装配式钢筋混凝土简支T形梁桥课程方案设计书.doc
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装配式钢筋混凝土简支T形梁桥课程设计 一、设计资料 1、桥面净宽:净-7(车行道)+2×1.0(人行道)+2×0.25(栏杆)。 2、主梁跨径和全长 标准跨径:Lb=25m(墩中心距离)。 计算跨径:L=24.50m(支座中心距离)。 预制长度:L’=24.95m(主梁预制长度)。 3、 设计荷载 公路-II级,人群3.5kN/m2。 4、 材料 材料 规格 内容 钢筋 HRB335(原Ⅱ级) 主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋 R235(原Ⅰ级) 箍筋 混凝土 C25 主梁 C30防水 桥面铺装 5、结构尺寸 横隔梁5根,肋宽15cm。 桥梁纵向布置图(单位:cm)15 2495 2450 609 609 609 609 180 180 180 180 100 100 700 12 8 桥梁横断面图(单位:cm) 180 140 120 8 14 20 T型梁尺寸图(单位:cm) 6、计算方法 极限状态法 7、设计依据 (1) 《公路桥涵设计通用规范》(JTG –D60-2004)。 (2) 《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG –D60-2004)。 二、行车道板的计算 (一)计算模式 行车道板按照两端固定中间铰接的板来计算 (二)荷载及其效应 1.每延米板上的恒载个g 桥面铺装: T梁翼缘板自重: 每延米跨宽板恒载合计: 2.永久荷载产生的效应 弯矩: 剪力: 3.可变荷载产生的效应 以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利布置,此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载 根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.1条后轮着地宽度及长度为: 顺行车方向轮压分布宽度: 垂直行车方向轮压分布宽度: 荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度: 单轮时: 根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.2条,局部加载冲击系数: 作用于每米宽板条上的弯矩为: 单个车轮时: 取最大值: 作用于每米宽板条上的剪力为: 4.基本组合 根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条 恒+汽: 故行车道板的设计作用效应为: (三)截面设计、配筋与强度验算 1.界面设计与配筋 悬臂板根部高度,净保护层。若选用钢筋,则有效高度为: 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.2条: 化简: 解得: 验算: 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.2条: 需要的间距为:,取 此时 即桥面板布置间距为的钢筋 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.9条,抗剪截面应符合: 满足规范要求 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.10条 故不需要进行斜截面抗剪承载力计算,仅按构造要求配置箍筋。板内分布钢筋用,间距取25cm。 2.承载能力验算 由可得: 承载能力满足要求 三、主梁的计算 (一)主梁的荷载横向分布系数 1.跨中弯矩横向分布系数(根据偏心受压法计算,考虑主梁抗扭刚度修正) (1)主梁的抗弯惯矩及抗扭惯矩 平均板厚: 主梁截面的重心距顶缘距离: T形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面抗扭惯矩之和: 顶板:,查表得 腹板:,查表得 (2)抗扭修正系数 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》3.1.6条, (3)各主梁横向分布系数 1号主梁的横向影响线 具体见下图 1号主梁横向影响线 同理可求得2号主梁和3号主梁的影响线,由于结构对称,4号主梁的影响线与2号主梁影响线对称,5号主梁的影响线与1号主梁影响线对称.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 2号主梁横向影响线 3号主梁横向影响线 对1、2、3号主梁进行最不利加载以求得横向分布系数,加载的位置见下图 1号主梁最不利加载 2号主梁最不利加载 3号两的横向影响线为直线,可直接计算 对于公路II级 1号主梁的横向分布系数: 2号主梁的横向分布系数: 3号主梁的横向分布系数: 对于人群 1号主梁的横向分布系数: 2号主梁的横向分布系数: 3号主梁的横向分布系数: 对于人行道板和栏杆 1号主梁的横向分布系数: 2号主梁的横向分布系数: 3号主梁的横向分布系数: 2.梁端剪力横向分布系数(根据杠杆法计算) 1号主梁加载 2号主梁加载 3号主梁加载 对于公路II级 1号主梁的横向分布系数: 2号主梁的横向分布系数: 3号主梁的横向分布系数: 对于人群 1号主梁的横向分布系数: 2号主梁的横向分布系数: 3号主梁的横向分布系数: (二)作用效应计算 1.永久作用效应 (1)永久荷载 假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担 主梁: 横隔板: 中梁: 边梁: 桥面铺装: 人行道板及栏杆按照5.5kN/m来计算,根据横向分布系数分摊至各主梁的荷载为: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: 各梁的永久荷载为: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: (2)永久作用效应计算 1号主梁 跨中弯矩: 支点剪力: 2号主梁 跨中弯矩: 支点剪力: 3号主梁 跨中弯矩: 支点剪力: 2.可变作用效应 (1)汽车荷载冲击系数 取冲击系数 (2)可变作用产生的弯矩 a.公路II级 根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.1条规定,公路II级车道荷载按照公路I级车道荷载的0.75倍采用,即均布荷载,聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 各主梁的跨中弯矩: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: b.人群荷载 人群荷载: 各主梁的跨中弯矩: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: c.弯矩基本组合 根据《公路桥涵设计通用规范》4.1.6条规定,永久作用设计值效应与可变作用设计值效应的分项系数为: 永久荷载作用分项系数: 汽车荷载作用分项系数: 人群荷载作用分项系数: 结构重要性系数: 组合系数: 各主梁的弯矩基本组合: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: (3) 可变作用产生的跨中剪力 按照跨中的横向分布系数来计算跨中的剪力,横向分布系数沿桥跨没有变化,计算剪力时,根据《公路桥涵设计通用规范》4.3.1条规定,集中荷载标注值需乘以1.2的系数,即残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 a.公路II级 各主梁的跨中剪力: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: b.人群荷载 各主梁的跨中剪力: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: c.跨中剪力基本组合 各主梁的跨中剪力基本组合: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: (4) 可变作用产生的支点剪力 计算支点剪力时荷载横向分布系数是沿桥跨变化的,支点处的横向分布系数由杠杆法求得,第一道横隔板采用跨中的横向分布系数,支点到第一道横隔板处采用线性变化。根据前面的计算结果,公路II级和人群荷载相对应的1、2、3号主梁的横向分布系数沿跨长的变化见下图:酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 公路II级 人群荷载 a.公路II级 各主梁的支点剪力: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: b.人群荷载 各主梁的支点剪力: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: c.支点剪力基本组合 各主梁的支点剪力基本组合: 1号主梁: 2号主梁: 3号主梁: (三)持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算 1.配置主筋 根据前面的弯矩基本组合可知,1号梁的跨中弯矩最大,考虑到施工方便,偏安全地一律按1号梁的弯矩进行配筋计算。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 假定主梁单向配筋,钢筋净保护层为3cm,钢筋重心至底边距离,则主梁有效高度 已知1号梁跨中弯矩,根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.3条: 在这里,,,, 求解得 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.3条: 选用钢筋 钢筋的重心距底缘的距离为: 实际有效高度: 配筋率验算: 2.持久状况截面承载能力极限状态计算 实际受压区高度: 满足规范要求 截面抗弯极限状态承载力为: 满足要求 3.根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置 根据剪力基本组合,3号梁的支点剪力最大,1号梁的跨中剪力最大,偏安全计,支点剪力以3号梁为准,跨中剪力以1号梁为准:謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 , 假定有通过支点, 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.9条,抗剪截面需满足构造要求: 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.10条: 介于两者之间,应进行持久状况斜截面抗剪极限状态承载力验算。 积算图式如下图所示: 内插得到距离梁高处的剪力 则由混凝土和箍筋承担的部分: 由弯起钢筋承担的部分: 各排钢筋的弯起位置与承担的剪力见下表: 弯起钢筋排次 弯起点距支座中心距离(m) 承担的剪力值(kN) 1 1.3 223.1 2 2.5 172.8 3 3.7 122.6 4 4.9 72.3 5 6.1 22.1 各排弯起钢筋的计算: 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.7条,与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载能力为:厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 在这里,,故相应于各排弯起钢筋的面积: 则每排弯起钢筋的面积为: 弯起: ,能够满足工程上的要求 弯起: 弯起: 弯起: 弯起: 弯起: 在近跨中处增设辅助斜筋,,根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.11条,弯起钢筋的弯起点,应设在按抗弯强度计算不需要该钢筋的截面以外不小于处,满足要求茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 4.箍筋配置 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.11条,箍筋的间距为: 在这里,,,选用双肢箍筋,,,距离支座中心处的主筋为,,,,,计算剪力,计算可得: 选用。 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》9.3.13条,在支座中心向跨径方向长度不小于一倍梁高范围内,箍筋间距不宜大于100mm。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 综上所述,全梁箍筋的配置为双肢箍筋,由支点至距支座中心2.5处,为10cm,其余地方箍筋间距为15cm。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 则配箍率分别为: 当时, 当时, 5.斜截面抗剪承载能力验算 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.7条,当受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时,其斜截面抗剪强度验算公式为:預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 为了简化计算,取用平均值,即 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》5.2.6条,需要验算的斜截面有: (1)距离支座处截面,相应的 , (2)距离支座中心1.3m处截面(弯起钢筋弯起点),相应的 , (3)距离支座中心2.5m处截面(弯起钢筋弯起点及箍筋间距变化处),相应的 , (4)距离支座中心3.7m处截面(弯起钢筋弯起点),相应的 ,取, (5)距离支座中心4.9m处截面(弯起钢筋弯起点),相应的 ,取, (四)持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》6.4.3条,最大裂缝宽度采用下式计算: 取1号梁的弯矩进行组合,对于1号梁,永久作用产生的弯矩:,公路II荷载产生的弯矩:(不计冲击力),人群荷载产生的弯矩:渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 作用短期效应组合: 作用长期效应组合: 在这里,,, ,取 可算得裂缝的宽度为: , 满足规范要求 (五)持久状况正常使用极限状态下挠度验算 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》6.5.2条,刚度可按下式来计算: 在这里, 换算截面中性轴距T梁顶面的距离: 化简: 解得: 全截面(不考虑开裂)换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积矩: 前面已计算得到全截面对重心轴的惯性矩: 全截面抗裂边缘弹性抵抗矩: 开裂弯矩: 开裂截面的惯性矩: 开裂截面的抗弯刚度: 全截面的抗弯刚度: 前面计算得到作用短期效应组合: 开裂截面等效的抗弯刚度: 根据前面的计算结果可得:结构自重的弯矩,公路II级可变荷载:,,跨中横向分布系数,人群荷载,跨中横向分布系数铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 永久作用: 可变作用: 汽车: 人群: 根据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》6.5.3条,挠度长期增长系数 长期挠度的最大值: 需要设置预拱度: 消除结构的自重后产生的长期挠度: 满足规范要求 武汉理工大学网络教育学院 桥梁工程课程设计 (装配式钢筋混凝土简支T形梁桥) 设计人:张赛哲 学号:100033964116 专业年级:10春道路桥梁工程 层次:专升本 2012年3月10日- 配套讲稿:
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