装配式钢筋混凝土简支T型梁设计.doc

南 阳 理 工 学 院 本 科 课 程 设 计桥梁工程课程设计学 院： 土木工程学院 专 业： 班 级： 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 王 付 洲 完 成 日 期： 目 录1 设计目的12 设计题目13 设计内容13.1 行车道板的内力计算13.2 主梁内力计算13.3 横隔梁计算14 设计资料14.1 桥面净空14.2 主梁跨径和全长14.3 材料14.4 结构尺寸（如图4-1，图4-2，图4-3所示）25.1 恒载及其内力（按纵向1m宽的板条计算）35.1.1 每延米板条上恒载g的计算45.1.2 每延米板条的恒载内力计算45.2 车辆荷载产生的内力45.3内力组合55.3.1 承载能力极限状态内力组合（用于验算强度）55.3.2 正常使用极限状态内力组合（用于验算裂缝宽度）66、 主梁内力计算66.1 活载产生的主梁内力66.1.4荷载位于支座处时的横向分布系数计算如下：76.2 荷载位于主梁中部的横向力分布系数76.2.1 计算I和86.2.2 计算抗扭修正系数96.2.3 计算横向影响线竖标值96.2.4 计算荷载横向分布系数106.3 荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化126.4 主梁恒载内力计算136.4.1计算恒载集度146.4.2 恒载计算表146.4.3 恒载内力表156.5 活载内力计算157 横隔梁内力计算207.1 确定作用在横隔梁上的计算荷载217.2绘制中横隔梁的内力影响线217.2.1 对于号梁上的截面弯矩M的影响线可计算如下：227.2.2 对于1号梁和2号梁之间的截面的弯矩,影响线计算如下：227.2.3 对于2号梁的截面弯矩的影响线可计算如下：257.2.4 对于2号梁和3号梁之间的截面的弯矩影响线计算如下：267.2.5 对于3号梁截面的弯矩影响线计算如下：287.3 判断弯矩和剪力最不利的截面308 结束语319 参考文献321 设计目的运用荷载横向分布系数的计算方法，最不利荷载的确定方法及受弯构件正截面、斜截面配筋的理论进行分析计算，从而进一步掌握有关 设计计算方法。2 设计题目装配式钢筋混凝土简支T型梁设计3 设计内容3.1 行车道板的内力计算3.2 主梁内力计算3.3 横隔梁计算4 设计资料4.1 桥面净空净-7+2*1.0m人行道4.2 主梁跨径和全长主梁：标准跨径: (墩中心的距离)计算跨径：（支座中心距离）预制长度：（主梁预制长度）横隔梁5根，肋宽15cm.4.3 材料材料规格内容钢筋HRB335（原级）主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋R235(原级）箍筋混凝土C25主梁C30防水桥面铺装4.4 结构尺寸（如图4-1，图4-2，图4-3所示）5 行车道板的内力计算对于的装配式T型梁，采用不承担弯矩的铰接缝连接时，则可以简化为铰接悬臂5.1 恒载及其内力（按纵向1m宽的板条计算）计算铰接悬臂板的设计内力，车辆荷载的布置如图所示（见图5-1）5.1.1 每延米板条上恒载g的计算C30混凝土桥面铺装：C25混凝土T形梁翼板自重每延米板条上恒载gg=+ 每延米板条上恒载g的计算表桥面铺装T形梁翼板自重合计5.1.2 每延米板条的恒载内力计算每米宽板的恒载弯矩每米板宽的恒载剪力5.2 车辆荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰缝轴线上（见图5-1所示），后轴作用力标准值为P=140kN，轮压分布宽度如图5-2所示，后轮着地宽度为。着地长度为，则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：由规范可知：汽车荷载的局部加载及在T梁，箱梁悬臂板上的冲击系数采用1.3。作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米宽板条上的剪力为：5.3内力组合5.3.1 承载能力极限状态内力组合（用于验算强度）5.3.2 正常使用极限状态内力组合（用于验算裂缝宽度）短期效应：长期效应：6、 主梁内力计算6.1 活载产生的主梁内力6.1.1当荷载位于支点处时，应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数，如图6-1b)、c)、d)所示，绘制1号梁、2号梁和3号梁的横向分布系数影响线。6.1.2在影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置规范规定：对于汽车荷载，规定的汽车横向轮距为1.80m，两列汽车轮的横向最小间距为1.30m，车轮距离人行道缘石的最小距离为0.50m。人群荷载应在人行道宽度范围内满布。6.1.3求出相应于荷载位置的影响线竖标值：在影响线上确定荷载沿横向最不利的荷载布置，如图6-1所示。 76.1.4荷载位于支座处时的横向分布系数计算如下：号和号主梁活载横向分布系数公路级：号和号主梁活载横向分布系数公路级：号主梁活载横向分布系数公路级：6.2 荷载位于主梁中部的横向力分布系数此桥在跨度内设有多个横隔梁，具有强大的横向连接刚度，且承重结构的宽跨比为。且为了更加准确的计算，故可按偏心压力法来计算横向分布系数，其步骤如下：T形主梁的细部尺寸如图6-2所示6.2.1 计算I和翼板的换算平均高度：求主梁截面的重心位置：主梁抗弯惯性矩：对于翼板：。查规范得：对于梁肋：。查规范并采用现行内插得：主梁抗扭惯性矩：6.2.2 计算抗扭修正系数由规范可知，n=5时，=1.042 。并取G=0.4E6.2.3 计算横向影响线竖标值对于1号边梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为：影响线零点离1号主梁轴线的距离对于2号主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为对于3号主梁考虑抗扭修正后的横向影响线竖标值为：6.2.4 计算荷载横向分布系数1、2、3、号主梁的横向影响线和布载图示，如图6-3b)、c)、d)所示。 对于1号边梁的横向分布系数： 汽车荷载：人群荷载：对于2号梁的横向分布系数： 汽车荷载：人群荷载：对于3号梁的横向分布系数： 汽车荷载：人群荷载：4、5号主梁的横向分布系数分别与2、1还主梁相等。横向分布系数汇总如图3-1所示梁号荷载位置汽车荷载人群荷载跨中0.5020.567支点0.3351.227跨中0.4260.413支点0.5000跨中0.4000.400支点0.64006.3 荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化当用杠杆原理法确定出位于支点处荷载横向分布系数和采用修正偏心压力法确定位于跨中的荷载横向分布系数后，可以用下图近似的处理方法来确定其他位置的荷载横向分布系数。对于有多根横隔梁的情况，从第一根内横隔梁起向支点处直线过度如下图所示：当求简支梁跨中最大弯矩时，通常按不变的计算。只有在计算主梁梁端截面的最大剪力时，才考虑横向分布系数变化的影响。6.4 主梁恒载内力计算五梁式装配式预应力混凝土简支梁的主梁和横隔梁截面如下图所示：计算跨径为24.50m,主梁间距1.8m，每侧栏杆及人行道构件的重力的作用力为5.5KN/m,人群荷载的标准值为3 KN/ .6.4.1计算恒载集度 跨中边梁面积： 中梁截面面积： 中间横隔梁面积： 梁截面面积：0.196+0.2555=0.45156.4.2 恒载计算表 恒载计算表一期恒载主梁自重边主梁中主梁横隔梁折算荷载边主梁中主梁二期恒载桥面铺装栏杆和人行道合计边主梁中主梁当X=0时，边主梁=0 =中主梁=0 =当X=l/4时，边主梁= =中主梁= =当X=l/2时，边主梁= =中主梁= =6.4.3 恒载内力表 恒载内力表内力边主梁中主梁截面位置x弯矩M()剪力V(KN)弯矩M()剪力V(KN)x=00208.5440214.975X=l/4957.999104.289987.543107.488X=l/21277.33201316.72306.5 活载内力计算 公路级 均布荷载 集中荷载计算 规范规定：5ml50m：值采用180360kN直线内插。其中，l为桥梁的计算跨径。计算剪力效应时，集中荷载的标准值应乘以1.2的系数。冲击系数采用规范给定的取值：1+=1.3, 人群荷载的标准值： 计算弯矩效应时：计算剪力效应时：在活载内力计算中，本设计对于横向分布系数的取值作如下考虑：计算主梁活载弯距时，均采用统一的横向分布系数，鉴于跨中和四分点剪力影响线的较大坐标位于桥跨中部，故也按不变化的来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而考虑支撑条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值（如图3-4），即从支点到之间，横向分布系数用与值用直线内插法，期于区段取值。计算跨中截面最大弯距及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置的弯距采用直接加载求活载内力的方法计算。计算公式为：对于汽车荷载：对于人群荷载：作用效应基本组合时：作用短期效应组合：作用长期效应组合：号梁活载内力组合计算 汽车荷载 人群荷载 支座处：弯矩为0 剪力：恒载 恒载 作用效应基本组合时：作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：处： 弯矩：恒载 活载 作用效应基本组合时： 作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：跨中处：剪力为0弯矩：恒载 活载 作用效应基本组合时： 作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：号梁活载内力组合计算 汽车荷载 人群荷载 支座处：弯矩为0 剪力：恒载 活载 作用效应基本组合时：作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：处： 由于此处的等截面的剪力小于支点截面，故剪力不用计算弯矩：恒载活载 作用效应基本组合时： 作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：跨中处：剪力为0弯矩：恒载 活载 作用效应基本组合时： 作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：号梁活载内力组合计算 汽车荷载 人群荷载 支座处：弯矩为0 剪力：恒载 活载 作用效应基本组合时：作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：处：由于此处的等截面的剪力小于支点截面，故剪力不用计算弯矩：恒载 活载 作用效应基本组合时： 作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：跨中处：剪力为0弯矩：恒载 活载 作用效应基本组合时： 作用短期效应组合时：作用长期效应组合时：7 横隔梁内力计算对于具有多根横隔梁的桥梁，通常就只要计算受力最大的跨中横隔梁的内力用修正偏心压力法计算装配式混凝土简支梁桥跨中横隔梁在汽车荷载（公路级 ）作用下的弯矩M和剪力V。均布荷载 计算弯矩效应时：计算剪力效应时：7.1 确定作用在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下图，纵向行车轮对横隔梁的计算荷载为：计算弯矩效应时：计算剪力效应时：纵向人群荷载隔梁的计算荷载为：计算弯矩效应时：计算剪力效应时: 7.2绘制中横隔梁的内力影响线已经算得号、号、号主梁的横向影响线的竖标值为： 7.2.1 对于号梁上的截面弯矩M的影响线可计算如下： 故可知在号梁处的弯矩为0对于号梁上的截面剪力的影响线可计算如下： 可绘制的影响线如下:求得的计算荷载在剪力影响线上按最不利荷载位置加载，并计入冲击系数的影响=1.3 剪力 由于人群荷载的影响线为负值，对结构是有利的，可以忽略不计。7.2.2 对于1号梁和2号梁之间的截面的弯矩,影响线计算如下：P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可绘出影响线，如下图所示：设零点的位置距离3号梁中心的距离为X则 X=2182按最不利的位置布置车辆荷载后对应的影响线竖标值计算如下： 1号梁和2号梁之间的剪力同的剪力影响线，但布载和内力计算结果不同，由于 人群荷载的影响线竖标值为负，对结构是有利的，可以忽略不计。对于1号梁和2号梁之间的截面的剪力,影响线计算如下：设零点的位置距离1号梁中心的距离为X则 X=5782故可绘制的影响线如下所示：人群荷载的影响线竖标值为负，对结构是有利的，可以忽略不计按最不利的位置布置车辆荷载后对应的影响线竖标值计算如下： 由于人群荷载的影响线竖标值为负，对结构是有利的，可以忽略不计。7.2.3 对于2号梁的截面弯矩的影响线可计算如下： P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可绘出影响线，如下图所示：设零点的位置距离3号梁中心的距离为X则 X=2182故由于人群荷载的影响线竖标值为负，对结构是有利的，可以忽略不计。2号梁截面剪力的影响线计算如下：P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可绘出影响线，如下图所示：设零点的位置距离3号梁中心的距离为X则 故 7.2.4 对于2号梁和3号梁之间的截面的弯矩影响线计算如下：P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可绘出影响线，如下图所示： 设零点的位置距离3号梁中心的距离为X则 X=2683将汽车荷载在M影响线上按最不利的情况布置 由于人群荷载的影响线竖标值为负，对结构是有利的，可以忽略不计。2号梁和3号梁之间的剪力影响线竖标值同，其影响线如下图所示： 按最不利的情况布置荷载如上图： 由前面计算的结果可得 故7.2.5 对于3号梁截面的弯矩影响线计算如下：P=1作用在号主梁轴上时： P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可绘出影响线，如下图所示：设零点的位置距离3号梁中心的距离为X则 X=2908将汽车荷载在M影响线上按最不利的情况布置 对于3号梁截面的弯矩影响线计算如下：P=1作用在号主梁轴上时： P=1作用在号主梁轴上时：P=1作用在号主梁轴上时：有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可绘出影响线，如下图所示：设零点的位置距离1号梁中心的距离为X则 X=171将汽车荷载在影响线上按最不利的情况布置 7.3 判断弯矩和剪力最不利的截面 剪力最大截面：2号梁截面 弯矩最大截面：3号梁截面 鉴于横隔梁的恒载内力太小，可忽略不计，则按承载能力极限状态计算内力为： 9 参考文献1 刘嘉玲桥梁工程M北京：人民交通出版社，2013.2 结构设计原理教材3 公路桥涵设计通用规范（JTG-D60-2004）4 公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥设计规范（JTG-D60-2004）5 公路桥梁设计丛书桥梁通用构造及简支梁桥 胡照同，陈万春编著。6 桥梁计算示例集混凝土简支梁（版）桥.易建国编著。7 T型梁有关标准图