20m简支t型梁桥设计.docx
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20m简支t型梁桥设计
20m简支t型梁桥设计
摘要:
Abstract
II
第1章设计内容及构造布置
1・1设计内容1
1・1・1设计标准1
1・1・2主要材料1
1・1・3设计依据1
1・2方案比选11・3横断面布置及主梁尺寸
第2章主梁内力计算5
2.1
恒载内力计算
2・1・1结构
2.1.2
结构自重内力计算
2・2活载内力计算62・2・1荷载横向分布计算2・2・2汽车人群作用效应计算
10
18
19
19
2.3主梁内力组合
2.3.1作用效应计算公式
2・3・2主梁内力组合••…
第3章主梁配筋计算21
3・1跨中截面的纵向受拉钢筋计算…213・1・2确定简支梁控制截面弯矩组合设计值和剪力设计值21
3.1・3T型截面梁受压翼板的有效宽
21
21
22
23
度
3・1・4钢筋数量计算3・1・5截面复核・・••
3・2腹筋设计
3・2・1截面尺寸检査23
3・2・2检查是否需要根据计算配置
箍筋23
3・2・3计算剪力图分配23
3・2・4箍筋设计24
3・2・5弯起钢筋设计25
ID
3.2.6斜截面抗剪承载力验算...293・2・7持久状况斜截面抗弯极限承
载能力状态验算33
3・3持久状况正常使用极限状态裂缝宽度33
3・4持久状况正常使用极限状态下挠度验
算35
第4章横隔梁内力与配筋计算38
4.］横隔梁内力计算
38
4.1.1确定计算荷载
38
4・1・2绘制中横隔梁弯矩、剪力影响线
38
4.1.3截面内力计算
40
4.1.4内力组合
40
4・2横隔梁配
40
4・2・1正弯矩配
40
4・2・2剪力配
41
第5章行车道板的计算
43
43
5・1计算
5・2永久荷载及其效应43
5・3截面设计、配筋与强度验算
44
46
致谢
47
参考文献
20m简支T型梁桥设计讨
专业：
道路桥梁学号：
7011506020学生姓
名：
刘宏指导老师：
贾巧燕
摘要:
本次设计为20m简支T型梁桥的设计计算。
本设计釆用钢筋混凝土T型梁桥，标准跨
径为20m,计算跨径为19.5m,主梁为等截面T
型梁。
本文主要阐述了该桥的设计和计算过
程。
首先进行桥型方案比选，对主桥进行总体结构设计，然后对上部结构进行内力、配筋计
算，再进行强度、应力及变形验算。
具体包括以下几个部分：
1・桥型方案比选;
2.
桥型布置，结构各部分尺寸拟定;
3.选取计算结构简图;
4.
恒载内力计算;
5.活载内力计算;
6.荷载组合；
7.配筋计算；
&截面强度验算；
9.截面应力及变形验算;
关键词:
钢筋混凝土
T型简支梁桥
配筋计算强度验算
Abstract
20meterssimplysupportedT-beambridgedesign
Thisdesignincorporatesreinforcedconcretet-beams,standardspancalculationfor20m，19.5m,themainspanisaprismaticbeamsT-beams.
Thisarticledescribesthedesignandcalculationofthebridge.Firstbridge-typeschemes,ontheoverallstructureofthemainbridgedesign,andthenonthesuperstructureinternalforces,concrete,strength,stressanddeformation・Theseincludethefollowingsections:
1.thebridge-typeschemes;
2.typeofarrangement,structuresectionssizedrawnup;
3・Selectthediagramofthecalculation;
4.permanentinternalcalculation;
5.liveloadforcecalculation;
6.theload;
7・forthereinforcementofthecalculation;
8.sectionstrengthchecking;
9.asectionofstressanddeformationchecking;
Keywords:
reinforcedconcretet-beamdesign
strengthchecking
第1章设计内容及构造布置
1.1设计内容
1.1.1设计标准
设计车速：
40km/h
设计荷载：
公路II级
标准跨径：
20m
计算跨径：
19.5m
桥面净空：
净7m+2X1.5m（人行道）=10m
通航要求：
不通航
设计洪水频率：
1/100
地震峰值加速度：
0.05g
1.1.2主要材料
普通受力钢筋HRB335级，R235级
混凝土：
C30
1.1.3设计依据
《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）
《公路桥涵通用设计规范》（JTGD60-
2004）
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵
设计规范》（JTGD62-2004）
《公路桥涵设计手册》（桥梁上册）（人民交通出版社2004.3）
1.2方案比选
1.比选方案的主要标准：
桥梁方案比选有四项主要标准：
安全，功
能，经济与美观，其中以安全与经济为重。
2.主要方案
（1）悬臂桥
图1・2
（3）先简支后连续梁T型梁桥
图1.3
（4）斜拉桥
图1・4
3・方案比选
方案比选表表1・1
悬臂桥
T形刚构桥
混凝
斜拉桥
土简
支T
形梁
桥
1.桥墩
上为单
排支
超静定结
座，可
构容易受
以减小
温度、混凝
桥墩尺
土收缩徐
寸2•主变作用、基
梁高度
可较
小，降
低结构
自重，
恒载内
力减小
1.在悬
臂端与
挂梁衔
础不均匀
沉降等影
响，容易造
成行车不
顺
建国初期
大量釆用
1.施工方便。
2.适合中小跨径。
3.结构尺寸标准化。
跨越能
力大
目前
国内
大量
1•行车
平稳
2.索力
接处的
挠曲线
折点不
利行
车。
2.梁翼
缘受
拉，容
易出现
裂缝，
釆用,安全,行车方便。
调整工
繁复，施
工技术
要求高
雨水浸
入梁体
成为安
全隐患
美做成变
观截面梁结构美观
较漂亮
结构
美观
具有现代气息,
结构轻
盈美观。
支架昂贵，维修费用
造价较低,工期较短
造价
造价最
量大
纵观桥梁的发展，悬臂桥已经基本不釆用,
由于是跨线桥，跨度不大，斜拉桥一般用于大
跨度的跨海、跨河大桥，T形钢构桥容易受地震等影响，以及经过上述方案的比较，决定釆用
混凝土T形梁桥。
横断面布置及主梁尺寸
1、主梁高度
钢筋混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比约在之间。
当建筑高度不受限制时,增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省钢筋用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土增加的用量不多。
综上所述,本设计中取用1300mm的主梁高度是比较合适的。
2、主梁截面细部尺寸
T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局
部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板抗压强度的要求。
本设计预制T梁的翼
板厚度取用80mm,翼板根部加厚到140mm以
抵抗翼缘根部较大的弯矩，腹板厚度取为
to
180mmo
如图1.1所示，全桥共由6片T型梁组成，跨中单片T型梁高为1.3m,宽1.6m；边主梁是有单片T型梁高为1.3m,靠桥外侧的翼缘板长为710mm,靠桥内侧的翼缘板长为510mm；湿接缝设为400mm；桥上横坡为双向1.5%,坡度由C25混凝土桥面铺装控制。
近青:
昆凝土郭cm（容重为23KNn?
）
C25淀異土垫妄匡6〜12cm（客生为24KNn?
）
150.700「150
纵断直
L490'
490
L
490
1490L
1996
图1・5横纵断面图
第2章主梁内力计算
2.1恒载内力计算
2.1.1结构自重集度计算
在计算结构自重时，为了简化起见，将横梁、铺装层、人行道和栏杆等重量均匀分摊给各主梁承受。
人群荷载：
3Qkn［宀每侧的栏
杆及人行道的构件重量的作用力取5.0
结构自重集
表2.1
主梁
-[0.18x1.30+（°08+014）x（1.600.18）]x25—9.76KN/加
对于
梁
f0.08+0.141.60-0.18.0.15+0.16
珀={[1・00-（）Jx（）}x
x5x25/19.50=0.63/^V/w
rru
梁
对于中主梁
g；=2x0.63=1.26
桥面铺装层
幻=[0.02x7.00x23+1（0.06+0.12）x7.00x24]/6=3.67KN/m
2
栏杆和人行道
g4=5x2/6=1.67KN/加
计
对于
梁
g=工&=9.76+0.63+3.67+1.67=16.06KN/m
对于中主梁
g[=9.76+1.26+3.67+1.67=16.69KN/加
2.1.2结构自重内力计算
边主梁结构自重
产生内力
表2.2
剪力Q（KN）
弯矩M（KNm）
x=0
（?
-1606x19.5-156.6
2
M=0
1x=—
A
（?
=1606x（19.5-2x19-5）
“16.0619.5心19.5、
244
4
=7&3
=572.5
1
x=-
2
2=0
yV/=lxl6.06xl9.52=763.4
8
中主梁结构自重产生内力
表2.3
剪力0（的
弯矩M（KNm）
x=0
（2-1669x19.5-162.7
M=0
16.69“°宀19・5、
Q=x（19.5-2x）
24
“16.6919.5门”19・5、
M=xx（19.5一）
244
4
=81.4
=595.0
x=i
2
0=0
M=1x16.69X19.52=793.3
8
2.2活载内力计算
；横向分布计算
1、荷载作用于支点
荷载作用于支点位置时，应按杠杆原理法
计算荷载横向分布系数。
:
作用于支点位置时,
代2%"梁的荷载横
向分布系数如图2.1所示。
图2.1
向分布系数图
根据《桥规》规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。
对于汽车荷载,规定的汽车横向轮距为1.8m,两列汽车车轮的
横向最小间距为1.3m,车轮距离人行道缘石最少为0.5mo由此，求出相应于荷载位置的影响线数标值后，可得各梁的荷载横向分布系数为:
广梁汽车荷载:
^=^=2^=0.1875人群：
加"=1156
2"梁汽车荷载：
叫=0.5
人群：
=0
3”梁汽车荷载：
叫=0.5
人群：
”：
”=0
其中，才、3"梁人行道上均没有布载，这是因为人行道荷载引起的负反力，在考虑荷载组合时反而会减小才、『梁的受力。
2、荷载作用于跨中
B6x1.6
桥梁中设置刚度较大的横隔梁，且承重的长宽比为£=君^=2.03>2,故可按偏心压力法来计
B6x1.6
算荷载横向分布系数叫。
（1）计算主梁惯性矩人、抗扭惯性矩人和抗扭刚度系数0（主梁等效截面图见图2.2）
图2・2主梁等效截面图（单
位:
mm）
形心坐标V<：
（11x160x65）+（18x119x0）O1o
yr===31.o
c工411x160+18x119
160x1P18x1IQ3
L=——-—+（5・5+27・7尸x（160x11）++3L8x18x119=6651503.6cm
1212
又由a宀将T梁划分为两个矩形截面进行计算。
#=非0.068<0.1,C取*
表2・4
主梁数
4
5
6
7
C
1.067
1.042
1.028
1.021
t
/
b
1
0.
9
0.
8
0.
7
0.
6
0.
5
0.
4
0.
3
0.
2
0.
1
<0
.1
C
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
0.
1/
14
15
17
18
20
22
2
2
29
31
3
1
5
1
9
9
9
5
7
1
2
（2）求八荷载横向分布影响线竖标（横
1+1.028
0.425x280230.0787
6651503.6
x（
19.5
6x1.6
）2
=0.9294
向分布影响线如图2.3）
本桥各根主梁的横截面均相等，梁数11=6,梁间距为1.60m,则：
6
22*>*>*>*>
工d厂=么厂+“2~+“3-++5-+
J-1
=（160+160+80）2+（160+80）2+802+802+（160+80）2+（160+160+80）2
=44.16w2
1"梁：
响线数标值为
卩梁在两个边主梁处的横向分布影
1Q<
711=-+^-
；=1
=0.503
10.9294x4
=—H
644.16
_10.9294x42
=6"44.16
=-0.17
/=!
汽车荷载
%4^十號W7.92+317.92+⑹.92+7.2）“425
人群荷载：
〃—黑"97.92+2520.524
2像:
响线数标值为
2像在两个边主梁处的横向分布影
1=-+6
3“梁在两个边主梁处的横向分布影
响线数标值为:
料（2
r-1
10.9294x4x0.8
=—+
644.16
=0.234
和1R5“
——卩—
/-]
10.9294x4x0.8
一石一44.16
=-0.01
叫沁寺鵲紳48+280.48+150.48-29.52）478
0
莎詁（560.4X）444
150
"00
—
图2.3偏心压力法计算横向分布系数图示（单位：
cm）
2.2.2汽车人群作用效应计算
1、荷载横向分布系数汇总
荷载横向分布系数汇
总表表2.5
梁号
荷载位置
1*
跨中
公路一II级
人群荷载
0.425
0.524
支点
0.188
1.156
2*
跨中
0.389
0.382
支点
0.5
0
3*
跨中
0.178
0.244
支点
0.5
0
面\
公路一II级
qk（KN/m）
人群
qk（KN/m）
影响线面积（龙?
或加）
M但
0.5x0.75=7.875
3x1.5=45
Q=1/2=1x19.52=47.53m2
88
M炉
7.875
4.5
13.13、°
Q=-x—/2=-x—x19.52=35.65m2
216216
Ql/2
7.875
4.5
Q=1x1x19.5x0.5=2.438///
22
0/4
7.875
4.5
133
q=_x-/x-=5.48/m
244
a
7.875
4.5
O=-xl9.5xl=9.75m
2
2、
均布荷载和内力影响线面积计算
均布荷:
影响线面积计算表
表2・6
示表
影响线图表2・7
0
>1
3、公路II级荷载组合
；计算弯矩效应时:
36（）—1x（）
PS.75X画+：
^"9・5-5）=0.75x238=178.5^
集中荷载计算剪力效应时：
Pk=1.2x178.5=214.2K）V
均布荷载：
clk=10.5x0.75=7.875KN/m
（1）计算冲击系数〃
冲击系数的计算采用以结构基频为指标的方法，其计算方法为：
当/C1.5HZ时，“=0.05
当1.5HZ当/>14HZ时，//=0.45
式中/一结构基频（匹）。
结构基频的计算宜采用有限元法，对于常规结
构，可采用《桥规》条文说明中给出的公式估算。
简支梁桥的基频计算公式如下:
式中，/—结构计算跨径（Q;
E—结构材料的弹性模量W/”F）；人一结构跨中截面的截面惯性矩（川）；
叫一结构跨中处的单位长度质
量（心/加）;
—结构跨中处延米结构重力
J伽）；
£一重力加速度，g=9.810"/$'）o
根据以上公式，对于本桥单根主梁:
8+14
2
xl60+18x130-^^
I2丿
=0.3902m2
Ic=0.0665/n4
G=0.3902x25=9.76N/加
叫.=G/g=9.76/9.81=0.995x103Ns3/m2
C30混凝土E取3xlO10N/m2
=5・831HZ
3.143xlO1Qx0.0665
2xl9.52XVO.995xlO3
由于\.5HZ“=0.1767In/-0.0157=0.296
贝||l+“=1.296
⑴跨中弯矩％、四分点弯矩怜，跨中剪力妝计算
对于汽车荷载，应将集中荷载直接布置在内力
影响线数值最大的位置,
其计算公式为:
S汽=（1+“疋（叫你G+"人儿）
式中：
S汽一所求截面由汽车荷载产生的弯矩或剪力标准值；
（1+"）—汽车荷载的冲击系数；
《一汽车荷载横向折减系数；
—跨中横向分布系数；
L汽车车道荷载中的集中荷载标准值；
弘一汽车车道荷载中，每延米均布荷载标准值；
。
一弯矩、剪力影响线面积；
，"—沿桥跨纵向与集中荷载位置对应的横向分布系数；
"—沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线数标值。
对于人群荷载：
S人=mcqrQ.
式中：
S人一所求截面由人群荷载产生的弯矩或剪力标准值;
L纵向每延米人群荷载标准值。
T梁叫2、恂4、0/2计算表
表2・8
截面
荷
孤或务（KN/m）
pg）
1+“
mc
Q或y
S（KNm或KN）
■■亡
类型
Si
s
M“2
公
路
II
级
7.875
17&
5
1.2
96
0.4
25
47.5
3
206.
16
685
•46
4.87
5
479.
30
人群
4.5
/
/
0.5
24
47.5
3
112.08
M屮
公路
II
级
7.875
17&
5
1.2
96
0.4
25
35.6
5
154.
63
514
.43.
3.66
359.
8
人
群
4.5
/
/
0.5
24
35.6
5
84.06
Ql!
2
公
路
II
级
7.875
214.
2
1.2
96
0.4
25
2.43
8
10.5
7
69.
56
0.5
58.9
9
人
群
4.5
/
/
0.5
24
2.43
8
5.749
截面
荷载类型
你或升（KN/m）
P/KN）
i+“
mc
。
或y
S（KN-m或KN）
St
s
%
公路
n
7.875
178.
5
1.2
96
0.3
89
47.
53
188
.7
627
.4
4.8
75
438
・7
2、M“4、0/2
计算表
表2・9
级
人
w
4.5
/
/
0.3
82
47.
53
81.7
Mg
公路
II
级
7.875
178.
5
1.2
96
0.3
89
35.
65
141
•54
470
.9.
3.6
6
329
.36
人
W
4.5
/
/
0.3
82
35.
65
61.28
Qi；i
公路
II
级
7.875
214.
2
1.2
96
0.3
89
2.4
38
9.6
8
63.
67
0.5
53.
99
人
群
4.5
/
/
0.3
82
2.4
38
4.19
3*梁叫2、M“4、0/2计算表
表2.10
截面
荷
你或乞（KN/m）
Pk（KN）
1+"
mc
。
或y
S（KNm或KN）
St
s
类型
My
公路
II
级
7.875
17&
5
1.2
96
0.1
78
47.
53
86.
35
287
.09
4.8
75
200
.74
人群
4.5
/
/
0.2
44
47.
53
52.19
M屮
公路
II
级
7.875
17&
5
1.2
96
0.1
78
35.
65
64.
76
215
.47
3.6
6
150
.71
人群
4.5
/
/
0.2
44
35.
65
39.14
Qi'2
公路
II
级
7.875
214.
2
1.2
96
0.1
78
2.4
38
4.4
3
升级会员 