵设计通用规范》（JTG –D60—2004)。
(2） 《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG –D60-2004）。
二、行车道板的计算
(一）计算模式
行车道板按照两端固定中间铰接的板来计算
（二)荷载及其效应
1．每延米板上的恒载个g
桥面铺装：
T梁翼缘板自重：
每延米跨宽板恒载合计：
2．永久荷载产生的效应
弯矩：
剪力:
3．可变荷载产生的效应
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范》4.3.1条后轮着地宽度及长度为：

顺行车方向轮压分布宽度：
垂直行车方向轮压分布宽度：
荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度：
单轮时：
根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.2条,局部加载冲击系数:
作用于每米宽板条上的弯矩为:

单个车轮时:

取最大值：
作用于每米宽板条上的剪力为:
4．基本组合
根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条
恒+汽:

故行车道板的设计作用效应为：

（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.若选用钢筋，则有效高度为：

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。2条:

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范》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范》5。2。9条，抗剪截面应符合：

满足规范要求
根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.10条

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。板内分布钢筋用,间距取25cm。
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：
f
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:，查表得
腹板:，查表得

（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

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

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:
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

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．永久作用效应
（1)永久荷载
假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担
主梁:
横隔板：
中梁：
边梁：
桥面铺装：
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：
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范》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，
各主梁的跨中弯矩：
1号主梁：
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:
各主梁的弯矩基本组合：
1号主梁：
2号主梁：
3号主梁：
（3） 可变作用产生的跨中剪力
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范》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．跨中剪力基本组合
各主梁的跨中剪力基本组合：
1号主梁:
2号主梁：
3号主梁：
(4） 可变作用产生的支点剪力
计算支点剪力时荷载横向分布系数是沿桥跨变化的，支点处的横向分布系数由杠杆法求得，第一道横隔板采用跨中的横向分布系数，支点到第一道横隔板处采用线性变化.根据前面的计算结果，公路II级和人群荷载相对应的1、2、3号主梁的横向分布系数沿跨长的变化见下图：

公路II级

人群荷载
a．公路II级
各主梁的支点剪力：
1号主梁：
2号主梁：
3号主梁:
b．人群荷载
各主梁的支点剪力:
1号主梁：
2号主梁：
3号主梁:
c．支点剪力基本组合
各主梁的支点剪力基本组合：
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
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。
假定主梁单向配筋，钢筋净保护层为3cm,钢筋重心至底边距离，则主梁有效高度
已知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范》5。2.3条:

在这里，，,,

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》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：
满足规范要求
截面抗弯极限状态承载力为：

满足要求
3.根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置
根据剪力基本组合,3号梁的支点剪力最大，1号梁的跨中剪力最大，偏安全计，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范》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范》5.2。10条：

介于两者之间，应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算.
积算图式如下图所示：

内插得到距离梁高处的剪力
则由混凝土和箍筋承担的部分:
由弯起钢筋承担的部分:
各排钢筋的弯起位置与承担的剪力见下表：
弯起钢筋排次
弯起点距支座中心距离(m）
承担的剪力值(kN)
1
1。3
223.1
2
2。5
172。8
3
3。7
122.6
4
4。9
72。3
5
6.1
22。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范》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：

则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范》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，
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范》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

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。2.6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，

(5）距离支座中心4。9m处截面(弯起钢筋弯起点)，相应的
,取，

（四)持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算
根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》6。4.3条，最大裂缝宽度采用下式计算：

取1号梁的弯矩进行组合,对于1号梁,永久作用产生的弯矩：，公路II荷载产生的弯矩：(不计冲击力）,人群荷载产生的弯矩：
作用短期效应组合：
作用长期效应组合：
在这里，,，

，取
可算得裂缝的宽度为：
，
满足规范要求
(五）持久状况正常使用极限状态下挠度验算
根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》6.5.2条,刚度可按下式来计算:

在这里，
换算截面中性轴距T梁顶面的距离:

化简:
解得：
全截面(不考虑开裂）换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积矩：

前面已计算得到全截面对重心轴的惯性矩：
全截面抗裂边缘弹性抵抗矩：

开裂弯矩:
开裂截面的惯性矩：

开裂截面的抗弯刚度：
全截面的抗弯刚度：
前面计算得到作用短期效应组合：
开裂截面等效的抗弯刚度：

根据前面的计算结果可得:结构自重的弯矩，公路II级可变荷载:，,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：
人群:
根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》6.5。3条，挠度长期增长系数
长期挠度的最大值：

需要设置预拱度：
消除结构的自重后产生的长期挠度：

满足规范要求

武汉理工大学网络教育学院

桥梁工程课程设计
（装配式钢筋混凝土简支T形梁桥）

设计人：张赛哲
学号：100033964116
专业年级：10春道路桥梁工程
层次:专升本
2012年3月10日