钢筋混凝土铁路简支梁设计.doc

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1、混凝土课程设计 第一部分 课程设计任务书设计资料1、结构型式及基本尺寸采用分片形式T形截面。梁梗中心距道碴槽宽每片梁顶宽计算跨度梁全长梁高跨中腹板厚180cm390cm192cm16.00m16.50m1.90m30cm2、桥上线路与人行道桥上线路为平坡、直线、单线铁路，道碴桥面；设双侧带栏杆的人行道。3、材料混凝土：250号钢筋：T20MnSi及A3。板内：受力钢筋10；分布钢筋8。梁内：纵向受力钢筋20；箍筋及纵向水平钢筋8；架立筋14。4、荷载活载：列车活载:中活载 ；人行道活载：距梁中心2.45米以内10kPa； 距梁中心2.45米以外4kPa；恒载：人行道板重1.75kPa; 栏杆及

2、托架重（集中作用于栏杆中心）0.76kN/m（顺桥）； 道碴及线路设备重10kPa； 道碴槽板及梁体自重，按容重25 kN/m3计算。板自重可近似按平均厚度计算。5、规范 铁路桥涵设计规范TB2005 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005梁体横截面图（单位：cm）二设计计算内容第一部分 道碴薄板的设计和计算一荷载计算与组合 1.恒载（1）板的自重（按平均厚度） （按矩形估算） 板平均高度 （2）道碴及线路设备重：（3）外挡碴墙重作用点： 取为99mm。（4）人行道板重：（5）栏杆及托架重：综上可得恒载的计算图示如下：道碴槽板恒载受力示意图 尺寸单位：cm（控

3、制截面为图中红线所示的A、B、C、D、E五个截面）恒载引起的内力计算：在顺跨度方向取米宽的板带进行计算。E截面：A截面：B截面：C截面：D截面：2.活载（1）列车活载道碴槽板的列车活载按特种活载。计算活载冲击系数其中外悬臂板长 内悬臂板长 （2）人行道静活载距梁中心2.45m以内：; 距梁中心2.45m以外：.活载内力组合（分工况讨论）：活载组合：有车-列车活载+2.45m以外的人行道活载，即 ，板与人行道荷载分布图如下：活载组合：无车-全部的人行道活载，即，板与人行道荷载分布图如下：结合前面部分的恒载计算有：板与人行道荷载分布表 q1(KN/m)q2(KN/m)q3(kPa)q3(kPa)q

4、3(kPa)qP(kPa)Q1(kN)Q2(kN)4.725101041.7592.21.4650.76板自重道碴及线路设备重2.45m以内2.45m以外人行道步板重列车活载挡碴墙重栏杆及托架重活载引起的内力计算：在顺跨度方向取米宽的板带进行计算。E截面：A截面：B截面：C截面：D截面： 综合以上计算，弯矩和剪力如下表控制力M=恒载M+ max 活载M，活载M控制力Q=恒载Q+ max 活载Q，活载Q 弯矩表如下截面EABCD恒载弯矩(kNm)1.8197.16711.3104.0371.631活载弯矩(kNm)1.7476.03916.22725.92810.620活载弯矩(kNm)2.99

5、77.5589.51300控制力M(kNm)4.81614.72527.53729.96512.251剪力表如下截面EABCD恒载剪力(kN)2.615 13.35717.333 10.903 6.927活载剪力(kN)2.24 25.288 50.179 69.143 44.299活载剪力(kN)7.24 7.24 7.24 00控制力Q(kN)9.85538.64567.51280.04651.226二板厚检算 板的净保护层厚度取为34cm，板的受力钢筋采用HRB335,查铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范TB10002.3-2005,得混凝土标号为250,查TB10002.3-

6、2005得，取截面EABCDM（KN/m）4.81614.72527.53729.96512.251(cm)5.77110.09113.814.3959.204（cm）9.77114.09117.818.39513.204（cm）1215242415由上表可以看出都每一个控制截面均成立，因此板厚检算合格。三配筋并检算最小配筋率（查规范有）截面EABCDZcm）7.049.6817.617.69.683.88.458.699.467.03配筋（间距cm）断筋数10断510断110断1不断筋10断25.149.2529.25210.288.224取C截面为控制截面，其所需要的面积为查规范有C截面的

7、配筋应取，以C截面处配筋为基准（因为同一板内的钢筋距离不能取很多不同的数值，故只能取距离最小的，然后通过断筋来避免材料的浪费。）对于E截面， 所以10断5；对于A截面， 所以10断1；对于B截面， 所以10断1；对于C截面不用断筋；对于D截面， 所以10断2.四混凝土压应力、钢筋拉应力检算查规范TB10002.32005有n=15E截面： A截面： B截面： C截面： D截面： 经检算，各控制截面的混凝土压应力与主拉应力、钢筋的拉应力等均小于其规定的容许应力，故检算合格。计算列表如下：截面M(Nm)Q(N)=As/bh0nx=h0(cm)c(MPa)s(MPa)tp(MPa)E48169855

8、0.006430.09640.3532.8254.83132.750.14A1472538645 0.009350.140.4084.4836.91150.690.41B27537 67512 0.005140.07710.3236.464.78150.100.38C29965 80046 0.005140.07710.3236.465.20163.330.45D12251 51226 0.008410.12620.3924.315.95138.460.54五检算裂缝宽度 查规范TB10002.32005有： 钢筋混凝土T形受弯构件截面受拉边缘的裂缝宽度计算公式：其中：钢筋表面形状影响系数。对

9、于螺纹钢筋；活载引起的弯矩；恒载作用引起的弯矩。全部计算荷载作用引起的总弯矩-系数，对光面钢筋取0.5，对带肋钢筋取0.3（该处取0.3）。r-中性轴至受拉边缘的距离与中性轴至受拉钢筋重心的距离之比，对梁和板，r可分别采用1.1和1.2；为受拉钢筋的直径受拉钢筋重心处钢筋应力钢筋的弹性模量，取受拉钢筋有的效配筋率，其中：、-单根、两根一束、三根一束的受拉钢筋根数；、-考虑成束钢筋的系数，对单根钢筋=1.0，两根一束=0.85，三根一束=0.70板中均为单根钢筋，受拉钢筋重心至混凝土边缘的距离E截面A截面B截面C截面D截面计算列表如下：截面K1M1M2MK2As供s (MPa)zf（mm）E0.

10、82997181948161.385.14132.750.00650.199A0.875587167147251.39710.28150.690.012850.186B0.81622911310275391.3810.28150.100.012850.183C0.8259284037299651.32710.28163.330.012850.191D0.8106201631122511.3279.252138.460.011570.167根据计算，裂缝宽度满足要求。第二部分、主梁的计算（取一片梁进行计算）一、荷载与内力1、恒载 （1）道碴、线路设备、人行道板、栏杆托架重 （2）主梁自重设宽段长

11、度为4.25x2m，窄段长度为8m，截面在距支座4.25m（即L/4处）发生突变（由50cm变为30cm）。则(长度L取为16.5m)在计算出q之后，相当于整个计算跨度16m上均布有大小为49.107KN/m的力，按简支梁进行处理。（两旁的0.25m可以近似忽略）支点处： L/8处： L/4处（变截面处）： 3L/8处： L/2处： 计算结果列表如下：截面支点L/8L/4（变截面处）3L/8L/2Q恒(kN)392.136294.102196.06898.0340M恒(kNm)0.0 686.2381176.4081470.511568.542.活载（普通中活载）冲击系数： 其中 h=0.5m

12、 h=0.5m为梁顶填土厚度，L为梁的计算跨度。此外，该粱由两片梁并成，因此每一片梁还要乘以1/2。综上可得，活载作用下的内力计算公式为：-S影响线的面积；K-通过结构力学课本表11-1（中-活载的换算荷载）可得到。支点处：， L/8处： 1/4L处（变截面处）： 3/8L处： 1/2L处： 计算结果列表如下：截面支点L/8L/4（变截面处）3L/8L/2l(m)02468KQ137.7143.3150.4159.8172.2KM137.7125.5123.8121.9119.4Q活(kN)694.56553.40426.72314.86217.14M活(kNm)01107.791873.34

13、2305.742409.01二、 主拉应力验算： 取，则 在L/4（变截面处）、3L/8、L/2处 在支点L/8处 支点处 ： L/8处：L/4处（变截面处）：3L/8处：L/2处：数据列表如下：截面支点L/8L/4（变截面处）3L/8L/2a(cm)7.57.57.57.57.5b(cm)5050303030h0182.5182.5182.5182.5182.5控制Q1086.70847.50622.79412.89217.14zl1.291.011.240.820.43三、跨中主筋设计：取 取HRB335的钢筋，则单根钢筋的面积为：取 所以 查规范TB10002.3-2005有： 受拉区域

14、的钢筋可以单根或两至三根成束布置，钢筋的净距不得小于钢筋的直径（对带肋钢筋为计算直径），并不得小于30mm。当钢筋（包括成束钢筋）层数等于或多于三层时，其净距横向不得小于1.5倍的钢筋直径并不得小于45mm，竖向仍不得小于钢筋直径并不得小于30mm。（对于螺纹钢筋应考虑外侧螺纹带来的影响，计算时采用外径进行处理，例如本设计中的螺纹钢筋外径为22mm）。因此得到钢筋布置如下图：四、跨中截面应力验算：如下面简图设中性轴在翼缘板内，即中性轴在腹板内由得 所以跨中截面的混凝土及主筋的应力均符合要求。五、剪应力计算及剪应力图：由得，各截面剪应力分别为支点处： L/8处： L/4处： 3L/8处： L/2处： 剪力图如下：剪力图七、斜筋设计：采用20钢筋，当时， 取 当时， 取 布置斜筋时，应使各斜筋承受斜拉力的大小相等，或与其截面积成正比。这样就必须相应地确定各斜筋起弯点的位置。斜筋起弯点的确定，本设计中采用作图法（详见米格纸图）。 22