《t梁结构设计》doc版

《t梁结构设计》doc版《t梁结构设计》doc版3.2结构尺寸3.2.1横断面的布置依据《公路桥涵设计通用规范》主梁间距为2.0米，桥面板采用现浇混凝土刚性接头，由桥面净宽确定为9片梁。3.2.2主梁尺寸拟定(1)主梁高度预应力混凝土简支梁的主梁高度与其跨径之比通常在1/15～1/25之间，当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案，可以节省预应力钢束用量。对于跨径25米的简支梁取用150厘米梁高是比较合理的。选用150厘米梁高时，计算跨径为24.12米，高跨比为1.50/24.12=1/16。1/16位于1/15～1/25之间，符合要求。(2)T梁翼板厚度T梁翼板厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。本设计预制T梁翼板厚度取用150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗翼缘根部较大弯矩。(3)主梁腹板的厚度在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板的厚度主要由预应力钢束的孔道设置方式决定，同时从腹腔板的稳定出发，腹板厚度不宜小于其高度的1/15，故取用腹板厚度为14厘米。在跨中区段，钢束主要布置在梁的下缘，以形成较大的内力偶臂，故在梁腹板下设置马蹄，以利数量较多的钢束布置。设计实践表明，马蹄面积与截面总面积以10%～20%为宜。设置马蹄宽30厘米，高18厘米，则马蹄与截面积之比为10.4%，位于10%～20%之间，符合要求。(4)横截面沿跨长度变化横截面沿跨长度变化主要考虑预应力钢束在梁内布置的要求，以及锚具布置的要求，故为配合钢束的弯起而从六分点开始向支点逐渐抬高，同时腹板的宽度逐渐加厚，在距梁端一倍梁高范围内（150厘米）将腹板加厚与马蹄同宽。(5)横隔梁的设置为增加各主梁的横向联系，使各主梁在载荷作用下的受力均匀，本设计共设置7道横隔梁。考虑施工方便和钢束布置，端横隔梁与梁同高，中横隔梁高132mm，厚度为16cm。图3-1结构尺寸图（mm）图3-2T梁各截面图示(6)主梁几何特性计算见下表表3-2跨中截面几何特性计算表（小毛截面）分块名称分块面积形心距上缘距离分块面积分块面积对上缘净矩分块面积自重惯性矩分块面积对截面形心惯性矩翼板7.522501687542187.537.953240455.633282643.13三角承托18.33368012466.443777.7827.12500136.19503913.97腹板73.516381187551868548.5－27.051198528.703067077.2下三角1289612288768－82.55624192.24624960.24马蹄1415407614014580－95.554930093.354944673.35∑5204236524.4412423267.90表3-2跨中截面几何特性计算表（大毛截面）分块名称分块面积形心距上缘距离分块面积分块面积对上缘净矩分块面积自重惯性矩分块面积对截面形心惯性矩翼板7.53000225005625033.1733007473356997三角承托18.33368012466.443777.7822.34339280.3343058腹板73.516381187551868548.5－31.8316595383528086下三角1289612288768－87.33732146.8732914.8马蹄1415407614014580－100.3354356995450297∑5954242149.4413411335注：（cm）（cm）上核心距：下核心距：截面效率指标：表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。3.3主梁内力计算3.3.1永久作用效应计算3.3.1.1永久作用集度(1)预制梁自重（第一期永久作用）1)跨中截面段主梁自重（六分点截面至跨中截面，长8.04米）G(1)=0.5204×25×8.04=104.60（KN）2)马蹄抬高与腹板变宽段梁自重（长2.94米）G(2)=(0.69＋0.5204)×2.94×25÷2=19.47(KN)3)支点段梁的自重G(3)=0.69×25×1.5=25.88(KN)4)边主梁的横隔梁内横隔梁体积：0.16×（1.32×1.5-0.5204+0.054）=0.2422m3端横隔梁体积：0.16×（1.35×1.5-0.69）=0.2136m3故半跨内横梁重力为：G(4)=(2.5×0.2422＋1×0.2136)×25=20.48（KN）5)预制梁永久作用集度g1=（104.60+19.47+25.88+20.48）/12.48=13.66（KN/m）(2)二期永久作用1)现浇T梁翼板集度=0.15×0.6×25=2.25（KN/m）2)边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇）体积0.16×0.25×1.32=0.0528m3一片端横隔梁（现浇）体积0.16×0.5×1.35=0.108m3=(5×0.0528+2×0.108)×25/24.96=0.4808（KN/m）3)桥面铺装8cm厚混凝土铺装:0.08×(2×1.5+15)×24=34.56(KN/m）5cm厚沥青铺装:0.05×18×23=20.7(KN/m）将桥面铺装均摊给9片主梁=（34.56+20.7）/9=6.14（KN/m）4)栏杆一侧人行栏：1.52KN/m若将两侧人行栏均摊给9片主梁，则：=1.52×2/9=0.34（KN/m）5)边梁二期永久作用集度：=2.25+0.4808+6.14+0.34=9.2108（KN/m）3.3.1.2永久作用效应图3-3恒载内力计算图如图3-3所示：设x为计算截面离左支座的距离，令a=x/l，则永久作用效应计算见表3-3所示：表3-3永久作用效应（1＃）计算表计算数据L=24.12L2=581.77m2项目跨中1/4跨变化点1/4跨变化点支点a0.50.250.1060.250.10601/2×a×（1－a）0.1250.09380.04741/2×（1－2a）0.250.3940.5第一期恒载13.66993.38745.43376.6982.37129.81164.74第二期恒载9.2108669.83502.64254.0055.5487.53110.083.3.2可变作用效应计算3.3.2.1冲击系数和车道折减系数按《公路桥涵设计规范》第4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此首先计算结构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算：其中：根据本桥的基频，可计算出汽车荷载得冲击系数为：按《公路工程技术标准》规定,本桥为四车道，计算可变作用效应计算时需要进行车道折减，3.3.2.2主梁的荷载横向分布系数(1)跨中荷载横向系数桥跨内设置7道横隔梁具有可靠横向联系，故可按修正刚性横梁法绘制横向影响线,并计算横向分布系数mc。1)计算主梁抗扭惯矩对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：式中：和-----相应为单个矩形截面的宽度和厚度；----矩形截面抗扭刚度系数；m-----梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：马蹄部分的换算平均厚度：表3-4计算表分块名称（cm）（cm）翼缘板①150200.130.3063.403腹板②106.5140.130.3060.8942马蹄③30240.800.1710.70914.20132)计算抗扭修正系数设计主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，则有：式中：G=0.4E;l=24.12m;=90.0042013=0.0378117，计算得=0.97773)按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值：式中，n=9,计算所得值列于表3-5表3-5计算表梁号180.37180.0459-0.0193-0.0844-0.1496260.30670.06220.0133-0.0355-0.0844340.24150.07850.04590.0133-0.0193420.17630.09480.07850.06220.0459500.11110.11110.11110.11110.11114)计算荷载横向分布系数1号梁得横向影响线和最不利布载图式如图所示：图3-4跨中横向分布系数计算图式可变作用（汽车公路-级）：四车道：三车道：两车道：故取可变作用（汽车）的横向分布系数为：=0.5188可变作用（人群）(2)支点的荷载横向分布系数按杆杠法绘制横向影响线并进行布载，1号梁荷载的横向分布系数计算如下：图3-5支点横向分布系数计算图式因为汽车荷载布置不到1号梁上，所以==1.125荷载横向分布的汇总见表3-6。表3-6荷载横向分布系数汇总表荷载类别公路—Ⅰ级0.51880.5人群0.37991.1253.3.2.3车道荷载的取值根据《桥规》4.3.1条，公路—I级的均布荷载标准值和集中荷载标准值为：=10.5KN/m计算弯矩时：计算剪力时：3.3.2.4计算可变作用效应对于横向分布系数的取值作如下考虑：计算主梁活载跨中弯矩时，均采用全跨统一的横向分布系数mc；考虑到跨中和四分点剪力影响线的较大坐标位于桥跨中部，故按不变化的mc计算；计算支点附近应考虑支承条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到1/4L之间，横向分布系数用mc与mo直线插入，其余均取mc值。(1)计算跨中截面最大弯矩，计算式为：图3-6跨中截面内力计算图式（单位：M）由计算图式得Mq=1.258×0.67×（0.5188×10.5×72.72+256.48×0.5188×6.03）=1010.17Qq=1.258×0.67×（0.5188×10.5×3.015+307.78×0.5188×0.5）=81.14KNq=1.5×3.0=4.5KN／mMr=1.5×3×0.3799×72.72=124.32Qr=1.5×3×0.3799×3.015=5.15KN(2)计算1/4L截面最大弯矩和最大剪力，由计算图式得图3-7四分点截面内力计算图式（单位：M）Mq=1.258×0.67×（0.5188×10.5×54.51+256.48×0.5188×4.52）=757.21Qq=1.258×0.67×(0.5188×10.5×6.78+307.78×0.5188×0.75)=132.07KNq=1.5×3.0=4.5KN／mMr=4.5×0.3799×54.51=93.19Qr=4.5×0.3799×6.78=11.59KN(3)计算变化点截面最大弯矩和最大剪力，由计算图式得图3-8变化点截面内力计算图式（单位：M）Mq=1.258×0.67×(0.3637×10.5×28.58+256.48×0.3637×2.37)=278.33q=3.0×1.5=4.5KN／mQq=1.258×0.67×（0.3637×10.5×9.6+307.78×0.3637×0.89）=115.81KNMr=4.5×0.8099×28.58=104.16KN.MQr=4.5×0.8099×9.6=34.99KN(4)计算支点截面最大剪力，由计算图式得图3-9支点剪力计算图式（单位：M）Qq=1.258×0.67×10.5×[0.5188×12.06+2.01×(0.25-0.5188)×0.9444]+1.258×0.67×0.25×307.78×1.0=115.71KNq=1.5×3.0=4.5KN／mQr=0.3799×4.5×12.06+2.01×(1.125-0.3799)×4.5×0.9444=26.98KN3.3.2.4主梁内力组合根据《公路桥涵设计通用规范》第2.1.1条规定，根据可能出现的作用荷载。根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》第4.1.2条规定进行了提高，内力组合见表3-7。表3-7主梁内力组合表荷载类别跨中截面四分点截面变化点截面支点截面Mmax(KN.m)Q(KN)Mmax(KN.m)Q(KN)Mmax(KN.m)Q(KN)Qomax(KN)⑴第一期恒载993.3801745.4382.37376.69129.8164.74⑵第二期恒载6