橋梁工程課程設(shè)計(jì)---20m鋼筋混凝土簡(jiǎn)支t形梁橋

1、<p>　　橋梁工程課程設(shè)計(jì)計(jì)算書</p><p><b>　　一．行車道板計(jì)算</b></p><p>　　1.計(jì)算如圖1所示的T梁翼板，荷載為公路Ⅰ級(jí)，橋面鋪裝為5cm的瀝青混凝土和10cm的C40水泥混凝土墊層</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b&g

2、t;　　2.恒載彎矩計(jì)算</b></p><p><b>　　橋面鋪裝</b></p><p><b>　　板厚平均值</b></p><p><b>　　翼板自重</b></p><p><b>　　所以取</b></p>&l

3、t;p><b>　　恒載彎矩 </b></p><p><b>　　3.活載彎矩計(jì)算</b></p><p>　　對(duì)于車輛荷載，設(shè)計(jì)荷載為公路Ⅰ級(jí)，所以車輪的著地長(zhǎng)度為，寬度，則有</p><p><b>　　車輪在板的跨中</b></p><p><b>　

4、　所以取 </b></p><p><b>　　車輪在板的支撐處</b></p><p><b>　　所以取</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　跨中位置車輪的荷載集度</p><p>　　支點(diǎn)處車輪的荷載集

5、度</p><p><b>　　c處車輪的荷載集度</b></p><p><b>　　如圖2所示</b></p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　對(duì)于人群荷載產(chǎn)生的彎矩

6、，如圖3</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　彎矩組合：</b></p><p>　　4.翼板配筋及強(qiáng)度復(fù)核</p><p><b>　　C40混凝土，，</b></p><p>　　HRB335級(jí)鋼筋，，，</p

7、><p>　　（1）求混凝土相對(duì)受壓區(qū)高度</p><p>　　懸臂根部高度，凈保護(hù)層厚度3cm，取B12鋼筋，則有效高度</p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　得 </b></p><p><b>　　解得 </b>&l

8、t;/p><p><b>　?。?）求鋼筋面積</b></p><p><b>　?。?）配筋</b></p><p>　　取B12鋼筋，按間距14cm配置，每米板寬配筋為，</p><p>　　最小配筋率：，即配筋率不應(yīng)小于0.27%，且不應(yīng)小于0.2%，故取</p><p>

9、<b>　　實(shí)際配筋率</b></p><p>　　分布筋按構(gòu)造配置，取A8鋼筋，間距為20cm</p><p><b>　?。?）強(qiáng)度復(fù)核</b></p><p><b>　　， 得</b></p><p>　　， 滿足要求</p><p>&

10、lt;b>　　二．主梁計(jì)算</b></p><p>　　(一)跨中截面荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p>　　此橋在跨度內(nèi)設(shè)有橫隔梁，具有強(qiáng)大的橫向連接剛性，且承重結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬比為：</p><p>　　故可用偏心壓力法來繪制荷載橫向影響線并計(jì)算橫向分布系數(shù)，</p><p><b>　　圖4</b>&l

11、t;/p><p>　　本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)，梁間距為1.90m，則</p><p>　　①號(hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為：</p><p>　　由，繪制①號(hào)梁橫向影響線，如圖4（a）所示，</p><p>　　進(jìn)而由，計(jì)算橫向影響線的零點(diǎn)位置。設(shè)零點(diǎn)至①號(hào)梁位的距離為x，則</p><p><b>　　，

12、 </b></p><p><b>　　故</b></p><p>　?、谔?hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為：</p><p>　　由，繪制②號(hào)梁橫向影響線，如圖4（b）所示，</p><p>　　進(jìn)而由，計(jì)算橫向影響線的零點(diǎn)位置。設(shè)零點(diǎn)至①號(hào)梁位的距離為x，則</p><p><b

13、>　　， </b></p><p><b>　　故</b></p><p>　?、厶?hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為：</p><p>　　由，繪制③號(hào)梁橫向影響線，如圖4（c）所示，</p><p>　　進(jìn)而由，計(jì)算橫向影響線的零點(diǎn)位置。設(shè)零點(diǎn)至①號(hào)梁位的距離為x，則</p><p&

14、gt;<b>　　， </b></p><p><b>　　故</b></p><p>　　（二）支點(diǎn)截面荷載橫向分布系數(shù)的計(jì)算</p><p>　　繪制①，②，③號(hào)梁的荷載橫向影響線，如圖5所示</p><p>　　故 汽車荷載：</p><p><b&

15、gt;　　人群荷載：</b></p><p><b>　　圖5</b></p><p><b>　?。ㄈ﹥?nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　表1 荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算結(jié)果</p><p><b>　　1.橫在內(nèi)力計(jì)算</b></p><p&g

16、t;<b>　　（1）恒載集度</b></p><p><b>　　主梁：</b></p><p><b>　　橫隔梁：</b></p><p><b>　　邊主梁</b></p><p><b>　　中主梁</b></p>

17、;<p><b>　　橋面鋪裝層：</b></p><p><b>　　欄桿和人行道：</b></p><p>　　邊主梁的全部恒載集度g為</p><p>　　中主梁的全部恒載集度為</p><p>　　所有計(jì)算結(jié)果列于表2中</p><p>　　表2 恒載集

18、度計(jì)算結(jié)果</p><p>　?。?）恒載彎矩和剪力計(jì)算</p><p>　　用材料力學(xué)公式計(jì)算，有：</p><p>　　表3 邊主梁恒載內(nèi)力</p><p>　　表4 中主梁恒載內(nèi)力</p><p><b>　　2.活載內(nèi)力計(jì)算</b></p><p><b>

19、;　?。?）活載彎矩計(jì)算</b></p><p><b>　　沖擊系數(shù)，其中</b></p><p><b>　　故 </b></p><p>　　折減系數(shù)，雙車道不折減</p><p>　　公路Ⅰ級(jí)車道荷載的值和值：</p><p><b>　　影響線

20、面積：</b></p><p><b>　　跨中： ， </b></p><p><b>　　1/4跨：，</b></p><p><b>　　列表計(jì)算：</b></p><p>　　表5 汽車荷載產(chǎn)生的彎矩</p><p><b>

21、;　　人群荷載 </b></p><p>　　表6 人群荷載產(chǎn)生彎矩</p><p><b>　　表7 彎矩組合表</b></p><p><b>　?。?）活載剪力計(jì)算</b></p><p><b>　?、倏缰屑袅Φ挠?jì)算</b></p><p

22、>　　集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值需乘以1.2的系數(shù)</p><p><b>　　即 </b></p><p><b>　　影響線面積 </b></p><p>　　表8 汽車荷載產(chǎn)生的跨中剪力</p><p>　　表9 人群荷載產(chǎn)生的跨中剪力</p><p><b>

23、　?、谥c(diǎn)剪力的計(jì)算</b></p><p><b>　　汽車荷載作用如圖6</b></p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　荷載橫向分布系數(shù)變化區(qū)段附加三角形重心處對(duì)應(yīng)的支點(diǎn)剪力影響線豎標(biāo)值為：</p><p><b>　　①號(hào)梁</b>&l

24、t;/p><p><b>　?、谔?hào)梁</b></p><p><b>　?、厶?hào)梁</b></p><p><b>　　人群荷載作用如圖7</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　人群荷載不考慮沖擊力的影響&

25、lt;/p><p>　　則①號(hào)梁人群荷載支點(diǎn)剪力為</p><p><b>　?、谔?hào)梁</b></p><p><b>　?、厶?hào)梁</b></p><p><b>　　表10 剪力組合表</b></p><p>　　（四）配筋及強(qiáng)度復(fù)核</p>

26、<p><b>　　1.配置主筋</b></p><p>　　由表7 彎矩組合表可知，①號(hào)梁跨中彎矩值最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按①號(hào)梁計(jì)算彎矩進(jìn)行配筋，設(shè)鋼筋保護(hù)層厚度為3cm，因采用焊接鋼筋骨架，故設(shè)，則截面有效高度，，，</p><p><b>　　彎矩計(jì)算值 </b></p><p>　　翼板平

27、均厚度為，則有</p><p>　　（1）(L為主梁計(jì)算跨徑)</p><p>　?。?）（相鄰兩梁軸線間的距離）</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　取上述三個(gè)數(shù)中最小值，故取</p><p><b>　　判斷T形截面類型：</b></p&

28、gt;<p>　　故屬于第一類T形截面</p><p><b>　　求受壓區(qū)高度：</b></p><p><b>　　由，得</b></p><p><b>　　解得 </b></p><p><b>　　求受拉鋼筋面積：</b><

29、;/p><p><b>　　將各已知值及代入</b></p><p><b>　　可得 </b></p><p>　　現(xiàn)選擇鋼筋為12B32鋼筋，截面面積，鋼筋疊高層數(shù)為6層，布置如圖8，混凝土保護(hù)層取，鋼筋間橫向凈距</p><p>　　,及，故滿足構(gòu)造要求</p><p>

30、;<b>　　圖8</b></p><p><b>　　2.強(qiáng)度復(fù)核</b></p><p><b>　　則有效高度</b></p><p><b>　　判斷截面類型：</b></p><p>　　則 ，故為第一類T形截面</p><p

31、><b>　　求受壓高度x：</b></p><p><b>　　正截面抗彎承載力：</b></p><p><b>　　故截面復(fù)核滿足要求</b></p><p><b>　　3.斜截面計(jì)算</b></p><p><b>　?。?）檢查

32、截面尺寸</b></p><p>　　根據(jù)構(gòu)造要求，梁最底層鋼筋4B32通過支座截面。支座截面有效高度</p><p>　　故截面尺寸符合要求。</p><p>　　（2）檢驗(yàn)是否需要按計(jì)算配置箍筋</p><p><b>　　跨中段截面</b></p><p><b>　　

33、支座截面</b></p><p>　　因，故可在梁跨中的某段長(zhǎng)度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段應(yīng)按計(jì)算配置箍筋。</p><p><b>　　(3)剪力鋼筋設(shè)計(jì)</b></p><p>　　的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得，為</p><p>　　在長(zhǎng)度內(nèi)可按構(gòu)造要求布置箍筋。</p>

34、;<p>　　同時(shí)，根據(jù)橋規(guī)規(guī)定，在支座中心線向跨徑長(zhǎng)度方向不小于1倍梁高范圍內(nèi)，箍筋的間距最大為</p><p>　　距支座中心線的h/2處的計(jì)算剪力值（）可按比例求得，為</p><p>　　其中應(yīng)由混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力計(jì)算值為;應(yīng)由彎起鋼筋（包括斜筋）承擔(dān)的剪力計(jì)算值最多為，設(shè)置彎起鋼筋的區(qū)段長(zhǎng)度為</p><p>　　圖9 計(jì)算剪力分配圖&l

35、t;/p><p><b>　　箍筋設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　采用A10雙肢箍筋，</p><p>　　設(shè)計(jì)箍筋時(shí)，式中的斜截面內(nèi)縱筋配筋率P及截面有效高度可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，計(jì)算如下：</p><p>　　跨中截面 ，取，</p><p><b>　　支點(diǎn)截

36、面 ，</b></p><p><b>　　則平均值分別為，</b></p><p><b>　　箍筋間距為</b></p><p>　　確定箍筋間距的設(shè)計(jì)值尚應(yīng)考慮《公路橋規(guī)》的構(gòu)造要求</p><p>　　箍筋間距計(jì)算值取，滿足要求，箍筋配筋率</p><p&

37、gt;　?。≧235鋼筋）滿足規(guī)范要求</p><p>　　綜合上述計(jì)算，在支座中心向跨徑長(zhǎng)度方向的范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)箍筋間距;而后至跨中截面的統(tǒng)一的箍筋間距取</p><p>　　彎起鋼筋及斜筋設(shè)計(jì)：</p><p>　　設(shè)焊接鋼筋骨架的架立鋼筋（HRB335）為B，鋼筋重心至梁受壓翼板上邊緣距離。</p><p>　　彎起鋼筋的彎起角度為45&

38、#176;，彎起鋼筋的末端與架立鋼筋焊接。現(xiàn)擬彎起N1～N4鋼筋，將計(jì)算的各排彎起鋼筋彎起點(diǎn)截面的以及至支座中心距離、分配的剪力計(jì)算值，所需的彎起鋼筋面積值列入表11中</p><p>　　表11 彎起鋼筋計(jì)算表</p><p>　　根據(jù)公路橋規(guī)規(guī)定，簡(jiǎn)支梁的第一排彎起鋼筋（對(duì)支座而言）的末端彎折點(diǎn)應(yīng)位于支座中心截面處。這時(shí)，為</p><p>　　彎筋與梁中軸線交

39、點(diǎn)距支座中心的距離為</p><p>　　對(duì)于第二排彎起鋼筋，可得到</p><p>　　彎起鋼筋（2N3）的彎起點(diǎn)2距支座中心的距離為</p><p>　　彎筋與梁縱軸線交點(diǎn)距支座中心距離為</p><p>　　分配給第二排彎起鋼筋的計(jì)算剪力值，由比例關(guān)系計(jì)算可得到</p><p>　　所需要提供的彎起鋼筋截面面積（

40、）為</p><p>　　對(duì)于第三排彎起鋼筋，可得到</p><p>　　彎起鋼筋（2N2）的彎起點(diǎn)3距支座中心的距離為</p><p>　　彎筋與梁縱軸線交點(diǎn)距支座中心距離為</p><p>　　分配給第三排彎起鋼筋的計(jì)算剪力值，由比例關(guān)系計(jì)算可得到</p><p>　　所需要提供的彎起鋼筋截面面積（）為</p

41、><p>　　原擬定彎起N1鋼筋的彎起點(diǎn)距支座中心距離為，已大于</p><p>　　，即在預(yù)設(shè)值彎起區(qū)域長(zhǎng)度之外，故暫不參加彎起鋼筋的計(jì)算</p><p>　　各排彎起鋼筋彎起后，相對(duì)應(yīng)正截面抗彎承載力計(jì)算如表12</p><p>　　表12 鋼筋彎起后相應(yīng)正截面抗彎承載力</p><p>　　將表12中的正截面抗彎承載

42、力在圖10上用各平行線表示出來，它們與彎矩包絡(luò)圖的交點(diǎn)分別為，以各值代入下式中，可求得到跨中截面距離x值</p><p>　　現(xiàn)以圖10中所示的彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置逐個(gè)檢查是否滿足《公路橋規(guī)》的要求。</p><p>　　第一排彎起鋼筋（2N4）</p><p>　　其充分利用點(diǎn)“l(fā)”橫坐標(biāo)，而2N4的彎起點(diǎn)1的橫坐標(biāo)，說明1點(diǎn)位于l點(diǎn)左邊，且，滿足要求</

43、p><p>　　圖10 梁的彎矩包絡(luò)圖與抵抗彎矩圖</p><p>　　其不需要點(diǎn)“m”的橫坐標(biāo)，而2N4與梁中軸線交點(diǎn)點(diǎn)橫坐標(biāo)，亦滿足要求</p><p>　　第二排彎起鋼筋（2N3）</p><p>　　其充分利用點(diǎn)“k”的橫坐標(biāo)，而2N3的彎起點(diǎn)2的橫坐標(biāo)， 且，滿足要求<

44、;/p><p>　　其不需要點(diǎn)“l(fā)”的橫坐標(biāo)，而2N3與梁軸線的交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿足要求</p><p>　　第三排彎起鋼筋（2N2）</p><p>　　其充分利用點(diǎn)“j”的橫坐標(biāo)，而2N2的彎起點(diǎn)3的橫坐標(biāo)，</p><p><b>　　且，滿足要求</b></p><p>　　其不需要點(diǎn)“k”的

45、橫坐標(biāo)，2N2鋼筋與中軸線交點(diǎn)的橫坐標(biāo)，亦滿足要求</p><p>　　由上述檢查結(jié)果可知圖10所示彎起鋼筋彎起點(diǎn)初步位置滿足要求</p><p><b>　?。ㄎ澹┝芽p計(jì)算</b></p><p><b>　　（1）帶肋鋼筋系數(shù)</b></p><p>　　不計(jì)沖擊系數(shù)的汽車荷載彎矩標(biāo)準(zhǔn)值<

46、/p><p>　　荷載短期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為</p><p>　　荷載長(zhǎng)期效應(yīng)組合彎矩計(jì)算值為</p><p><b>　　系數(shù)</b></p><p>　　系數(shù)，非板式受彎構(gòu)件系數(shù)</p><p>　?。?）鋼筋應(yīng)力的計(jì)算</p><p>　?。?）換算直徑d的計(jì)算<

47、/p><p><b>　　，對(duì)于焊接鋼筋骨架</b></p><p>　?。?）縱向受拉鋼筋配筋率的計(jì)算</p><p><b>　　，取</b></p><p>　?。?）最大裂縫寬度的計(jì)算</p><p><b>　　， 滿足要求</b></p&g

48、t;<p><b>　?。隙扔?jì)算</b></p><p>　　T梁的全截面換算截面面積為</p><p><b>　　受壓區(qū)高度x為</b></p><p><b>　　全截面換算慣性矩為</b></p><p><b>　　則</b>

49、</p><p><b>　　及均小于，滿足要求</b></p><p>　　故跨中截面應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度</p><p>　　預(yù)拱度大小為 ， 并按二次拋物線設(shè)置</p><p><b>　　三．橫梁計(jì)算</b></p><p>　　（一）用偏心壓力法計(jì)算橫梁內(nèi)力</p&

50、gt;<p>　　1.確定作用在中橫隔梁上的計(jì)算荷載</p><p>　　跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖11所示</p><p><b>　　圖11</b></p><p>　　縱向一行輪重對(duì)中橫隔梁的計(jì)算荷載為：</p><p><b>　　汽車荷載：</b></p>

51、<p>　　2.繪制中橫梁的內(nèi)力影響線</p><p>　?。?）繪制3與4號(hào)梁之間截面的影響線</p><p>　?、偬?hào)梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值：</p><p>　　②號(hào)梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值：</p><p>　?、厶?hào)梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值：</p><p>　　對(duì)于③號(hào)和④號(hào)梁之間截面的彎矩影響線，計(jì)算

52、如下：</p><p>　　P=1作用于①號(hào)梁軸上時(shí)：</p><p>　　P=1作用于⑥號(hào)梁軸上時(shí)：</p><p>　　P=1作用于③號(hào)梁軸上時(shí)：</p><p>　?。?）繪制剪力影響線</p><p>　　對(duì)于①號(hào)梁處截面的影響線可計(jì)算如下：</p><p>　　P=1作用在計(jì)算截面以右

53、時(shí)：（就是①號(hào)梁荷載橫向影響線）</p><p>　　P=1作用于截面以左時(shí)：</p><p><b>　　影響線如圖12所示</b></p><p><b>　　圖12</b></p><p><b>　　3，求內(nèi)力和</b></p><p>　　將求

54、得的計(jì)算荷載在相應(yīng)的影響線上按最不利的荷載位置加載，對(duì)于汽車荷載并計(jì)入沖擊作用，則得</p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　汽車荷載</b></p><p><b>　　正負(fù)</b></p><p><b>　　剪力：</b&g

55、t;</p><p><b>　　汽車荷載</b></p><p>　　鑒于橫隔梁的恒載內(nèi)力甚小，計(jì)算中可忽略不計(jì)，并考慮到可變作用中汽車荷載效應(yīng)占總效應(yīng)的百分比，則承載能力極限狀態(tài)作用基本組合的效應(yīng)組合設(shè)計(jì)值為：</p><p>　　（二）橫梁配筋及強(qiáng)度復(fù)核</p><p><b>　　1.正彎矩配筋<

56、/b></p><p>　　擬采用4B22鋼筋，布置兩層，層間距,保護(hù)層</p><p><b>　　則有效高度</b></p><p><b>　　受壓區(qū)高度x</b></p><p><b>　　得受拉鋼筋截面面積</b></p><p>　　

57、現(xiàn)選取4B32的鋼筋</p><p><b>　　強(qiáng)度復(fù)核:</b></p><p><b>　　受壓區(qū)高度x</b></p><p><b>　　正截面抗彎承載力：</b></p><p><b>　　配筋率</b></p><p&g

58、t;<b>　　2.負(fù)彎矩配筋</b></p><p>　　擬采用2B16，保護(hù)層厚度</p><p><b>　　則有效高度</b></p><p><b>　　受壓區(qū)高度：</b></p><p><b>　　受拉鋼筋截面面積</b></p>

59、;<p>　　現(xiàn)選取2B18鋼筋，</p><p><b>　　強(qiáng)度復(fù)核：</b></p><p><b>　　受壓區(qū)高度：</b></p><p><b>　　正截面抗彎承載力：</b></p><p><b>　　配筋率</b></

60、p><p><b>　　3剪力配筋</b></p><p><b>　?。?）截面尺寸復(fù)核</b></p><p><b>　　截面尺寸符合要求</b></p><p>　?。?）檢驗(yàn)是否需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋</p><p>　　故需要根據(jù)計(jì)算配置箍筋<

61、;/p><p><b>　?。?）箍筋設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　采用A雙肢箍筋，</b></p><p><b>　　箍筋間距</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　箍筋配