江海桥梁毕业设计

摘要 I 摘 要 本设计上部结构为钢筋混凝土简支梁桥，标准跨径为 18 米3，桥面净空：净8+21.5 米，采用重力式桥墩和桥台。桥梁全长为 54m，桥面总宽 11m，桥面纵坡为 0.3%，横坡为 1.5%；桥垮轴线为直线，设计荷载标准为： 公路-级， 人群荷载 3 kN/m。 本文主要阐述了该桥设计和计算过程，首先对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计算，再进行强度，应力及变形验算，最后进行下部结构设计和结构验算。同时，也给出了各部分内容相关的表格与图纸。通过这次设计不但了解设计桥梁的各个步骤，而且也能熟练的运用 AUTOCAD 进行制图。 关键词关键词：现浇混凝土；T 形简支桥梁；重力式桥台；结构设计；验算强度 AbstractAbstract The design for the upper structure of reinforced concrete beam bridge, standard span for 14 meters x 3, bridge deck headroom: net - 8 + 2 x 1.5 meters, adopt the piers and gravity type abutment. Bridge deck 54m, stretches for total wide ZongPo 0.3%, 11m bridge deck, Bridge cross-sectional slope of 1.5%; Bridge collapse, design load for linear axis for: highway - standard, the crowd loads level 3 kN/m. This paper mainly expounds the bridge design and calculation process, first makes an overall structure design of bridge, then to the upper structure force, reinforcement calculation, again, stress and deformation strength, then check the structure design and structure checking. At the same time, also gives the relevant sections of the form and drawings. This design not only understands each step of 摘要 II designing the bridge, but also can skilled use AUTOCAD for drawing. Keywords: Keywords: cast-in-situ concrete ； simply-supported t-shaped bridge；abutment gravity type；structure design；checking intensity 目录 II 目 录 摘 要 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 AbstractAbstract . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 1. 桥梁建筑设计 . 1 1.1 桥梁平面设计 . 1 1.2 桥梁纵断面设计 . 1 1.2.1 桥梁总跨径的确定 . 2 1.2.2 桥梁的分孔 . 2 1.2.3 桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定 . 2 1.3 桥梁横断面设计 . 3 1.4 桥梁上部结构及下部结构 . 4 1.4.1 上部结构 . 4 1.4.2 支座设计 . 4 1.4.3 桥墩设计 . 5 1.4.4 桥台设计 . 5 2. 桥梁结构设计 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1 设计资料 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1.1 设计资料 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1.2 主梁跨径和全长 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.1.3 材料 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2 主梁设计 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2.1 结构尺寸 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2.2 主梁内力计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.2.3 主梁内力组合计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.3 横隔梁内力计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 目录 III 2.3.1 横隔梁上的计算荷载 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.3.2 绘制中横隔梁rM的影响线 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.3.3 绘制剪力影响线 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.3.4 截面内力计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.3.5 内力组合计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.4 行车道板的内力计算 . 21 2.4.1 结构重力及其内力 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.4.2 公路-级车辆荷载长生的内力 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.4.3 内力组合 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5 持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算错 误错 误 ! ! 未 定 义 书未 定 义 书签。签。 2.5.1 配置主梁受力钢筋 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.2 持久状况截面承载力能力极限状态计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.3 斜截面抗剪承载力计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.4 箍筋设计 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.5 斜截面抗剪承载力的复核 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.6 持久状态斜截面抗弯极限承载力验算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.7 持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.8 持久状况正常使用极限状态下的挠度验算错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.9 行车道板配筋计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.5.10 横隔板配筋计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。5 2.6 支座设计 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.6.1 支座资料 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.6.2 确定支座的平面尺寸 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.6.3 验算支座的厚度 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 目录 IV 2.6.4 验算支座的偏转情况 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.7 盖梁计算 . 40 2.7.1 荷载计算 . 40 2.7.2 内力计算 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.7.3 截面配筋及承载力校核 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.8 桥墩墩柱设计 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 2.8.1 荷载计算 . 48 2.8.2 活载内力计算 . 50 2.8.3 截面配筋验算 . 50 2.8.4 墩柱稳定性验算 . 53 2.8.5 墩身裂缝验算 . 53 2.9 钻孔灌注桩设计 . 53 2.9.1 荷载计算 . 53 2.9.2 单桩承载力检验 . 54 2.9.3 桩的内力计算 . 55 2.9.4 桩身截面配筋与强度检算 . 57 参考文献 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。 致谢 . 错误错误! !未定义书签。未定义书签。河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 1 1 1 桥梁建筑设计桥梁建筑设计 1.11.1 桥梁平面设计桥梁平面设计 在桥梁的平面设计中，一般要求桥梁及桥头引道的线形应与路线的布设保持平顺，使车辆能平稳地通过，且各项技术指标应符合线路布设的规定。在本桥的设计中，桥梁与原有道路连接，保证与原有线路平顺过渡。根据原有道路的地形，本桥采用0.3%的桥面纵坡。桥面平面布置图如图 1-1 所示。 图 1-1 桥梁平面图 1.21.2 桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计 桥梁纵断面设计包括桥梁总跨径、桥梁分孔、桥梁标高、桥上和桥头引道纵坡以及基础埋深等内容。桥梁总立面如图 1-2 所示。 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 2 图 1-2 桥梁立面图 1.2.11.2.1 桥梁总跨径的确定桥梁总跨径的确定 在桥梁总跨径的设计中，根据下部桥梁的桥宽和人流量，同时考虑桥上行车来确定桥台位置，总的来说，桥梁的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。在本桥的设计中，考虑到当地的特殊情况，综合经济因素，确定本桥全长为62.20m。 1.2.21.2.2 桥梁的分孔桥梁的分孔 桥梁的总跨径确定后，还需进一步进行分孔布置。在桥梁分孔设计中，一座桥梁应当分成几孔， 各孔的跨径应当多大， 有几个桥墩， 这要根据地形、地质、桥下行车要求以及技术经济和美观条件加以确定。在本桥的设计中，综合经济因素，对不同跨径布置进行粗略的方案比较，该桥分为三孔，单孔跨径为 18.00m。 1.2.31.2.3 桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定 本桥设计过程中，考虑桥梁线路纵断面设计要求，确定桥面标高为5.30m。根据公路工程技术标准 （JTG B012003）的规定，公路桥梁的桥上纵坡不宜大于5%；本桥设计中，桥梁纵坡设置为0.30%，满足设计要求。河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 3 桥头两端引线和桥上线形以直线连接，使得线形匹配，路线平顺。 基础埋深主要考虑地基的地质条件、桥上荷载等内容确定，根据地理位置、地理条件等因素，本桥采用桩基础，考虑到钻孔灌注桩在施工过程中无挤土，可以减少或避免捶打的噪音，适合在人流密集的城市施工，所以采用钻孔灌注桩。根据设计资料加以计算，确定桩基础埋深为10.00m。 1.31.3 桥梁横断面设计桥梁横断面设计 桥梁横断面设计包括桥面宽度、桥跨结构横断面布置等。 桥面宽度的设计取决于行车和行人的交通需要。桥面净宽包括行车道、人行道的宽度。其中，为满足行车要求，行车道为双向车道，宽度为：7.5m3.752；行车道两边各有0.25m的空余，0.5m0.252；人行道宽度3.00m1.502。 桥面总宽:m 11.000.2521.5023.752。 本桥采用 5 片 T 形梁，T 形梁的翼缘构成桥梁的行车道板，主梁之间设置横隔梁，保证桥梁结构的整体刚度。同时为了满足桥面排水要求，从桥面中央倾向两侧1.5%的横向坡度。桥梁横断面如图 1-3 所示。 图 1-3 桥梁横断面 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 4 1.4 1.4 桥梁上部结构及下部桥梁上部结构及下部结构结构 1.4.1 1.4.1 上部结构上部结构 在本桥设计中，根据桥址、地质条件、使用要求、交通发展和城市发展要求，按照城市桥梁设计中应遵循的“适用、安全、经济、美观”原则，本桥主梁采用 18m 钢筋混凝土简支 T 形梁，每跨 5 片，沿主梁纵向布置 5 根横隔梁，断面布置图如图 1-4、图 1-5 所示。 图 1-4 桥梁纵断面 图 1-5 主梁横断面 1.4.2 1.4.2 支座设计支座设计 支座架设于墩台上，是位于桥梁上部结构之间的传力装置。其作用是传递上部结构的支承反力（包括恒载和活荷载引起的竖向力和水平力） ；保河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 5 证结构在荷载、 温度变化、 混凝土收缩和徐变等因素作用下发生一定的变形，使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力。由于板式橡胶具有足够的竖向刚度、构造简单、经济实用、无需养护、易于更换。介于板式橡胶支座的优点，本桥采用板式橡胶支座。板式橡胶支座图如图 1-6 所示。 图 1-6 橡胶支座剖面图 1.4.3 1.4.3 桥墩设计桥墩设计 桥墩是桥梁的主要组成部分，它是由盖梁、墩身和基础组成的。本桥梁采用的桥墩采用为双柱式。其优点是外形美观、圬工体积小、重量轻，特别适用于桥梁宽度较大的桥梁。桥墩布置图如图 1-7、图 1-8、图 1-9 所示。 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 6 图 1-7 双柱桥墩立面图 图1-8 双柱桥墩侧面图 图 1-9 双柱桥墩平面图 1.4.4 1.4.4 桥台设计桥台设计 本桥采用桩柱式桥台，由台帽、台身和基础三部分组成。桥台布置图如图1-10、图 1-11、图 1-12 所示。 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 7 图 1-10 桥台立面图 图1-11 桥台侧面图 图 1-12 双柱桥台平面图 2 桥梁结构设计 2.1 设计资料 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 8 2.1.1 设计资料 结构选型与布置：上部结构为钢筋混凝土简支梁桥，标准跨径为 18 米3，桥面净空：净8+21.5 米，采用重力式桥台和双柱式桥墩、以及钻孔灌注式桥桩。 设计荷载：公路级，环境类别类，设计安全等级二级。 桥梁纵坡为 0.3%，横坡为 1.5%。人行道横坡为 1.0%。 材料容重： 素混凝土 24KN/m3， 钢筋混凝土 25 KN/m3， 沥青混凝土 23 KN/m3 人群 3.0KN/m2，每侧栏杆及人行道的重量按 6 KN/m 计，结构重要系数0=1.0。 2.1.2 主梁跨径和全长 标准跨径：mlb18 (墩中心距离)； 计算跨径：ml5 .17 (支座中心距离)； 主梁全长：mL96.17 (主梁预制长度)。 2.1.3 材料 钢筋：受力钢筋采用 HRB400、HRB335，箍筋采用 R235。 混凝土：C40、C25、C30 2.2 主梁设计 2.2.1 结构尺寸 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 9 图 2-1 桥梁横断面 图 2-2 内梁半立面 行车道净宽为 8m,每侧人行道宽度为 1.5m，全桥每跨采用 5 根预制的钢筋混凝土 T 形梁，每根行车道板宽 1.90m,沿主梁纵向布置 5 根横隔梁，图2-1 所示为桥梁横断面布置及主梁一般构造。图 2-2 所示为 T 形梁横断面。计算各梁在结构重力及汽车人群荷载作用下的跨中最大弯矩及支点最大剪。 2 2.2.2 主梁内力计算 1）主梁荷载横向分布系数计算 （1）当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 10 图 2-3 杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm） a) 桥梁横断面 b)1 号梁荷载横向分布影响线 c)2 号梁荷载横向分布影响线 d)3 号梁荷载横向分布影响线 对于 1 号梁 对于汽车荷载 421. 02842. 0211qoqm 对于人群荷载 500. 11rorm 对于 2 号梁 对于汽车荷载 632. 02211. 0895. 0158. 0212qoqm 对于人群荷载 02orm 对于 3 号梁 对于汽车荷载 685. 021316. 0053. 0213qoqm 对于人群荷载 03orm （2）当荷载位于支点处 计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩X和TX。由于5 . 0543. 05 .179 . 15mmlB，属 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 11 于宽桥。故采用MG 法计算荷载横向分布系数。 图 2-4 T 形梁横断面 图 2-5 横梁抗弯及抗扭惯性矩计算 平均板厚 cmcmh162012211 主梁截面的形心位置 cmcmax20.261101616161902110110162161616190 4623231022. 420.261101101611016121820.2616161901616190121cmxT 形截面抗扭惯性矩TX按式3iiiTXtbc计算，查得311c 298. 02c, 43331074. 316. 06 . 01 . 1298. 016. 09 . 131mx 则单位抗弯及抗扭惯性矩： 3221092. 12 . 21022. 4mbJXX 3331070. 12 . 21074. 3mbJTXTX 计算横隔梁抗弯及抗扭惯性矩 翼板有效高度计算，横梁长度取为两边主梁的轴线间距，则： cmbl95019055 cmh161 cmc5 .2091643521 /hcm90 cmb16/ 22. 09505 .209lc 查表 5-4 得 757. 0c 所以mcm59. 11595 .209757. 0 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 12 求横梁截面重心位置:ya cmbhhhbhhhay2 .1690161615929016212161592222222/1/11 横梁的抗弯和抗扭惯性矩y和Ty： 4223232/3/211311062. 22 .16290901690161212162 .161615921615921212121222121mahhbhbhahhyyy 32223111tbctbcTy ， 因为1 . 004. 04351611bt，所以311c，但由于连续桥面板的单宽抗扭性惯矩只有独立宽扁板的一半， 故取611c，22. 016901622bt查得298. 02c 45331087. 3161690298. 01643661cmTy 单位抗弯惯性矩及抗扭惯性矩为 3461106 . 04351062. 2mbJyy 3518904351087. 3mbJTyTy 计算抗弯参数和抗扭参 363. 01060. 01092. 15 .1775. 44444yXJJlB，其中 B 为桥宽一半，l为计算跨径。 取EG4 . 0,则：052. 0106 . 01092. 128901070. 14 . 02443yXTyTXJJEJJG，228. 0 计算荷载弯矩横向分布影响线坐标 已知=0.363，查MG 法附录图，可得表 2-1 中数值 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 13 表 2-1 各梁位 K 值 梁梁位位 荷载位置荷载位置 b b 3b/3b/4 4 b/2b/2 b/4b/4 0 0 - -b/b/4 4 - -b/2b/2 - -3b/3b/4 4 - -b b 校校核核 0K 0 0.75 0.96 0.98 1.12 1.16 1.12 0.98 0.96 0.75 8.03 b/4 b/2 1.64 2.45 1.50 2.09 1.35 1.78 1.25 1.38 1.10 0.98 0.89 0.64 0.64 0.24 0.36 -0.15 0.18 -0.54 8.00 7.93 3b/4 3.35 2.77 2.10 1.50 0.92 0.38 -0.17 -0.58 -1.18 8.01 b 4.30 3.32 2.46 1.67 0.8 0.15 -0.56 -1.08 -1.70 8.06 1K 0 0.92 0.95 1.00 1.02 1.08 1.02 1.00 0.95 0.92 7.94 b/4 1.10 1.06 1.12 1.10 1.05 0.98 0.95 0.86 0.80 8.06 b/2 1.25 1.25 1.17 1.10 1.00 0.91 0.84 0.78 0.72 8.03 3b/4 1.50 1.38 1.22 1.09 0.98 0.85 0.76 0.68 0.62 8.02 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 14 b 1.82 1.50 1.28 1.09 0.90 0.79 0.70 0.60 0.52 8.03 校核829121iIKKK=8 各梁处的值，如图 2-6 所示： 图 2-6 各梁处的 K 值计算 、 号梁：5/4/bKK 、 号梁：5/2/bKK 号梁：0/KK 列表计算各梁的横向分布影响线坐标值，计算结果见表 2-2。 表 2-2 各梁的横向分布影响线坐标值 梁号梁号 计算式计算式 荷载位置荷载位置 b b 3b/43b/4 b/2b/2 b/4b/4 0 0 - -b/b/4 4 - -b/b/2 2 - -3b3b/4/4 - -b b 1 号 5/4, 1/1bKK 1.56 1.40 1.23 1.09 0.96 0.84 0.75 0.66 0.6 5/4, 0/0bKK 3.54 2.88 2.17 1.53 0.90 0.33 -0.25 -0.68 -1.28 /0/1KK -1.9-1.4-0.9-0.0.00.51.01.31.8河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 15 8 8 4 53 6 1 0 4 8 -0.45 -0.34 -0.21 -0.12 0.01 0.12 023 0.31 0.43 /0KK 3.09 2.54 1.96 0.97 0.91 0.45 -0.02 -0.37 -0.85 5/1Ki 3.62 0.51 0.39 0.19 0.18 0.09 0.00 -0.09 -0.17 2 号 5/2, 1/1bKK 1.19 1.17 1.15 1.10 1.02 0.94 0.88 0.81 0.75 续表 2-2 梁号梁号 计算式计算式 荷载位置荷载位置 b b 3b/43b/4 b/2b/2 b/4b/4 0 0 - -b/b/4 4 - -b/b/2 2 - -3b3b/4/4 - -b b 2 号梁 5/2, 0/0bKK /0/1KK 2.13 -0.94 1.85 -0.68 1.61 0.46 1.33 -0.23 1.03 -0.01 0.74 0.20 0.40 0.44 0.05 0.76 -0.25 1.00 -0.21 -0.16 -0.10 -0.05 0.00 0.05 0.10 0.17 0.23 /0KK 1.92 1.69 1.51 1.28 1.03 0.79 0.50 0.22 -0.02 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 16 5/2Ki 0.38 0.34 0.30 0.26 0.21 0.16 0.10 0.04 0.00 3 号梁 0, 1/1KK 0.92 0.95 1.00 1.02 1.08 1.02 1.00 0.95 0.92 0, 0/0KK 0.75 0.96 0.98 1.12 1.16 1.12 0.98 0.96 0.75 /0/1KK 0.17 -0.01 0.02 -0.10 -0.08 -0.10 0.02 -0.01 0.17 0.04 0.00 0.00 -0.02 -0.02 -0.02 0.00 0.00 0.04 /0KK 0.79 0.96 0.98 1.10 1.14 1.10 0.98 0.96 0.79 5/3Ki 0.16 0.19 0.20 0.22 0.23 0.22 0.20 0.19 0.16 绘制荷载横向分布影响线，求跨中截面荷载横向分布系数 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 17 图 2-7 各主梁跨中荷载荷载横向分布系数计算（尺寸单位：cm） 公路-级：518. 0074. 0183. 0275. 0504. 0211qm 497. 0149. 0229. 0277. 0338. 0212qm 423. 0216. 0227. 0211. 0191. 0213qm 人群荷载： 620. 01rm 380. 02rm 160. 03rm 1）主梁内力计算 （1）重力集度计算： 主梁：mKN /36.112516. 09 . 1220. 012. 010. 116. 0g1 横隔梁 对于边主梁： mKN /74. 05 .17/25516. 0216. 09 . 1220. 012. 090. 0g2 对于中主梁：mKN /48. 174. 02g/2 桥面铺装层： 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 18 mKN /46. 25/24812. 006. 021230 . 802. 0g3 栏杆和人行道：mKN /25/25g4 作用于边主梁的全部恒载强度： mKNggi/56.1600. 246. 274. 036.11 作用于中主梁的全部恒载强度： mKNggi/30.1700. 246. 248. 136.11 （2）重力引起的内力，见表 2-3。 表 2-3 自重产生的内力计算表 主梁主梁 mKNg/ ml / mKNM/ KNQ/ mKNM/2/1 mKNM/4/1 KNQ /0 KNQ/4/1 1（5） 16.56 17.5 633.94 475.46 145.69 72.85 2（3）（4） 17.30 17.5 6622.27 496.70 151.38 75.69 其中： xlxgxM2 xlgxQ22 （3） 活载内力计算 可直接在内力影响线上布置荷载来计算活载内力 桥梁结构的基频： HZHZmEIlfcC55. 481. 91056.161022. 4101025. 35 .1722326422 25. 00157. 055. 4ln1767. 0 25. 11 1 双车道，不折减 公路-级车道荷载的均布荷载标准值mKNqk/5 .10， 集中荷载由内插法得KNPk230 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 19 计算公路-级汽车活载的跨中弯矩（图 2-8） 对于 1 号主梁： mKNmqymPMckKKKlKQ81.91125 .17375. 4518. 05 .10125. 1375. 4518. 0230125. 11)1 (2/,1 对于 2 号主梁： mKNmqymPMckKKKlKQ84.87425 .17375. 4497. 05 .10125. 1375. 4497. 0230125. 11)1 (2/,1 对于 3 号主梁： mKNmqymPMckKKKlKQ59.74425 .17375. 4423. 05 .10125. 1375. 4423. 0230125. 11)1 (2/,1 图 2-8 计算公路-级汽车活载的跨中弯矩 计算人群荷载的跨中弯矩（图 2-9） 图 2-9 计算人群荷载的跨中弯矩 对于 1 号梁 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 20 620. 0crcmm，且没有集中作用，故 mKNmKNqmMrclKQ2 .7125 .17375. 400. 3620. 02/,2 对于 2 号梁 mKNmKNqmMrclKQ64.4325 .17375. 400. 3380. 02/,2 对于 3 号梁 mKNmKNqmMrclKQ38.1825 .17375. 400. 3160. 02/,2 计算跨中截面公路-级活载最大剪力（图 2-10） 图 2-10 计算跨中截面公路-级活载最大剪力 对于 1 号梁 KNqmyPmQcckKclkQ23.1042125 .175 . 05 .10518. 0125. 15 . 02302 . 11518. 025. 112 . 112/,1 对于 2 号梁 KNqmyPmQcckKclkQ00.1002125 .175 . 05 .10497. 0125. 15 . 02302 . 11497. 025. 112 . 112/,1 对于 3 号梁 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 21 KNqmyPmQcckKclkQ11.852125 .175 . 05 .10423. 0125. 15 . 02302 . 11423. 025. 112 . 112/,1 计算跨中截面人群荷载最大剪力 对于 1 号梁 KNKNqmQrcrlKQ07. 445 .175 . 000. 3620. 02/,2 对于 2 号梁 KNKNqmQrcrlKQ49. 245 .175 . 000. 3380. 02/,2 对于 3 号梁 KNKNqmQrcrlKQ05. 145 .175 . 000. 3160. 02/,2 计算支点截面公路-级荷载最大剪力（图 2-11） 图 2-11 计算支点截面公路-级荷载最大剪力 对于 1 号梁 KNammqmqymPQckckkcKKQ07.233916.040.42421.0518.05.10125.15.1715.0518.05.1025.11518.02302.1125.1916.02112.1100,1 对于 2 号梁 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 22 KNammqmqymPQckckkcKKQ11.232916.040.42497.0632.05.10125.15.1715.0497.05.1025.11497.02302.1125.1916.02112.1100,1 对于 3 号梁 KNammqmqymPQckckkcKKQ44.201916.040.42423.0685.05.10125.15.1715.0423.05.1025.11423.02302.1125.1916.02112.1100,1 计算支点截面人群荷载最大剪力（图 2-12） 对于 1 号梁 KNmmqmqQcrccrKQ60.21916. 040. 4262. 05 . 100. 325 .171620. 000. 3916. 0200,2 对于 2 号梁 KNmmqmqQcrccrKQ68. 7916. 040. 4238. 000. 325 .171380. 000. 3916. 0200,2 对于 3 号梁 KNmmqmqQcrccrKQ23. 3916. 040. 4216. 000. 325 .171160. 000. 3916. 0200,2 图 2-12 计算支点截面人群荷载最大剪力 计算 1/4 跨截面公路-级活载弯矩（图 2-13） 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 23 图 2-13 计算 1/4 跨截面公路-级活载弯矩 对于 1 号主梁： mKNmqymPMcckKKKlKQ53.78125 .17281. 3518. 05 .10125. 1281. 3518. 0230125. 112 . 1)1 (4/,1 对于 2 号主梁： mKNmqymPMcckKKKlKQ85.74925 .17281. 3497. 05 .10125. 1281. 3497. 0230125. 112 . 1)1 (4/,1 对于 3 号主梁： mKNmqymPMcckKKKlKQ20.63825 .17281. 3423. 05 .10125. 1281. 3423. 0230125. 112 . 1)1 (4/,1 计算 1/4 跨截面人群荷载弯矩（图 2-14） 图 2-14 计算 1/4 跨截面人群荷载弯矩 对于 1 号梁 mKNqmMrlrlKQ40.532/5 .17281. 300. 3620. 04/,4/.2 对于 2 号梁 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 24 mKNqmMrlrlKQ73.322/5 .17281. 300. 3380. 04/,4/.2 对于 3 号梁 mKNqmMrlrlKQ78.132/5 .17281. 300. 3160. 04/,4/.2 计算 1/4 跨截面公路-级活载最大剪力（图 2-15） 图 2-15 计算 1/4 跨截面公路-级活载最大剪力 对于 1 号梁 KNqmyPmQccckKclkQ50.1674325 .1775. 05 .10518. 0125. 175. 02302 . 11518. 025. 112 . 114/,1 对于 2 号梁 KNqmyPmQccckKclkQ71.1604325 .1775. 05 .10497. 0125. 175. 02302 . 11497. 025. 112 . 114/,1 对于 3 号梁 KNqmyPmQccckKclkQ78.1364325 .1775. 05 .10423. 0125. 175. 02302 . 11423. 025. 112 . 114/,1 计算 1/4 跨截面人群荷载最大剪力（图 2-16） 对于 1 号梁 KNqmQkcLKQ15. 98/5 .17375. 000. 3620. 04/,2 对于 2 号梁 KNqmQkcLKQ61. 58/5 .17375. 000. 3380. 04/,2 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 25 对于 3 号梁 KNqmQkcLKQ36. 28/5 .17375. 000. 3160. 04/,2 图 2-16 计算 1/4 跨截面人群荷载最大剪力 表 2-4 主梁活载内力汇总表 梁号梁号 荷载类别荷载类别 弯矩弯矩mKNM/ 剪力剪力KNQ/ 跨中跨中 1/41/4 跨跨 支点支点 跨中跨中 1/41/4 跨跨 1 公路-级 911.81 781.53 233.07 104.23 167.50 人群 71.20 53.40 21.60 4.07 9.15 2 公路-级 874.84 749.85 232.11 100.00 160.71 人群 43.64 32.73 7.68 2.49 5.61 3 公路-级 744.59 638.20 201.44 85.11 136.78 人群 18.38 13.78 3.23 1.05 2.36 2.2.3 主梁内力组合 根据 JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范 ，按基本组合（用于承载力内力极限状态计算） 、偶然组合、作用短期效应组合（按正常使用极限状态设计时） 、作用长期效应组合（按正常使用极限状态设计时） ，分别按下式进行组合，其组合结构见表 2-5. 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 26 基本组合：miNJQjKqJCKQQGikGiudSSSS121100 作用短期效应组合：miNJQjKjGiksdSSS121 作用长期效应组合：miNJQjKjGikdSSS1221 表 2-5 荷载内力组合计算结果 梁号梁号 序序号号 荷载类别荷载类别 弯矩弯矩mKNM/ 剪力剪力KNQ/ 跨中跨中 1/41/4 跨跨 跨中跨中 1/41/4 跨跨 支点支点 1 1 恒载 633.94 475.46 0 72.85 145.69 2 公路-级 911.81 781.53 104.23 167.50 233.07 3 人群 71.20 2136.94 53.40 1739.45 4.07 151.62 9.15 334.73 21.60 531.37 4 基本组合 续表 2-5 梁号梁号 序序号号 荷载类别荷载类别 弯矩弯矩mKNM/ 剪力剪力KNQ/ 跨中跨中 1/41/4 跨跨 跨中跨中 1/41/4 跨跨 支点支点 1 5 短期组合 1343.41 1075.93 77.03 199.25 330.44 6 长期组合 1027.14 809.43 43.32 143.51 247.56 2 7 恒载 662.27 496.70 0 75.69 151.38 8 公路-级 874.84 749.85 100.00 160.71 232.11 9 人群 43.64 32.73 2.49 5.61 7.68 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 27 10 基本组合 2080.60 1691.65 143.49 323.68 517.36 11 短期组合 1319.30 1054.33 72.49 193.80 321.54 12 长期组合 1029.66 809.73 41.00 142.22 247.30 3 13 恒载 662.27 496.70 0 75.69 151.38 14 公路-级 744.59 638.20 85.11 136.78 201.44 15 人群 18.38 13.78 1.05 2.36 3.23 16 基本组合 1862.88 1508.81 120.62 285.62 468.19 17 短期组合 1201.86 957.22 60.63 173.80 295.62 18 长期组合 967.46 757.49 34.46 131.35 233.25 根据表 2-5 可知，3 号梁设计弯矩最大值mKNMd36.2348。 2.3 横隔梁内力计算 2.3.1 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 2-17 所示 图 2-17 跨中横隔梁的受载图式(单位：cm) 中横隔梁的计算荷载为： 公路-级 KNqyPPKkKkq84.1377 . 81215 .10123021210 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 28 人群荷载 KNqPrrr58.1927 . 8150. 100. 300 2.3.2 绘制中横隔梁rM的影响线 求rM的影响线坐标 P=1 作用在 1 号梁时：09. 053. 01511 01. 19 . 15 . 19 . 15 . 035. 09 . 15 . 153. 05 . 115 . 05 . 121111dddMr P1 作用在 5 号梁时： 23. 09 . 15 . 003. 09 . 15 . 109. 05 . 05 . 125155ddMr P1 作用在 3 号梁时：21. 018. 02313 71. 09 . 15 . 19 . 15 . 021. 09 . 15 . 118. 05 . 115 . 05 . 122123dddMr 由已学的影响线知识可知，rM影响线必在 r-r 截面处有突变， 根据Mr5和Mr3连续 延伸至 r-r 截面，即为Mrr值，由此即可绘出rM影响线，如图 3-2 所示。 2.3.3 绘制剪力影响线 对于 1 号主梁处截面的右1Q影响线可计算如下： P=1 作用在计算截面以右时：11RQ右，即i 11右i。 P=1 作用在计算截面以左时：111 RQ右，即1i 11右i。 绘成右1Q影响线，如图 3-2 所示。 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 29 图 2-18 中横隔梁内力影响线（单位：cm） 2.3.4 截面内力计算 将求得的计算荷载oqP和orP在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响1，得 公路-级： mKNpMoq99.22335. 095. 084.137125. 1123 人群荷载： mKNPMor.70.3267. 158.1923 剪力的计算： KNPQoq20.2140074. 0183. 0275. 0504. 084.1372 . 1125. 12 . 111右河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 30 2.3.5 内力组合 基本组合：mKNMud96.27670.324 . 18 . 099.2234 . 1 mKNQud55.29144. 74 . 18 . 020.2144 . 1右 短期组合：mKNMd09.12470.320 . 199.2237 . 0s KNQsd5 .14244. 70 . 120.2147 . 0右 长期组合：mKNMd52.7670.324 . 099.2234 . 01 KNQd70.8244. 74 . 020.2144 . 01右 2.2.4 4 行车道板的内力计算行车道板的内力计算 2.4.1 结构重力及其内力（取纵向 1m 宽的板条计算） 图 2-19 铰接悬臂行车道板（单位：cm） 1） 计算每延米板的恒载 g 沥青混凝土面层： mKNg/46. 0230 . 102. 01 C25 混凝土垫层： mKNg/16. 2240 . 109. 02 T 梁翼板自重： mKNg/00. 4250 . 1220. 012. 03 合计： 31321/62. 6imKNgggg 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 31 2）计算每延米板条的结构重力引起的内力 弯矩： mKNglMsg.505. 2274. 162. 62121220 剪力： KNglQsg759. 5274. 162. 60 2.4.2 公路-级车辆荷载产生的内力 可变荷载效应公路-级，以重车后轮作用于铰接缝轴线上最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载（如图 4-2 所示） 图 2-20 车轮作用于绞线轴线上（单位：cm） 根据轴距及轴重，应以重轴为主，取后轴2 140PkN计算。轮载分布：车轮着地尺寸220.2 0.6abm，经铺装层按 45 角扩散后，在板顶的分布尺寸： mHaa42. 011. 022 . 0221 mHbb82. 011. 026 . 0221 经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载有效分布宽度为： mldaa56. 387. 024 . 142. 0201 冲击系数：25. 1125. 01 作用在每延米板条上的弯矩： 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 32 作用在每延米板条上的剪力： KNaPQSP579.2456. 34140225. 141 2.4.3 内力组合 按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为 mKNMMMspsgud.889.25345.164 . 1505. 22 . 14 . 12 . 1 KNQQQspsgud321.41579.244 . 1759. 52 . 14 . 12 . 1 2.5 持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算 .5.1 配置主梁受力钢筋 由弯矩基本组合计算表 2-5 可以看出，1 号和 5 号梁dM值最大，考虑到设计施工方便，并留有一定的安全储备，故按 1 号梁计算弯矩进行配筋。 设钢筋净保护层为 3cm，钢筋重心至底边距离为 cmhas7 .1011007. 0307. 03 则主梁有效高度为cmcmahhs3 .99)7 .10110(0。 已知 1 号梁跨中弯矩dM=mKN94.2136， 下面判别主梁为第一类 T 形截面或第二类 T 形截面；若满足20fffcddhhbfMr，则受压区全部位于翼缘内，为第一类 T 形截面，否则位于腹板内，为第二类 T 形截面。 式中，0r为桥跨结构重要性系数，取为 1.0；cdf为混凝土轴心抗压强度设计值，本设计采用 C35 混凝土，故cdf=18.4,Mpa；fb为 T 形截面受压区翼缘有效宽度，取下列三者中的最小值： 计算跨径的 1/3: cmlbf3 .5833 mKNblaPMsp.345.16482. 087. 056. 34140225. 144110河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 33 相邻两梁的平均间距：d=190cm cmhbbff208)161218(12 此处，b 为梁腹板宽度，其值为 18cm，fh为受压区翼缘悬出板的平均厚度，其值为 16cm。 所以取cmbf190。 1）判断 T 形截面类型 mKNhhhbffffcd96.5106)2160993(1609 . 1104 .18)2(30 mKNmKNMrd94.213694.21360 . 10 因此，受压区位于翼缘内，属于第一类 T 形截面。应按宽度为fb的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。 2）求受压区高度 设混凝土截面受压区高度为 x，则利用下式计算： 062. 099319004 .181094.21362620/0hbfMafcd 064. 0062. 02112110a mmmmhx16055.63993064. 00 3）求受拉钢筋面积sA 根据式xbffAfcdsdS 则2232.673306355. 09 . 14 .18cmmfxbfAsdfcds 选用 10 根直径为 30mm 的 HRB400 钢筋，则2232.6768.70cmcmAs。 钢筋布置图如图 2-21 所示： 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 34 图 2-21 主梁钢筋布置图 4）钢筋间距横向净距 mmdmmmmSn25.312525. 125. 140406060160且 5）截面复核 钢筋重心位置sa为：cmas5 .1035 . 23，则 cmcmahhs5 .99)5 .10110(0。 查表可知，53. 0b， 故mmhmxb5 2 7 4. 09 9 5. 053. 006355. 00 则截面受压区高度符合规范要求。 配筋率为 %2 . 0%37. 0)5 .99190%(10068.70)/(0hbAfs 故配筋率满足规范要求。 2.5.2 持久状况截面承载力能力极限状态计算 按截面实际配筋面积计算截面受压区高度x为 cmcmcmbfAfxfcdssd1667. 61904 .1868.70330 截面抗弯极限状态承载力为 mKNmKNmKNxhxbfMfcdd94.213641.2242)20667. 0995. 0(0667. 09 . 1104 .18)2(30 抗弯承载力满足要求。 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 35 2.5.3 斜截面抗剪承载力计算 由表 2-5 可知，支点剪力以 1、5 号梁为最大考虑安全因数，一律采用 1号梁剪力值进行抗剪计算。跨中剪力效应以 1、5 号梁为最大，一律以 1 号梁剪力值进行计算。 KNVd37.5310 KNVd62.15121 假定最下排 2 根钢筋没有弯起而通过支点，则有： a=4.5cm，cmcmahh5 .105)5 . 4110(0 验算抗剪截面尺寸，根据下式： KNKNVrKNKNbhfdkcu37.53137.5310 . 147.5441055160401051. 01051. 0030,3 故端部抗剪截面尺寸满足要求。 验算是否需要进行斜截面抗剪强度计算： 跨中段截面：KNbhfatd26.139105516065. 10 . 11050. 0105 . 03023 支点截面： KNbhfatd08.13199316065. 10 . 11050. 0105 . 03023 因0230105 . 0bhfaVrtdd，应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。 1）斜截面配筋的计算图式 （1）最大剪力dV取用距支座中心 h/2（梁高一半）处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担的剪力csV不下于 60%dV，弯起钢筋（按 450弯起）承担的剪力sbV不大于 40%dV。 （2）计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用距支座中心h/2 处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。 （3）计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时，取用前一排弯起钢筋下面弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。 弯起钢筋配置及计算图示（如图 5-2 所示） 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 36 由内插可得。距支座中心 h/2 处得剪力效应dV为 KNKNVd5 .50755. 075. 862.15137.53137.531 则KNKNVcs5 .3045 .5076 . 0 KNKNVsb2035 .5074 . 0 设置弯起钢筋长度为 517.3cm。 设采用架立钢筋为直径 22mm 的 HRB335 钢筋，钢筋中心至梁受压翼板上边距离mmas56/，弯起钢筋的弯起角度为 45 度，现弯起41 NN钢筋，计算如下： 图 2-22 弯起钢筋配置及计算图式 （4）简支梁的第一排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心的截面处，这时： mmh9 .9545 . 0301 .25305 . 1303011001 弯起钢筋 N1 与梁纵轴线交点 1 距支座中心距离为： mmS4505 . 0303021109951 （5）简支梁的第二排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心的截面处，这时： mmh9255 . 0301 .25305 . 2303011002 河北科技师范学院 2012 届本科毕业设计 37 弯起钢筋 N2 与支座中心距离为： mmx1880925955 由比例可求出 KNVsb68.167203517