公路Ⅰ级16米砼简支T梁桥设计.docx
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公路Ⅰ级16米砼简支T梁桥设计
第一章设计基本资料1
一、设计题目选择1
二、桥址概况1第二章钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计2
一、上部结构布置2
(一)主梁布置2
(二)截面主要尺寸拟定2
(三)横截面沿跨长的变化4
(四)横隔梁设置4二、行车板计算4
(一)计算图示:
按单向板计算4
(二)恒载弯矩计算4
(三)活载弯矩计算5
(四)翼缘板配筋及强度复核6三、主梁计算8
(一)跨中截面荷载横向分布系数计算(偏心压力法)8
(二)支点截面荷载横向分布系数计算(杠杆原理法)10(三)内力计算11
(四)配筋及强度复核19
(五)持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算35(六)持久状况正常使用极限状态下挠度验算36
四、横隔梁计算40
(一)确定作用在跨中横隔梁上的可变作用40
(二)跨中横梁的作用效应影响线计算40
(三)截面作用效应计算43
(四)横隔梁截面配筋及验算44
结束语49
致谢50
参考文献51
附录52
1
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
第一章设计基本资料一、设计题目选择
桥梁全长L=16m混凝土简支梁桥上部结构主要设计技术指标:
1.设计荷载:
公路—Ⅰ级
人群荷载3KN/㎡2.桥梁宽度:
净宽7米+2×1米
桥下净空:
≧6米3.设计时速:
80km/h
4.桥面横坡、纵坡:
双向2%,横坡由C40混凝土桥面铺装控制
5.梁截面类型:
普通钢筋混凝土简支T梁
6.主梁跨径和全长
标准跨径LB=16m计算跨径LP=15.5m主梁全长L全=15.96m
7.桥轴平面线型:
直线材料:
混凝土:
C30钢筋:
主钢筋,弯起钢筋和架立钢筋用Ⅱ级,其它用I级。
桥面铺装:
沥青混凝土6cm,C40防水混凝土10cm;
二、桥址概况
1.该桥设计车速80km/h,桥位于直线段内,桥位起迄中心桩号为K22+105~K22+121。
桥梁全长16m,上部结构为T型梁。
2.河流及水文情况:
河床比降为+1.26%,设计洪水位为2.5m,桥下无通航要求。
3.当地建筑材料情况:
桥梁附近采石场有充足的碎石、块石可供,水泥与钢材可选择当地材料市场供应。
4.气象情况:
查阅当地气象资料。
年最高气温39度,年最低气温零下20度。
5.地震情况:
地震烈度为7级
1
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第二章钢筋混凝土简支T形梁桥上部结构设计
一、上部结构布置
(一)主梁布置
主梁间距1.8m,设置5片主梁。
(二)截面主要尺寸拟定
1.主梁高度:
1.6m
2.主梁截面细部尺寸腹板厚度:
0.25m翼缘悬臂端厚度:
0.15m翼缘根部厚度:
0.2m两主梁间湿接缝厚度:
0.4m
构造形式及截面尺寸如图2-1:
1000
7000
1000
沥青混凝土6cm
C40防水混凝土6-13cm
150200
400
250
1000
1600
1800
图2-1桥梁横断面图(尺寸单位:
mm)
如图全桥共有5片T形梁组成,梁高1.6m,宽1.8m。
桥上横坡为双向2%,横坡由C40混凝土桥面铺装控制。
3.计算截面几何特性(如图2-2)
①主梁的截面重心位置ax
翼缘板按平均厚度h1计算:
1
h1[4015
2
1520
115
2
2]155
16.86cm
18025
16.86
16.86
160
160
25
ax22
5172cm
18025
16.86
16025
2
兰州交通大学博文学院毕业设计(论文)
3
②主梁的抗弯惯性矩Ix
1
Ix[
12
(180
25)
16.86
(180
25)
16.86
(51.72
16.86
2
)
2
2
13
25160
12
25160
160
(
2
51.72)]
4
16091658.75cm
1800
150
x
200
a
200
1600
主梁截面重心轴
250
图2-2截面几何特性计算图示(尺寸单位:
mm)
2
③主梁截面面积
A4015
1
2(20
2
15)
115
2
25160
6612.5cm
4.检验截面效率指标形心轴到截面上边缘的距离:
Ysax51.72cm
形心轴到截面下边缘的距离:
Yxh
ax160
51.72
108.28cm
下核心距:
kuIX
(Ys
A)16691658.75
(51.72
6612.5)
48.8cm
上核心距:
k0IX
(YX
A)16691658.75
(108.28
6612.5)
23.32cm
截面效率指标:
(ku
k0)h
(48.8
23.32)
160
0.4507
符合截面设计要求。
3
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(三)横截面沿跨长的变化
本设计主梁采用等高设计,横截面T梁翼板厚度沿跨长不变,梁肋沿跨长等厚度。
(四)横隔梁设置
全桥共设5道横隔梁,梁跨中设置一道,其余以此对称,间距387.5cm布置,横隔梁高度为100cm,厚度为25cm(如图2-3)。
100160
25
23
387,5
387,5
387,5
387,5
23
1596
图2-3主梁纵断面图(尺寸单位:
cm)
二、行车板计算
(一)计算图示:
按单向板计算(如图2-4所示)
(二)恒载弯矩计算(如图2-5所示)
1.每延米板上恒载
(1)沥青混凝土层:
g10.06
1.023
1.38KN/m
(2)C40混凝土垫层:
g20.10
1.024
2.4KN/m
(3)T梁翼板自重:
g30.1686
1.025
4.215KN/m
(4)栏杆重:
g45KN/m
(5)每延米跨宽板恒载合计:
ggi13KN/m
2.恒载弯矩计算
(1)计算跨径:
Ijminl0
t,l0b
l0t
1.55
0.169
1.72m
(2)跨中恒载弯矩
4
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M0g
1gIj
2
8
113
8
1.722
4.81KNm
(3)悬臂板根部恒载弯矩
1
M2g
1gl2
2
113
2
0.7752
3.9KNm
P2
20
140
20
1602015
25
180
(a-a')/2=29
a'=57
b1
a=115
Lj=155
180
16,86160
25
q
Lj=4
Lj=L0
q
q'
1
图2-4单向板计算图示(尺寸单位:
cm)图2-5主梁截面等效图(尺寸单位:
cm)
(三)活载弯矩计算
后轴作用力标准值P140KN,按《桥规》431条,后轮着地宽度b2及长度a2分
别为a2
0.2m,b2
0.6m。
沿行车方向:
a1
沿横桥方向:
b1
a22H
b22H
0.2
0.6
20.16
20.16
0.52m
0.92m
5
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1.荷载作用于单向板有效分布宽度
amaxa1
li,2I
1.15md
1.4m
j
33
故荷载有效宽度未发生重叠。
a'a1t
0.52
0.17
0.69mli3
0.57m
qnp
140
66.16KN/m
2ab
21.15
0.92
2.计算活载弯矩
M0p(1
n
)AiYi
i1
1
1.3
2
1.72
4
1.72
66.16
31.8KNm
3.弯矩组合
按承载能力极限状态内力基本组合:
M00(1.2M0g1.4M0p)
1.0
(1.2
4.81
1.4
31.8)
50.31KNm
t
h
因0.169
(1.69
0.69)
0.118
1
,则有:
4
M中0.5M025.15KNm
M支0.7M035.21KNm
(四)翼缘板配筋及强度复核
已知:
HRB335
fcd
1
3.8MPa
fsd
2
80MPa
b0.5
01.0
按单筋矩形截面设计:
1.跨中截面抗弯钢筋布置
设as30mm,则有效高度h0
150
30120mm
x
2
6
0Mdfcdbxh0
1.0
25.1510
13.8
1000x
120
x
2
解得:
x17mm
所需钢筋面积:
As
fcdbxfsd
13.8100017
280
837.8mm2
6
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由表查的:
选用8Φ12HRB335级钢筋所能提供面积为As
904mm2,混凝土保护
层厚度c
30mmd
12mm,且满足规范要求。
故设as
3013.5/2
36.75mm,取as40mm。
则有效高度:
h0
150
40110mm
最小配筋率计算:
30(ftd/fsd)
30(1.39
280)
0.15,即最小配筋率不应小于
0.15%且不应小于0.2%,故
min
0.2%。
实际配筋率:
AS904
0.85%
min
0.2%
bh0
1000
110
2.支点截面抗弯钢筋布置
设as30mm,则有效高度h0
20030
170mm
x
2
6
0Mdfcdbxh0
1.0
35.2110
13.8
1000x
170
x
2
2
解得:
x16mm
所需钢筋面积:
As
fcdbx
fsd
13.8
100016
280
788.6mm
2
由表查的:
选用8Φ12HRB335级钢筋所能提供面积为As904mm,混凝土保护
层厚度c
3
0mm
d12mm,且满足规范要求。
故设as
3013.5/2
36.75mm,取as40mm。
则有效高度:
h0
200
40160mm
最小配筋率计算:
30(ftd/fsd)
30(1.39
280)
0.15,即最小配筋率不应小于
0.15%且不应小于0.2%,故
min
0.2%。
AS
实际配筋率:
904
0.56%
min
0.2%
bh0
1000
3.布置钢筋(如图2-6)
1000
160
1000
150
200
8Φ12HRB3354Φ12HRB335
图2-6(尺寸单位:
mm)
7
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根据《桥规》在垂直于主筋方向布置分布钢筋,其直径不小于6mm,间距不大于280mm,因此翼板内分布钢筋为8Φ12HRB335级钢筋,间距115mm。
三、主梁计算
(一)跨中截面荷载横向分布系数计算(偏心压力法)
1.绘制横向分布影响线图(如图2-7),然后求横向分布系数。
根据最不利荷载位置分别进行布载。
布载时汽车荷载距人行道边缘距离不小于
0.5m,人群荷载取为3KN/m,栏杆及人行道板每延米重取为6KN/m,人行道板重以横向分布系数方式分配到各主梁上。
180
180
90
180
180
180
100
q人
50
130
1
2
3
4
q人
5
180
x=540
1
0.6440.60.5330.3330.1890.0110.200.4220.40.3670.2670.1940.09400.20.20.20.20.20.20.2
2
3
a
2
2
a
2
2
图2-7跨中截面横向分布系数计算图示(尺寸单位:
cm)本桥各主梁横截面均相等,梁数n=5,梁间距为1.8m,则:
5
a
2
2
ia1
2
i1
2a3
4a5
2
(21.8)
1.8
0(1.8)
(21.8)
2
2
2
32.4m
①号梁在两个边主梁处的横向影响线竖坐标为:
8
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2
1a1
11
n
n2
1(2
5
1.8)
2
32.4
0.2
0.4
0.6
ai
i1
1a1a5
15
5
n
1(2
1.8)
(21.8)
0.2
2
nai
i1
32.4
②号梁在两个边主梁处的横向影响线竖坐标为:
1a2a1
21
n
11.8
3.6
0.4
2
nai5
i1
32.4
1a2a5
25
n
11.8
(3.6)
0.2
0.20
2
nai5
i1
32.4
③号梁在两个边主梁处的横向影响线竖坐标为:
1a3a1
31
5
n
103.6
0.2
2
nai
i1
32.4
1a3a5
35
5
n
10(
3.6)
0.2
2
nai
i1
32.4
人行道缘石至①号梁轴线的距离为:
1m0.9m0.1m
影响线的零点至①号梁轴线的距离x为:
x0.6
41.8x
0.2
得:
x
5.4m
据此计算出对应各荷载点的影响线竖标gi和2.计算荷载分布系数:
①号梁跨中截面活载横向分布系数:
人i(如图2-7)。
1
汽车荷载:
mcq
2
1
q(0.533
2
0.333
0.189
0.011)
0.522
人群荷载:
mcr0.644
9
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②号梁跨中截面活载横向分布系数:
汽车荷载:
mcq
人群荷载:
mcr
1
q
2
0.422
1
(0.367
2
0.267
0.194
0.094)
0.461
③号梁跨中截面活载横向分布系数:
汽车荷载:
mcq
人群荷载:
mcr
1
2
0.2
1
q(0.2
2
0.2
0.2
0.2)
0.4
(二)支点截面荷载横向分布系数计算(杠杆原理法)
支点剪力横向分布系数计算图示(如图2-8):
q
人
90
180
180
180
100
1
2
3
5
q人
180
4
180
10
40
50
1
1.27810.6670.2780.33310.6670.33310.944
180
180
10
50
130
2
180
180
10050
130
3
图2-8支点截面荷载横向分布系数计算图示(尺寸单位:
cm)
①号梁跨中截面活载横向分布系数:
1
汽车荷载:
m0q
2
1
i0.667
2
0.3335
10
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人群荷载:
m0人1.278
②号梁跨中截面活载横向分布系数:
1
汽车荷载:
m0q
2
1
i(0.333
2
0.667)
0.500
人群荷载:
m0人0.278
②号梁跨中截面活载横向分布系数:
1
汽车荷载:
m0q
2
1
i(0.333
2
0.944)
0.6385
人群荷载:
m0人0
(三)内力计算
1.恒载内力计算
(1)计算恒载集度表(见表2-1):
表2-1
一期
主梁自重
边主梁
g=[1(0.15+0.2)0.775+1(0.15+0.2)0.575+0.251.6]25
1边
22
=15.906KN/m
中主梁
g=[21(0.15+0.2)0.575+0.251.6]25=15.03KN/m
1中
2
横隔梁
边主梁
g=[1(0.8+0.85)0.575+0.20.85]250.255/15.96
1'边
2
=1.2621KN/m
中主
梁
g1'中=2g1'边=2.524KN/m
二期
现浇桥面板湿接缝
边主梁
g2边=0.20.1525=0.75KN/m
中主
梁
g2中=20.20.1525=1.5KN/m
三期
桥面铺装
g=(0.0624+0.1023)7=5.236KN/m
3'
5
人行
道及栏杆
2
g3''=6=2.4KN/m
5
合计
边主梁
g边=(15.906+1.262+0.75+5.236+2.4)=25.554KN/m
中主
梁
g中=(15.031+2.524+1.5+5.236+2.4)=26.691KN/m
11
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(1)影响线面积计算表(见表2-2):
表2-2
项目
计算面积
影响线面积
M1
2
L
L/4
0
12
l
8
30.31
M1
4
3L/16
L
0
3
l
32
2
22.523
V1
1/2
0
1
8
l
1.936
2
1/2
V交
1
0
1
2
l
7.75
(3)恒载内力计算表(见表2-3)
截面位置
截面位置内力
边主梁
中主梁
弯矩M(KN·m)
剪力V(KN)
弯矩M
剪力V
x=0(交点)
0
189.044
0
206.855
x=l/4
575.553
99.022
601.161
103.428
x=l/2(跨中)
767.412
0
801.557
0
表2-3
12
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2.活载内力计算
(1)冲击系数计算:
EIC
2l2mc
f
G
,其中mc
g
上式中GA
0.6612525
16.531(KN/m)
G16.531
mc
g9.8
1686.86
故:
f
I0.1609m4,E取3.0
EIC
2l2mc
3.010100.1609
1686.86
c
3.14
1010(N/m2)
7.091(HZ)
215.52
由于1.5HZf14HZ,故可由下式计算汽车荷载冲击系数:
0.1767lnf
0.0157
0.349
11.349
(2)公路—Ⅰ级中集中荷载Pk值计算:
计算弯矩效应时:
Pk
180
360180
15.55
222KN
505
计算剪力效应时:
Pk
1.2
222
266.4KN
(3)均布荷载和内力影响线面积计算(见表2-4)
表2-4
公路Ⅰ级均布
人群荷载
影响线面积
影响线
截面
荷载(KN/m)
(KN/m)
端点竖标
截面
类型
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