桥梁工程课程设计-装配式钢筋混凝土T型梁桥设计设计说明书.doc
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1、目 录1. 设计基本资料52. 行车道板计算52.1恒载及其内力52.2汽车荷载产生的内力52.3荷载组合62.4 配筋63. 荷载横向分布系数计算73.1杠杆原理法73.2偏心压力法93.3修正偏心压力法3.4铰接梁法123.5 G-M法153.6荷载横向分布系数汇总214. 主梁内力计算214.1恒载内力计算224.2活载内力计算234.3作用效应组合285钢筋配置及验算295.1 纵向受拉钢筋的配置295.2 正截面抗弯承载力验算295.3 弯筋和箍筋的配置325.4 斜截面抗剪承载力验算326. 变形验算346.1 裂缝宽度验算346.2挠度验算356.3预拱度计算377.支座设计与计
2、算377.1确定支座平面尺寸387.2确定支座的厚度397.3验算支座偏转情况407.4验算支座的抗滑稳定性411.设计基本资料(1)桥面净空:净9+2,根据桥面净空,9+28m 外加两边栏杆布置20.25m ,总共11.5m 。对于翼缘板宽度为1.6m ,所以应设置七梁式。装配式钢筋砼简支T型梁桥横截面主要尺寸如下:取高跨比 ,=24.96m , 所以h=1.7m。梁肋宽度取为18cm , 翼板端部尺寸取10cm , 根部尺寸,取=18cm ,横断面布置见图1(a)。, 图1(a)(2)可变荷载:汽车荷载,公路-级,人群荷载2.5kN/m;人行道+栏杆=5kN/m。(3)永久荷载:荷载级,桥
3、面铺装8cm,和9cm的砼垫层,T梁材料的重度。(4)桥梁纵断面尺寸:标准跨径 Lb=25m,计算跨径L=24.5m,桥梁全长L,=24.96m,纵断面布置见图1(b)。 图1(b)(5)材料:主筋采用级钢,其他用级钢,混凝土标号C40。2.行车道板计算2.1汽车荷载产生的内力将后轮作用在铰接缝的轴线上,作用力P=140kN。对于车轮荷载中后轮的着地宽度长度,宽度。1)、车轮荷载在板上的分布图形2)、荷载分布的有效宽度冲击系数:单个车轮:两个车轮:3)、作用在每米宽板条上弯矩单个车轮: 两个车轮:4)作用在每米板条上的剪力为: 单个车轮: 两个车轮:2.2恒载及其内力荷载级,桥面铺装8cm和9
4、cm 的砼垫层,T梁材料的重度,以纵向1m宽板条进行计算。1、每米板上的横载g:桥面铺装层(沥青砼面层)g1:0.08231.0 = 1.84 的砼垫层g2:0.091.00.25 = 2.25 T梁自重g3: 合计: 2、每米宽板条的横载内力2.3荷载组合横载+汽车荷载2.4 配筋,类环境、1、 x:悬臂梁根部的高度h=18cm, 净保护层2cm, 取HRB335直径为14mm., 有效宽度解得2、 As 按规范D62 5.2.2 条3、 配筋 按间距16cm配置,每米宽配筋板宽配筋,故满足要求。4、尺寸验算 按D62 5.2.9 抗剪上限值验算 按D62 5.2.10 抗剪下限值验算故不需
5、进行斜截面抗剪承载力验算,按构造要求配置分布钢筋,故分布钢筋10 255、承载力验算故满足要求。3、荷载横向分布系数计算3.1杠杆原理法基本假定:桥面板在主梁上断开,而当作是沿板横向支撑在主梁上的简支梁或悬臂梁考虑。当荷载作用在支点处时,应按杠杆原理法计算荷载的横向分布系数。荷载的横截面如下:理论上进行汽车布载时,可以布置3辆,但考虑到道路建成后发生这种概率的可能性很低,故只布置2辆,如上图所示首先绘制1号梁、2号梁、3号梁、4号梁的影响线,如下图所示在根据公路桥梁设计通用规范规定在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布载。例如,对于车辆荷载规定的车轮横向轮距1.8m,两汽车车轮的横向最小间距1.
6、3m, 车轮距人行道缘石最少0.5m, 求出相应荷载影响线的竖标后,就可以得到和再分给相应梁的最大荷载:1号梁的最大荷载:人群荷载:车辆荷载:其中和 相应为汽车荷载轴重和每延米跨长的人群荷载故: 、 同理,2号梁最大荷载值:车辆荷载:人群荷载:由于人行道上没有布载,因为人行道荷载引起的负反力反而会减小对2号梁受力的影响,故同理,3号梁的最大荷载为:车辆荷载:人群荷载:而后可知,4号梁、5号梁与3号梁一样, 、 6号梁与2号梁一样, 、 7号梁与1号梁一样, 、 3.2偏心压力法由横断面和纵断面图可知,该桥在跨内设有横隔梁,并假设具有强大的连接刚性,且承重结构的长宽比为:故可按偏心压力法来绘制横
7、向影响线并计算横向分布系数该桥各根主梁的横截面均相等,材料一致,梁根数7根,梁间距1.60m则:有公式可知:1号梁横向影响线的竖标值为:由与绘制1号梁的影响线(如下图所示)。图中按公路桥梁设计通用规范规定,确定汽车的最不利荷载位置布载进而由与 计算横向影响线的零点位置,设零点位置距1号梁的位置距离为X 米解得:于是1号梁的荷载横向分布系数的计算如下:车辆荷载:人群荷载:同理,2号梁影响线的竖标值计算如下由 和 绘制2号梁的影响线(下图所示),进而进行汽车的最不利荷载位置布载进而由和计算横向影响线的零点位置,设零点距离1号梁的距离为X 米解得:于是2号梁的荷载横向分布系数的计算如下:车辆荷载:人
8、群荷载:同理,3号梁影响线的竖标值计算如下由 和 绘制3号梁的影响线(下图所示),进而进行汽车的最不利荷载位置布载于是3号梁的荷载横向分布系数的计算如下:车辆荷载:人群荷载:同理,4号梁的影响线的竖标值:故可直接计算出4号梁的横向分布系数车辆荷载:人群荷载:故,5号梁和3号梁横向分布系数一样 、6号梁和2号梁横向分布系数一样 、 7号梁和1号梁的横向分布一样 、3.3铰接梁法1、计算截面特性翼板的平均厚度:截面形心距翼板的顶面距离e为:抗弯截面惯性矩:抗扭惯性矩:对于翼板: 对于梁肋: 2、求刚度参数和可忽略对正则方程的系数影响3、绘制跨中荷载横向分布影响系数从附录中7-1、7-2、7-3、7
9、-4,在=1.00与=2.00之间求=1.35的影响系数、,并分别计算各梁的横向分布影响系数如下表所示板号单位荷载作用于i号板中心处的值校核1112131415161711.00 0.750 0.250 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 12.00 0.828 0.201 -0.034 0.006 -0.001 0.000 0.000 11.360.778 0.232 -0.012 0.002 0.000 0.000 0.000 121.00 0.250 0.500 0.250 0.000 0.000 0.000 0.000 12.00 0.201 0.593 0.2
10、41 -0.041 0.007 -0.001 0.000 11.360.232 0.533 0.247 -0.015 0.003 0.000 0.000 131.00 0.000 0.250 0.5000 0.250 0.000 0.000 0.000 12.00 -0.0340.241 0.5860.243-0.0420.007-0.00111.36-0.01 0.247 0.531 0.247 -0.015 0.003 0.000 141.00 0.000 0.000 0.250 0.500 0.250 0.000 0.000 12.00 0.006-0.0420.2430.5860.24
11、3-0.0420.00611.360.002 -0.015 0.247 0.531 0.247 -0.015 0.002 1将表中的、按一定的比例尺各号梁的下方连接成光滑曲线后就得到各号梁的横向分布影响线,如下图所示 4、按公路桥梁设计通用规范(JTG D60-2004)规定,沿横向确定最不利荷载后,就可以计算荷载横向分布系数如下:1号梁:2号梁:3号梁:4号梁:这结算结果说明,中间主梁对汽车荷载横向分布系数较边主梁较大,而且均较接近。3.5 比你正交异性板法1、计算截面几何特性(1)、主梁的抗弯惯性矩:主梁比拟单宽抗弯惯性矩:(2)、横隔梁抗弯惯性矩:根据设计规范横隔梁的高度为主梁的,即,每
12、根中横隔梁的尺寸如图所示,横隔梁取为两根边主梁的轴线的距离: 查2-5-4表得时,求横隔梁的重心位置:故横隔梁的抗弯惯性矩:故横隔梁比拟单宽抗弯惯性矩::(3)、主梁和横隔梁的抗扭惯性矩对于主梁梁肋:主梁翼板的平均厚度: 查表得 则:对于横隔梁梁肋: 查表得2、计算参数和其中B为桥梁承重结构的半宽:则:3、计算各主梁横向影响坐标已知=0.458,可从附录“G-M”计算图表,可得与如下图表所示系数梁位荷载位置k0B3B/4B/2B/40B/4B/23B/4B校核00.62 0.70 1.00 1.30 1.35 1.30 1.00 0.70 0.62 7.97 B/41.54 1.45 1.30
13、 1.26 1.00 0.92 0.66 0.50 0.15 7.94 B/22.41 2.22 1.81 1.43 1.02 0.63 0.21 -0.24 -0.52 8.03 3B/43.38 2.59 2.24 1.69 0.78 0.45 -0.31 -0.59 -1.15 7.97 B4.10 3.40 2.69 1.51 0.59 0.05 -0.55 -1.02 -1.53 7.96 k100.85 0.95 1.00 1.04 1.09 1.04 1.00 0.95 0.85 7.92 B/41.21 1.21 1.17 1.17 1.12 0.96 0.83 0.68 0.
14、68 8.09 B/21.35 1.32 1.27 1.23 1.00 0.80 0.73 0.63 0.57 7.94 3B/41.62 1.54 1.29 1.15 0.95 0.75 0.65 0.55 0.50 7.94 B2.03 1.65 1.41 1.12 0.74 0.66 0.58 0.53 0.47 7.94 用内插法求实际梁位处与的值,实际梁位和表列梁位的关系如下图所示因此对于号梁对于号梁对于号梁对于号梁现将1、2、3、4号梁的影响线坐标值绘制影响线如下表所示梁号算式荷载位置B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-B1k03.69 2.94 2.43 1.61
15、 0.70 0.28 -0.41 -0.77 -1.31 k11.80 1.59 1.34 1.14 0.86 0.71 0.62 0.54 0.49 k1-k0-1.89 -1.35 -1.09 -0.48 0.16 0.43 1.03 1.32 1.80 -0.31 -0.22 -0.18 -0.08 0.03 0.07 0.17 0.21 0.29 k3.38 2.72 2.25 1.54 0.72 0.35 -0.24 -0.56 -1.02 0.48 0.39 0.32 0.22 0.10 0.05 -0.03 -0.08 -0.15 2k02.69 2.33 1.93 1.50 0
16、.95 0.58 0.02 -0.37 -0.75 k11.43 1.00 0.93 1.21 0.99 0.79 0.71 0.61 0.55 k1-k0-1.26 -1.32 -1.00 -0.30 0.03 0.21 0.68 0.97 1.30 -0.16 -0.16 -0.12 -0.04 0.00 0.03 0.09 0.12 0.16 k2.53 2.16 1.81 1.47 0.96 0.60 0.11 -0.24 -0.59 0.36 0.31 0.26 0.21 0.14 0.09 0.02 -0.03 -0.08 3k01.66 1.56 1.37 1.28 1.00 0
17、.88 0.60 0.39 0.05 k11.23 1.23 1.18 1.18 1.10 0.94 0.82 0.67 0.66 k1-k0-0.43 -0.33 -0.19 -0.11 0.10 0.06 0.22 0.28 0.61 -0.05 -0.04 -0.02 -0.01 0.01 0.01 0.03 0.03 0.08 k1.61 1.52 1.35 1.27 1.02 0.89 0.62 0.43 0.13 0.23 0.22 0.19 0.18 0.15 0.13 0.09 0.06 0.02 4k00.62 0.70 1.00 1.30 1.35 1.30 1.00 0.
18、70 0.62 k10.85 0.95 1.00 1.04 1.09 1.04 1.00 0.95 0.85 k1-k00.23 0.25 0.00 -0.26 -0.26 -0.26 0.00 0.25 0.23 0.03 0.03 0.00 -0.03 -0.03 -0.03 0.00 0.03 0.03 k0.65 0.73 1.00 1.27 1.32 1.27 1.00 0.73 0.65 0.09 0.10 0.14 0.18 0.19 0.18 0.14 0.10 0.09 在影响线上按最不利位置布载后,可按相应影响线的坐标值得主梁的荷载横向分布系数:对于号梁;车辆荷载:人群荷载
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