橋梁工程課程設計鋼筋混凝土簡支梁設計說明書

/《橋梁工程》課程設計鋼筋混凝土簡支梁設計計算說明書學院：土木工程專業(yè)：土木工程班級：09級土木2班姓名：張強學號：0917010197指導老師：李永河.孫卓目錄第一部分設計資料31.結構形式及基本尺寸32.橋面布置33.主梁34.材料45.設計荷載46.設計規(guī)范及參考書目4第二部分設計要求51．恒載內力計算52.設計活載內力計算53.計算54．配筋計算、設計及驗算5第三部分成果要求6第四部分設計計算書7一、恒載內力計算7〔1恒載集度7〔2荷載內力9二、活荷載內力計算9〔1有關系數(shù)及人群荷載9〔2簡支梁內力影響線面積11〔3計算荷載橫向分布系數(shù)12<4>活載內力計算17〔5計算主梁活載剪力191.計算主梁跨中截面活載剪力192.計算主梁支點截面活載剪力201>計算支點截面汽車荷載最大剪力20三、內力組合22四、截面配筋計算及驗算25〔1用于承載能力極限狀態(tài)計算的作用效應組合設計值25〔2用于正常使用極限狀態(tài)計算的作用效用組合設計值〔梁跨中截面25〔3截面鋼筋計算26〔4腹筋的計算29第一部分設計資料1.結構形式及基本尺寸

某公路裝配式簡支梁橋,標準跨徑20m,雙向雙車道布置,橋面寬度為凈7+2x1.5m,總寬10m。主梁為裝配式鋼筋混凝土簡支T梁,橋面由6片T梁組成,主梁之間鉸接,沿梁長設置5道橫隔梁〔橫隔梁平均厚度為16cm,高110cm,橋梁橫截面布置見圖1半跨中截面半支點截面圖1-1簡支梁橋橫截面布置〔單位：cm2.橋面布置橋梁位于直線上,兩側設人行道,人行道寬1.5m、厚0.20m。橋面鋪裝為2cm厚的瀝青混凝土,其下為C25混凝土墊層,設雙面橫坡,坡度為1.5%。橫坡由混凝土墊層實現(xiàn)變厚度,其中,兩側人行道外側橋面鋪裝厚度為8cm〔2cm厚瀝青混凝土和3.主梁表1-1裝配式鋼筋混凝土T形梁橋總體特征標準跨徑/m計算跨徑/m梁長/m梁高/m支點肋寬/cm跨中肋寬/cm翼板端部厚度/cm翼板根部厚度/cm梁肋變化長度/cm橫隔梁數(shù)最大吊重/t2019.519.961.330181220479532.5注：梁肋變化長度從支截面點算起。4.材料1梁體：主梁混凝土：C35橫梁混凝土：C30鋼筋混凝土容重：25kN/m32鋼筋主筋：熱軋HRB335鋼筋構造鋼筋：熱軋HPB300鋼筋3橋面鋪裝瀝青混凝土,容重為22kN/m3；混凝土墊層C25,容重為24kN/m34人行道單側人行道包括欄桿荷載集度為6kN/m5.設計荷載表1-2簡支梁橋橫截面設計荷載A組B組汽車荷載人群荷載汽車荷載人群荷載公路—I級3.0kN/m2公路—II級3.0kN/m26.設計規(guī)范及參考書目1《公路橋涵設計通用規(guī)范》〔JTGD60-20042《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》〔JTGD62-20043《橋梁工程》4《混凝土結構設計規(guī)范》5《結構力學》6《橋梁通用構造及簡支梁橋》第二部分設計要求1．恒載內力計算1.1分別計算各主梁的恒載集度1.2各主梁的恒載在各控制截面〔支點、L/4/、L/2 截面內力〔彎矩和剪力2.設計活載內力計算2.1畫出各號梁的橫向分布影響線2.2計算各號梁的支點及跨中的荷載橫向分布系數(shù)2.3畫出各控制截面的內力的影響線2.4計算各主梁在各控制截面的彎矩和剪力3.計算3.1分別計算各主梁在各控制截面的彎矩和剪力的作用效應組合〔基本組合、短期效應組合、長期效應組合3.2繪制基本組合的彎矩及剪力包絡圖4．配筋計算、設計及驗算4.1主梁各控制截面的控制內力的基本組合匯總4.2主梁受拉配筋的計算及配置〔利用彎矩包絡圖4.3主梁正截面抗彎承載能力驗算4.4主梁斜截面抗剪承載能力驗算4.5剪力區(qū)抗剪鋼筋的配置〔利用剪力包絡圖,配置抗剪箍筋、彎起鋼筋等4.6裂縫寬度驗算〔選做,可參考設計規(guī)范JTGD62-2004,60頁的6.4裂縫寬度驗算進行4.7T梁翼板〔行車道板內力計算及配筋設計〔選做,可參考教材115頁,鉸接懸臂板法進行計算[說明：計算內容1.1-4.5是必須完成的內容,4.6-4.7是選做內容]第三部分成果要求1、設計計算書一份。2、配筋圖一張3號圖。圖名：鋼筋混凝土簡支T梁結構示意圖圖中需畫出：鋼筋混凝土T形梁骨架構造圖跨中及支點橫截面鋼筋配筋圖一片主梁鋼筋明細表第四部分設計計算書恒載內力計算〔1恒載集度主梁：=241.508橫隔梁：對于邊主梁對于中主梁橋面鋪裝層欄桿和人行道作用于邊主梁的全部荷載g為作用于中主梁的荷載為表3-1各主梁恒載計算及匯總主梁斷面項目計算式單位梁號12、3表中：F——主梁截面積〔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/m12.38512.385橫隔梁分布于中梁的重量kN/m00.966分布于邊梁的重量kN/m0.4830橋面鋪裝重kN/m2.9282.928雙側人行道及欄桿重量平均值kN/m2.02.0合計kN/m17.79618.279〔2荷載內力計算邊主梁距離支座為的橫截面彎矩和剪力：表3-2各計算截面的剪力和彎矩值項目計算式單位梁號12、3恒載彎矩跨處跨中端點剪力端點跨中跨處二、活荷載內力計算〔1有關系數(shù)及人群荷載主梁用混凝土,查表可得彈性模量結構計算跨徑,重力加速度,結構跨中處的單位長度質量翼板的換算平均高度：主梁截面重心位置主梁抗彎慣距結構基頻當時,表3-3主梁系數(shù)及人群荷載梁號123梁號1-3取項目依據(jù)數(shù)值多車道折減系數(shù)《橋規(guī)》〔JTGD60-2004第條人群荷載〔為人行道寬〔2簡支梁內力影響線面積表3-4簡支梁內力影響線面積內力影響線圖形影響線面積〔或〔3計算荷載橫向分布系數(shù)〔I用杠桿原理法求主梁支點處的荷載橫向分布系數(shù)圖3-1杠桿原理法計算橫向分布系數(shù)〔尺寸單位：cm根據(jù)《橋規(guī)》〔JTGD60的規(guī)定,在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置。圖1.1中、相應為汽車荷載軸重和每延米跨長的人群荷載集度；和為對應于汽車車輪和人群荷載集度的影響線坐標。由此可得荷載橫向分布系數(shù)為1、6號梁汽車荷載人群荷載2、5號梁汽車荷載人群荷載3、4號梁汽車荷載人群荷載<II>用剛性橫梁法求主梁跨中的荷載橫向分布系數(shù)此橋在跨度內設有橫隔梁,具有強大的橫向連接剛性,且承重結構的跨寬比為,故可按偏心壓力法來繪制橫向影響線,并計算橫向分布系數(shù)。本橋各根主梁的橫截面均相等,梁數(shù),梁間距為,則圖3-2用剛性橫梁法求主梁跨中的荷載橫向分布系數(shù)1號梁橫向影響線的坐標值為由和繪制的1號梁橫向影響線,見圖〔a,圖中還按照《橋規(guī)》〔JTGD60的規(guī)定,確定了汽車荷載的最不利荷載位置。設橫向影響線的零點至1號梁位的距離為,則解得設人行道緣石至1號梁軸線的距離為,則根據(jù)幾何關系,左側第一個輪重對應的影響線坐標為〔以表示影響線零點至汽車車輪的橫坐標距離：同理可得各輪重和人群荷載集度對應的影響線坐標分別為于是,1號梁的活載橫向分布系數(shù)可計算如下：汽車荷載人群荷載2號梁橫向影響線的坐標值為由和繪制的2號梁橫向影響線,見圖<b>,圖中還按照《橋規(guī)》〔JTGD60的規(guī)定,確定了汽車荷載的最不利荷載位置。設橫向影響線的零點至1號梁位的距離為,則解得于是,2號梁的活載橫向分布系數(shù)可計算如下：汽車荷載人群荷載3號梁橫向影響線的坐標值為由和繪制的3號梁橫向影響線,見圖<c>,圖中還按照《橋規(guī)》〔JTGD60的規(guī)定,確定了汽車荷載的最不利荷載位置。設橫向影響線的零點至1號梁位的距離為,則解得于是,3號梁的活載橫向分布系數(shù)可計算如下：汽車荷載人群荷載表3-5荷載橫向分布系數(shù)梁號荷載位置汽車荷載人群荷載邊主梁1、6號梁跨中支點2、5號梁跨中支點3、4號梁跨中支點<4>活載內力計算公路-II級車道荷載標準值為均布荷載計算彎矩時的集中荷載計算剪力時的集中荷載表3-6主梁車道荷載彎矩活載截面位置梁號mcKN/mM2KN彎矩車道荷載0.4321.2357.87535.65178.53.656497.396②0.3921.2617.87535.65178.53.656461.730③0.3531.2617.87535.65178.53.656415.416①0.4321.2357.87547.53178.54.875663.195②0.3921.2617.87547.53178.54.875615.640③0.3531.2617.87547.53178.54.875553.88800.1881.2357.8750178.5000.51.2617.8750178.5000.5941.2617.8750178.500表3-7主梁人群荷載彎矩活載截面位置梁號KN/mM2彎矩人群荷載①0.5373.935.6574.659②0.3893.935.6554.082③0.3323.935.6546.158①0.5373.947.5399.545②0.3893.947.5372.110③0.3323.947.5361.5430①1.1563.947.53003.947.530③03.947.530〔5計算主梁活載剪力1.計算主梁跨中截面活載剪力表3-8主梁跨中活載剪力活載截面位置梁號mcKN/mM2KN剪力車道荷載人群荷載①0.4321.2617.8755.484214.20.75111.040②0.3921.2617.8755.484214.20.75100.759③0.3531.2617.8755.484214.20.7590.734①0.4321.2617.8752.438214.20.568.802②0.3921.2617.8752.438214.20.562.431③0.3531.2617.8752.438214.20.556.220①0.5371.2617.8755.484214.20.7511.485②0.3891.2617.8755.484214.20.758.320③0.3321.2617.8755.484214.20.757.100①0.5371.2617.8752.438214.20.55.106②0.3891.2617.8752.438214.20.53.699③0.3321.2617.8752.438214.20.53.1572.計算主梁支點截面活載剪力1>計算支點截面汽車荷載最大剪力作荷載橫向分布系數(shù)沿橋跨方向的變化圖形和支點剪力影響線圖3-3各梁支點簡歷計算圖示橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度,影響線面積車道均布荷載作用下〔時：附加三角形荷載重心的影響線坐標為附加車道均布荷載剪力為故車道均布荷載作用下的剪力為車道集中荷載作用下：車道荷載作用下的支點剪力為表3-9主梁支點截面車道荷載剪力活載截面位置梁號KN/mM2KN車道荷載0①0.4320.1881.2357.8759.75214.210.916②0.3920.51.2617.8759.75214.210.916③0.3530.5941.2617.8759.75214.210.916活載截面位置梁號車道荷載0①85.372②175.414③199.992表3-10主梁支點截面人群荷載剪力活載截面位置梁號KN/m人群荷載0①0.5371.1063.99.750.9164.918.429②0.3890.1563.99.750.9164.911.769③0.33203.99.750.9164.99.719三、內力組合根據(jù)《橋規(guī)》〔JTGD60有關規(guī)定,本設計采用以下作用效應組合?！?基本組合彎矩剪力〔2短期效應組合彎矩剪力〔3長期效應組合彎矩剪力表3-11主梁彎矩組合項目組合彎矩MKN/m四分點截面跨中截面①梁②梁③梁①梁②梁③梁恒載634.4651.606651.606845.866868.808868.808車道荷載497.396461.73415.416663.195615.64553.888人群荷載74.65954.08246.15899.54572.1161.5431.2351.2611.2611.2351.2611.261402.750366.162329.434537488.216439.245基本組合1387.1271340.0291273.6861849.5021786.7061698.247短期組合990.9839962.0012928.36761321.3111282.6691237.823長期組合825.3635819.7035801.84271100.4841092.9381069.1233-12主梁剪力組合項目組合剪力VKN梁端截面跨中截面①梁②梁③梁①梁②梁③梁恒載173.511178.217178.217000車道荷載85.372175.414199.99268.80262.43156.22人群荷載18.42911.7699.7195.1063.6993.1571.2351.2611.2611.2351.2611.26169.127139.107158.59855.71049.50944.584基本組合313.537425.359454.26191.83782.39274.020短期組合240.329287.361298.95544.10338.35534.366長期組合208.534238.567245.54424.32621.28319.096表3-13主梁組合相關系數(shù)項目組合剪力VKNl/4截面①梁②梁③梁恒載86.75589.10989.109車道荷載111.04100.75990.734人群荷載11.4858.327.1011.2351.2611.26189.91179.90471.954基本組合245.183231.581217.720短期組合161.178153.362146.578長期組合127.313124.399120.731四、截面配筋計算及驗算主梁受拉配筋的計算及配置〔1用于承載能力極限狀態(tài)計算的作用效應組合設計值跨中截面彎矩組合設計值,其他各截面彎矩可近似按拋物線變化計算。支點截面剪力組合設計值,跨中截面剪力組合設計值,其他截面可近似按直線變化計算?！?用于正常使用極限狀態(tài)計算的作用效用組合設計值〔梁跨中截面恒載標準值產生的彎矩不計沖擊力的汽車荷載標準值產生的彎矩短期荷載效應組合彎矩計算值為長期荷載效應組合彎矩計算值為人群荷載標準值產生的彎矩值為材料要求梁體采用C35混凝土,抗壓設計強度；主筋采用HRB335鋼筋,抗拉設計強度。構造鋼筋采用HRB300鋼筋,抗拉設計強度〔3截面鋼筋計算跨中截面的縱向受拉鋼筋的計算由設計資料查附表得,,,,,彎矩計算值1、計算T形截面梁受壓翼板的有效寬度：為了便于計算,實際T型截面換算成計算截面其余尺寸不變,故有：〔1<為主梁計算跨徑>〔2〔3〔等于相鄰兩梁軸線間的距離取上述三個數(shù)據(jù)中最小的值,故取2、因采用的是焊接鋼筋骨架,設鋼筋重心至梁底的距離,則梁的有效高度即可得到,。3、判斷T形梁截面類型由判斷為Ⅰ類T形截面,4、受壓區(qū)高度可由式得整理后,可得到舍去適合5、主筋面積計算將各已知值及代入,求出根據(jù)以下原則：a、選用鋼筋的總面積應盡量接近計算所需的鋼筋；b、 d也不能大于40mm,一般為12~32mm,本設計采用18mm和28mm兩種鋼筋搭配,選用8Ф28+4Ф18,截面面積為5943mm2；鋼筋疊高層數(shù)為6層,c、受拉鋼筋的布置在滿足凈保護層的條件下,應盡量靠近截面的下邊緣,鋼筋的凈距和疊高都滿足構造要求。故混凝土厚度取及規(guī)定的30mm,鋼筋間橫向凈距及,滿足構造要求。6、截面復核已設計的受拉鋼筋中8Ф28的截面面積為615.8*8≈4926mm2,4Ф18的截面面積為4*254≈1018mm2,。可求得,即則有效高度①、由式〔3-46計算,故為第一類T形截面②、受壓高度由式〔3-40,求得相對界限受壓高度：則③、正截面抗彎承載力由式,求得正截面抗彎承載力又,故截面復核滿足要求?！?腹筋的計算1、檢查截面尺寸根據(jù)構造要求,梁最底層鋼筋2Ф28通過支座截面,支座截面有效高度截面尺寸符合設計要求｛判斷依據(jù)：檢查截面尺寸〔由抗剪上限值控制,要求〔式中為支點剪力組合設計值,為支點截面有效高度,否則修改尺寸?！彩街袨橹c剪力組合設計值,為支點截面有效高度,否則修改尺寸。｝2、檢查是否需要設置腹筋〔1跨中段截面支座截面因,故可在梁跨中的某長度范圍內按構造配置鋼筋,其余區(qū)段可應按計算配置腹筋。｛判斷依據(jù)：檢查是否需要設置腹筋〔1若,則不必按計算設置腹筋,只需要按構造要求配鋼筋R235鋼筋時,〔2若,需要進行腹筋設計｝3、剪力圖分配計算：在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,為在長度內可按構造要求布置鋼筋。同時根據(jù)《公路橋規(guī)》規(guī)定,在支座中心線向跨徑長度方向不小于1倍梁高范圍內,鋼筋的間距最大為100mm。圖3-4剪力包絡圖及分配表距支座中心線的h/2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〔包括斜筋承擔的剪力計算值最多為,設置彎起鋼筋區(qū)段長度為4630mm。4、箍筋計算｛計算依據(jù)：常用箍筋直徑應不小于8mm,且不小于1/4主筋直徑和股數(shù),再按下式計算箍筋間距：〔mm計算：采用直徑為8mm的雙肢箍筋,箍筋截面積在等截面鋼筋混凝土簡支梁中,箍筋盡量做到等距離布置。為計算簡便,設計箍筋時,式中的斜截面內縱筋配筋百分率p及斜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,箍筋間距為=240mm確定箍筋間距的設計值尚應考慮《公路橋規(guī)》的構造要求。若箍筋間距計算值取及400mm,是滿足規(guī)范要求的,但采用￠8雙肢箍筋,箍筋配筋率〔HR30鋼筋時,故不滿足規(guī)范規(guī)定?，F(xiàn)取計算的箍筋配筋率,且不小于和400mm。綜合上述計算,在支座中心向跨徑長度方向的1300mm范圍內,設計箍筋間距,爾后至跨中截面統(tǒng)一的箍筋間距取。5、彎起〔斜筋計算〔1第一道斜筋按設計計算〔mm2式中：為所需的第一道彎筋面積〔2計算i點截面處的剪力。對于第二道斜筋,,由此可求得,同樣按照上述方法確定由主筋彎起還是需另加斜筋。直到i點在c點之右為止,從而得到全部斜筋按斜截面抗剪確定的初彎起位置?！?按同時滿足梁跨間隔正截面和斜截面的抗彎要求確定彎起鋼筋的最終彎起點的位置。計算：設焊接鋼筋骨架