2693 鋼筋混凝土簡支T梁橋主梁設計,鋼筋混凝土,梁橋主梁,設計
0目錄橋梁工程課程式設計任務書……………………………………………………… 1第 1 章 設計資料與結構布置…………………………………………………… 31.1 設計資料………………………………………………………………… 31.2 結構布置………………………………………………………………… 31.3 設計概述………………………………………………………………… 6第 2 章 主梁內力計算…………………………………………………………… 72.1 恒載內力計算…………………………………………………………… 72.2 汽車、人群荷載產生內力計算………………………………………… 92.3 主梁內力組合…………………………………………………………… 9第 3 章 主梁配筋設計…………………………………………………………… 213.1 跨中正截面強度計算…………………………………………………… 213.2 斜截面承載力剪力筋設計……………………………………………… 233.3 全梁承載力校核………………………………………………………… 263.4 裂縫驗算………………………………………………………………… 293.5 變形驗算………………………………………………………………… 29總結………………………………………………………………………………… 32致謝………………………………………………………………………………… 33參考文獻…………………………………………………………………………… 341橋梁工程課程設計任務書一、課程設計題目鋼筋混凝土簡支 T 梁橋主梁設計二、課程設計目的橋梁工程課程設計是橋梁設計的入門，通過設計進一步鞏固鋼筋混凝土基本原理的主要理論知識，是學生掌握橋梁的設計原理和各種體系橋梁的受力特點，同時重點掌握結構計算基本理論。結合課程設計與習題加深對橋梁工程課堂理論教學內容的理解。培養(yǎng)學生的動手能力。三、基本要求1 掌握鋼筋混凝土橋梁結構的設計原理、步驟，結構構造和設計計算方法。2 熟悉并掌握橋梁工程現行規(guī)范運用。3 通過本課程的學習，具有設計一般橋梁結構的能力。四、基本資料標準跨徑、橋面凈寬、荷載等級、主梁及橫隔梁數目（按照自己的數據填寫）五、基本內容1、提供鋼筋混凝土簡支 T 形梁橋設計計算書一份，基本內容如下：（1） 擬定橋面鋪裝、主梁截面尺寸及各部分尺寸（2） 主梁內力計算（3） 配筋設計與各種驗算2、完成下列圖紙繪制（1） 橋梁一般布置圖（2） 主梁一般構造圖（3） 主梁鋼筋布置圖六、課程設計依據1 《公路橋涵設計通用規(guī)范》 （JTG D60—2004）2 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》 （JTG D62—2004）3 《公路磚石及混凝土橋涵設計規(guī)范》4 《公路橋梁荷載橫向分布計算》七、要求1. 熟讀規(guī)范、標準，理論聯(lián)系實際；2. 手工與計算機繪圖相結合，至少一張手工圖，均采用 3 號圖紙；說明書用 A4 紙，打印。3. 獨立完成設計。2橋梁工程課程設計文件撰寫要求一、順序要求（按照模板）封面目錄任務書正文（包括設計總結、致謝、參考文獻）二、字體及字號要求正文用小四號宋體；章節(jié)標題用小三號黑體；3第 1 章 設計資料與結構布置1.1 設計資料 1.1.1 跨 數：三跨標準跨經：采用標準跨徑 13m 的鋼筋混凝土簡支梁，只進行橋梁的上部結構的計算主梁全長：根據設計經驗值，確定伸縮縫采用 4cm，預制梁體長 12.96m。計算跨徑：相鄰支座中心間距為 12.60m。橋面寬度：凈 7m（行車道）＋2*0.75（人行道） 。1.1.2 設計荷載：由公路－Ⅱ級，人群荷載 3.0kN/m ,結構重要性系數為 。2 01.r?1.1.3 材料初步選定混凝土：主梁選用 C30，鋪裝層采用 C25。鋼 筋：直徑 時采用 HRB335 鋼筋。12m?直徑 時采用 Q235 鋼筋。?1.1.4 設計規(guī)范①《公路橋涵設計通用規(guī)范》 （JTGD60-2004）②《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》 （JTGD62-2004）1.2 結構布置1.2.1 主 梁 高： 按照經濟性原則，鋼筋混凝土 T 型簡支梁橋高跨比的經濟范圍大約在 ～ 之間，根據跨度小者取較大比值原則，本橋取 ，則16 1梁高為 1.12m，設計時按照 1.3m 計算。1.2.2 主梁間距：按照任務書規(guī)定，本橋采用五根主梁，且主梁間距為 1.6m。1.2.3 主梁梁肋寬：取梁肋寬為 0.20m。1.2.4T 形梁翼緣板尺寸：腹板交接處通常取不小于主梁高的 ，即 =0.083m，本12設計取 0.14m，翼緣懸臂端取 0.1m。1.2.5 橫隔梁：按任務書規(guī)定設置五排橫隔梁，梁高為主梁高的 左右，即340.975m，在靠近腹板處的橫隔梁底緣到主梁頂距離為 1m，厚度取 12－16cm 之間，本設計橫隔梁下緣取 16cm，上緣取 18cm。1.2.6 橋面鋪裝：采用 4cm 厚的瀝青混凝土磨耗層，4cm 厚的 C25 混凝土墊層。T 形梁橫截面尺寸如圖4橫隔梁布置5橋面鋪裝、橋梁橫斷面 瀝 青 混 凝 土 厚 4混 泥 土 墊 層 厚 61.3 設計概述在進行橋梁設計時，一般應先認真閱讀設計任務書。然后根據任務書中所要求的內容，進行橋面的鋪裝和主梁橫隔梁的截面尺寸擬訂。再根據設計任務書中所給出的相關資料進行主梁、邊梁等的內力計算。根據杠桿原理法算出支座處的荷載橫向分布系數，再根據偏心壓力法（適用于高跨比小于 0.5 的窄橋，大于 0.5 的采用正交異性板法）算出跨中處的荷載橫向分布系數，根據橫向分布系數算出端點處、跨中處和四分之一處的相應彎距和剪力，再根據其彎距和剪力大小，合理布筋并進行彎距、剪力、裂縫和變形的演算。最后，繪制出總圖、包絡圖等各類所需圖樣，并編寫鋼筋明細表、計算混凝土用量，書寫設計說明書。7第 2 章 主梁內力計算2.1 恒載內力計算結構自重集度主梁 =[0.2×1.30+ ×(1.60-0.1)]×25=11kN/m1g0.14()2?邊主梁={[1.00－( )]×( )}26?0.12× ×5×25/12.6=1.53kN/m0.8?橫隔梁 中主梁=2×1.53=3.06kN/m'2g橋面鋪裝層(含防水層) =[0.04×7.00×23+0.5×（0.02+0.04）×7.00×24]/5=2.296kN/m3欄桿和人行道 =5×2/5=2.00kN/m4g邊主梁 ｇ=∑ =16.826kN/mi合計中主梁 =18.356kN/m'8邊主梁結構自重產生內力截面面積 內力剪力 Q(kN) 彎矩 m(kN·m)邊主梁 Q= ×15.47×12.60=10621 0x=0中主梁 Q= ×16.45×12.60=115.64 0邊主梁Q= ×15.47×（12.60-2×）=5312.604m= × ×(12.60247.15.60－ )=250.43x= 4l中主梁Q= ×16.45×（12.60-2×）=57.82.m= × (12.60－..4)=273.211260邊主梁 0m= ×15.47× =333821.60.91x= 2l中主梁 0m= ×16.45× =36412..2792.2 汽車、人群荷載產生內力計算2.2.1 按杠桿原理法計算支點處橫向分布系數：圖 2.1 杠桿原理法計算橫向分系數圖示(單位:mm)1#= = ×0.875=0.438oqm2??1= =1.422or2#= = ×1=0.5oqm2?1=0or103#= = × (1.7+0.2)=0.594 =0oqm2??160. orm2.2.2 按偏心壓力法計算：設此橋有剛度強大的橫隔梁,結構長寬比為： = =0.6 接近 0.5lB51.260?可按偏心壓力法計算跨中橫向分布系數 ；半橋各根主梁橫截面均相等,梁數 n=5,梁cm間距為 1.60m圖 2.2 偏心壓力法計算橫向分布系數圖示(單位:mm)1#粱的橫向影響線豎標值為：= + + + =25.60??512ia2)6.(?.1(2)6.?2).1(?11= ＋ = + =0.601?n??51i2 a60.5)1(2?= － = －0.40=-0.2015?51i2 i= = × ×(4.60+2.80+1.50-0.30)=0.538cqm2?80.46= = ×(4.80+0.30+ )=0.684cr. 275.2#梁的橫向影響線豎標值為：= ＋ = + =0.4021?n??51i2 ai60.13?= － = － =025?51i2 i .5)2(?= = × ×(6.20+4.40+3.10+1.30)=0.484cqm?40.6= ×(6.40+0.30+ )=0.442cr40.6275.3#粱的橫向影響線豎標值為：= =0.231?5=0.4 =0.2cqmcrm2.2.3 荷載橫向分布系數匯總荷載橫向分布系數匯總梁號 荷載位置 公路—II 級 人群荷載 備注跨中 mc 0.538 0.684 按“偏心壓力法”1# 5#梁端 mo 0.438 1.442 按“杠桿原理法”跨中 mc 0.484 0.442 按“偏心壓力法”2# 4#梁端 mo 0.5 0 按“杠桿原理法”12跨中 mc 0.4 0.2 按“偏心壓力法”3#梁端 mo 0.594 0 按“杠桿原理法”2.2.4 均布荷載和內力影響線面積計算均布荷載和內力影響線面積計算類型截面公路-Ⅱ級(kN/m)kq人群 (kN/m)rq影響線面積㎡ 影響線圖式2lM10.5×0.75=7.8753.0×0.75=2.25Ω=19.8454l7.875 2.25 Ω=14.8842lQ7.875 2.25 Ω=1.5754l7.875 2.25 Ω=3.540Q7.875 2.25 Ω=6.32.2.5 公路—II 級中集中荷載計算：計算彎矩效應時：=0.75×[180+ ×(12.48-5)]=157.8kNkP501836?計算剪力效應時： =1.2×157.8=189.36kNkP2.2.6 沖擊系數μ 取 0.3 則 (1+μ)=1.32.2.7 跨中彎矩 ,剪力 ,四分點彎矩 計算表2lM2lQ4lM13S序號 截面 荷載類型qk 或qr P k 1+u mcΩ 或 ySi S19.845 109.3公路-II 級 7.875 157.8 1.3 0.5383.15 347.65456.952lM人群荷載 2.25 ／ ／ 0.684 19.845 30.541.575 8.67公路-II 級 7.875 189.36 1.3 0.5380.5 66.22 74.892lQ人群荷載 2.25 ／ ／ 0.684 1.575 2.4214.884 81.975公路-II 級 7.875 157.8 1.3 0.5382.3625 260.74 342.724lM人群荷載 2.25 ／ ／ 0.684 14.884 22.913.54 62.02公路-II 級 7.875 189.36 1.3 0.5380.75 56.78118.81#5# 4lQ人群荷載 2.25 ／ ／ 0.684 3.54 5.4519.845 98.34公路-II 級 7.875 157.8 1.3 0.4843.15 312.75 411.092l人群荷載 2.25 ／ ／ 0.442 19.845 19.741.575 7.80公路-II 級 7.875 189.36 1.3 0.4840.5 59.57 67.372lQ人群荷載 2.25 ／ ／ 0.442 1.575 3.5214.884 73.76公路-II 級 7.875 157.8 1.3 0.4842.3625 234.56 308.324lM人群荷載 2.25 ／ ／ 0.442 14.884 14.803.54 55.79公路-II 級 7.875 189.36 1.3 0.4840.75 51.07106.92#4# 4lQ人群荷載 2.25 ／ ／ 0.442 3.54 3.5219.845 81.26公路-II 級 7.875 157.8 1.3 0.43.15 258.48 339.742l人群荷載 2.25 ／ ／ 0.2 19.845 8.931.575 6.45公路-II 級 7.875 189.36 1.3 0.40.5 49.23 55.682lQ人群荷載 2.25 ／ ／ 0.2 1.575 0.7114.884 60.94公路-II 級 7.875 157.8 1.3 0.42.3625 193.86 254.83# 4lM人群荷載 2.25 ／ ／ 0.2 14.884 6.6714跨中彎矩 ,剪力 ,四分點彎矩 計算表2lM2lQ4lM2.2.8 計算支點截面汽車荷載最大剪力繪制荷載橫向分布系數沿橋縱向的變化圖形和支點剪力影響線如圖:1#5#梁影 響 線公 路 -2級人 群橫向分布系數變化區(qū)段的長度:= 3.15ma3.54 46.15公路-II 級 7.875 189.36 1.3 0.40.75 42.2288.274lQ人群荷載 2.25 ／ ／ 0.2 3.54 1.5915m 變化區(qū)荷載重心處的內力影響線坐標為:=1×（12.6- ×3.15）/12.6=0.917y31對于 1#5#梁：=(1+ )·均0Q?])(2[0ycckmaq????=1.3×1×7.875×[0.538×6.3+ ×3.15 (0.438-0.538)×0.917]=36.2kN1= =1.3×1×0.438×189.36×1.0=107.82kN集0ikiyP????）（ 1 則公路-II 級作用下,1#6#梁支點的最大剪力為：= ＋ =36.2+107.82=144kN0Q均 集0計算支點截面人群荷載最大剪力：=r0 yrcrc qmaqm?????)(20=0.684×2.25×6.24＋ ×3.15×（1.422-0.684）×2.25×0.917=12.09kN 116對于 2#4#梁：影 響 線人 群公 路 -2級圖 2.4 支點剪力計算圖(單位:m)= (1+ )·均0Q?])2[0ycckmaq????=1.3×1×7.875×[0.484×6.3+ ×3.15 (0.5-0.484)×0.917]=31.43kN117= =1.3×1×0.5×189.36×1.0=123.07kN集0QikiyPm????）（ 1則公路-II 級作用下,1#6#梁支點的最大剪力為：= ＋ =31.43+123.07=154.5kN0均 集0計算支點截面人群荷載最大剪力：=rQ0 yrcrc qmaqm?????)(20=0.442×2.25×6.3＋ ×3.15×（0-0.442）×2.25×0.917=4.97kN 21對于 3#梁：影 響 線人 群公 路 -2級圖 2.5 支點剪力計算圖(單位:m)= (1+ )·均0Q?])2[0ycckmaq????18= 1.3×1×7.875×[0.4×6.3+ ×3.15 (0.594-0.4)×0.917]=29.45kN21= = 1.3×1×0.594×189.36×1.0=146.16kN 集0QikiyPm????）（ 1則公路-II 級作用下,1#6#梁支點的最大剪力為：= ＋ =29.45+146.16=175.6kN0均 集0計算支點截面人群荷載最大剪力：=rQ0 yrcrc qmaqm?????)(20= 0.2×2.25×6.3＋ ×3.15×（0-0.2）×2.25×0.917=2.185kN 1192.3 主梁內力組合控制設計的計算內力確定1#5#梁2#4#梁彎矩 剪力序號 荷載類型梁端 四分點 跨中 梁端 四分點 跨中１ 結構自重 0 250.43 333.91 106 53 0２ 汽車荷載 0 342.72 456.95 139.37 118.8 74.89３ 人群荷載 0 22.91 30.54 13.97 5.45 2.42４ 1.2×(1) 0 300.52 400.69 127.2 63.6 0５ 1.4×(2) 0 479.81 639.73 195.12 166.32 104.85６ 0.8×1.4×(3) 0 25.66 34.20 15.65 6.10 2.71７ Sud=(4)+(5)+(6) 0 805.99 1074.62 337.97 236.02 107.56彎矩 剪力序號 荷載類型梁端 四分點 跨中 梁端 四分點 跨中１ 結構自重 0 273.21 364.27 115.64 57.82 0２ 汽車荷載 0 308.32 411.09 154.8 106.9 67.37３ 人群荷載 0 14.8 19.74 5.43 3.52 3.52４ 1.2×(1) 0 327.85 437.12 138.77 69.38 0５ 1.4×(2) 0 382.49 575.53 216.72 149.66 94.32203#梁６ 0.8×1.4×(3) 0 16.58 22.11 6.08 3.94 3.94７ Sud=(4)+(5)+(6) 0 726.925 1034.76 361.57 222.98 98.26彎矩 剪力序號 荷載類型梁端 四分點 跨中 梁端 四分點 跨中１ 結構自重 0 273.21 364.27 115.64 57.82 0２ 汽車荷載 0 254.8 337.74 168.91 88.27 55.68３ 人群荷載 0 6.69 8.93 2.46 1.59 0.71４ 1.2×(1) 0 327.85 437.12 138.77 69.38 0５ 1.4×(2) 0 356.72 475.64 236.47 123.58 77.95６ 0.8×1.4×(3) 0 7.49 10 2.76 1.78 0.80７ Sud=(4)+(5)+(6)0 692.06 922.76 378 194.74 78.7521第 3 章 主梁配筋設計3.1 跨中正截面強度計算3.1.1 確定翼緣板計算寬度 fb?=1074.62kN·m; =805.99kN·/m2lM4lM確定翼緣板計算寬度(1)簡支梁計算跨徑的 1/3：12600/3=4200(2)主梁中心距：1600(3)b+12 : b+12 =200+12×120=1640fh?f?故取翼緣板計算寬度 =1600mmfb3.1.2 判斷 T 型截面類型選?。龋遥?35 鋼筋，Ｃ30 混泥土，＝13.8MPa, ＝280MPa, ＝1.39MPa, =0.56;cdfsdftdfb?＝30+0.07h=121㎜, =1.0，ho=1300-121=1179㎜;saor( - /2)01?cdffb?h0f?= ×13.8×1600×120×(1179-120/2)=2964.9kN·m> =1074.62kN·m. 2lM中性軸在翼緣板內。屬于第一類 T 型梁。3.1.3 計算混泥土受壓高度：X= - =42.030.2%?%45sdtf取 =0.2%min而 = =1.57%>0.2%?0bhAs配筋率滿足《公橋規(guī)》要求.3.1.4 承載力復核⑴鋼筋布置符合規(guī)范要求。⑵判斷 T 形截面的類型：X= =46.86 =805.99kN·m4lM經檢驗，結構安全.233.1.5 正截面尺寸圖 圖 正 截 面 尺 寸 圖 (單 位 :3.2 斜截面承載力、剪力筋設計3.2.1 驗算截面尺寸=337.97kN0dV≦0?0,315.bhfkcu??24= ×200×[1300-(30+ )]=658.68kN> =337.97kNdV4015.03??25.300dV該 T 形粱滿足尺寸要求。3.2.2 核算是否需要根據計算配置箍筋若滿足 ≦ 則此粱段范圍內可僅根據構造要求設置箍筋。0dV?02315.bhfatd??= ×1.0×180×1.65×[1300-（30+ ）]=163.88kN>02315.bhfat?? 25.30=107.56kN0Ld?固在近跨中區(qū)段可僅根據構造要求設置箍筋。3.2.3 剪力鋼筋設計(一)剪力圖劃分⑴繪剪力圖，如圖⑵計算不需要配置計算剪力筋區(qū)段長度 x=630x1.807.56?=643.81m所以按計算設置剪力鋼筋粱段長度為 =6300-643.81=5656.19㎜1L⑶計算 （距支座中心 處截面的計算剪力）'dV2h=1300/2=650㎜2h=107.56+ ×（337.97-107.56）=314.2kN'd6305?其中，應由混泥土和箍筋承擔的計算剪力=0.6 =188.52kNcsV'd應由彎起鋼筋承受的計算剪力=0.4 =125.68kNsb'd(二)箍筋設計采用直徑為 ?8 的雙肢箍筋， = =2×50.3=100.6 ，一般受彎構件中箍筋常svAsvin2m按等間距布置，為了計算簡便，計算公式中縱筋配筋百分率 p 及截面有效寬度 均取跨0h中及支點截面的平均值。25=100 =100 ==100× =1.412lp2l?0bhAs314.720(2)??=100 =100× =0.520015.9= =0.97P2olp?= =1209.5㎜0h194.5.7由式=vS2020,6231)(..dsvkcuVbhfAfpa?????= =457.01㎜26 22.0..97)31.69501.5(4.???取 =450 并根據《公橋規(guī)》要求，支座中心至 h/2=550㎜范圍內取 =100㎜，vS2m vS= = =0.00118〉k?vsbA10.645?min?（三）彎起鋼筋設計：⑴第一排彎起鋼筋計算：根據《公橋規(guī)》規(guī)定，計算第一排彎起鋼筋時取用距支座中心 h/2=550 處由第一排彎起鋼筋承擔的剪力 vsb1，即 =122.58kN1sbV=1sbAosdbSinf45075.31???= =846.3932.68. oi2m加韓２?２８ ，供給面積 1230.88 >846.39 。2⑵第二排彎起鋼筋計算：第二排彎起鋼筋時，取第一排彎起鋼筋起點處由彎起鋼筋承擔的那部分剪力值，此時，第一排彎起鋼筋彎起段的水平投影長度計算如下（設凈保護層厚為 30㎜，上部架立筋為 2 ? 34）=h-2×保護層厚- - -1L伸d架 彎26=1300-2×30－34－30.5 －20=1155.5㎜1L=107.56+ ×(337.97-107.56)-188.32=107.19kN2sbV63015.?=2sbAosdbSinf475.320???= =721.8631.9.85oi2m彎起 2 ? 28，供給面積 1230.88 >721.862⑶第三排彎起鋼筋計算：= - =1155.5-30.5=1125㎜2L1彎d=107.56+(337.97-107.56)× -188.52=66.05kN3sbV63015.2?=3sbAosdbSinfV451075.3???= =444.736..28oi2m彎起 2 ? 28，供給面積 1230.88 >444.7 2⑷第四排彎起鋼筋計算：= + =1125-30.5=1094.5㎜3L2彎d=107.56+(337.97-107.56)× -188.52=26.016kN4bV63015.21094.5??=4sbAosdbSinfV451075.3???= =175.2326.. oi2m加焊 2 ? 16，供給面積 402 >175.223.3 全梁承載力校核3.3.1 跨中截面所能承擔的最大彎矩計算X= =46.86< =120㎜、'fcdsbAhf'27=dM' )2(0'xhbfc?=13.8×1600×46.86×（1179- ×46.86）=1195.63kN·m〉 =1074.62kN·m212lM3.3.2 L/4 截面承載力校核彎起鋼筋的水平投影長度 L 計算L=h/2+ +L=650+1155.5+1125=2930.5
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