桥梁工程课程设计简支T梁Word文档格式.docx
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图所示:
①号梁:
0.5
(0.06
0.08)1.
525
2.625kN/mk;
②号梁:
0.
5
(0.
08
11)2
25
4.75kN/m;
③号梁:
11
1275)
225
5.9375kN/m;
计算第三期恒载:
栏杆和人行道
计算①号主梁:
6X2/5=2.4
计算②号主梁:
计算③号主梁:
全部荷载汇总如下:
第一期
恒载
第二期恒载
第三期恒载
汇总KN/m
主梁自重KN/m
横隔梁KN/m
沥青铺装层KN/m
混凝土垫层KN/m
人行道和栏杆KN/m
①号梁
15.1
1
0.828
2.625
2.4
21.953
②号梁
2
4.75
25.078
③号梁
5.9375
26.2655
可得简直梁桥的基频:
1.2、恒载内力计算
根据公式
跨中弯矩
g
x
l
Mx
7.75
659.28
753.12
788.79
支点剪力
Qx
170.14
194.35
203.56
1.3、惯性矩计算
Ai=0.22m2
A2=0.2680m2
Yi=0.055m
Y2=0.78m
形心位置
0.22X0.055+0.2680x0.78
0.22+0.2680
=0.4532
③利用平行移轴公式lC(IC1aiAl)(IC2
a2A2)
Ici=
【C=0.107m1
1.4、冲击系数计算
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60--2004)中第432条规
定,当1.5Hzf14Hz时,0.1761nf0.0157,则可得冲击系数
女口上表:
i(m
E(N/m2
Ic(m4)
mc(kg/m)
f(Hz)
a
1+a
①号梁:
30000
0.107
2237.81855:
7.826658
0.346426
1.346:
2556.37105
7.322794
0.334715
1.335
2677.421
7.155343
0.330643
1.331
桥面车行道为9.0m宽,双车道不折减,故1
1.5、计算各主梁横向分布系数
画出如下图。
s
^5sq
也㈣sq
血詡g_&
e
a_200___2OQ___MO__200
得出横向分布系数,如下表
支点m0
跨中me
梁号
人群何载mr
车辆何载mq
1.5
0.55
0.7
0.71
0.725
0.45
0.555
0.2
0.4
简支梁控制截面内力影响线面积。
见下表
彫响线面积
影响线图式
叽
△二1/812=30.03125
11
Q沁
A二1/8=1.9375
t亠一一
T
叫》n
Qo
A二1xl/W=7.75
i
1.6、计算活载内力
计算公路一一I级荷载的跨中弯矩
1+口
Z
mcq
Pk(kN)
y
qk
3
%(kn-m
1.346
0.711
222
3.875
10.51
30
1123.501
10.5
870.59
10.5^
625.54
计算人群荷载跨中弯矩
mcr
Pr
M1/2r1(kNm)
63
40.5
18
计算车道活载跨中截面最大剪力
1+u
nCq
P(kN)
Q/2(KN-i
266.4
0.5
1.94
146.81
r1t
r1.94
113.761
81.74
计算人群跨中剪力
mcr
M/2r1(kN)
4.074
3:
2.619「
1.164
计算支点截面车道荷载最大剪力
绘制车辆荷载和人群荷载横向分布系数沿桥方向的变化图形以
及支点剪力影响线如下图所示:
其中荷载横向分布系数变化区段的长度:
3兀亠4亠4“$75
L.*叱
>
„■"
t
lJw
2ff
0I0,71
1,50.7
0.9194
3.75亠4亠4亠瓦73
s.
15
■
0.725F555
375-4*4『3.75
r-I1-irfv
外155
山7Pq/
°
"
WtH
a3.75m
变化区段内附加三角形荷载重心处的剪力影响线坐标为:
1(15.53.75-)
0.9194
3_
375
计算如下表
支点截面车辆荷载剪力AQ
a/2
mo-mc
1.2pk
|Y
AQ(kN)
①号主梁
1.875
-0.16
0.919
-61.29
②号主梁
0.17
64.55
③号主梁
:
0.325
123.03
支点截面人群荷载剪力AQ
m0-mc
y|
AQ(kN)
0.8
4.14
-0.45
-2.33
-0.2
-1.03
按照内力组合的方法列表计算如下
弯矩(kN•m)
剪力(kN)
骨口.序号
荷载类别
梁端
跨中
汽车荷载
1123.5
271.17
人群何载
20.41
4.07
4
1.2XI
791.136
204.168
1.4X(2+3)
1661.1
408.212
211.232
6
S=4+5
2452.24
612.38
211.23
2「
322.17
113.76
8.14
2.62
1.2X1
903.744
233.22
5:
1275.526
462.434
162.932
2179.27
695.65
162.93
264.83
人群荷载
3.62
4:
946.548
244.272
900.956
375.83
116.0656
1847.50
620.10
116.07
2、正截面设计
2.1、T形梁正截面设计:
正截面弯矩M=2452.24kNm,•混凝土强度设计值:
fc=14.3N/mm2
bf=2000mm,hf=175mm,as=65mm,ai=1
ho=h-as=1450-65=1385mm
Zb=0.550,HRB335钢筋,
fy=280N/mm2
判定T形截面类型
•M=2452.24kNmWafcbfhf'
(ho-hf72)
=1x14.3x2000x171385-87.5)=6493.99kNm•
•••为第一类T形截面
按bfxh的单筋矩形截面计算As
x=Zo=O.O457X1385=63.2645<
518X1385=95.83
Y=0.5(1+)=0.5X1.954=0.977
求As:
As=M/fyh0ys=2452.24X280X1385X0.6472.33mm2
选择钢筋直径和根数
选用4排2*40,As=8143mm2>
6472.33mm2
钢筋净间距:
Sn=200-2X40-2X20X>
22且8=640mm,可以。
验算基本公式适用条件
X=Asfy/a1fcbf
=8143>
280/(1X14.3X)2000
=79.72mm<
Zh°
=0.518X1385=95.83m可以。
pmin二MAX(0.2%,0.45ft/fy=0.45X/335)=0.21%
p=As/bh0=6434/(200X13)5=2.94%>
h/h0pmin=0.22%,可以。
2.2、斜截面设计
据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD6—2004第5.2.9条:
roVd0.51bho
支点位置:
YoVd<
O.51X3!
0打Ix0.2W1<
01.385>
3=l7J73.77kN
1/2位置:
yoVi/2<
O.51X310汕x0.2W101.385>
3^1773.77kN
满足设计要求
检查是否需要根据需要计算配置箍筋
据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ
D62—2004第5.2.9条条:
0.50103a2ftdbh)
跨中位置:
yoV<
0.51x10x1.43x200x1
yoV<
O.51x10x1.43x200x1
通过计算,截面不满足不进行斜截面抗剪承载力验算的要求,截面需先选定箍筋直径为①12截面不满足不进行斜截面抗剪承载力验算的要求,截面需进行配箍。
取离支点h,(h为梁高)处的剪力设计值H,将H分为两部分,其
中不少于60%由混凝土和箍筋共同承担;
不多于40%由弯起钢筋承担。
丫〔按以下方法法求得:
跨中剪力设计值
自支点至跨中的剪力递减坡度
设支点有混凝土和箍筋共同承担的剪力设计值,按60%取用,其值
Vqs=0.6V]=0.6X648-525=389.11kN
在支点由弯起钢筋承担的剪力设计值,按40%取用,其值为:
V^J=0i4y)=0.4X648.^25=259.41kN
据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJD6—2004第
5211条:
先选定箍筋直径为①12,得到
箍筋间距取200mm,但按《规范》第9313条规定,在支座中心向跨径方向长度相当于不小于一倍梁高范围内,箍筋间距不应大于100mm
相应弯起钢筋位置与承担剪力见下表
斜
弯起点距支座
承担的
弯起点距支
承担的剪力
筋
中心距离(m)
剪力值
座中心距离
值(KN)
盘
(KN)
(m)
次
1.1
222.59
3.3
148.95
2.2
185.77
4.4
112.13
各排弯起钢筋截面面积按《规范》以下公式计算
第一排承受离支点中心'
「二一处的剪力设计值
杓=lJIlf書匕=280MPalfl=45°
丫0
乂b
sin45
fsb
钢筋面积Abs
259.41
0.7071
280
1746.97456
[222.59
r280
1499.01341
11
1251.05225
1003.0911
钢5筋截面面积叫1307071280755.129941
A$b3=1251.<
1^40=1256mm2
按《规范》第9311条,受拉区弯起钢筋的弯起点,应设在按正截面抗弯承载力计算充分利用该钢筋强度截面以外不应小于h:
-
处;
同时,弯起钢
筋可在按正截面受弯承载力不需要该钢筋截面面积之前弯起,但
弯起钢筋与梁中心线的交点应位于按计算不需要该钢筋的截面之外。
箍筋布置如下:
按《规范》第9313条,自支点一倍梁高范围内,间距为100mm;
自一倍梁高长度处至第三排斜钢筋下端处,间距为200mm.
持久状况正常使用极限状态计算
由《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)第4.1.7条得出:
作用长期效应组合:
=1123.5X0.4+40.5X0.4+788.79=1254.39kN
作用短期效应组合:
=1123.5X0.7+40.5+788.79=1615.74kN
板梁的最大裂缝宽度验算:
据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ
D62—2004第6.4.3条,最大裂缝宽度计算公式:
C1=1.0,C2=1+0.5X1254.39/1615.74=1(39=1.15
挠度验算:
钢筋混凝土受弯构件的恒载和活载挠度,可用结构力学方法计算,般不需考虑混凝土徐变和收缩的影响。
但当恒载占全部荷载的大部分
时,贝S以考虑混凝土徐变的影响为宜。
对于汽车荷载,如果已知该梁的跨中最大静荷载弯矩为Mp,则活载
挠度为:
3、桥面板设计3.1桥面板计算书:
恒载及其内力(按纵向1m宽的半条计算)
每延米板上恒载g的计算如下表
沥青混凝土面层g1
0.02X1x23kN/m=0.42kN/m
C25混凝土垫层g2
0.094X1X23=2.126kN/m
T梁翼板自重gs
0.20+0.15/2X1x
25=4.375kN/m
合计
6.921kN/m
每米宽板的恒载内力
210=180,H=0.114
Mmin,g=-g1o2/2=-Y2X6.921*1.4605kNrrr
QAg=g10=6.921x1=6.921kN
车辆荷载产生的内力
将后轮作用于铰接缝上,后轴作用力为P=140kN,轮压分布宽度如下所示,由《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)查得,荷载后轮着地长度a2=0.20m,宽度b2=0.60m,贝S
a1=a2+2H=0.20+2x0.114=0.428m
b1=b2+2H=0.60+20.1X4=0.828m
荷载对于悬臂根部的有效分布宽度:
a=a1+21o=0.428+180=2.228m由于2lo=1.8Om<
5m,所以冲击系数1+卩=1.3
作用于每米宽板条上的弯矩为:
Mmin,p=-(1+a)P(lo-bi/4)/4a=-1.3x1^0^.9-0.828/4)/4x
2.228kNm
=-14.2kNm-
作用于每米宽板条上的剪力:
Qap二(1+a)P4a=1.3x(0/x2.228=20.4kN
荷载组合
持久状况承载力极限状态内力组合(用于强度验算)
Mj=1.2Mmin,g+1.4Mmin,p=1.2(-3.4605)+1.4(-14.2)
=-24.03kNm
Qj=1.2QAg+1.4Qap=1.2x6.9+1.4x20.4=36.84kN
持久状况正常使用极限状态内力组合(用于验算应力和裂缝)
M=Mmin,g+Mmin,p=-17.66kNm
Q=QAg+QAp=27.3kN
3.2桥面板截面设计
(HRB335钢筋:
fsk335MPa,fsd280MPa,C25混凝土:
fck16.7MPa,ftk1.78MPa,G11.5MPa,協1.23MPa)
翼缘板的高度:
h=175mm;
翼缘板的宽度:
b=1000mm;
假设钢筋截面重心到截面受拉边缘距离as=35mm,则h0=140mm。
X
按<
<
公预规>
5.2.2条规定:
MdMu1fcbx(h0)
1X24.03>
6=I1D1.5X1000X140-X/2)
解得:
X=15.82mm
按<
公预规>
522条规定:
fsdAsGbx
As=11.5X1000xi5.82/280=649.75mm2
查有关板宽1m内钢筋截面与间距表,考虑一层钢筋为8根由规范查得可供使用的有9A10(As=706.5mm2),然后按照构造布置构造钢筋,并布置如下图。
5.2.9条规定,矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合
下列要求,即:
丫oVdQ^X1000X140=357KN6\84kN
按«
5.2.10条规定:
Y0Vd0.51x-3xa1ftdbh0
=0.51X1X1X1.23X1000X140=87.V2kN>
84kN
故不需要进行斜截面抗剪承载力计算,仅按构造要求配置箍筋根据<
9.2.5条,板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋,直径不应小于8mm,间距不应小于200mm。
因此板内A8,间距为
250mm的分布钢筋
承载力验算:
fsdAs
fcdbx
X=fsd/(fcdb)=280X0.00140/1.51X1)=0.034m
Y0Md=Mu=afcdbx(ho-x/2)
=1X11.5吴X01X0.03(0.14-(1/2)X0.034)=48.093kNm>
Md承载能力满足要求。
4、参考文献
1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG
D62—2004)》,人民交通出版社;
2、《<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>(JTG
D62—2004)条文应用算例》,袁伦一,鲍卫刚,人民交通出版社;
3、《结构设计原理》叶见曙主编,人民交通出版社
4、《桥梁计算示例集》(梁桥)易建国主编,人民交通出版社
5、《桥梁工程》姚玲森主编,人民交通出版社
6、《公路桥涵标准图》公路桥涵标准图编制组,人民交通出版社
5、《桥梁工程》课程设计任务书
5.1、课程设计的目的和要求
根据培养目标和教学计划的要求,课程设计是整个教学中不可缺少的而又相当重要的环节。
学生在完成《桥梁工程》后,综合运用基础理论,专业知识与技能在教师的指导下,独立地较系统而又全面地完成一般复杂程度的设计内容,使学生基本掌握设计计算的基本过程,进一步巩固已学过的课程与专业知识,进一步掌握和理解
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