13米钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计及计算解析

桥梁工程I课程设计《13米钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计及计算》学生学院建筑工程学院专业班级学号学生姓名指导教师三明学院建筑工程学院2013年11月1桥梁工程I课程设计任务书一、设计题目：xx米钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计及计算二、设计内容及要求按照相关规范，进行一跨钢筋混凝土简支T梁的横断面设计、内力计算和强度验算。1．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。2.主梁内力计算、配筋及强度验算（1）用“杠杆法”计算荷载位于支点处各主梁的荷载横向分布系数。（2）用“修正刚性横梁法”计算荷载位于跨中时各主梁的荷载横向分布系数。（3）计算主梁在荷载作用下跨中截面、支点截面和1/4截面的弯矩和剪力。（4）进行主梁内力组合，并画出主梁弯矩包络图和剪力包络图。3.主梁载面设计、配筋及验算4.主梁配筋图，构造图三、设计原始资料座位号1~1011~2021~3031~4041~51桥梁跨径m1316201316计算跨径m12.515.519.512.515.5主梁预制长度m12.9615.9619.9612.9615.96汽车荷载公路-I公路-I公路-I公路-II公路-II桥面铺装：3厘米厚的沥青混凝土面层（重度为21KN/m3）和平均厚9cm的防水砼，容重25KN/m3。人群荷载3.53.53.03.03.02桥面净空：净-7+2×0.75m材料：（1）钢筋，其技术指标见表1；（2）混凝土其技术指标见表2，T形主梁、桥面铺装（防水）为C30，栏杆、人行道为C25。钢筋技术指标表1种类弹性横量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度I级(MPa)2.1105240240240II级(MPa)2.0105340340340混凝土技术指标表2种类设计强度标准强度弹性模量轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉C2514.5MPa1.55MPa17.5MPa1.90MPa2.85104MPaC3017.5MPa2.15MPa21.0MPa2.10MPa3.0104MPa四、进度安排（时间：11.2~11.8）第1~2天：主梁荷载横向分布系数计算；第3~4天：主梁恒载内力、活载内力计算、主梁内力组合；第5~6天：图纸绘制、设计计算书的整理；第7天：设计成果上交。六、设计完成后提交的文件和图表七、主要参考资料1．《桥梁工程》范立础主编，人民交通出版社；2．《公路通用桥涵设计规范》(JTGD60-2004)；3．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004，简称《公预规》；4．《结构设计原理》叶见曙主编，人民交通出版社；5．《公路桥梁设计丛书—桥梁通用构造及简支梁桥》胡兆同、陈万春编著。3目录一、设计原始资料…………………………………………………………………（4）二、设计内容……………………………………………………………………（4）1、主梁内力计算……………………………………………………………（5）1.1恒载内力计算…………………………………………………………（5）1.2活载内力计算…………………………………………………………（6）1.2.1用“杠杆法”计算荷载位于支点处各主梁的荷载横向分布系数…………………………………………………………………………………（6）1.2.2用“修正刚性横梁法”计算荷载位于跨中时各主梁的荷载横向分布系数…………………………………………………………………………………（7）1.2.3计算主梁在荷载作用下跨中截面、支点和L/4截面的弯矩和剪力…………………………………………………………………………………（10）1.3主梁内力组合…………………………………………………………（19）2、配筋计算及强度验算………………………………………………………（20）三、主要参考文献………………………………………………………………（21）四、图纸…………………………………………………………………………（22）4一、设计原始资料：1.跨度和桥面宽度：(1).标准跨径：13m。(2).计算跨径：12.5m。(3).主梁全长：12.96m。(4).桥面宽度：净7（行车道）+2×0.75m（防撞栏）。2.设计荷载：公路—Ⅱ级，人群荷载32/KNm。3.材料：(1)混凝土：T形主梁、桥面铺装（防水）为C30，栏杆、人行道为C25。(2)钢筋：主筋为HRB335级钢筋，其他用R235级钢筋。（3）桥面铺装3cm厚的沥青混凝土面层，重度为21KN/m3，和平均厚9cm的防水砼，容重25KN/m3。二、设计内容：4.构造截面尺寸：如图所示，全断面5片主梁设3根横梁。桥梁纵断面（单位：cm）桥梁横断面图（单位：cm）16016016016075757001285T型梁尺寸图（单位：cm）二、设计内容：1、主梁内力计算：(一)主梁的荷载横向分布系数：1．跨中弯矩横向分布系数：(1)主梁的抗弯惯矩xI及抗扭惯矩TxI：平均板厚：11(814)112hcm主梁截面的重心距顶缘距离xa：11130(16018)11130182245.4(16018)1111018xacm322242411111301421114211(45.4)1813018130(45.5)12212234176053.41760510xIcmm对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：3iItxiicb式中bi、ti—单个矩形截面的宽度和高度；ci—矩形截面的抗弯刚度系数由下表计算；主梁抗扭惯矩计算：对于翼板，11t/0.11/1.60.069b,查表得：c1=1/3对于梁勒，22t/0.18/(1.30.11)0.151b,查表得：2c0.301由计算公式得：3334TxI1/31.60.110.3011.190.182.8010m单位宽度抗弯及抗扭惯矩为：244xxJI/b3.41760510/1602.13610m/cm354TxTxJI/b2.810/1601.7510m/cm160130100814186(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，EG4.0153.2aam241.6aamma03522212(3.21.6)25.6iia22322110.9230.412.552.8010111225.63.4181012TiiiGlIEaI(3)各主梁横向分布系数1号主梁的横向影响线1113.23.20.9230.5692525.61213.21.60.9230.3846525.61313.200.9230.2525.61413.21.60.9230.0154525.61513.23.20.9230.1692525.6具体见下图1号主梁横向影响线7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5号4号3号2号1号0.20.20.20.20.23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82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：11(0.5340.2880.1880.0044)0.50722q2号主梁的横向分布系数：21(0.33460.21920.18750.0875)0.41442q3号主梁的横向分布系数：310.240.42q主梁的横向分布影响线：1号主梁的横向分布影响线：2111.63.20.9230.3824525.62号主梁的横向分影响线：2211.61.60.9230.2923525.63号主梁的横向分影响线：2311.620.9230.2525.64号主梁的横向分影响线：2411.61.60.9230.1077525.65号主梁的横向分影响线：2511.63.20.9230.0154525.6对于人群1号主梁的横向分布系数：10.8093r2号主梁的横向分布系数：20.5437r3号主梁的横向分布系数：320.20.4r对于人行道板和栏杆1号主梁的横向分布系数：10.98720.31810.6691b2号主梁的横向分布系数：20.66320.05450.6087b93号主梁的横向分布系数：30.20.20.4b2．梁端剪力横向分布系数(根据杠杆法计算)0.6671号2号3号4号5号1.00人群人群1.2221号主梁加载1号2号3号4号5号人群人群1.00-0.2222号主梁加载1号2号3号4号5号人群人群1.000.2783号主梁加载10对于公路II级1号主梁的横向分布系数：11'0.8750.43752q2号主梁的横向分布系数：21'1.000.52q3号主梁的横向分布系数：31'(1.00.188)0.5942q对于人群1号主梁的横向分布系数：1'1.422r2号主梁的横向分布系数：2'0r3号主梁的横向分布系数：3'0r（二）、作用效应计算：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，计算结果如下表：桥面构造各部分重力结构名构件尺寸/cm结构件单位长度体积/cm重度/(KN/m3)每延米重/(KN/m)主梁0.390259.75横隔梁横隔梁中梁0.0392250.98边梁0.0196250.49沥青砼（厚3cm）0.048211.00811铺装层砼垫土层（取平均厚度9cm）0.144253.6∑15.9防撞栏5.5防撞栏按防撞栏横向分布系数分推至各梁：1号主梁：0.98725.55.4296/kNm2号主梁：0.66325.53.6476/kNm3号主梁：0.45.52.2/kNm。各梁永久荷载如下表（单位：KN/m）梁号主梁横梁防撞栏铺装层合计1（5）9.750.495.42964.6114.852（4）9.750.983.64764.6115.3439.750.982.24.6115.34（2）永久作用效应计算影响线面积计算，永久作用效应计算，如下：项目计算面积影响线面积M1/22011112.519.53428llM1/42031312.514.6516232ll12V1/200V001112.56.2522l(2)可变作用效应①汽车荷载冲击系数简支梁自振频率计算：冲击系数：μ=0.3②公路―Ⅱ级均布荷载qk,集中荷载Pk及其影响线面积，如下表：公路―Ⅱ级荷载有：qk=7.875KN/mPk=210KN③可变作用效应弯矩计算，如下表：公路―Ⅱ级产生的弯矩M（单位：KN/m）梁号内力(1)1(2)kq(3)0(4)kP(5)ky(6)弯矩效应M1M1/20.5071.37.87519.532103.125533.9M1/40.50714.652.344400.52M1/20.41419.533.125435.97M1/40.41414.652.344327.023M1/20.419.533.125327.2M1/40.414.652.344315.96c．弯矩基本组合梁号M1/2/KN·mM1/4/KN·mQ0/KNqω0qω0qω0qω0qω0qω01（5）14.8519.53290.0214.8514.65217.5514.856.2592.812（4）15.3419.53299.5915.3414.65224.731