钢筋混凝土简支T型梁桥毕业设计.docx
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1、钢筋混凝土简支T型梁桥毕业设计第I部分 钢筋混凝土简支T型梁桥的计算一、 设计资料1. 桥面净空净7m+21m人行道。2.主梁的跨境和全长标准跨径: =20.0m(墩中心距离)计算跨径: =19.50m(支座中心线距离)主梁全长: =19.96m(主梁预制长度)3.设计荷载公路II级,人群荷载34.材料钢筋:主筋用HRB335钢筋,其他用R235钢筋;混凝土:C30。5.计算方法极限状态法。6.结构尺寸如图1-1所示全断面五片主梁,设五根横梁。二主梁的计算(一):活荷载内力计算活载内力计算1. 求荷载位于支点时1#,2#,3#梁横向分布系数 (杠杆法) 绘制1#,2#,3#梁的横向分布影响线。
2、 确定荷载沿横向的最不利位置。求出相应于荷载位置的影响线竖标值。计算1号,2号,3号梁的荷载横向分布系数为:一号梁汽车荷载 人群荷载二号梁汽车荷载人群荷载三号梁汽车荷载人群荷载2.3号梁人群荷载取是考虑人行道上不布载时为最不利情况,否则人行道荷载引起的负反力在考虑作用效应组合的方面会减小2号梁的受力。2.荷载位于跨中处 此桥在跨度内设有横隔梁具有强大的横向连接刚性,且承重结构的款跨比为故可按修正偏心压力法来绘制横向影响线,并本桥各根主梁的横截面均相等梁数n=5间距为1.6m则 主梁的抗弯惯性矩求主梁的重心位置平均翼板厚 计算修正系数 取一号梁 汽车荷载人群荷载 二号梁 汽车荷载人群荷载 三号梁
3、 汽车荷载 人群荷载 荷载分布系数1-1梁号荷载位置汽车荷载人群荷载1跨中支点0.5240.4380650.152跨中支点0.4620.50.424-0.6153跨中支点0.40.50.40(二)主梁作用效应计算1.永久作用计算(1)永久荷载家丁桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担,计算见表1-2钢筋混凝土T型梁桥永久荷载计算 1-2主梁g11.61.3-20.71(1.2+1.16)1/225=10.1kN/m横隔梁g2边主梁:1.262=0.63 kN/m中主梁: kN/m 铺装层g3沥青混凝土 (0.051.60)23=1.84 kN/m混凝土 (0.1*1.6)*24=3.84 kN/
4、m铺装层g4缘石:(2.50.320.15)23=2.76 kN/m支撑梁:(21.040.220.15)25=1.73 kN/m人行道梁A:1.10.240.2825=1.85 kN/m人行道梁B:1.10.240.1425=0.925 kN/m人行道板:1.10.062.525=4.125 kN/m镶面钻:1.10.022.518=0.99 kN/m栏杆柱:10.180.1425=0.63 kN/m扶手:22.360.080.1225=1.13 kN/m14.13 kN/m每延米:5.625kN/mg4=4.222/5=1.69 kN/m合计边主梁:g=gi=22.035kN/m中主梁:
5、g=gi=22.665 kN/m一侧人行道部分每2.5m长时重14.13 kN/m,1m长时重14.13/2.5=5.625 kN/m。按人行道横向分布系数分摊至各梁的板重为1号、5号梁: 2号、4号梁: 3号梁:各梁的永久荷载混总于表1-3各梁的永久荷载(单位:kN/m) 1-3梁号主梁横梁栏杆及人行道铺装层合计1(5)10.10.632.255.6818.662(4)10.11.262.115.6819.15310.11.262.255.6819.29(2)永久作用效应计算影响线面积计算见表1-41-4项目计算面积影响线面积横梁Ml/2 Ml/4 Ql/2 Ql/4永久作用效应计算见表1-
6、6 永久作用效应计算表 1-6粱号(kN/m)(kN/m)(kN/m)1(5)2(4)318.6619.1519.2947.5347.5347.53886.9910.2916.918.6619.1519.2935.6535.6535.65665.2682.7687.718.6619.1519.299.759.759.75181.9186.7188.12. 可变作用效应(1) 汽车荷载冲击系数 简支梁的自振频率为:HZ 按桥规4.3.2条规定冲击系数按照下式计算(2)公路级均布荷载,集中荷载及其影响线面积按照桥规4.3.1规定公路级车道荷载按照公路车道荷载的0.75倍,采用即均布荷载=7.875
7、KN/ =178.5KN公路级及其影响线面积表 1-7项目顶点位置( KN/)(KN)Ml/2Ml/4Ql/21/2处1/4处支点处1/2处7.8757.8757.8757.875178.75178.75178.75178.7547.5335.652.4389.75可变作用(人群)(每延米)(2) 可变作用效应(弯矩计算)(表1-81-10) 公路级产生的弯矩(单位:kNm) 1-8粱号内力弯矩效应()【】1Ml/2Ml/40.5240.5241.2387.87547.5335.65178.54.8753.656807.31605.472Ml/2Ml/40.4620.46247.5335.65
8、4.8753.656711.79605.473Ml/2Ml/40.40.447.5335.654.8753.656616.27462.19人群产生的弯矩(单位:kNm)1-9梁号内力弯矩效应1Ml/2Ml/40.650.652.252.2547.5335.6569.552.12Ml/2Ml/40.4240.4242.252.2547.5335.6545.334.03Ml/2Ml/40.40.42.252.2547.5335.6542.832.1 基本荷载组合:按桥规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:永久荷载作用分布系数:;汽车荷载作用分项系数:; 人群荷载作
9、用分项系数:。弯矩基本组合见表1-10弯矩基本组合表(单位:kNm) 1-10梁号内力永久荷载人群汽车1Ml/2Ml/4886.9665.269.552.1807.31605.472272.351704.252Ml/2Ml/4910.2682.745.334.0711.79533.832139.481604.683Ml/2Ml/4916.9687.742.832.1616.27462.192010.991508.26注:桥梁的结构重要性系数,本设计取=1.0 与其他可变荷载作用效应的组合系数,本设计取=0.8(3) 可变荷载剪力效应计算 计算可变荷载剪力效应应计入横向分布系数沿桥跨变化的影响。
10、通常分两步进行,先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应;再用支点剪力荷载横向分布系数并考虑支点至为直线变化来计算支点剪力效应。剪力计算时,按照桥规4.3.1条规定,集中荷载标准值需乘以1.2的系数。 跨中剪力的计算(见表1-111-12)公路产生的跨中剪力(单位:KN) 1-11粱号内力弯矩效应()【】1230.5240.4620.41.2387.8752.438214.20.578.8072.2462.54人群荷载产生的跨中剪力(单位:KN) 1-12梁号内力弯矩效应1230.650.4240.42.252.4383.572.332.19 支点剪力的计算(见表1-131-15)计算支点剪力效应
11、的横向分布系数的取值为:a. 支点处按杠杆法计算的b. 按跨中弯矩的横向分布系数c. 支点处在和之间按照直线变化支点剪力效应计算式为:式中:相应于某均布活载作用处得横向分布图纵坐标;相应于某均布活载作用数值;相应于某集中活载的数值。人群均布荷载产生的支点剪力效应计算式为:式中:跨中横向分布系数; 支点处横向分布系数。梁端剪力效应计算:汽车荷载作用下如图所示,计算结果如表1-13所示公路级产生的支点剪力计算表(单位:KN) 1-13梁号剪力效应()1231.238164.08177.3197.72人群作用如图,计算结果如表1-14所示。可变作用支点剪力计算表(单位:KN) 1-14梁号123公式
12、 计算值 剪力效应组合(单位:KN) 1-15梁号剪力效应永久荷载人群汽车1181.918.53164.08468.7503.5778.8114.322186.74.08177.3476.8302.3372.24103.753188.16.76197.72510.1002.1962.5490.01注:桥梁的结构重要性系数,本设计取=1.0 与其他可变荷载作用效应的组合系数,本设计取=0.8(三)持久状况承载能力极限状态下界面设计、配筋与验算1.配置主筋 由弯矩基本组合可知,1号梁值最大,考虑到施工方便偏安全的一律按一号梁计算弯矩进行配筋。设=80mm 则 由式可判定此截面属于第一种T型截面可按
13、矩形截面进行计算,求出受压区高度。现取则实际取用手拉钢筋截面积和截面尺寸如下图实际用受拉钢筋重心至下边缘的距离钢筋重心位置为实际有效高度实际配筋率所以又 符合要求;2.持久状况截面承载能力极限状态计算承载力符合 截面所能承受的弯矩按照截面实际配筋值计算受压区高度3. 根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置由以上可知支点剪力效应以三号梁为最大,为偏安全设计一律采用三号梁的数值跨中剪力效应以一号梁最大一律以一号梁为准。 假定有通过支点,按公预规9.3.10条构造要求 假定主筋为时根据公预规5.2.9条规定,构造要求需满足支点 按公预规5.2.9条规定介乎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
14、斜截面配筋的计算图式 最大剪力取距支座(梁高的一半)处截面的数值,其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%,弯起钢筋(按弯起)承担不大于40% 计算第一排(从支座向跨中计算)弯起钢筋时取用距支座中心处由弯起钢筋承担的那部分剪力值 计算以后每一排的弯起钢筋时,取用前一排弯起钢筋点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值弯起钢筋配置计算图式如下图由内插法可得距梁高h/2=650mm处的剪力效应按比例关系依剪力包络图计算需设置弯起钢筋的区段长度不需设置剪力钢筋的区段长度设置剪力钢筋的位置处得剪力 相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值 1-16钢筋排次弯起点距支座中心距离mm承担的剪力值(kN)123451129.8
15、52223.903283.154317.775410.75174.02129.6186.6744.630.28各排弯起钢筋的计算按公预规5.2.7条规定与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承能力(kN)按下式计算式中 弯起钢筋的抗拉设计强度 在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋总面积 弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角已知本设计用 =故相应于各排钢筋弯起钢筋的面积按下式计算 式中=0.148则每排弯起钢筋的面积为 弯起 弯起 弯起 弯起 弯起 在近跨中处,增设辅助斜筋,按公预归5.2.11条规定,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界面以外不小于外,本设计满足要求。主筋弯起后持久状况承载力极限状态正
16、截面承载能力校核,计算每一弯起截面的抵抗弯矩时,由于钢筋根数不同,其钢筋的中心亦应不同。则有效高度大小不同,此处系估算,可用同意数值,其影响不会很大。 钢筋的抵抗弯矩为钢筋的抵抗弯矩为跨中截面的钢筋抵抗弯矩为各排弯起钢筋弯起点的设计弯矩计算表 1-17弯起钢筋的序号弯起点符号弯起点至跨中截面距离各弯起点的设计弯矩跨中5F4E3D2C1B各梁抵抗弯矩计算表 1-18梁段符号主梁截面面积截面有效高度混凝土受压高度系数各梁抵抗弯矩EG1093.050.9581DE1035.550.95975CD1058.250.97045BC1094.050.981AB1129.850.991全梁抗弯承载力校核见下
17、图4.箍筋配置按公预归5.2.11条规定,箍筋间距的计算公式为式中 异形弯矩影响系数,取=1.0 受压翼缘的影响系数,取=1.1 距支座中心处截面上的计算剪力(kN) 斜截面内纵向手拉主筋的配筋率,=100 同一截面上箍筋的总截面面积(mm) 箍筋的抗拉设计强度 混凝土和钢筋的剪力分担系数,取=0.6 选用双肢箍筋(R235,)。则面积=1.006,距支座中心处得主筋为,;计算剪力.代入上式得选用根据公预归9.3.13条规定,在支座中心向跨径方向长度不小于1倍梁高范围内跪进间距不宜大于100mm综上所述,全梁箍筋的配置为双肢箍筋;由于支点至距支座中心2.3m处为10cm,其余地方箍筋间距为20
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