20m簡支t型梁橋設計

1、目錄摘要:IAbstractII第1章設計內容及構造布置11.1設計內容11.1.1設計標準11.1.2 主要材料11.1.3設計依據11.2 方案比選11.3橫斷面布置及主梁尺寸3第2章主梁內力計算52.1恒載內力計算52.1.1結構自重集度計算52.1.2 結構自重內力計算52.2 活載內力計算62.2.1荷載橫向分布計算62.2.2汽車人群作用效應計算102.3主梁內力組合182.3.1作用效應計算公式192.3.2 主梁內力組合19第3章主梁配筋計算213.1跨中截面的縱向受拉鋼筋計算213.1.2確定簡支梁控制截面彎矩組合設計值和剪力設計值213.1.3T型截面梁受壓翼板的有效寬度2

2、13.1.4鋼筋數量計算213.1.5截面復核223.2腹筋設計233.2.1截面尺寸檢查233.2.2檢查是否需要根據計算配置箍筋233.2.3計算剪力圖分配233.2.4箍筋設計243.2.5彎起鋼筋設計253.2.6斜截面抗剪承載力驗算293.2.7持久狀況斜截面抗彎極限承載能力狀態(tài)驗算333.3持久狀況正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度驗算333.4持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰炈?5第4章 橫隔梁內力與配筋計算384.1橫隔梁內力計算384.1.1確定計算荷載384.1.2繪制中橫隔梁彎矩、剪力影響線384.1.3截面內力計算404.1.4內力組合404.2橫隔梁配筋計算404.2.1正彎矩

3、配筋404.2.2剪力配筋41第5章 行車道板的計算435.1 計算圖式435.2永久荷載及其效應435.3截面設計、配筋與強度驗算44參考文獻46致謝4720m簡支T型梁橋設計計算摘要:本次設計為20m簡支T型梁橋的設計計算。本設計采用鋼筋混凝土T型梁橋，標準跨徑為20m，計算跨徑為19.5m，主梁為等截面T型梁。本文主要闡述了該橋的設計和計算過程。首先進行橋型方案比選，對主橋進行總體結構設計，然后對上部結構進行內力、配筋計算，再進行強度、應力及變形驗算。具體包括以下幾個部分：1. 橋型方案比選；2. 橋型布置，結構各部分尺寸擬定；3. 選取計算結構簡圖；4. 恒載內力計算；5. 活載內力計

4、算；6. 荷載組合；7. 配筋計算；8. 截面強度驗算；9. 截面應力及變形驗算；關 鍵 詞：鋼筋混凝土 T型簡支梁橋 配筋計算 強度驗算Abstract20 meters simply supported T-beam bridge designThis design incorporates reinforced concrete t-beams, standard span calculation for 20m, 19.5m, the main span is a prismatic beams T-beams.This article describes the design and

5、 calculation of the bridge. First bridge-type schemes, on the overall structure of the main bridge design, and then on the superstructure internal forces, concrete, strength, stress and deformation.These include the following sections:1. the bridge-type schemes;2. type of arrangement, structure sect

6、ions size drawn up;3. Select the diagram of the calculation;4. permanent internal calculation;5. live load force calculation;6. the load;7. for the reinforcement of the calculation;8. section strength checking;9. a section of stress and deformation checking;Key words: reinforced concrete t-beam desi

7、gn strength checking第1章設計內容及構造布置1.1設計內容1.1.1設計標準 設計車速：40km/h 設計荷載：公路級 標準跨徑：20m 計算跨徑：19.5m橋面凈空：凈7m+21.5m(人行道)=10m 通航要求：不通航 設計洪水頻率：1/100 地震峰值加速度：0.05g1.1.2 主要材料鋼筋：普通受力鋼筋HRB335級，R235級混凝土：C30 1.1.3設計依據 公路工程技術標準(JTG B012003) 公路橋涵通用設計規(guī)范(JTG D602004) 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTG D622004) 公路橋涵設計手冊(橋梁上冊) (人民交通出版

8、社 2004.3)1.2 方案比選1比選方案的主要標準： 橋梁方案比選有四項主要標準：安全，功能，經濟與美觀，其中以安全與經濟為重。2主要方案（1）懸臂橋圖1.1（2）T型鋼構橋圖1.2（3）先簡支后連續(xù)梁T型梁橋圖1.3（4）斜拉橋圖1.43方案比選方案比選表 表1.1懸臂橋T形剛構橋混凝土簡支T形梁橋斜拉橋適用性1橋墩上為單排支座，可以減小橋墩尺寸2主梁高度可較小，降低結構自重，恒載內力減小超靜定結構容易受溫度、混凝土收縮徐變作用、基礎不均勻沉降等影響，容易造成行車不順1施工方便。2適合中小跨徑。3結構尺寸標準化?？缭侥芰Υ蟀踩?在懸臂端與掛梁銜接處的撓曲線折點不利行車。2梁翼緣受拉，容

9、易出現裂縫，雨水浸入梁體成為安全隱患建國初期大量采用目前國內大量采用，安全，行車方便。1行車平穩(wěn)2索力調整工序比較繁復，施工技術要求高美觀性做成變截面梁較漂亮結構美觀結構美觀具有現代氣息，結構輕盈美觀。經濟性支架昂貴，維修費用高造價較低，工期較短造價第二，用鋼量大造價最高縱觀橋梁的發(fā)展，懸臂橋已經基本不采用，由于是跨線橋，跨度不大，斜拉橋一般用于大跨度的跨海、跨河大橋，T形鋼構橋容易受地震等影響，以及經過上述方案的比較，決定采用混凝土T形梁橋。1.3 橫斷面布置及主梁尺寸 1、 主梁高度鋼筋混凝土簡支梁橋的主梁高度與其跨徑之比約在1/111/18之間。當建筑高度不受限制時，增大梁高往往是較經濟

10、的方案，因為增大梁高可以節(jié)省鋼筋用量，同時梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土增加的用量不多。綜上所述，本設計中取用1300mm的主梁高度是比較合適的。2、主梁截面細部尺寸T梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應考慮能否滿足主梁受彎時上翼板抗壓強度的要求。本設計預制T梁的翼板厚度取用80mm，翼板根部加厚到140mm以抵抗翼緣根部較大的彎矩，腹板厚度取為180mm。如圖1.1所示，全橋共由6片T型梁組成，跨中單片T型梁高為1.3m，寬1.6m；邊主梁是有單片T型梁高為1.3m，靠橋外側的翼緣板長為710mm，靠橋內側的翼緣板長為510mm；濕接縫設為400mm；橋上橫坡為雙向1

11、.5%，坡度由C25混凝土橋面鋪裝控制。圖1.5橫縱斷面圖第2章主梁內力計算2.1恒載內力計算2.1.1 結構自重集度計算在計算結構自重時，為了簡化起見，將橫梁、鋪裝層、人行道和欄桿等重量均勻分攤給各主梁承受。人群荷載：3.0，每側的欄桿及人行道的構件重量的作用力取5.0。結構自重集度 表2.1主梁橫隔梁對于邊主梁對于中主梁橋面鋪裝層欄桿和人行道合計對于邊主梁對于中主梁2.1.2 結構自重內力計算邊主梁結構自重產生內力 表2.2內力截面位置X剪 力 彎矩 中主梁結構自重產生內力 表2.3內力截面位置X剪 力 彎矩 2.2 活載內力計算2.2.1 荷載橫向分布計算1、 荷載作用于支點荷載作用于支

12、點位置時，應按杠桿原理法計算荷載橫向分布系數。荷載作用于支點位置時，梁的荷載橫向分布系數如圖2.1所示。圖2.1 荷載橫向分布系數圖根據橋規(guī)規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置。對于汽車荷載，規(guī)定的汽車橫向輪距為1.8m，兩列汽車車輪的橫向最小間距為1.3m，車輪距離人行道緣石最少為0.5m。由此，求出相應于荷載位置的影響線數標值后，可得各梁的荷載橫向分布系數為：梁 汽車荷載：人群：梁 汽車荷載：人群：梁 汽車荷載：人群：其中，、梁人行道上均沒有布載，這是因為人行道荷載引起的負反力，在考慮荷載組合時反而會減小、梁的受力。2、荷載作用于跨中橋梁中設置剛度較大的橫隔梁，且承重的長寬比

13、為，故可按偏心壓力法來計算荷載橫向分布系數。 (1)計算主梁慣性矩、抗扭慣性矩和抗扭剛度系數（主梁等效截面圖見圖2.2）圖2.2主梁等效截面圖（單位：）形心坐標：又由，將T梁劃分為兩個矩形截面進行計算。 ，c取 ， 抗扭剛度修正系數 表2.4主梁數4567C1.0671.0421.0281.021t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.128(公稱直徑)滿足規(guī)范要求。鋼筋的橫向凈距，滿足構造要求。 圖3.1 T梁橫斷面圖3.1.5截面復核 由鋼筋布置圖可求得： ，取，則實際有效高度由于，故為第類T型截面，受壓區(qū)高度。故正截面抗彎承載力，又，滿足規(guī)范要求，所以設計安全。3.2

14、腹筋設計3.2.1截面尺寸檢查根據構造要求，梁底層鋼筋2B28通過支座截面，支點截面有效高度為，支座截面配筋。支座尺寸：跨中尺寸：截面尺寸符合設計要求。3.2.2檢查是否需要根據計算配置箍筋跨中段截面：支座截面：因，故可在梁跨中段的某長度范圍內按構造配置箍筋，其余區(qū)段按計算配置箍筋。3.2.3計算剪力圖分配 在圖3.2所示的剪力包絡圖中，支點處剪力計算值，跨中處剪力計算值。 的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡圖按比例求得，為：，在長度范圍內可以按照構造配置箍筋。同時，根據公橋規(guī)規(guī)定，在支座中心線向跨徑長度方向不小于一倍粱高范圍內，箍筋的間距最大為。圖3.2 計算剪力分配圖 (尺寸單位mm，剪力

15、單位KN)距支座中心線為處，的計算剪力值由剪力包絡圖按比例求得，為: 其中應由混凝土和箍筋承擔的剪力計算值至少為，應由彎起鋼筋承擔的剪力計算值最多為，則設置彎起鋼筋區(qū)段長度可由下列方程求得：3.2.4箍筋設計 采用直徑為的雙肢箍筋，箍筋面積 。 在等截面鋼筋混凝土簡支梁中，箍筋盡量做到等間距布置。斜截面內縱筋配筋百分率及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，計算如下， 跨中截面： 取，支點截面：，則平均值分別為 ，箍筋間距 取箍筋間距為，滿足規(guī)范要求。箍筋配筋率，故滿足規(guī)范要求。 間距為100時的配箍率，滿足要求。 綜合上述計算，在支座中心向跨徑方向的范圍內，設計箍筋間距，然后至

16、跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取。3.2.5彎起鋼筋設計 設焊接鋼筋骨架的架立鋼筋()為2B22，鋼筋重心至梁受壓翼板上緣距離為。彎起鋼筋的彎起角度為，彎起鋼筋末端與架立鋼筋焊接。為了得到每對彎起鋼筋分配到的剪力，由各排彎起鋼筋的末端折點應落在前一排彎起鋼筋起點的構造規(guī)定，來得到各排彎起鋼筋的彎起點計算位置。首先要計算彎起鋼筋上、下彎點之間垂直距離?，F擬彎起鋼筋，將計算的各排彎起鋼筋彎起點截面的以及至支座中心距離，分配的剪力計算值、所需的彎起鋼筋面積值列入表3.1。根據公橋規(guī)規(guī)定，簡支梁的第一排彎起鋼筋(對支座而言)的末端折點應位于支座中心截面處。第一排彎起鋼筋：交點距支座中心距離為所需提供的彎起鋼筋

17、面積為：第二排彎起鋼筋：2點到支座中心距離為交點距支座中心距離為分配給第二排彎起鋼筋的計算值由比例關系得到所需提供的彎起鋼筋面積為：第三排彎起鋼筋：3點到支座中心距離為交點距支座中心距離為分配給第三排彎起鋼筋的計算值由比例關系得到所需提供的彎起鋼筋面積為：第四排彎起鋼筋：4點到支座中心距離為交點距支座中心距離為分配給第四排彎起鋼筋的計算值由比例關系得到所需提供的彎起鋼筋面積為：第五排彎起鋼筋：5點到支座中心距離為交點距支座中心距離為分配給第五排彎起鋼筋的計算值由比例關系得到所需提供的彎起鋼筋面積為： 彎起鋼筋計算表 表3.1彎起點123451138.71107.11078.71050.3102

18、1.9距支座中心距離1138.72245.83324.54374.85396.7分配的計算剪力值175.16157.22116.5876.9938.43需要的彎筋面積1179.761058.9785.21518.5258.84可提供的彎筋面積2B28(1232)2B28(1232)2B25(982)2B25(982)2B25(982)彎筋與梁軸交點到支座中心距離566.11704.82813.53892.24942.5按照計算剪力初步布置彎起鋼筋如圖3.3所示。圖3.3梁的彎矩包絡圖與抵抗彎矩包絡圖(尺寸單位：；彎矩單位) 現按照同時滿足梁跨間各正截面和斜截面抗彎要求，確定彎起鋼筋的彎起點位置

19、。各排彎起鋼筋彎起后，相應正截面抗彎承載力計算如表3.2。 鋼筋彎起后相應各正截面抗彎承載能力 表3.2梁區(qū)段截面縱筋有效高度T型截面類型受壓區(qū)高度抗彎承載力支座中心1點2B28(1232)1254.2第類16.66429.781點2點4B28(2463)1238.4第類33.32842.562點3點6B28(3695)1222.6第類49.981239.03點4點6B28+2B25(4677)1209.67第類63.261542.74點5點6B28+4B25(5659)1196.29第類76.551834.905點梁跨中6B28+6B25(6640)1182.68第類89.822115.34

20、 將表3.2的正截面抗彎承載力在圖3.3上用平行線表示出來，它們與彎矩包絡圖的交點分別為n,m，由各可求得n,m到支點的距離值，計算方法如下： ，具體距離見圖3.3。3.2.6斜截面抗剪承載力驗算按公預規(guī)規(guī)定，斜截面抗剪強度驗算位置為：(1) 距支座中心(粱高一半)處截面；(2) 受拉區(qū)彎起鋼筋彎起點處的截面；(3) 錨于受拉區(qū)的縱向主筋開始不受力處的截面；(4) 箍筋數量或間距有改變處的截面；(5) 受彎構件腹板寬度改變處的截面。據此，本橋斜截面抗剪強度的驗算截面如圖3.4所示。即有：圖3.4驗算截面圖(長度單位：，剪力單位，彎矩單位)(1) 距支座處的截面1-1，相應，；(2) 距支座1.

21、1處的截面2-2(彎起鋼筋彎起點)，相應，；(3) 距支座2.2m處的截面3-3(彎起點及箍筋間距變化處)，相應，；(4) 距支座3.3m處的截面4-4(彎起鋼筋彎起點)，相應，；(5) 距支座4.3m處的截面5-5(彎起鋼筋彎起點)，相應，；(6) 距支座5.4m處的截面6-6(彎起鋼筋彎起點)，相應，；(7) 距支座8.55m處的截面7-7(彎起點及箍筋間距變化處)，相應，。此時的，為計算的通過斜截面頂端正截面內的最大剪力和相應于上述最大剪力時的彎矩。最大剪力在計算出C值后，可內插求得；相應的彎矩可從按比例繪制的彎矩圖上量取。 按公預規(guī)規(guī)定：受彎構件配有箍筋時，其斜截面抗剪強度驗算公式為：

22、 式中：斜截面內混凝土與箍筋共同的抗剪能力()； 箍筋的配筋率； 與斜截面相交的普通彎起鋼筋的抗剪能力()斜截面內在同一彎起平面的普通彎起鋼筋的截面面積()。為簡化計算，斜截面水平投影長度C近似取（可用平均值），即： 斜截面1-1： 截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋含筋率，則斜截面2-2： 截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋含筋率，則斜截面3-3： 截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋含筋率，則斜截面4-4： 截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋含筋率，則斜截面5-5： 截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋含筋率，則斜截面6-6： 截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋含筋率，則斜截面7-7： 截割一組彎起鋼筋，則縱向鋼筋含筋率，則3.

23、2.7持久狀況斜截面抗彎極限承載能力狀態(tài)驗算 鋼筋混凝土梁斜截面抗彎承載能力不足面破壞的原因，主要是由于受拉區(qū)縱向鋼筋錨固不好或彎起鋼筋位置不當而造成。根據設計經驗，如果縱向受拉鋼筋與彎起鋼筋在構造上注意按規(guī)范構造要求配置，斜截面抗彎承載能力可以得到保證而不必進行驗算。3.3 持久狀況正常使用極限狀態(tài)裂縫寬度驗算 按公預規(guī)規(guī)定，最大裂縫寬度按下式計算： 式中：縱向受拉鋼筋配筋率，對鋼筋混凝土構件，當時，取，當時，取。 鋼筋表面形狀系數，對光圓鋼筋，對帶肋鋼筋，； 作用(或荷載)長期效應影響系數，其中和分別為按作用(或荷載)長期效應組合和短期效應組合計算的彎矩值或軸力值； 與構建形式有關的系數，

24、； 縱向受拉鋼筋的直徑，??； 鋼筋應力，按下式計算：； 構件受拉翼緣寬度； 構件受拉翼緣厚度。取梁的彎矩效應組合：短期效應組合： 長期效應組合： 含筋率：選短期效應組合時，鋼筋應力： 級鋼筋彈性模量滿足公預規(guī)中規(guī)定：在一般正常大氣條件下，鋼筋混凝土構件受彎構件不超過最大裂縫寬度的要求。但是，還應滿足：在梁腹高的兩側設置直徑為A6A8的縱向防裂鋼筋，以防止產生裂縫。若用6A8,，則，介乎0.00120.002之間，可行。3.4 持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰炈?公路橋梁鋼筋混凝土受彎構件，在正常使用極限狀態(tài)下的撓度，可根據給定的構件剛度用結構力學的方法計算。鋼筋混凝土構件受彎構件的剛度可按下列

25、公式計算：式中：開裂構件等效截面的抗彎剛度； 全截面的抗彎剛度，； 開裂截面的抗彎剛度，； 開裂彎矩，； 構件受拉區(qū)混凝土塑性影響系數，； 全截面換算截面重心軸以上（或以下）部分面積對重心軸的面積矩； 換算截面抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩； 全截面換算截面慣性矩； 開裂截面換算截面慣性矩。 鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比， 換算截面中性軸距T梁頂面的距離。按下式求解：代入后：解方程得： 全截面對重心軸的慣性矩全截面抗裂邊緣彈性抵抗矩：開裂截面的的慣性矩按下式計算： 代入后： 根據上述的計算結果，結構自重彎矩為，公路級可變荷載，跨中橫向分布系數為，人群荷載，跨中橫向分布系數。永久作用： 可變作用（

26、汽車）： 可變作用（人群）：根據公預規(guī)規(guī)定，當采用以下混凝土時，撓度長期增長系數，施工中可通過預拱度消除永久作用撓度，則：，符合規(guī)范的要求。第4章 橫隔梁內力與配筋計算4.1 橫隔梁內力計算對于具有多根內橫隔梁的橋梁，由于主梁跨中處的橫梁受力最大，橫隔梁跨中截面受力最不利，故通常只要計算跨中橫隔梁的內力，其他橫梁可偏安全的仿此設計。計算橫隔梁內力時。對于彎矩一般計算橋面中心位置和橫隔板接頭位置，計算剪力時，計算邊主梁右側剪力。4.1.1 確定計算荷載對于跨中橫隔梁來說，除了直接作用在其上的輪重外，前后的輪重對它也有影響。在計算中可假設荷載在相鄰橫隔梁之間按杠桿原理法傳布，如圖4.1所示。因此，

27、縱向一列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為：計算彎矩時：計算剪力時：圖4.1 跨中橫隔梁的受載圖示（尺寸單位：mm）4.1.2 繪制中橫隔梁彎矩、剪力影響線由主梁內力計算可得梁的荷載橫向分布影響線數標值，如圖4.2所示，則的影響線豎標計算如下：圖4.2 梁橫向分布影響線圖示作用在梁軸上時，作用在梁軸上時，作用在梁軸上時，故可得的影響線如圖4.2。對于主梁處截面的影響線計算如下：作用在計算截面以右時，即作用在計算截面以左時，-1，即繪制影響線如圖4.2所示。圖4.2 中橫隔梁力影響線圖示4.1.3 截面內力計算 4.1.4 內力組合按承載能力極限狀態(tài)進行內力組合可得：4.2 橫隔梁配筋計算4.2.1正

28、彎矩配筋取橫梁跨徑為8.0，把鋪裝層折算3計入截面，則橫梁翼板有效寬度為:（圖4.3）按規(guī)范要求取小者，即，取，則按公預規(guī)規(guī)定：由公式得 選用4B20，此時，,滿足要求。驗算截面抗彎承載力：，配筋率滿足要求。4.2.2剪力配筋按公預規(guī)抗剪承載力抗剪承載力驗算要求：計算剪力效應，介于兩者之間，橫隔梁需配置抗剪鋼筋。擬全部采用箍筋來承受剪力，選取箍筋為雙肢A8，。按公預規(guī)規(guī)定，箍筋間距按下列公式計算：故取箍筋間距，符合構造要求。第5章 行車道板的計算5.1 計算圖式考慮到主梁翼緣板在接縫處沿縱向全長設置連接鋼筋，故行車道板可按兩端固定和中間鉸接的板計算，見圖（5.1）5.2永久荷載及其效應1每延米

29、板上的恒載g 瀝青混凝土層面：C25混凝土墊層： 圖5.1 T梁橫斷面圖 （單位mm）T梁翼緣板自重： 每延米跨寬板恒載合計：2永久荷載產生的效應彎矩： 剪力： 3可變載荷產生的效應將車輛荷載后輪作用于鉸縫軸線上（見圖5.1） 圖5.2 輪壓分布計算圖示（單位：m） 后軸作用力為，輪壓分布寬度如圖5.2所示。按照橋規(guī)，后車輪著地寬度及長度為：，順行車向輪壓分布寬度：垂直行車方向輪壓分布寬度：載荷作用于懸臂根部的有效分布寬度：單輪時：按照橋規(guī)規(guī)定，局部加載沖擊系數： 。作用于每米寬板條上的彎矩為： 單個車輪時： 取最大值： 作用于每米寬板條上的剪力為： 4基本組合按橋規(guī)4.1.6條恒+汽： =故

30、行車道板的設計作用效應為：5.3截面設計、配筋與強度驗算懸臂板根部高度，凈保護層，若選用B12鋼筋，則有效高度為：按公預規(guī)規(guī)定： 得到方程：驗算按公預規(guī)規(guī)定：查有關板寬內的鋼筋截面與間距表當選，當選用B12鋼筋時，需要鋼筋間距為時，（如圖）此時所提供的鋼筋截面積為：按公預規(guī)規(guī)定，矩形截面受彎構件的截面尺寸應符合下列要求，即：，滿足要求。，故不需要進行斜截面抗剪承載力計算，僅按構造要求配置箍筋。板內分布鋼筋用A8，間距取。承載能力驗算：，承載能力滿足要求。參考文獻1公路工程技術標準S.（JTG B012003）2公路橋涵設計通用規(guī)范S.（JTG D602004）3公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范S.（JTG D622004）4公路橋涵設計手冊（橋梁上冊）M.（人民