钢筋混凝土简支T梁及行车道板配筋设计桥梁工程课程设计.doc
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1、桥梁工程课程设计计算书一、课题与设计资料(一)设计资料1、装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计(1)桥面净空 净8+21m人行道(二)设计荷载公路II级和人群荷载标准值为3(三)主梁跨径和全长标准跨径:20.00 (墩中心距离);计算跨径:19.5 (支座中心距离);主梁全长:19.96 (主梁预制长度)。(四)材料1)主梁、横隔梁:钢筋:主钢筋采用级钢筋,其它用钢筋采用级钢筋 种类弹性模量抗拉设计强度抗压设计强度标准强度级(MPa)2.110240240240级(MPa)2.010340340340种类设计强度(MPa)标准强度(MPa)弹性模量(MPa)轴心抗压轴心抗拉轴心抗压轴心抗拉C251
2、4.51.5517.51.928500C3017.52.1521.02.130000混凝土:C30(容重为25KN/m)2) 桥面铺装:沥青混凝土(容重为23KN/m)混凝土垫层C25(容重为23KN/m)3) 人行道:人行道包括栏杆荷载集度6KN/m(五)缝宽度限值:类环境(允许裂缝宽度0.02mm)。(六)设计依据及参考资料公路桥涵设计通甩规范(JTGD602004)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD622004) 桥梁工程,姚玲森主编,人民交通出版社,北京。 桥梁计算示例集混凝土简支梁(板)桥,易建国主编,人民交通出版社,北京。 结构设计原理,沈浦生主编。 结构力学二、设
3、计内容(一)主梁1.恒载内力计算;1.1恒载集度主梁:横隔梁: 人行道和栏杆: 桥面铺装: 作用于主梁上的全部恒载集度:KN/m1.2恒载内力 跨中截面 1/4跨截面 支点截面恒载内力表项目弯矩M(kNm)剪力Q(KN)支点0169.161/4跨618.5084.581/2跨824.66702.荷载横向分布系数计算;2.1抗扭修正系数的计算由于各片主梁的截面相同,考虑梁的抗扭刚度时号梁的荷载横向分布系数2.1.1、计算主梁的抗弯惯矩主梁板宽度为1.98m 主梁间的缝宽为0.02m 图 主梁的细部尺寸(尺寸单位:cm)1) 、求主梁截面的重心位置翼缘板平均厚度为肋高(150-15)=135cm主
4、梁截面重心至梁顶面的距离为 (1)主梁的抗弯惯矩为(2)主梁的抗扭惯矩 图 主梁抗扭惯矩的计算(尺寸单位:cm)对于翼板:,查表得对于梁肋:,查表得 将截面分为上图所示的两个矩形。对于翼板:,查表得对于梁肋:,查表得比较上述两种情况的计算结果,抗扭惯矩取两者中的大者2.1.2、计算主梁抗扭修正系数当2.2 汽车荷载横向分布系数 (a)桥梁横断面(b)汽车荷载横向分布系数(c)人群荷载横向分布系数 (1)双列汽车偏载(2P)作用时1号梁 2号梁 3号梁 (2)单列汽车荷载(p=1)作用时1号梁 2号梁 3号梁 比较单列偏载作用和双列偏载作用的横向分布系数,双列偏载作用下更不利,故1号梁横向分布系
5、数:取2号梁横向分布系数:取3号梁横向分布系数:取2.3、人群荷载横向分布系数2.3.1、考虑单列布置人群荷载时,荷载偏心矩1号梁人群横向分布系数 2号梁人群横向分布系数 3号梁人群横向分布系数 2.3.2、考虑双列布置人群荷载时,荷载偏心矩e=01、2、3号梁人群横向分布系数为 比较单列布置人群荷载和双列布置人群荷载的横向分布系数得:1号梁人群横向分布系数2号梁人群横向分布系数3号梁人群横向分布系数2.4、主梁支点截面的荷载横向分布系数(采用杠杆法)1、绘制1号、2号、3号梁的荷载反力影响线;2、确定荷载的横向最不利的布置;下图3、内插计算对应于荷载位置的影响线纵标; 图 各主梁的横向分布影
6、响线及荷载布置由杠杆法计算得到1、2、3号梁的横向分布系数1号梁横向分布系数人群荷载横向分布系数为汽车荷载横向分布系数为2号梁横向分布系数人群荷载横向分布系数为汽车荷载横向分布系数为3号梁横向分布系数人群荷载横向分布系数为汽车荷载横向分布系数为横向分布系数总汇梁号跨中段的分布系数支点的分布系数汽车荷载人群荷载汽车荷载人群荷载10.71.0190.51.337520.550.6100. 5030.40.40.7503.活载内力计算;汽车车道荷载标准值。查JTG D602004规范,桥面净宽,车辆双向行驶,8.0横向布置车队数为2,不考虑折减系数,。公路I级车道荷载的均布荷载标准值为;集中荷载标准
7、值按以下规定选取:桥梁计算跨径小于或等于5m时,;桥梁计算跨径等于或大于50m时,;桥梁计算跨径在5m50m之间时,值采用线性内插法求得。公路II级车道荷载按公路I级荷载的0.75倍采用。计算跨径=19.5m,位于550m之间,集中荷载标准值0.75均布荷载标准值 0.75车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上;集中荷载标准值只作用于相应影响线中的一个最大影响线峰值处。计算剪力效应时集中荷载标准值应乘以1.2的系数,则计算剪力时,集中荷载标准值3.1、跨中截面的弯矩和剪力3.1.1弯矩1、汽车荷载作用下跨中弯矩影响线的最大纵标 跨中弯矩影响线的面积 冲击系数 图 (
8、a)汽车荷载和人群荷载 (b)沿梁跨的横向分布系数(c)跨中弯矩影响线 (d)跨中剪力影响线1号梁的跨中截面弯矩2号梁的跨中截面弯矩3号梁的跨中截面弯矩3.1.2 人群荷载作用下人群荷载集度1号梁的跨中截面弯矩2号梁的跨中截面弯矩3号梁的跨中截面弯矩3.2、剪力(1、汽车荷载作用下跨中剪力影响线的最大纵标 跨中剪力影响线的面积 1号梁的跨中截面剪力2号梁的跨中截面剪力3号梁的跨中截面剪力(2、人群荷载作用下人群荷载集度跨中弯矩影响线的面积 1号梁的跨中截面剪力2号梁的跨中截面剪力3号梁的跨中截面剪力3.2 1/4跨截面的弯矩和剪力图九 (a)1/4跨弯矩影响线 (b)1/4跨剪力影响线跨中弯矩
9、影响线的最大纵标 跨中弯矩影响线的面积 3.2.1、弯矩(1、汽车荷载作用下1号梁1/4跨截面弯矩2号梁1/4跨截面弯矩3号梁1/4跨截面弯矩(2、人群荷载作用下1号梁1/4跨截面弯矩2号梁1/4跨截面弯矩3号梁1/4跨截面弯矩3.2.2、剪力跨中弯矩影响线的最大纵标 跨中弯矩影响线的面积 (1、汽车荷载作用下1号梁1/4跨截面剪力2号梁1/4跨截面剪力3号梁1/4跨截面剪力 (2、 人群荷载作用下1号梁1/4跨截面剪力2号梁1/4跨截面剪力3号梁1/4跨截面剪力3.3 支点剪力图 (a)汽车荷载和人群荷载 (b)沿梁跨的横向分布系数(c)梁上荷载分成两部分 (d)支点剪力影响线3.3.1、汽
10、车荷载作用下1号梁支点截面剪力由于,设集中荷载作用于距支点位置处,则由 即可解得 取荷载作用于支点处 2号梁支点截面剪力 由于,则3号梁支点截面剪力 由于,则3.3.2 人群荷载作用下 1号梁支点截面剪力2号梁支点截面剪力3号梁支点截面剪力桥梁支点、1/4跨和1/2跨弯矩、剪力表梁号荷载类型弯矩(kNm)剪力(kN)支点1/4跨1/2跨支点1/4跨1/2跨1汽车01088.411132.48210.27193.24120.12人群081.83108.9724.5412.565.592汽车0855.18889.81199.98151.8394.38人群048.9865.2310.717.523.
11、353汽车0621.95647.13270.8110.4268.64人群032.1242.784.664.932.194.作用效应组合;基本组合:1.2恒载+1.4汽车荷载+0.81.4人群荷载短期组合:恒载+0.7/(1+u)汽车荷载+1人群荷载长期组合:恒载+0.4/(1+u)汽车荷载+0.4人群荷载梁号组合类型弯矩(kNm)剪力(kN)支点L/4L/2支点L/4L/21基本组合02357.622697.12524.85386.10174.43短期组合01462.221726.37340.89232.4189.67长期组合01086.601321.24263.09166.9150.282基
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