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文本内容:
钢筋混凝土T形简支梁桥一.设计资料与结构布置
(一).设计资料
1.桥面跨径及桥宽标准跨径该桥为二级公路上的一座简支梁桥,根据桥下净空和方案的经济比较,确定主梁采用标准跨径为16m的装配式钢筋混凝土简支梁桥主梁全长根据当地温度统计资料并参考以往设计值主梁预制长度为
15.96m.计算跨径根据梁式桥计算跨径的取值方法,计算跨径取相邻支座中心间距为1
5.5m.桥面宽度横向布置为净-7(行车道)+2×
0.75m(人行道)+2×
0.25(栏杆)桥下净空:4m
2.设计荷载根据该桥所在道路等级确定荷载等级为人群荷载
3.0KN/m车道荷载qk=
0.75×
10.5N/m=
7.875N/m集中荷载pk=
0.75×
22.2N/m=
166.5N/m
3.材料的确定混凝土主梁采用C40,人行道、桥面铺装、栏杆C25钢筋直径≥12mm采用HRB335级钢筋直径12mm采用HPB235级热轧光面钢筋
4.设计依据
(1)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
(2)《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)
(3)《桥梁工程》
(4)《桥梁工程设计方法及应用》
(二)结构布置1.主梁高以往的经济分析表明钢筋混凝土T形简支梁高跨比的经济范围大约在-之间,本桥取,则梁高取1m.
2.主梁间距装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般选在
1.6-
2.2之间,本桥选用1.6m
3.主梁梁肋宽为保证主梁抗剪需要,梁肋受压时的稳定,以及混凝土的振捣质量,通常梁肋宽度为15cm-18cm,鉴于本桥跨度16m按较大取18cm
4.翼缘板尺寸由于桥面宽度是给定的,主梁间距确定后,翼缘板宽即可得到
2.0m因为翼缘板同时又是桥面板根据受力特点一般设计成变厚度与腹板交接处较厚通常取不小于主梁高的本设计取8.5cm翼缘板的悬臂端可薄些,本设计取8cm
5.横隔梁为增强桥面系的横向刚度,本桥除支座处设置端横隔梁外,在跨中等间距布置三根中间横隔梁,间距4×385m,梁高一般为主梁高的左右,取
0.8m,厚度取12-16之间,本设计横隔梁下为16cm,上缘18cm
6.桥面铺装采用2cm厚的沥青混凝土面层,9cm的25号混凝土垫层图
1.桥梁横断面图图
2.桥梁纵断面图二.主梁计算
(一)跨中横向分布系数计算mc按比拟正交异板法计算图
3.主梁断面图图
4.横隔梁断面图平均厚h==10cmax=CM1.主梁抗弯惯矩Ix=×160-18×103+160-18×10×
30.2-2+×18×1003+18×100×50-
30.22=3119262主梁比拟单宽抗弯惯矩JX=/cm2.横隔梁抗弯惯矩由于横隔梁截面有变化,故取平均值来确定一般有效宽度,横隔梁取两根边主梁轴线距离l‘=4×b=4×160=640cm查表得则求横隔梁截面重心位置ay3.主梁和横隔梁的抗扭惯矩对于T形梁翼板刚性连接情况应有式(2-5-27)来求,对于主梁肋主梁翼板的平均厚度h1=查表得c=
0.291则I’Tx=
0.291×(100-10)×182=152740cm4对于横隔梁查表得c=
0.285则I’Ty=
0.285×(85-10)×173=105015cm4所以由下式I’Tx+I’Ty=1/3h13+1/bITx′+1/aITy′=1/3×103+152740/160+105015/385=1370cm4/cm
4.计算参数和==
5.计算各主梁横向影响线坐标已知θ=
0.5926从附表“G-M”计算图表可查得影响线系数K1和K0表
1.影响线系数K1和K0系数梁位荷载位置B0-校核K
100.
7950.
8850.
9951.
1101.
2051.
1100.
9950.
8850.
7957.
981.
0801.
1401.
2001.
2201.
11010.
8100.
7000.
6008.
021.
5001.
4501.
3701.
20010.
8000.
6500.
5400.
4307.
9751.
9501.
571.
291.
10.
940.
80.
630.
530.
47.
922.
131.
681.
331.
080.
830.
770.
550.
430.
337.9K
000.
630.
8111.
181.
31.
1810.
810.
637.
911.
451.
431.
391.
351.
190.
930.
650.
390.
058.
082.
91.
921.
781.
421.
010.
650.26-
0.19-
0.
558.
033.
552.
832.
121.
430.
840.35-
0.15-
0.55-
0.
958.
124.
543.
542.
31.
430.610-
0.55-
0.95-
1.
447.93注校核用公式用内插法求实际梁位处的K1和K0值对于1号梁K‘=K+(K—K)=
0.31K+
0.69K对于2号梁K‘=K+(K—K)=
0.69K+
0.31K对于3号梁K‘=K
6.计算各梁的荷载横向分布系数表
2.各梁影响线竖标值计算表梁号算式荷载位置B0-1K1=
0.31K1+
0.69K
11.
6401.
5431.
3951.
1880.
9690.
7630.
6130.
5030.402K0=
0.31K0+
0.69K
02.
6812.
3271.
9311.
4470.
9070.
5160.062-
0.279-
0.614K1‘—K0‘-
1.041-
0.784-
0.536-
0.
2590.
0620.
2470.
5510.
7821.016A=K1‘—K0‘-
0.103-
0.078-
0.053-
0.
0260.
0060.
0250.
0540.
0770.101K0‘+A
2.
5782.
2491.
8781.
4210.
9130.
5410.116-
0.202-
0.
5130.
5160.
4500.
3760.
2840.
1830.
1080.023-
0.040-
0.1032K1=
0.69K1+
0.31K
11.
3701.
3541.
3171.
2061.
0340.
8620.
7000.
5900.483K0=
0.69K0+
0.31K
01.
8591.
8311.
7531.
5161.
1090.
7560.311-0062-0428K1‘-K0‘-
0.4__-
0.477-
0.436-
0.310-
0.
0750.
1060.3__
0.6520.911A=K1‘—K0‘-
0.049-
0.047-
0.043-
0.031-
0.
0070.
0110.
0380.
0650.090K0‘+A
1.
8101.
7841.
7101.
4851.
1020.
7670.
3500.003-
0.
3380.
3620.
3570.
3420.
2970.
2200.
1530.0700-
0.0683K1‘—K
100.
7950.8850.
9951.
1101.
2051.1100.
9950.
8850.795K0‘—K
000.
3200.
6801.
0251.
3801.
5001.
3801.
0250.
6800.320K1‘-K0‘
0.
4750.205-
0.030-
0.270-
0.295-
0.270-
0.
0300.
2050.475A=K1‘—K0‘
0.
0470.020-
0.003-
0.027-
0.029-
0.027-
0.
0030.
0200.047K0‘+A
0.
3670.
7001.
0221.
3531.
4711.
3531.
0220.
7000.
3670.
0730.
1400.
2040.
2710.
2940.
2710.
2040.
1400.073影响线上最不利位置布置荷载后可按相应影响线的坐标值求得主梁的荷载的横向分布系数1号梁汽mcq=1/
20.425+
0.290+
0.176+
0.049=
0.47人群mcr=
0.75×
0.479=
0.3592号梁汽mcq=1/
20.352+
0.3+
0.214+
0.095=
0.481人群mcr=
0.75×
0.359=
0.2693号梁汽mcq=1/
20.161+
0.266+
0.292+
0.225=
0.472人群mcr=
0.75×
0.110=
0.083在影响线上按横向最不利布置荷载后,就可按相应的影响线竖标值求得主梁的荷载横向分布系数图
5.荷载横向分布系数图
(二)支点处荷载横向分布系数m0采用杠杆原理法计算绘制横向影响线图,在横向按最不利荷载布置,如图图
6.支点处横向分布系数图1号梁汽mcq=1/2=
0.438人群mcr=
1.422×
0.75=
1.0672号梁汽mcq=1/2×1=
0.5人群mcr(影响线为负故不布载)3号梁汽mcq=1/21+
0.188=
0.594人群mcr=0表
3.各主梁横向分布系数荷载跨中-跨支点1号梁2号梁3号梁1号梁2号梁3号梁汽车
0.
4700.
4810.
4720.
4380.
5000.594人群
0.
3590.
2690.
0831.06700三.主梁的内力计算
1.横载内力计算主梁g1=横隔梁边主梁g2=中主梁=
0.732=
1.46桥面铺装层g3=栏杆和人行道g4=5×2/5=2作用于边主梁的全部恒载g=
8.05+
0.73+
3.71+2=
14.49作用于中主梁的全部恒载g‘=
8.05+
1.46+
3.71+2=
15.
222.横载内力计算便主梁的剪力和弯矩如图Mx=Qx==图
7.横载内力计算简图表
4.横载内力剪力Q弯矩MX=0X=X=X=0X=X=边主梁
112.
356.
100326.
4435.2中主梁
118.
059.
000342.
8457.
13.活载内力计算表
5.影响线__计算表项目计算图示影响线__ΩMM1/2ΩM=1/8×L2×1/2=1/8×
15.52=30M1/4ΩM=3/32×L2×1/2=3/32×
15.52=
22.5Q1/2ΩM=0Q0ΩM=1/2×L=1/2×
15.5=
7.75图
8.L/4截面弯矩集中荷载作用下的计算公式为分布荷载作用下的计算公式为双车道不折减,ξ=11+=1+则对于1号梁汽车:跨中弯矩M=
1.
2210.
470166.
53.875+
7.87530=
505.8KN·m弯矩M=
1.
2210.
470166.
52.906+
7.87522.5=
379.3KN·m跨中剪力Q=
1.
2210.
470166.
50.5+
7.
8751.938=
56.5KN·m剪力Q=
1.
2210.
470166.
50.75+
7.
8754.36=
91.4KN·m支点剪力Q=
1.
2210.
438166.51+
7.
8757.75=
121.7KN·m人群qr=
30.75=
2.25KN·m跨中弯矩M=
0.
3590.75330=
24.2KN弯矩:M=
0.
3590.75322.5=
18.2KN跨中剪力Q=
0.
3590.
7531.938=
1.6KN剪力Q=
0.
3590.
7534.36=
3.5KN支点剪力Q=
1.
0670.
7537.75=
18.6KN则对于2号梁汽车跨中弯矩M=
1.
2210.
481166.
53.875+
7.87530=
517.7KN·m弯矩M=
1.
2210.
481166.
52.91+
7.87522.5=
388.2KN·m跨中剪力Q=
1.
2210.
481166.
50.5+
7.
8751.938=
57.9KN·m剪力Q=
1.
2210.
481166.
50.75+
7.
8754.36=
93.5KN·m支点剪力Q=
1.
2210.
5166.51+
7.
8757.75=
138.9KN·m人群跨中弯矩:M=
0.
2690.75330=
18.2弯矩:M=
0.
2690.75322.5=
13.6跨中剪力Q=
0.
2690.
7531.938=
1.2剪力Q=
0.
2690.
7534.36=
2.6支点剪力Q=0则对于3号梁汽车跨中弯矩M=
1.
2210.
472166.
53.875+
7.87530=
508.0弯矩M=
1.
2210.
472166.
52.91+
7.87522.5=
381.0跨中剪力Q=
1.
2210.
472166.
50.5+
7.
8751.938=
56.8剪力Q=
1.
2210.
472166.
50.75+
7.
8754.36=
91.8支点剪力Q=
1.
2210.
594166.51+
7.
8757.75=
165.0人群跨中弯矩M=
0.
0830.75330=
5.6弯矩:M=
0.
0830.75322.5=
4.2跨中剪力Q=
0.
0830.
7531.938=
0.4剪力Q=
0.
0830.
7534.36=
0.8支点剪力Q=0表
6.1号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力QX=0X=X=X=0X=X=
(1)恒载
0326.
4435.
2112.
356.10
(2)汽车荷载
0379.
3505.
8121.
791.
456.5
(3)人群荷载
018.
224.
218.
63.
51.6
(4)
1.2
(1)+
1.4
(2)+
0.
81.4
(3)
0943.
01257.
5326.
0199.
280.9
(5)
(1)+
0.7
(2)+1
(3)
0610.
1813.
5216.
1123.
641.2
(6)
(1)+
0.4
(2)+
0.4
(3)
0484.
4647.
2168.
494.
123.2
(7)—
56.3%
56.3%
52.3%
64.2%
97.8%
(8)提高系数———3%——
(9)提高后组合-
943.
01257.
5335.
6199.
280.9控制设计计算内力-
943.
01257.
5335.
8199.
280.9表
7.2号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力QX=0X=X=X=0X=X=
(1)恒载
0342.
8457.
1118.
059.00
(2)汽车荷载
0388.
2517.
7138.
993.
557.9
(3)人群荷载
013.
618.
202.
61.2
(4)
1.2
(1)+
1.4
(2)+
0.
81.4
(3)
0970.
11293.
7336.
1204.
682.4
(5)
(1)+
0.7
(2)+1
(3)
0628.
1837.
7215.
2127.
141.7
(6)
(1)+
0.4
(2)+
0.4
(3)
0503.
5671.
5173.
697.
423.6
(7)-56%56%
57.9%64%98%
(8)提高系数------
(9)提高后组合-
970.
11293.
7336.
1204.
682.4控制设计计算内力-
970.
11293.
7336.
1204.
682.4表
8.3号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M剪力QX=0X=X=X=0X=X=
(1)恒载
0342.
8457.
1118.
059.00
(2)汽车荷载
0381.
0508.
0165.
091.
856.8
(3)人群荷载
04.
25.
600.
80.4
(4)
1.2
(1)+
1.4
(2)+
0.
81.4
(3)
0949.
51266.
0372.
6200.
280.0
(5)
(1)+
0.7
(2)+1
(3)
0613.
7818.
3233.
5124.
140.2
(6)
(1)+
0.4
(2)+
0.4
(3)
0496.
9662.
5184.
096.
022.9
(7)-
56.2%
56.2%62%
64.2%
99.4%
(8)提高系数------
(9)提高后组合-
949.
51266.
0372.
6200.
280.0控制设计计算内力-
949.
51266.
0372.
6200.
280.0三.行车道板的计算
(一).恒载及其内力
1.每延米板上的恒载g以纵向1m宽的板条进行计算沥青混凝土面层:g1=
0.02×1×21=
0.42KN/m混凝土垫层:g2=
0.09×1×23=
2.07KN/mT梁翼板自重:g3=
0.08+
0.12/2×1×25=
2.5KN/m合计:g=∑gi
4.99KN/m
2.每米宽板条的恒载内力弯矩:__g=-1/2gl02=-1/2×
4.99×(
0.71)2=-
1.26KN.m剪力:QAg=gl0=
4.99×
0.71=
3.54KNT梁翼板所构成的铰接悬臂板如图图
13.行车道板构造
(二)活载及其内力后轮最大作用力140KN后轮着地长度a2=
0.2m宽度b=
0.6m则a1=a2+2H=
0.2+2×
0.11=
0.42mb1=b+2H=
0.6+2×
0.11=
0.82m荷载对于悬臂根部的有效分布宽度:a=a1+d+2l0=
0.42+
1.4+2×
0.71=
3.24m冲击系数:1+μ=
1.3作用于每米宽板条上的弯矩为__P=-1+μ×p/4a×l0-b1/4=-
1.3×140/4×
3.24×
0.71-
0.82/4=-
14.19KN.m作用于每米宽板条上的剪力:QAP=1+μ×P/4a=
1.3×140/4×
3.24=
28.08KN
(三)荷载组合__=
1.2×__g+
1.4×__P=
1.2×-
1.26+
1.4×-
14.19=-
21.37KN.mQA=
1.2×QAg+
1.4×QAP=
1.2×
3.54+
1.4×
28.08=
43.56KN四.支座计算采用板式橡胶支座
(一)选定支座平面尺寸由橡胶支座板的抗压强度和梁端或墩台顶混凝土的局部承压强度来确定对橡胶支座应满足σj=≤[σj]若选定支座平面尺寸ab=20×18=3600cm2,则支座形状系数S为S===
9.47式中t—为中间层橡胶片厚度,取t=
0.5cm2当S>8时,橡胶板的平均容许压应力[σj]=10MPa,橡胶支座的弹性模量Ej为Ej=530S-418=
460.11MPa计算最大支反力,3号梁为最大N恒=118KN,N汽=165KN,N人=0因此,N汽车组合=118+165=283KN按容许应力计算的最大支反力N为N==
226.4KNσj==
0.629KN/cm2=
6.29MPa<[σj]
(二)确定支座的厚度主梁的计算温差取△T=35C,温度变形有两端的支座均摊,则每一个支座承受的水平位移△D为△D=α△TL'=×10-5×35×1550+18=
0.274㎝计算活载制动引起的水平位移,首先需确定作用在每一个支座上的制动力HT对于16m桥跨可布置一行车队其总重为汽车制动力为500×10%=50KN,一辆加重汽车的总重为300KN,制动力为300×30%=90KN五根主梁共10个支座,每一支座承受的水平力HT为HT==9KN按规范要求,橡胶层总厚度∑t应满足不计汽车制动力时∑t≥2△D=
0.548㎝计汽车制动力时∑t≥△D/(
0.7-)=
0.467㎝∑t≤
0.2a=
0.2×20=4㎝选用六层钢板、七层橡胶组成橡胶支座上下层橡胶片厚度为0.25㎝,中间层厚度为
0.5㎝,薄钢板厚度为
0.2㎝,则橡胶片总厚度为∑t=5×
0.5+2×
0.25=3㎝符合规范要求
0.2a≥∑t=3㎝>2△D=
0.548㎝支座总厚度h=∑t+6×
0.2=
4.2㎝
(三)确定支座偏转情况支座的平均压缩变形δ为δ===
4.1×10-4m=
4.1×10-2㎝按《桥规》应满足δ≤,即
4.1×10-2㎝≤
0.05×3=15×10-2(合格)梁端转角θ,汽车荷载作用下跨中挠度f=
1.28㎝θ=
2.6×10-3rad验算偏转情况应满足δ=
4.1≥
2.6×10-2㎝满足要求
(四)验算抗滑稳定性应满足μRmin≥μRD≥计算支点最小反力Rmin,已知横向分布系数(1号梁)为
0.438,冲击系数(1+μ)=
1.221=
1.221×
0.438×(
166.5×1+
7.875×
7.75)+
226.4=
121.7+
226.4=
348.1KN<>均满足抗滑要求,不会发生相对滑动五.结束语通过本次桥梁工程的课程设计,使我对桥梁的设计理论和设计过程有了更深一步的的认识,尤其是这门课程设计和《道路建筑材料》,《钢筋混凝土结构》和结构力学》等课程__紧密,并且培养了我们的空间想象能力和理解能力,在设计过程中需要结合几门相关的课程,使以前所学的相关知识进一步融会贯通,为将来跨入工作岗位,从事专业工作打好基础。