橋梁設(shè)計例題34頁

1、第一部分 設(shè)計資料1.結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸   某公路裝配式簡支梁橋，雙車道，橋面寬度為凈-9+2x1m，主梁為裝配式鋼筋混凝土簡支T 梁，橋面由五片T梁組成，主梁之間的橋面板為鉸接，沿梁長設(shè)置35道橫隔梁（橫隔梁平均厚度為16cm），橋梁橫截面布置見圖1-1 ，主梁細(xì)部尺寸見圖1-2 。 圖 1-1 橋面組成圖 1-2 主梁橫截面主要尺寸（單位：cm ）2.橋面布置  橋梁位于直線上，兩側(cè)設(shè)人行道，寬度為 1m，橋面鋪裝為2cm厚的瀝青混凝土，其下為C25混凝土墊層，設(shè)雙面橫坡，坡度為% 。橫坡由混凝土墊層實現(xiàn)變厚度，兩側(cè)人行道外側(cè)橋面鋪裝厚度8cm（2cm厚瀝青

2、混凝土和6cm混凝土墊層）。3.材料 1）梁體 主梁混凝土： C30橫梁混凝土： C25鋼筋混凝土容重：25kN/m3 2）鋼筋主 筋：熱軋HRB335鋼筋； 構(gòu)造鋼筋： 熱軋R235鋼筋 3）橋面鋪裝瀝青混凝土，容重為23kN /m 3 ；混凝土墊層C25，容重為24kN/m 3 。 4）人行道人行道包括欄桿荷載集度為6 kN/m；4.設(shè)計荷載 汽車荷載：公路I級車道荷載和車輛荷載； 人群荷載： kN/m2；5.設(shè)計規(guī)范及參考書目 1）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）2）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004） 3）橋梁工程 4）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

3、 5）結(jié)構(gòu)力學(xué) 6）橋梁通用構(gòu)造及簡支梁橋 第二部分 設(shè)計要求一、 主梁1. 標(biāo)準(zhǔn)跨度： 20m；2 . 根據(jù)圖1-2和表2-1確定主梁細(xì)部尺寸； 裝配式鋼筋混凝土T形梁橋總體特征 表2-1標(biāo)準(zhǔn)跨徑（m） 計算跨徑（m） 梁長 （m） 梁高（m） 高跨比 支點肋寬（cm） 跨中肋寬（cm） h（cm） h2（cm） 梁肋變化長度（從支截面點算起）（ cm） 橫隔梁數(shù) 最大吊重 t 201/3018122047953. 恒載內(nèi)力計算； 4.計算荷載橫向分布系數(shù) ； 5.活載內(nèi)力計算； 6.計算各種荷載作用下的控制截面內(nèi)力； 7.進行作用效應(yīng)組合，繪出彎矩和剪力包絡(luò)圖 8.進行抗彎、抗剪鋼筋設(shè)計計

4、算； 9.結(jié)構(gòu)強度、撓度、裂縫驗算； 二、 橋面板1.確定橋面板的類型； 2.計算荷載有效分布寬度； 3.橋面板內(nèi)力計算； 4.橋面板配筋設(shè)計；三、  成果 1、設(shè)計計算書一份。 2、配筋圖一張（3號），包括：主梁正截面鋼筋配筋圖和全梁的縱向鋼筋配筋圖。第三部分 內(nèi)力計算方法一、主梁內(nèi)力計算（一）恒載內(nèi)力計算 計算恒載時，通常將跨內(nèi)橫隔梁的重量、橋面系的重量平均分配給各梁，因此，對于等截面梁橋的主梁，其計算荷載為均布荷載；在精確計算時，也可將恒載根據(jù)橫向分布系數(shù)的計算原理進行橫向分配的計算。 （1） 各主梁恒載計算及匯總 表3-1主梁斷面項目計算式單位梁號12、3表中：F主梁截面積（

5、m2）橫梁的片數(shù)、高度、寬度、凈跨、容重；主梁片數(shù)；橋面凈寬（m）；分別為瀝青混凝土、墊層混凝土的容重與厚度乘積。主梁重量KN/M橫梁分布于中梁的重量KN/M0分布于邊梁的重量KN/M0橋面鋪裝重KN/M雙側(cè)人行道及欄桿重量平均值KN/M合計KN/M（2） 恒載內(nèi)力計算 表3-2項目計算式單位梁號12、3恒載（見表3-1）KN/M彎矩M跨處KN-M跨中KN-M剪力V端點KN跨中KN00（二）活荷載內(nèi)力計算 （1）有關(guān)系數(shù)及人群荷載 表3-3項目依據(jù)數(shù)值沖擊系數(shù)橋規(guī)1第4.3.2條多車道折減系數(shù)橋規(guī)1第4.3.1條人群荷載 KN/m（R為人行道寬）3（2）簡支梁內(nèi)力影響線面積 表3-4內(nèi)力影響線

6、圖形影響線面積（m或m2）（3）計算荷載橫向分布系數(shù)用杠桿法求支點截面的橫向分布系數(shù)；用剛性橫梁法求跨中截面的橫向分布系數(shù)。 （）計算支點處的荷載橫向分布系數(shù)m0 按杠桿法在圖3-1上繪出、號主梁的荷載橫向分布影響線，并在其上布載，分別計算出汽車、人群的m0q和m0r值。（）計算跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc 按剛性橫梁法在圖3-2上繪出、號主梁的荷載橫向分布影響線，分別計算出汽車、人群的mcq和mcr值。 (4)計算主梁跨中活載彎矩 當(dāng)計算簡支梁各截面的最大彎矩和最大剪力時，可近似取用不變的跨中橫向分布系數(shù) m c 計算。   車道荷載由均布荷載和集中荷載

7、組成，為求得最大的內(nèi)力，將集中荷載作用于影響線縱標(biāo)最大的位置處，均布荷載引起的內(nèi)力為均布荷載值乘以相應(yīng)的影響線面積。注意應(yīng)考慮汽車沖擊力的影響。  計算人群荷載引起的內(nèi)力時，注意人群荷載集度按一側(cè)人行道計算，這是因為在計算人群荷載的橫向分布系數(shù)時按單側(cè)人群計算的。車道荷載 ： 人群荷載： 式中： 、 跨中截面由車道荷載、人群荷載引起的彎矩或剪力； 汽車荷載沖擊系數(shù)， 由橋梁自振頻率確定；多車道橋梁的汽車荷載折減系數(shù)； 、跨中截面車道荷載、人群荷載的橫向分布系數(shù)； PK 和qk 車道荷載的集中荷載和均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值。 計算內(nèi)力影響線縱標(biāo)的最大值，也就是說，將集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用于影響線縱標(biāo)

8、的最大的位置處，即為荷載的最不利布置； 人群荷載集度；跨中截面計算內(nèi)力影響線面積；mcq、mcr匯總 表3-5活載梁號支座m0跨中mc汽車人群00 100 900 100 100 10 220 220 220 220 110 圖3-1 按杠桿法繪主梁的荷載橫向分布影響線 100 900 100 100 10 220 220 220 220 110 圖3-2 按剛性橫梁法繪主梁的荷載橫向分布影響線主梁跨中活載彎矩 表3-6活載截面位置梁號mcqKN/mM2PKNy彎矩（KN-m）車道荷載238238238238238238人群荷載030030030030030030（5）計算主梁活載剪力（）計算

9、主梁跨中截面活載剪力主梁跨中截面活載剪力 表3-7活載截面位置梁號mcqKN/mM2PKNy彎矩（KN-m）車道荷載人群荷載030003000300（）計算主梁支點截面活載剪力  對于支點截面的剪力或靠近支點截面的剪力，需計入由于荷載橫向分布系數(shù)在梁端區(qū)段內(nèi)發(fā)生變化所產(chǎn)生的影響。 由車道荷載的集中荷載Pk 引起的支點截面剪力 當(dāng) 時，將車道荷載的集中荷載Pk 作用于支點截面處，引起的支點截面剪力最大； 當(dāng) 時，設(shè)車道荷載的集中荷載Pk 作用于距左支點 x 位置處，x值越大，PK 作用位置處的橫向分布系數(shù)值 越大，而對應(yīng)于Pk作用位置處剪力影響線的縱標(biāo)越小，寫出由車道荷載的集

10、中荷載PK 引起的支點剪力計算式，利用高等數(shù)學(xué)求極值的方法，確定最不利的荷載布置。 由車道荷載的均布荷載qK 引起的支點截面剪力   求解按不變的 mc 計算由車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk 引起的內(nèi)力值,與考慮橫向分布系數(shù)變化區(qū)段均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk 引起的內(nèi)力變化值之和。注意后者合力點位置極其相應(yīng)的影響線縱標(biāo)的取值。 車道荷載引起的支點截面剪力車道荷載引起的支點截面剪力等于集中荷載 PK 與均布荷載qK 引起的支點截面剪力之和。支點截面車道荷載剪力：式中 剪力影響線面積； m變化點至支點截面距離； 在范圍內(nèi)，m由mc改變形成的圖形形心對應(yīng)的剪力影響線豎標(biāo)值； 與Pk位置對應(yīng)的

11、剪力影響線豎標(biāo)值；與Pk位置對應(yīng)的荷載橫向分布系數(shù)值。圖 3-3 荷載橫向分布系數(shù)沿全橋的分布支點截面最大車道荷載剪力 表3-8計算圖形梁號+123（4）人群荷載 人群荷載為均布荷載，由其引起的支點剪力與由車道荷載的均布荷載 qK 引起的支點截面剪力計算方法相同。 支點截面最大人群荷載剪力 表3-9計算圖形梁號=+123（三）內(nèi)力組合 根據(jù)橋規(guī)（JTG D60）有關(guān)規(guī)定，本設(shè)計采用以下作用效應(yīng)組合。（1）基本組合 彎矩 剪力 （2）短期效應(yīng)組合彎矩 剪力 （3）長期效應(yīng)組合彎矩 剪力 彎矩組合 表3-10項目組合彎矩M KN/m四分點截面跨中截面梁梁梁梁梁梁恒載車道荷載人群荷載基本組合短期組合

12、長期組合 剪力組合 表3-11項目組合剪力V KN梁端截面跨中截面梁梁梁梁梁梁恒載000車道荷載人群荷載基本組合短期組合長期組合（二） 行車道板的內(nèi)力計算 （一）確定行車道板的類型 實際工程中橋面板可能計算圖式有梁式單向板、懸臂板、鉸接懸臂板、雙向板； 本橋橋面板之間為鉸接。（二）計算每延米板上的恒載 表3-12項目材料厚度（m）容重KN/m3恒載重 KN橋面鋪裝面層瀝青混凝土H1Hr123墊層C25混凝土H2r224T形翼板C30混凝土r325合計 （三）車輛輪載在板上的分布 計算假定： 充氣車輪與橋面的接觸面為 a1 ×b1的矩形面 其中，a1為行車向的著地長度，a1 =0.2m

13、； b1 為車輪著地寬度, b1=0.6m。 輪壓荷載通過橋面鋪裝按45°擴散 輪壓荷載分布面積= 其中，H為鋪裝層厚度。 （四）翼緣板計算跨度及荷載分布寬度 表3-13項目尺度計算（m）計算依據(jù)翼板計算跨度彎矩用2）第4.1.2條剪切用車輛輪載在板上的分布垂直于板跨方向2）第4.1.3條平行于板跨方向輪載對于懸臂板根部的分布寬度m時2）第4.1.5條m時取值注：為懸臂板凈跨度。（五）每延米板內(nèi)力計算 圖 6 懸臂板內(nèi)力計算簡圖 表3-14荷載項目單位計算值恒載懸臂板根部彎矩KN-M懸臂板根部剪力KN汽車輪載輪載對于懸臂板根部的分布寬度m汽車軸重PKN140懸臂板根部彎矩KN-M懸臂

14、板根部剪力KN基本組合彎矩 KN-M剪力 KN第四部分 配筋計算一、控制內(nèi)力值匯總 控制內(nèi)力值匯總 表4-1內(nèi)力單位行車道板主 梁懸臂根部端點四分點跨中KN-M0KN/二、行車道板的配筋計算（一）正截面設(shè)計 表4-2100 cmash0圖4-1板寬b(cm)100有效高度h0(cm)18強度設(shè)值混凝土軸心抗壓fcd(MPa)混凝土軸心抗ftd(MPa)鋼筋抗拉fsd(MPa)280懸臂板根部彎矩(KN-cm)-2769受壓區(qū)高度 (cm)鋼筋面積(cm2) 鋼筋配置As(cm2)配筋率%,且符合是否滿足: 是相對界限受壓高度是否滿足: 是(二)斜截面抗剪承載力驗算 表4-3截面尺寸要求驗算(第

15、5.2.9條2)抗剪承載力驗算(第5.2.10條2)混凝土強度等級 (MPa)30混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值ftd(MPa)剪力 (KN)剪力 (KN)抗剪上限(KN)抗剪下限(KN)是否滿足: 是是否滿足: 是 若滿足,可不進行斜截面抗剪承載力驗算,僅需按構(gòu)造要求配置箍筋。三、主梁配筋計算(一)翼緣板寬度和中性軸位置的確定 表4-4 h 圖4-2主拉鋼筋假定取4層疊焊筋(外徑和2層(外徑保護層3cm,則翼板厚度 （cm）16翼板寬度（cm）(第4.2.2條2)主梁間距220220650210混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fcd(KN/cm2)彎矩(KN-cm)323977判定中性軸位置: (二)受拉

16、鋼筋配置 主梁截面其中性軸在翼板內(nèi),故可按單筋矩形截面進行設(shè)計(若在腹板內(nèi),則用雙筋設(shè)計,不能用表4-4計,而自行列表計算)。 表4-5翼板寬度（cm）220鋼筋面積(cm2) 有效高度h0(cm)鋼筋配置As強度設(shè)計值混凝土軸心抗壓fcd(MPa)配筋率%混凝土軸心抗拉ftd(MPa),且%鋼筋抗拉fsd(MPa)280是否滿足: 是跨中彎矩(KN-cm)323977相對界限受壓高度受壓區(qū)高度 (cm)是否滿足: 是(三)剪力鋼筋配置（1）斜截面抗剪承載力驗算 表4-6截面尺寸要求驗算(第5.2.9條2)抗剪承載力驗算(第5.2.10條2)混凝土強度等級 (MPa)30混凝土軸心抗拉強度設(shè)計

17、值ftd(MPa)剪力 (KN)剪力 (KN)抗剪上限(KN)抗剪下限(KN)是否滿足: 是是否滿足: 否 若滿足,可不進行斜截面抗剪承載力驗算,僅需按構(gòu)造要求配置箍筋。（2）剪力圖的分配混凝土與箍筋共同承擔(dān)的剪力 表4-7箍筋部分計算值的計算計算值距支座處的箍筋（第5.2.11條2）間距Sv(cm)14主筋通過支座的配筋率%直徑(mm)8雙肢Asv(cm2)混凝土強度等級（MPa）30箍筋的配筋率%箍筋抗拉強度設(shè)計值（MPa）195從表4-7計算知道，已證明必須配置斜筋承擔(dān)剪力。 繪制剪力包絡(luò)圖h中線h/2 圖4-3計算剪力及抗剪下限 表4-8主梁高跨比混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值ftd(MPa

18、)控制剪力值（KN）支點截面有效高度h0(cm)跨中主梁肋寬b(cm)30計算剪力值（KN）抗剪下限(KN)剪力區(qū)段計算 表4-9區(qū)段計算尺度計算值按構(gòu)造配置箍筋段 (cm)截面凈高 (cm) 設(shè): ，彎筋段(cm)注：截面下緣鋼筋保護層； 架立筋上緣保護層； 架立筋直徑（計算時取外徑）；主拉筋延伸于支座處的直徑（計算時取外徑）；鋼筋外徑參照如下：螺紋鋼筋計算直徑（mm）16182022252832外徑（mm）1820222427（3）彎起筋截面積計算 表410 斜筋項目第一排第二排第三排第四排第五排第六排前一排彎起筋外徑（cm）0()()()()()末端轉(zhuǎn)點距支座距離（cm），0彎筋承擔(dān)剪力（KN）-一排彎起筋截面積（mm2）可取結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)-彎起筋選擇 （cm2）-(四)簡支梁內(nèi)力包絡(luò)圖與材料圖1、 按表4-1中數(shù)值繪出主梁彎矩包絡(luò)圖（圖4-4）；2、 據(jù)受拉鋼筋實際配置的截面積，按下面方法計算出跨