装配式混凝土简支T型梁桥设计

装配式钢筋砼简支T型桥梁设计河南工程学院《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：**学院：土木工程学院专业班级：土木工程(轨道交通方向）专业课程：轨道交通桥梁工程指导教师：***装配式钢筋砼简支T型桥梁设计1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(铰接悬臂板法)………………….……………………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装配式钢筋砼简支T型桥梁设计2装配式钢筋砼简支T型桥梁设计1装配式钢筋混凝土梁桥设计一、设计资料桥面净空：净—9+2×1m。永久荷载：桥面铺装层容重γ=24kN/m³；其他部分γ=25kN/m3。可变荷载：汽车荷载，公路-Ⅱ级；人群荷载2.5kN/m²；人行道+栏杆=5kN/m²。材料选用：主筋采用Ⅱ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基本设计资料，参考标准图，技术规范与经验公式，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、铰接板法、G-M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。根据以上钢筋装配式钢筋砼简支T型桥梁设计2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《公路桥涵设计通用规范》（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1.60m，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—9+2×1.0m人行道，采用5片T型主梁标准设计，主梁间距为2.2m。装配式钢筋砼简支T型桥梁设计3图（2）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0.16m。图（3）单片梁纵剖面图(单位：mm)四、行车道板计算计算如图所示的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型梁翼缘用铰接的方式连接。装配式钢筋砼简支T型桥梁设计4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g1=0.11×1.0×24=2.64kN/mT梁翼板自重g2=(0.16+0.2)/2×1.0×25=4.5kN/m合计：g=g1+g2=2.64+4.5=7.14kN/m2、每延米宽板条的恒载内力弯矩MAg=—1/2gl02=—1/2×7.14×1.012=—3.64KN·m剪力QAg=g×l0=7.14×1.01=7.21kN(二)车辆荷载产生的内力(铰接悬臂板法)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=0.60m。则有：a1=a2+2H=0.20+2×0.11=0.42mb1=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=a1+2l0=0.42+2×1.01=2.44m两个车轮：a=a1+2l0+d=0.42+2×1.01+1.4=3.84m冲击系数1+μ=1.3图（5）行车道板车轮荷载计算图示(单位：mm)作用于每米宽板条上的弯矩为：单个车轮：MAp=-(1+µ)(l0-b1/4)P/4a=-1.3×(1.01-0.82/4)×140/(4×2.44)=-15.01kN.m两个车轮：装配式钢筋砼简支T型桥梁设计5MAp=-(1+µ)(l0-b1/4)2P/4a=-1.3×(1.01-0.82/4)×2×140/(4×3.84)=-19.07kN.m作用于每米宽板条上的剪力为：QAp=(1+µ)2×P/4a=1.3×2×140/(4×3.84)=23.70kN(三)荷载组合恒载+汽车荷载基本组合：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=41.83kN。(四)计算配筋取板宽的板条作为计算单元。重要性等级为二级r0=1.0；环境类别为二b类；板的最小保护层厚度为设；悬臂根部高度取钢筋；故有效高度h0=h-as=200-35=165mm；采用C40混凝土：=18.4MPa、=1.65MPa查表相对受压区高度ξb=0.56；采用Ⅱ级钢筋HRB335。故：=280MPa。r0MAfcbx(h0—)故X=10.57mm取为0.011mξbh0=0.560.173=0.096m求钢筋面积ASfyAs=fcbx故AS==722mm2装配式钢筋砼简支T型桥梁设计6配筋取10钢筋，按间距11cm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（6)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(h0-x/2)MA=-31.07kN.m18.4×103×10.87×(165-10.87/2)=31.91kN.m满足要求。(六)验算适用条件ρ=AS/bh0=714/(1000×165)=0.433%ρminh/h0=0.45×(ftd/fsd)(h/h0)=0.45×(1.65÷280)×(200÷173)=0.306%同时ρ0.2%（h/h0）=0.2%×200/173=0.231%满足最小配筋率。(七)抗剪强度验算因hw/b4时r0VA=41.83KN0.25βcfcdbh0=0.25×1×18.4×1000×165=759kN满足条件避免斜压破坏。因r0VA=41.83KN0.7ftdbh0=0.7×1.65×1000×165=191kN满足条件避免剪压破坏。装配式钢筋砼简支T型桥梁设计7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393mm20.15％×b×h=0.15％×1000×200=300mm2且15％AS=15％×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1.跨中荷载弯矩横向分布系数（按G—M法)（1)主梁的抗弯及抗扭惯矩xTxII、图(7)T梁截面(单位：mm)求主梁截面的重心位置xah=×(16+20)=18cm==46.8cmIx=×200×183＋200×18×(46.8-)2＋×18×＋18×160×()＋×(30-18)×(30-18)×35×(16046.8)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：装配式钢筋砼简支T型桥梁设计83iiiTtbcI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:0.1，c1=，c2=0.3，c3=0.16=762×103cm4单位抗弯及抗扭惯矩：Jx=Ix/b=18407×103/218=84435cm3JTx=ITx/b=762×103/218=3496cm3（2)横隔梁抗弯及抗扭惯矩翼板有效宽度λ计算（图8如下)：图(8)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：l=4b=4×220=880cmc=(500-16)=242cm装配式钢筋砼简支T型桥梁设计9h’=140cmb’=16cmh1=18cm0.275根据理论分析结果，λ值可按之比值由表可查计算得：