刘继辰桥梁工程课程设计

1、装配式钢筋砼简支T形梁设计1 设计资料与结构尺寸：1.1 设计资料：1、桥面净空：净9+20.5m护栏；2、标准跨径：、全桥20孔、4孔一联、简支桥面连续结构；3、计算跨径：；4、主梁全长：；5、结构重要性系数：；6、设计荷载：公路级汽车荷载；7、材料规格：钢筋：主筋采用HRB335钢筋：抗拉强度标准值；抗拉强度设计值；弹性模量；相对界限受压区高度；箍筋采用R235钢筋：抗拉强度标准值；抗拉强度设计值；混凝土：主梁采用C30混凝土：抗压强度标准值；抗压强度设计值；抗拉强度标准值；抗拉强度设计值；混凝土弹性模量；8、设计依据：公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)；公路钢筋混凝土及预应力砼桥涵设计规范(JTG D62-2004)。 9、计算方法：极限状态法。1.2 结构尺寸：本桥按公路级桥梁净空进行设计，行车道为双向二车道，总宽度9.0m，由桥面铺装形成1.0%的横坡。桥面两侧各设0.5m防撞护栏；全桥各跨采用5根预制的钢筋混凝土简支T形梁，每根梁行车道板宽2.10m，边梁宽1.85m，腹板宽2.00m，沿主梁纵向布置5根横隔梁。图31为桥梁横断面布置及主梁一般构造。图31 桥

2、梁横断面和主梁纵断面图(尺寸单位：cm)2 主梁的内力计算：2.1 主梁的荷载横向分布系数计算：1、跨中荷载横向分布系数：本设计中装配式混凝土简支T梁的跨中荷载横向分布系数采用比拟正交异性板法(GM法)进行计算。（1）计算主梁的抗弯和抗扭惯矩和：求主梁截面的重心位置，主梁截面如图32所示。 210 行车道板平均厚度： 图32 （尺寸单位：cm）ax202720135T形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即： 式中： 为矩形截面抗纽刚度系数，可由表31查出； 为相应各矩形的宽度与厚度。 矩形截面抗扭刚度系数 表31t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10.1C0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3查表可得： ， ， 故： 单位抗弯及抗扭惯矩为： （2）横梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩Iy和ITy：行车道板有效宽度的计算，横梁截面见图33。横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即： 图33 横梁截面， 根据比值通过查表3-2，可求得：所以， 表32c/l0.050.100.150.200.250.3

3、00.350.400.450.50/c0.9830.9360.8670.7890.7100.6350.5680.5090.4590.416求横梁截面重心位置：查表得，由于连续桥面板的单宽抗扭惯矩只有独立宽扁板的一半，故取。查表得C2=0.27；单位抗弯惯矩及抗扭惯矩为：各梁的横向分布系数：公路级:支点处荷载横向分布系数计算：利用G-M法计算所得荷载横向分布系数适用于跨中，因此还需采用杠杆法计算靠近支点处的荷载横向分布系数，见图36。公路级: 根据上述计算，将各主梁荷载横向分布系数汇总在表35中：各主梁荷载横向分布系数汇总 表35荷 载跨中1/4跨mc支点m01号梁2号梁3号梁1号梁2号梁3号梁公路级0.5810.4930.4830.4520.7620.7622.2 主梁内力计算：1、恒载作用内力计算：（1）横载集度：桥面铺装和防撞护栏：铺装层最小厚度取0.07m，桥中线处受横坡影响加厚，铺装层容重取25kN/m3(偏安全取值)，则每延米重量：钢筋砼防撞护栏的重量取用12.14kN/m(两侧)。为了简化计算，将桥面铺装和防撞护栏的重力平均分配给每根主梁，则：横隔梁重量：边主梁横隔梁产生的

4、重量为：中主梁横隔梁产生的重量为：主梁重量：中主梁：；边主梁：则恒载作用下的总重量为：中主梁： 边主梁： L=12.60mxRA=gl/2MxQxxABg（2）恒载内力：计算边主梁的弯矩和剪力。计算图式如右图a)和b)所示， a）则： b） 根据总的荷载集度即可计算出恒载内力，见表36。 恒载内力汇总 表36主梁 (kN/m)(m)M(kNm)Q(kN)跨中跨支点支点中主梁25.1612.60499.30374.48158.5079.25边主梁22.8612.60453.66340.24144.0272.012、活载作用内力计算：计算活载作用内力，可直接在内力影响线上布置荷载。对于1号梁：（1）计算公路级汽车活载的跨中弯矩：桥梁自振频率的计算：桥梁的自振频率(基频)采用有限元方法计算，对于简支梁桥：， 式中：结构的计算跨径(m)； E结构材料的弹性模量(N/m2)； Ic结构跨中截面的截面惯矩(m4)； mc结构跨中处的单位长度质量(kg/m)； G结构跨中处每延米结构重力(N/m)； g重力加速度，g=9.81m/s2。 冲击系数的计算： 当 本桥横向布置设计车道数为2条，则横向折减

5、系数为。3.10m3.10m3.10m3.10ma=3.2mL=12.6m157.8KN7.875KN/m公路级mc=0.5810.4930.483L/4=3.2Mc影响线 为汽车荷载效应弯矩的标准值。（2）计算跨中截面公路级活载最大剪力： Qc影响线0.5mc=0.5810.4930.483公路级7.875KN/m157.8KN+-（3）计算1/4跨截面公路级活载最大弯矩：157.8KN7.875KN/m公路级ML/4影响线3L/16=2.3633.2mmc=0.5810.4930.4830.788（4）计算1/4跨截面公路级活载最大剪力：mc=0.5810.4930.4833.2m0.75QL/4影响线公路级7.875KN/m157.8KN0.25+-（5）计算支点截面公路级荷载最大剪力：3.2mQo影响线m0=0.5810.4930.483公路级7.875KN/m157.8KNmc=0.5810.4930.4830.9160.0841.000+对于2、3号主梁冲击系数的计算： 当时， 用同样的方法计算2、3号主梁的活载内力，现将计算结果汇总于表37中：主梁活载内力汇总 表37梁号

6、荷载类别弯矩M(kNm)剪力Q(kN)跨中1/4跨跨中1/4跨支点1公路级荷载544.50402.0887.85139.40159.262公路级荷载459.08339.0074.07117.53241.513公路级荷载449.77332.1372.56115.15240.992.3 主梁内力组合：按公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)之规定，公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用如下作用效应组合：1、基本组合（用于承载内力极限状态计算）：永久作用的设计值效应与可变作用的设计值效应相组合：式中：承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值； 结构重要性系数，安全等级二级取1.0； 第i个永久作用效应的分项系数，取1.2； 第i个永久作用效应的标准值； 汽车荷载效应的分项系数，取； 汽车荷载效应的标准值； 在作用效应组合中除汽车荷载效应、风荷载外的其他第j个可变作用效应的分项系数，取； 在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其他第j个可变作用效应的标准值；在作用效应组合中除汽车荷载效应外的其他可变作用效应的组合系数，取；2、作用短期效应组合（按正常使用极限状态设计时）： 式中：作用短期效应组合设计值； 第j个可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载，人群荷载； 第j个可变作用效应的频遇值。3、作用长期效应组合（按正常使用极限状态设计时）： 式中：作用长期效应组合设计值； 第j个可变作用效应的准永久值系数，汽车荷载； 第j个可变作用效用的准永久值。各种情况下的组合结果见下表3-8：荷载内力计算结果 表38梁号序号荷载类别弯矩M(kNm)剪力Q(kN)跨中1/4跨跨中1/4跨支点11恒载453.66340.240.0072.01144.022公路级荷载544.50402.0887.85139.40159.263基本组合1306.69971.20122.99281.57395.794短期组合834.81621.7061.50169.59255.505长期组合671.46501.0735.14127.77207.7226恒载

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