桥梁工程预制装配式钢筋混凝土简支T型梁设计

目录任务书 错误!未定义书签设计目的： 错误!未定义书签设计题目：预制装配式钢筋混凝土简支 T型梁设计 错误!未定义书签基本设计资料： 错误!未定义书签设计要求： 错误!未定义书签设计内容 错误!未定义书签成果提交： 错误!未定义书签课程设计计算说明书撰写规范 错误!未定义书签第1章设计资料与桥梁结构初步布置 错误!未定义书签设计资料 错误!未定义书签桥梁各部分结构尺寸的初步拟定 错误!未定义书签设计流程 错误!未定义书签第2章主梁内力计算 错误!未定义书签用杠杆原理法计算支点横向分布系数 错误!未定义书签铰接梁法计算跨中横向分布系数 错误!未定义书签荷载横向分布系数汇总 错误!未定义书签恒载内力计算 错误!未定义书签活载内力计算 错误!未定义书签荷载内力组合 错误!未定义书签第3章横隔梁内力计 错误!未定义书签确定作用在中横隔梁上的计算荷载 错误!未定义书签绘制中横隔梁的内力影响线 错误!未定义书签绘制剪力影响线 错误!未定义书签截面内力计算 错误!未定义书签荷载内力组合 错误!未定义书签第4章行车道板内力计算 错误!未定义书签恒载及其内力 错误!未定义书签汽车（人群）荷载产生的内力 错误!未定义书签荷载内力组合 错误!未定义书签参考文献 错误!未定义书签任务书设计目的:通过本课程设计，完成预制装配式钢筋混凝土公路简支 T梁桥设计，掌握中小跨径简支 梁桥上部结构的一般设计方法，具备初步的独立设计能力；掌握简支梁桥荷载横向分布系数 m主梁计算内力、横隔梁的计算内力、行车道板计算内力等计算能力；提高综合运用所学 理论知识，具有独立分析问题和解决问题的能力；进一步提高桥梁绘图设计的能力。设计题目：预制装配式钢筋混凝土简支 T型梁设计基本设计资料:根据标准跨径、桥面净宽、车辆荷载和人群荷载的不同进行组合，四人一题1标准跨径：16m?2桥面净宽：净9+2 X3车辆荷载：公路-U级4人群荷载：川?设计要求：独立进行内力计算和设计，编写课程设计报告及绘图。设计要求包括计算上要求和绘图 上的要求：1计算上要求为：(1) 结构尺寸拟定(包括主梁高度、行车道板尺寸、梁肋尺寸及主梁间距等)；(2) 确定主梁的计算内力。包括恒载、活载内力及其组合。要求绘制荷载横向分布影响 线图、计算支点、L/4处和跨中处内力及其组合值；(3) 确定横隔梁的计算内力。包括恒载、活载内力及其组合。要求绘制横隔梁的内力影 响线图；(4) 确定行车道板的内力计算。给出组合内力。2绘图上的要求为：图幅采用A3,图框采用指导教师指定的统一图例。(1) 绘制总体布置图，图纸内容包括该桥纵断面、横断面及平面图；(2) 绘制T型主梁的一般构造图，图纸内容包括内梁半立面图、边梁半立面图、1/2主梁平面图、1/2主梁横断面图，一片梁混凝土数量表；(3) 图纸布局合理，图面整洁，文字规范，粗细线清楚，符合制图标准，尺寸标注全面， 达到施工图要求。设计内容主主梁跨中荷载弯矩横向分布系数主梁的抗弯及抗扭惯矩1梁何载横梁抗弯及抗扭惯矩计横向抗弯参数和扭弯参数序号内容序号内容算分布系数荷载弯矩横向分布影响线坐 标绘制横向分布影响线图， 求横 向分布系数梁端剪力横向分布系数计算内 力 计 算恒载内力恒载：自重、铺装恒载内力（弯矩、剪力）活载内力汽车何载冲击系数纵向影响线及影响线面积活载弯矩活载剪力跨中剪力支点剪力剪力组合2横隔梁计 算（跨中）横梁横向分布系数横梁跨中截面的弯矩影响线；活载弯矩计算横隔梁剪力影响线计算；活载剪力计算3行车道板 计算每延米板上何载；恒载内力；活载内力；何载组合4绘图总体 布置 图纵断面图；平面图；横断面图T型梁 构造 图内梁半立面图、边梁半立面图1/2主梁平面图；1/2主梁横断面图一片T梁混凝土数量表成果提交:时间：本课程设计周周五，不得拖延。内容：设计计算书；两张 A3工程图纸要求：图纸手工签名，并折叠成计算书一般大小，装订上交。课程设计计算说明书撰写规范1说明书格式说明书手写（用黑色或蓝黑色笔工整书写）、打印（用5号字，B5纸，上下左右各留20mm 均可。2说明书结构及要求（1）封 面（2）任务书（3）目录：目录要层次清晰，要给出标题及页次，目录的最后一项是无序号的“参考文 献”。（4）正文：正文应按目录中编排的章节依次撰写，要求计算正确，论述清楚，文字简练 通顺，插图简明，书写整洁。文中图、表不能徒手绘制和书写。（5）参考文献：参考文献必须是学生在课程设计中真正阅读过和运用过的，文献按照在 正文中的出现顺序排列，各类文献的书写格式如下：a 图书类的参考文献 序号作者名 . 书名.（ 版次）. 出版单位，出版年：引用部分起止页码。b 翻译图书类的参考文献。序号作者名 .书名. 译者.（ 版次）. 出版单位，出版年：引用部分起止页码。c 期刊类的参考文献序号作者名 .文集名.期刊名 . 年，卷（期）：引用部分起止页码。第 1 章设计资料与桥梁结构初步布置设计资料跨 数：单跨标准跨径：标准跨径16m的钢筋混凝土简支梁，只进行桥梁的上部结构的计算。主梁全长：伸缩缝采用板式橡胶伸缩缝，伸缩量为60mm预制梁全长为。计算跨径：相邻支座中心间距为。桥面宽度：净9m （行车道）+2X（人行道）设计荷载：由公路U级，人群荷载卅?,结构重要性系数为丫 0=o桥梁所用混凝土及钢筋标号：混凝土：主梁选用 C40混凝土（容重25KN/m）,桥面铺装C25 混凝土垫层（容重24KN/m）与沥青混凝土（容重 23KN/m）组合。普通钢筋：采用 HRB335 级和R235级钢筋。设计规范 公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004 ; 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004 ; 房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001 2001）。桥梁各部分结构尺寸的初步拟定 主梁高度：主梁的合理高度与主梁的跨径、活载的大小等有关。经济分析表明，梁高与跨径之比（俗称高跨比）的经济范围在 -，设计任务中标准跨径为16m其梁高为，设计11 18时按照来进行计算。主梁横截面尺寸：主梁梁肋的宽度，应满足抗剪承载力的要求，以及不致使捣固混凝土发生困难，梁肋宽度多采用160 240mm 般不应小于140mm因此取梁肋宽度为180mn设计时按照180mm 来计算。T形梁翼缘板尺寸，为了保证翼板与梁肋连接的整体性，翼板与梁肋衔接处的厚度不应小于主梁高度的 丄，翼板的端部尺寸一般不应小于100mm因此腹板交接处尺寸取为140mm 10翼板端部尺寸取为100mm主梁间距：按照任务书规定，本桥采用五根主梁，且主梁间距为。横隔梁：按任务书规定设置五排横隔梁，梁高为主梁高的-左右，即，在靠近腹板处的横隔梁底缘到主梁顶距离为，横隔梁的宽度最常用的为15-18cm,设计中宽度取为 16cm桥面铺装：采用2cm厚的沥青混凝土面层，612cm厚的C25混凝土垫层。图1 主梁断面图（尺寸单位： cm）图2.桥梁横断面图（尺寸单位：cm）设计流程设计之前仔细阅读设计任务书，根据任务书中所要求的内容，进行桥面的铺装和主梁横隔梁的截面尺寸拟定。再根据设计任务书中所给出的相关资料进行主梁， 横隔梁以及行车 道板等的内力计算。最后，绘制出总体布置图（纵断面图，平面图，横断面图） ，T型梁构 造图（内梁半立面图、边梁半立面图、1/2主梁平面图、1/2主梁横断面图），计算混凝土用 量（一片T型梁混凝土数量表），书写设计说明书。第2章主梁内力计算用杠杆原理法计算支点横向分布系数首先绘制1、2、3#梁的荷载横向分布影响线，如下图所示图3.杠杆原理法计算荷载横向分布系数 （尺寸单位:cm） 1号梁1 1车辆荷载 m1oq q 0.9050.452q 2 q 2人群荷载miorr1.502号梁车辆荷载人群荷载m2oqm2or12r1q0.1431.000.3810.762023号梁车辆荷载m3oq12q120.1431.000.3810.762人群荷载m3orr0铰接梁法计算跨中横向分布系数抗扭惯矩计算:翼板的换算平均厚度：h12 cm2主梁截面重心位置：主梁抗弯惯矩：主梁抗扭惯矩：对于翼板:亘 012bi 1.920.06250.1 查表得，ci对于腹板：如 0180.18则c20.312b21.000.291 0.3120.18 0.10.2 0.10.295则：It1334192 120.295 100 18282636 cm3计算刚度参数和由计算结果可见，斶值对正则方程式的系数影响只有 3%左右，因此可以忽略不计计算跨中荷载横向分布系数从铰接板荷载横向分布影响线计算用表5-1 5-2和5-3的分表，在丫 = 1.00和丫 = 0.60之间，按直线内插法求得丫 = 0.723的影响线竖向坐标值？?1?、？?2和？?3?。计算如下表（表 中的数值为实际影响线竖向坐标值的小数点后的三位数字）。荷载横向分布影响竖标计算表表1梁号入单位荷载作用位置（i号梁中心）刀？?？123451#、5#75025000000000010006822770350040017032690240030002#、4#25050025000000010002774402460310042694582480230033#0002505002500001000035246437246035024248456248024将表中的？?1?、?2和？?3?的值按一定的比例尺，绘于各梁号的曲线下方，连成光滑曲线后就得到1号、2号、3号梁的荷载横向分布系数，如图4所示。图4 铰接梁法计算荷载横向分布系数（尺寸单位：cm） 1号梁11车辆荷载 m1cqq0.661 0.289 0.0990.52522人群荷载m1crr 0.871 2号梁1 1 车辆荷载 m2cqq 0.455 0.289 0.1180.431q 2 q 2人群荷载 m2cr r 0.117 3号梁车辆荷载 m3cq 1 q 10.286 0.4520.348 0.1480.617人群荷载m3crr 0荷载横向分布系数汇总荷载横向分布系数汇总表2梁号荷载位置汽车荷载人群何载1#、5#跨中？?？?处?4人？支点?02#、4#跨中？?？二处?4人支点?003#跨中？?？0?N 处?？0支点?00恒载内力计算荷载集度主梁：gi0.18 1.00 0.12 2.10 0.1825 10.26 KN/m横隔梁对于边主梁：g20.80 0.122.10 0.1820.16 5 25 /15.60.84 KN/m2 0.841.68 KN /m桥面铺装层：g30.02 9.00 23 1 0.06 0.129 24 /5 4.72 KN /m32对于中主梁：g2栏杆和人行道：g45|心山作用于边主梁的全部恒载为:作用于中主梁的全部恒载为:荷载内力计算边主梁距离支座为-的横断面弯矩和剪力:各计算截面的剪力和弯矩值列于下表内计算截面的弯矩和剪力值表3梁号截面位置内力弯矩M( kN? m剪力V/( kN)1#、5#x=00x=L/20x=L/424#x=00x=l/20x=L/4活载内力计算公路一u级车道荷载标准值为：均布荷载：qk 0.75 10.57.875 KN /m15 65计算弯矩时的集中荷载：Pk 0.75180 一一 - 360 180166.8 KN505计算剪力时的集中荷载：Pk 1.2 166.8 200.16 KN计算车道荷载的跨中弯矩（1、5#梁）双车道不折减：E = 1.00对于边主梁：对于中主梁：因此，对于各片T形梁可以取汽车荷载冲击系数？= 0.22（1）车道均布荷载作用下：故得对于1#、5#号梁：（2）车道集中荷载作用下1、5#梁跨中截面的弯矩为：由以上计算得到在车道荷载作用下 1、5#号梁跨中截面弯矩为：同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下跨中截面的弯矩。计算人群荷载的跨中弯矩（1、5#梁）纵向每延米人群荷载集度：同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下跨中截面的弯矩。.3.计算跨中截面车道荷载作用下最大剪力（1、5#梁）图5跨中剪力计算图示鉴于跨中剪力？?影响线的较大坐标位于跨中部分（见图 5）,故也采用全跨统一的荷载 横向分布系数来计算。（1）车道均布荷载作用下（1、5#梁）：（2）车道集中荷载作用下（1、5#梁）:由上述计算可得，在车道荷载作用下 1、5#梁跨中截面最大剪力为：同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下跨中截面的最大剪力 计算跨中截面在人群荷载作用下的最大剪力（1、5#梁）同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下跨中截面的最大剪力。计算支点截面车道荷载作用下最大剪力（1、5#梁）。作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线，如下图所示图6支点剪力计算图示荷载横向分布系数变化区段长度：a - 15.6 3.87 3.93 m2影响线面积：-15.6 1 7.8 m22（1）车道均布荷载作用下（m = m?时）（1、5#梁）:附加三角形荷载重心的影响线坐标为：附加车道均布荷载作用下剪力为：故车道均布荷载作用下的支点剪力为：（2）车道集中荷载作用下（1、5#梁）:由上述计算可得，在车道荷载作用下 1、5#梁支点截面最大剪力为：同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下支点截面的最大剪力。计算支点截面人群荷载作用下最大剪力（1、5#梁）。人群荷载的横向分布系数如图6所示。附加三角形荷载重心的影响线坐标为：故可得人群荷载作用下的支点截面剪力：同理可得2、3、4、5#梁在车道荷载作用下支点截面的最大剪力。计算车道荷载L/4处截面的弯矩（1、5#梁）（1）车道均布荷载作用下：故得对于1#、5#号梁：（2）车道集中荷载作用下1、5#梁跨中截面的弯矩为：由以上计算得到在车道荷载作用下 1、5#号梁L/4处截面弯矩为：同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下L/4处截面的弯矩。计算人群荷载的L/4截面的弯矩（1、5#梁）同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下L/4截面的弯矩。计算L/4截面的车道荷载作用下最大剪力（1、5#梁）（1）车道均布荷载作用下（1、5#梁）：（2）车道集中荷载作用下（1、5#梁）：由上述计算可得，在车道荷载作用下1、5#梁跨中截面最大剪力为:同理可得2、3、4#梁在车道荷载作用下L/4截面的最大剪力。计算L/4截面在人群荷载作用下的最大剪力（1、5#梁）同理可得2、3、4#梁在人群荷载作用下L/4截面的最大剪力。主梁荷载内力汇总主梁荷载内力汇总表表4梁号何载类别弯矩 M( kN? m)剪力V/( kN)跨中L/4跨支点跨中L/4跨1、5#公路n级荷载人群何载2、4#公路n级荷载人群何载03#公路n级荷载人群何载00000荷载内力组合承载能力极限状态基本组合（计冲击力）：正常使用极限状态短期效应组合（不计冲击力）：正常使用极限状态长期效应组合（不计冲击力）：由以上公式对各主梁内力进行相应组合结果如下:荷载内力组合计算结果表5梁号序 号何载类别弯矩 M( kN?m)剪力V7( kN)跨中L/4跨支点跨中L/4跨1、5#1恒载02公路n级荷载3人群何载4基本组合5短期组合6长期组合2、4#7恒载08公路n级荷载9人群何载010基本组合11短期组合17412长期组合3#13恒载014公路n级荷载15人群何载0000016基本组合17短期组合18长期组合第3章横隔梁内力计对于具有多根横隔梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只要计算跨中横隔梁中间的内力，其他横隔梁的设计可以仿此偏于安全设计。 确定作用在中横隔梁上的计算荷载对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图7所示。图7跨中横隔梁的最不利荷载布置图示中横隔梁的计算荷载如下。公路一U级：3 93 1 人群荷载：Por qor r 3.5 1.5220.63 KN2绘制中横隔梁的内力影响线按偏心压力法绘制出、号梁R i，R,2横向分布影响线如图8所示。求M?的影响线的竖标：P= 1 作用在梁轴上时(?ii = 0.60，?i,5= - 0.20):P= 1作用在梁轴上时：P= 1 作用在梁轴上时(？13= ?23= ?33= 0.20 )：由已学的影响线的知识可知，M ?影响线必在r - r截面处有突变，根据n ?5和n ?3连线延伸至r - r截面，即为n由此即可绘出M ?如图8 (b)所示图8中横隔梁内力影响线绘制剪力影响线右*对于主梁处截面的Q i影响线可计算如下：P= 1作用在计算截面以右时：Q 1 = ?1即n 1? = ?1?;右*右*P= 1作用在计算截面以左时：Q 1 = ?1 - 1即n 1? = ?1? - 1 ；绘成Q右影响线如图8 (c)所示。截面内力计算将求得的计算荷载？?o?和?0?在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载记入冲击影响，则得弯矩M2 3，公路一U级：20.631.3427.64 KN m20.630.326.6 KN人群荷载：M2 3 POr 剪力Q右，公路一U级： 人群荷载：Q1右 FOr荷载内力组合横隔梁荷载内力组合计算结果表6荷载类型弯矩 M( kN?n)剪力Q( kN)公路n级荷载人群何载基本组合短期组合长期组合第4章行车道板内力计算恒载及其内力 按悬臂板法进行边板恒载及其内力计算(以纵向 1m宽板条计算)(1)每延米板上恒载集度将行车道及栏杆荷载分成两部分，即主梁边缘以外部分换算为作用于主梁行车单板边缘 的集中荷载？?1，主梁行车道板跨内部分仍按均布荷载记为 ？?1，则有桥面板(T形梁翼缘自重)(容重 25kN/nf )?2 =0.10+0.14X1.0 X25= 300 ( kNm)板的荷载集度：g = E? = 500+ 3.00= 8 .00 ( kNm)(2)每米板宽恒载内力弯矩? = - ?1 ?0 - 2? = - 2.50 X 0.80 - 2 X8.00 X0.802 = - 4.56 ( kNPm)剪力？?？=?1 + ?0 = 2.50 + 8.00 X 0.80= 8.90 ( kNm)按多跨连续单向板法进行中间板恒载及其内力计算(以纵向1m宽板条计算)(1)每延米板上恒载集度沥青混凝土面层(容重 23kN/mf) ?i = 002 X1.0 X23= 0.46 ( kNm)C25混凝土垫层(容重 24kN/ni ) g2 0.06 0.12 1.0 24 2.16 KN /m 2T 梁翼板(容重 25kN/mi ) g3 0.10 0.14 1.0 25 3.00 Kn/m2板的荷载集度：g = E? = 046+ 2.16+ 3.00= 5.62 ( kNm)(2)每米板宽恒载内力?0 = 1.60(m0.10+ 0.14? =2= 0.12(m)? = ?0 + ? = 1 .72(h)每米板宽的跨中恒载弯矩：1 2 1 2?0? =?2 = X5.62 X 1.72 = 2.08 ( kNPm)8 8每米板宽的支点恒载剪力：1 1? = 2?0 =2 X 5.62 X 1.60 = 4.50 ( kNm)汽车(人群)荷载产生的内力 按悬臂板法进行边板人群荷载及其内力计算(以纵向 1m宽板条计算)(1)将行车道及栏杆荷载分成两部分，即主梁边缘以外部分换算为作用于主梁行车单板边缘的集中荷载？?o?，主梁行车道板跨内部分仍按均布荷载记为 ？?o?，则有:?0? = 3.5 X0.5= 1.75( ?)?0? = 3.5 ( kN m)(2)由人群荷载引起的每米宽板条的内力为：1 2 1 2弯矩？?？= - ?0?0- 2?0?0 = - 1.75 X0.80 - 2 X3.5 X0.80 = - 2.52 ( k!?m)剪力？?？ = ?o? + ?o?o = 1.75+ 3.5 X 0.80 = 4.55 ( kN)按多跨连续单向板法进行中间板车辆荷载及其内力计算(以纵向1m宽板条计算)图9单向板计算示意图(1)平行于板的跨径方向的荷载有效分布宽度:b= ?i + 2h = 0.6+ 2 X0.12= 0.84(m)(2)垂直于板的跨径方向的荷载有效分布宽度:净跨径：?o = 1.80 - 0.20= 1.60( ?)0.10+ 0.14板厚：t =2= 0.12(?)计算跨径：l = ?0 + ? = 1.60 + 0.12 = 1.72( ?)?1 72a= (?1 + 2h) + y = 0.20 + 2 X0.12+ 丁 = 1.01(?)2?2 X1.722?=3= 1.15(?) , ? ?- ?1 - 2? ?- ?1 - 2? =0.28(?) 1408 X 1.15 X0.56 X0.8415- 06)=如?)?= (1 + ?)(?1 X?1 + ?2 x?2)= 1.32 x(60.87 x0.738+ 11.26 X0.939)= 73.25(?)荷载内力组合 跨度相同的悬臂板在恒载重力和人群荷载共同作用下的支点弯矩和支点剪力? = 1 .2? + 0.8 x 1 .4 x ? = 1.2x(- 4.56) - 0.8x1.4x2.52= - 8.29(?)?= 1.2?+ 0.8x1.4x?= 1.2x8.90+ 0.8x1.4x4.55= 15.78(?) 跨度相同的简支板在恒载重力和车辆荷载共同作用下的跨中弯矩和支点剪力?0= 1.2?0?+ 1 .4 x?0? = 1.2x2.08+ 1.4x26.31 = 39.33(?)支点弯矩： ?= - 0.7?0= - 0.7 x39.33 = - 27.53(?)跨中弯矩： ?= +0.5?0= 0.5x39.33= 19.66(?)?= 1.2?+ 1 .4 x ? = 1.2x4.50+ 1.4x73.25= 107.95(?)参考文献1. 交通部公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)人民交通出版社20042. 交通部公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)人民交通出版社 20043. 刘夏平桥梁工程科学出版社 20074. 邵旭东桥梁工程武汉理工大学出版社20045. 李自林桥梁工程华中科技大学出版社20076. 叶见曙结构设计原理 人民交通出版社20027. 中华人民共和国行业标准 房屋建筑制图统一标准 (GB/T 50001-2001)中国计划出版社 2001