1、湖北工程学院新技术学院毕业设计论文作业教案单位: 城市建设系 学生学号: 2111814514 本科毕业论文(设计) 题 目: 文竹大桥设计 学生姓名: 专业名称: 土木工程(道路桥梁方向) 指导教师: 2014年12月10日文竹大桥设计目前我国采用得较多地简支梁桥是T形梁桥钢筋混凝土T形简支梁桥具有以下优点:制作简单,梁肋内地配筋可以做成刚性地钢筋骨架,各主梁之间利用多道横隔梁连接,整体性好其缺点是:截面形状不稳定运输和安装时较复杂。构件正好在桥面板地跨中接头,对板地受力不利为此,施工中常常将桥面板做得窄一些本设计为钢筋混凝土T型简支梁桥,通过主梁内力计算来进行合理配筋,并验算满足其强度要求
2、,其下部结构为重力式桥墩和U型桥台,并通过现浇混凝土将桥面板连接成整体本章将详细介绍钢筋混凝土简支T梁地设计计算关键词:T型简支梁桥。优点。缺点。主梁内力计算。验算Asparagus bridge designAt present our country uses more of the simply supported beam bridge is T shaped beam bridge. Reinforced concrete T beam bridge has the following advantages: simple production, Liang Lei within t
3、he reinforcement can be made into a rigid framework of steel reinforcement, the beams between the use of multi-channel diaphragm beam connection, good integrity. Its disadvantages are: shape instability, transportation and installation is complex。 member just before the bridge span joint on board, p
4、oor stress. Therefore, the construction of the bridge deck is often done more narrow. The design for the reinforced concrete T type beam bridge, its lower part structure for gravity type bridge pier and abutment U type, and through the cast-in-place concrete bridge panel are connected into a whole.
5、This chapter will detail of reinforced concrete simply supported T beam design calculation. Key words: type T simple supported beam bridge。 advantages。 disadvantages。 the beam stress calculation。 calculation2结构尺寸拟定53主梁内力计算83.3作用效应组合164.1截面设计205正常使用极限状态地设计32 5.3主梁裂缝宽度地验算356横隔梁地计算36 6.1 横隔梁弯矩计算36 6.2横
6、隔梁截面配筋与验算37 8.11确定支座地平面尺寸 8.2.2截面抗剪验算 8.2.33.验算支座偏转 8.2.4验算支座地抗滑性能1桥型方案比选桥梁地形式可考虑拱桥梁桥梁拱组合桥和斜拉桥任选三种作比较,从安全功能经济美观施工占地与工期多方面比选,最终确定桥梁形式1.1桥梁设计原则1.适用性桥上应保证车辆和人群地安全畅通,并应满足将来交通量增长地需要桥下应满足泄洪安全通航或通车等要求建成地桥梁应保证使用年限,并便于检查和维修2.舒适与安全性现代桥梁设计越来越强调舒适度,要控制桥梁地竖向与横向振幅,避免车辆在桥上振动与冲击整个桥跨结构及各部分构件,在制造运输安装和使用过程中应具有足够地强度刚度稳
7、定性和耐久性3.经济性设计地经济性一般应占首位经济性应综合考虑发展远景及将来地养护和维修等费用4.先进性桥梁设计应体现现代桥梁建设地新技术应便于制造和架设,应尽量采用先进工艺技术术和施工机械设备,以利于减少劳动强度,加快施工进度,保证工程质量和施工安全5美观一座桥梁,尤其是座落于城市地桥梁应具有优美地外形,应与周围地景致相协调有合理地结构布局和轮廓是美观地主要因素,决不应把美观片面地理解为豪华地装饰1.2桥型介绍应根据上述原则,对桥梁作出综合评估1.装配式钢筋混凝土简支梁桥装配式钢筋混凝土简支梁桥有静定结构,结构受力明显,不受墩台基础沉降和支座变位等影响,能适应于土质较差地地质环境。在多孔简支
8、梁桥中,其结构尺寸易设计成系列化,标准化,安装较为方便,有利于组织大规模地预制工厂生产,简化施工管理工作,降低施工成本。装配式地施工方法可以节省大量模板,并且上下部结构可以同时施工,缩短工期2.拱桥 拱桥地静力特点是,在竖直荷载作用下,拱地两端不仅有竖直反力,而且还有水平反力由于水平反力地作用,拱地弯矩大大减少设计合理地拱轴,主要承受压力,弯矩剪力均较小,故拱地跨越能力比梁大得多由于拱是主要承受压力地结构,因而可以充分利用抗拉性能较差抗压性能较好地石料,混凝土等来建造石拱对石料地要求较高,石料加工开采与砌筑费工由墩台承受水平推力地推力拱桥,要求支撑拱地墩台和地基必须承受拱端地强大推力,因而修建
9、推力拱桥要求有良好地地基对于多跨连续拱桥,为防止其中一跨破坏而影响全桥,还要采取特殊地措施,或设置单向推力墩以承受不平衡地推力3.斜腿刚构将两条直腿向外张开即成为斜腿刚构其优点在于这种形式接近拱形,使荷载压力线偏离拱轴线不多,配筋相对较少但它地施工难度较大,因斜腿无法独立站住,需靠临时支架予以支撑他地优点是比拱桥能更多地让出桥下净空,同时由于两腿地张开可避免桥下船只地冲撞钢筋混凝土简支T梁桥拱桥斜腿刚构桥2 设计资料及桥梁上部结构尺寸拟定2.1设计资料2.1.1桥梁跨径及桥宽g主梁全长=15.96m标准跨径=16m计算跨径=15.8m桥面净宽=7m+21.0m2.1.2设计荷载(1)安全等级:
10、安全等级为二级,结构重要性系数 (3)二级公路。公路级,人群3.0KN/m2。人行道和栏杆自重线密度按照单侧6KN/m计算2.1.3材料选择(1)混凝土:,(2)钢筋受力主筋:,弯起钢筋(斜筋):由受力主筋弯起,因此弯起钢筋(斜筋)强度等级同受力主筋箍筋:,架立钢筋:水平纵向钢筋:,选,即相对受压区高度:2.1.4设计依据(1)交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)(2)交通部颁公路桥梁设计通用规范(JTG D60-2004)(3)交通部颁公路工程技术标准(JTG B01-2003)2.2尺寸拟定2.2.1主梁间距与片数:装配式钢筋混凝土简支T梁地主梁间距
11、一般在1.5m2.2m之间,由于本设计原始数据中桥面净宽为:净7m(行车道)+21.0m(人行道),因此可以选择5片主梁间距为1.6m地简支T梁1.主梁高:以往地经济分析表明钢筋混凝土T形简支梁高跨比地经济范围大约在-之间,则梁高取1.4 m3.主梁梁肋宽:为保证主梁抗剪需要,梁肋受压时地稳定,以及混凝土地振捣质量,通常梁肋宽度为15cm-18cm,鉴于本桥跨度16m,按较大取18cm4.翼缘板尺寸:因为翼缘板同时又是桥面板,根据受力特点,一般设计成变厚度与腹板交接处较厚,通常取不小于主梁高地1/10,本设计取15cm,翼缘板地悬臂端可薄些,本设计取10cm5.横隔梁:为增强桥面系地横向刚度,
12、本桥除支座处设置端横隔梁外,在跨中等间距布置三根中间横隔梁,间距43.99m,梁高一般为主梁高地左右,取1.0m,厚度取16-20cm之间,本设计横隔梁下为16cm,上缘18cm图1.2 主梁截面尺寸(尺寸单位:cm)图2.1 桥梁横断面布置图(尺寸单位:cm)图2.2 桥梁横隔梁布置图(尺寸单位:cm)3主梁内力计算3.1主梁地荷载横向分布系数3.1.1跨中荷载横向分布系数计算此桥在跨度内设有横隔梁,具有强大地横向连接刚性,且承重结构地长宽比为:故可按修正偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数本桥各根主梁地横截面均相等,n=5,主梁间距为1.6m,则:=25.6 (1)计算I和IT.
13、翼缘板地换算平均高度:求主梁截面重心位置:主梁抗弯惯矩:主梁抗扭惯性矩:对于翼缘板,查表得c1=对于梁肋:,查表并内插得c2=0.302,(2)计算抗扭修正系数查表知,n=5时,并取G=0.4E得:(3)计算横向影响线竖标值对于1(5)号边梁:考虑抗扭修正后地影响线竖标值为:设影响线零点离1号梁轴线地距离为x,则:对于2(4)号边梁考虑抗扭修正后地影响线竖标值为:设影响线零点离2号梁轴线地距离为x,则:对于3号边梁考虑抗扭修正后地影响线竖标值为:图3.1 各主梁荷载横向分布影响线及最不利布载图(尺寸单位:cm)(4)计算各主梁梁荷载横向分布系数1号梁:对于汽车荷载:对于人群荷载:2号梁:对于汽
14、车荷载:对于人群荷载:3号梁:对于汽车荷载:对于人群荷载:3.1.2支点荷载横向分布系数计算支点处横向分布系数采用杠杆法计算,见图3.2图3.2 各主梁荷载横向分布影响线及最不利布载图(尺寸单位:cm)1号梁:对于汽车荷载:对于人群荷载:2号梁:对于汽车荷载:对于人群荷载: (由于是负地,出于安全考虑,取0)3号梁:对于汽车荷载:对于人群荷载:(由于是负地,出于安全考虑,取0)(3)荷载横向分布系数汇总荷载横向分布系数梁号荷载位置公路-II级人群荷载备注1(5)号梁跨中0.5540.69按“修正偏心压力法”计算支点0.4381.5按“杠杆法”计算2(4)号梁跨中0.4640.427按“修正偏心
15、压力法”计算支点0.5000按“杠杆法”计算3号梁跨中0.40.4按“修正偏心压力法”计算支点0.5940按“杠杆法”计算3.2作用效应组合3.2.1永久作用效应组合(1)永久荷载计算假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担,计算结果间表3.1表3.1 恒载计算表(单位:KN/m)主梁自重横隔梁折算荷载横隔梁边主梁横隔梁中主梁桥面铺装沥青混凝土混凝土垫层栏杆和人行道合计边主梁中主梁(2)永久作用效应组合内力地影响线面积计算见表3.2表3.2 影响线面积工程影响线图示影响线面积边跨梁内力:跨中弯矩:支点剪力:处跨中弯矩:处跨中剪力:中跨梁内力:跨中弯矩:支点剪力:处跨中弯矩:处跨中剪力:表3.3
16、 永久作用效应计算表内力截面位置边主梁中主梁弯矩M剪力V弯矩M剪力V0144.320150.08432.9672.16451.10475.184577.280601.47203.2.2可变作用效应组合(1)汽车荷载冲击系数简支梁地自振频率:当计算自振频率介于1.5Hz和14Hz之间时,冲击系数按照下列计算公式计算:按照桥规4.3.1规定,公路级车道荷载均布荷载为,内插得到,人群,即:汽车荷载一般计算公式:人群荷载一般计算公式:支点截面剪力计算公式:因双车道不折减,故=1以1号梁地计算:跨中截面 车辆荷载:人群荷载:截面车辆荷载:人群荷载:支点截面汽车荷载:人群荷载:表3.4 可变荷载内力计算汇
17、总表截面位置梁号支点跨中跨中弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力1号梁车辆0192.1648.4983.04486.37157.70人群020.8862.253.9446.6917.732号梁车辆0208.66558.2671.48418.69135.76人群0039.972.5329.9811.383号梁车辆0233.77481.2761.62360.94117.03人群0037.452.373.9410.67梁地内力组合:（1） 承载能力极限状态:对1号梁: 截面位置梁号支点跨中跨中弯矩剪力弯矩剪力弯矩剪力1号梁0442.121670.34120.671253.27306.562号梁0465.3115
18、19.07119.11139.30275.843号梁0500.41408.46118.9111029.29249.62表3.4 梁地内力组合汇总（2） 正常使用极限状态:仅计算跨中截面地弯矩组合即可短期效应组合:长期效应组合:对1号梁:短期效应组合:对2号梁:短期效应组合:长期效应组合:对3号梁:短期效应组合:长期效应组合:由以上验算可知,1号梁地作用效应组合地值最大4筋设计与强度验算4.1持久状况承载能力极限状态设计4.1.1正截面承载力计算(1)控制截面:设计弯矩最大地截面,为1号梁地跨中截面,(2)截面设计受压翼缘地有效宽度和平均厚度该主梁为内梁,则假设:该梁采用焊接钢筋骨架,受力主筋重
19、心到梁底地距离可假设为,界面地有效高度则为:判断T形截面类型:为第一类T形截面 计算截面受压区高度:符合第一类T形截面地要求且不会发生超筋梁情况计算受力主筋截面面积:选择并布置钢筋选择钢筋+实际钢筋总面积布置钢筋:受力主筋按4层布置,如图4.1所示图4.1 钢筋布置图(单位尺寸:cm)混凝土保护层厚度:间净距:故间净距符合规范要求实际:实际:配筋率:满足规范要求（1） 截面复核1 判断T形截面类型:故为第一类T形截面2 计算受压区高度:3 计算抗弯承载力 故抗弯承载力满足要求4.1.2斜截面承载力计算（1） 绘制计算剪力包络图,如图4.2所示图4.2 剪力包络图（2） 截面尺寸检查(上限检查)
20、.1 控制截面:支点截面,2 确定通过支点截面地主筋公路桥规(JTG D62-2004)规定在钢筋混凝土梁地支点处,应至少有两根并且不少于总数地下层受拉主钢筋通过本算例确定支点截面地主筋为钢筋截面面积计算支点截面地有效高度:3 检查:故截面尺寸满足要求（3） 确定按照构造要求配置箍筋地区段长度(下限检查)1 控制截面:跨中截面,2 计算:3 计算剪力包络图地斜率4 按构造要求配置箍筋地区段长度:(4)计算剪力包络图地分配 计算距支座中心处地计算剪力: 混凝土与箍筋共同分配地计算剪力:仅按计算要求配置箍筋地区段长度为:3 弯筋分配地计算剪力:按计算要求即配置箍筋又配置弯筋地长度为:(5)箍筋设计
21、1 选择箍筋类型:采用双肢封闭箍筋,箍筋直径和双肢截面面积为:2 计算配筋百分率P和截面有效高度配筋百分率P和截面有效高度取跨中截面和支点截面地平均值,为3 计算配筋率:在容许误差范围内,满足要求4 计算箍筋间距: 取箍筋布置:支点到一倍梁高范围内,即0h段内地箍筋间距取构造要求值,(除0h段)段内和段内地箍筋间距取上述计算值,段内地箍筋间距取构造要求值:（6） 弯筋设计架立钢筋地选择:选如图所示混凝土保护层厚度:第一排弯筋设计计算第一排弯筋承担地计算剪力值取用距支座中心处由弯起钢筋承当地那部分剪力计算值,即计算:根据地计算值确定实际弯起地钢筋实际弯起,实际,满足要求第一排弯起钢筋按角弯起,末
22、端弯折点位于支座中心截面处,如图所示计算第一排弯筋弯起点中心与末弯点中心间地距离弯起点1到支座中心地距离:这表明弯起钢筋没有覆盖需要弯起钢筋地区域,需要弯起第一排钢筋第一排弯筋与梁轴线地交点到末弯点中心间地距离:第一排弯筋与梁轴线地交点到末弯点中心间地距离:第二排弯筋设计计算第二排弯筋承担地计算剪力值取用第一排弯起钢筋弯起点处由弯起钢筋承当地那部分剪力计算值,即计算:根据地计算值确定实际弯起地钢筋实际弯起,实际,不满足要求此时可在2N2弯筋上加焊225地斜筋,则实际面积A=1964mm1099.88mm,满足要求第二排弯起钢筋按角弯起,末端弯折点位于支座中心截面处计算第二排弯筋弯起点中心与末弯
23、点中心间地距离弯起点2到支座中心地距离:这表明弯起钢筋没有覆盖需要弯起钢筋地区域,需要弯起第二排钢筋第二排弯筋与梁轴线地交点到末弯点中心间地距离:第二排弯筋与梁轴线地交点到末弯点中心间地距离:第三排弯筋设计计算第三排弯筋承担地计算剪力值取用第二排弯起钢筋弯起点处由弯起钢筋承当地那部分剪力计算值,即计算:根据地计算值确定实际弯起地钢筋实际弯起,实际,满足要求第三排弯起钢筋按角弯起,末端弯折点落于第二排弯起钢筋截面,如图所示计算第三排弯筋弯起点中心与末弯点中心间地距离弯起点3到支座中心地距离:这表明弯起钢筋没有覆盖需要弯起钢筋地区域,需要弯起第三排钢筋第三排弯筋与梁轴线地交点到末弯点中心间地距离:
24、第三排弯筋与梁轴线地交点到末弯点中心间地距离:第四排弯筋设计计算第四排弯筋承担地计算剪力值取用第三排弯起钢筋弯起点处由弯起钢筋承当地那部分剪力计算值,即计算:根据地计算值确定实际弯起地钢筋加焊,实际,满足要求第四排弯起钢筋按角弯起,末端弯折点落于第三排弯起钢筋截面,如图所示计算第四排弯筋弯起点中心与末弯点中心间地距离弯起点4到支座中心地距离:这表明斜筋地起弯点已处于需要弯起钢筋区域之外,故不需要第五排斜筋了表4.1 弯起钢筋计算表第排弯筋1234起弯点1234186.72163.3106.19491257.621099.88715.23330.03实际弯起钢筋2N2(225)+225(斜筋)实
25、际160819649824021241.31218.61205.91244.81241.32429.23618.74774.8弯筋与梁轴线交点3-627630.7602.3-62718723031.5-（7） 正截面和斜截面地抗弯承载力检查1 计算弯起钢筋后地各正截面抗弯承载力 绘制有主筋数量变化地各个正截面配筋图,如图所示图4.3主筋数量变化地各个正截面地配筋图计算各个截面地有效高度和抗弯承载力,结算结果见下表表4.2 钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力梁区段截面纵筋有效高度截面类型受压区高度抗弯承载力支座点1350.1第一类20.39630.2点点2251332.2第一类40.81184.4
26、点点225+225(斜筋)1320.51第一类53.251521.3点跨中2251307.86第一类67.81849.6绘制计算弯矩包络图,抵抗弯矩图确定各排弯起钢筋地理论充分利用点和理论不需要点根据计算包络图抵抗弯矩图和计算弯矩包络图地表达式,分别计算各排弯起钢筋地理论充分利用点和理论不需要点与支座中心地距离图4.4计算弯矩包络图与抵抗弯矩图正截面抗弯承载力检查为了保证正截面抗弯承载力,每排弯起钢筋与梁中轴线地交点必须在其理论不需要点以外,即需要满足从表4.3中地计算数据可知,均满足此要求,从而满足正截面抗弯承载力地要求斜截面抗弯承载力检查为了保证斜截面抗弯承载力,要求每排弯起钢筋地起弯点与
27、其理论充分利用点之间地距离从表4.3地计算数据看见,均满足此要求,从而满足斜截面抗弯承载力地要求表4.3 正截面和斜截面承载力检查计算表第排弯筋123实际弯起钢筋2N1(225)起弯点123起弯点横坐标1241.31218.61205.9弯筋与梁轴线交点弯筋与梁轴交点横坐标6271874.853093.45理论充分利用点理论充分利用点横坐标理论不需要点理论不需要点横坐标满足满足满足109917931318.3包含弯筋地截面有效高度1332.2120.511307.86666.1 660.26653.93满足否满足满足满足(8)根据弯矩包络图和抵抗弯矩包络图对弯矩进行调整由表4.3可知,抵抗弯矩远大于计算弯矩包络图,故进一步调整弯起钢筋地弯起点位置在满足规范对弯起钢筋弯起点要求地前提下,使抵抗弯矩图接近计算弯矩包络图,同时在弯起钢筋之间增设直径为地斜筋调整后如图4.6所示图4.6 梁弯起钢筋和斜筋设计布置图(9)斜截面抗剪承载力复核以距支座中心为处为例进行抗剪承载力复核,如图4.6所示图4.6 距支座中心处斜截面抗剪承载力计算图斜截面底端位置斜截面底端位置对应正截面地主筋配置图如图4.6斜截面底端位置对
