钢筋混凝土t形梁设计.doc

钢筋混凝土T形梁设计课程设计说明书课 程 名 称: 题 目: 钢筋混凝土T形梁设计 专 业: 学 生 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 开 始 时 间: 年 月 日完 成 时 间: 年 月 日课程设计成绩：学习态度及平时成绩（30）技术水平与实际能力（20）创新（5）说明书撰写质量（45）总 分（100）等级指导教师签名： 年 月 日目录设计资料桥面净宽主梁跨径及全长设计荷载桥面铺装横截面布置：桥跨结构横截面图主梁间距与主梁片数主梁跨中截面主要尺寸拟定；主梁截面细部尺寸；计算截面几何特征；横截面沿跨长的变化；横隔梁的设置。主梁设计计算：恒载内力计算：一期恒载集度； 二期恒载集度 ；10恒载内力 10活载内力计算：10冲击系数和车道折减系数； 10计算主梁的荷载横向分布系数； 11计算各种荷载作用下的控制截面内力 15作用效应组合 20基本组合 20短期组合 20长期组合 20横隔梁的内力计算 ：21确定作用在横隔梁上的计算荷载 ：21按偏心压力法绘制影响线 21绘制剪力影响线 23截面内力计算 23内力组合 24行车道板的设计计算： 24确定桥面板的类型； 24计算荷载有效分布宽度 24桥面板内力计算 256参考文献26一、设计时间及地点1、设计时间2011-2012学年第二学期第17周（6月4日6月8日）2、设计地点十号教学楼A602、A603、A615、A618二、设计目的和要求1、设计目的本课程设计通过一个常用、典型的钢筋混凝土T形梁桥的设计，让学生将所学到的理论知识与设计方法运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及创造性思维能力，使所学知识能够融会贯通。 2、设计要求（1）学生需认真阅读课程设计任务书，熟悉有关设计资料及参考资料，熟悉各种设计规范的有关内容，认真完成任务书规定的设计内容。（2）学生均应在教师指导下、在规定的时间内独立完成规定的内容和工作量。（3）课程设计的成果为计算书1份和手工A3图2张以上。要求计算书内容计算准确、文字通顺、书写工整。要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。三、设计题目和内容 1、设计题目钢筋混凝土简支T形梁桥设计 2、设计资料（1）某三等跨公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸：A、标准跨径：20.00+学号×0.1m（前30号）；20.00-（学号-30）×0.1m（31号以后）B、计算跨径：19.50+学号×0.1m（前30号）；19.50-（学号-30）×0.1m（31号以后）；C、主梁全长：19.96+学号×0.1m（前30号）；19.96-（学号-30）×0.1m（31号以后）；D、桥面宽度； 净-7+2×1.5m(单号学生用)； 净-9+2×1.5m(双号学生用)。E、设计荷载：公路-级(单号学生用)；公路-级(双号学生用)。F、设计安全等级：二级G、桥面铺装：5cm沥青混凝土（23KN/m3），6cm厚水泥混凝土（24 KN/m3），主梁混凝土25 KN/m33、设计内容及要求（1）桥梁总体布置图（含平面图、立面图、剖面图） （2）桥面构造横截面图，主梁（边梁、中梁）纵、横截面布置图（3）荷载横向分布系数计算书（4）主梁内力计算书（5）行车道板内力计算书（6）横隔梁内力计算书四、设计方法和步骤参阅现行混凝土设计规范、公路桥涵设计通用规范及教材等资料。1、根据布置的设计资料，即跨径、桥面宽度、荷载等级等拟定桥梁总体布置图；2、横截面布置：1） 绘制桥跨结构（上部结构）横截面图，并绘制单片T形梁的一般构造图；2）主梁间距与主梁片数；3）主梁跨中截面主要尺寸拟定；4）主梁截面细部尺寸；5）计算截面几何特征； 6）横截面沿跨长的变化；7）横隔梁的设置。3、主梁设计计算：1）恒载内力计算：（1）一期恒载集度；（2）二期恒载集度；（3）恒载内力。2）活载内力计算：（1）冲击系数和车道折减系数；（2）计算主梁的荷载横向分布系数（跨中截面按修正偏心压力法；支点截面按杠杆原理法）；（3）计算各种荷载作用下的控制截面内力（跨中截面、1/4截面、变化截面、支点截面）。3）作用效应组合：（1）基本组合(用于承载能力极限状态计算)；（2）短期组合(用于正常使用极限状态计算)；（3）长期组合(用于正常使用极限状态计算)；4）绘出弯矩和剪力包络图；4、横隔梁的内力计算：计算靠近横梁端部截面剪力和靠近横梁跨中位置截面弯矩。5、行车道板的设计计算：1）确定桥面板的类型；2）计算荷载有效分布宽度；3）桥面板内力计算。五、设计成果的编制1、设计任务书；1、设计计算说明书；2、桥梁设计图纸。要求计算书计算准确、文字通顺、书写工整。要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。六、评分标准及成绩评定 学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、出勤等情况综合评定。成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。其中，设计图纸占35%，设计说明书占45%，出勤占20%。成绩评定标准如下：优：能认真完成设计指导书中的要求，设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性，设计期间出满勤。良：能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路较清晰，平面布置合理、图纸绘制标注规范、整洁，设计认真，应用理论正确，设计期间出满勤。中：能完成设计指导书中的要求，平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字及标注较为符合要求，设计较认真，应用理论基本正确。设计期间出满勤，设计方案基本合理。及格：能基本完成设计指导书中的要求，设计思路欠佳，平面布置欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，设计期间有缺勤现象。设计图纸一般。不及格：凡有下列情况之一者以不及格论：1）未达到设计指导书的基本要求。2）设计出现原则性的错误，图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁，应用理论有原则错误。3）设计缺勤累计达三分之一以上者。七、设计指导教师及分组情况 1、设计指导老师 2、分组八、设计纪律要求1、设计中要自主完成，杜绝抄袭现象，发现类同者，设计成绩按零分计。2、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00 12：00，下午14：00 16：00，不得迟到和早退。3、设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者设计成绩为不及格。4、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设计任务。 九、设计日期：2012年6月4日6月8日交设计成果截止日期：2012年6月8日下午16：00前十、设计期间值班带队老师安排值班时间6月4日6月5日6月6日6月7日6月8日值班老师 25钢筋混凝土简支 T 梁桥设计设计资料桥面净宽：净人行道主梁跨径及全长标准跨径：（桥墩中心距离）计算跨径：17.1（支座中心距离）主梁全长：（主梁预制长度）设计荷载汽车级；人群荷载3.0kN/m2，结构重要系数桥面铺装：沥青混凝土面层5（重力密度为23KN/m3），水泥混凝土垫层6（重力密度为24KN/m3），C25T梁的重力密度为25KN/m3。横断面图和纵断面图横断面设计(1)桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。(2)本梁桥桥面行车道净宽为：净人行道(3)为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面中央倾向两侧的1.5%-3.0%的横向坡度，本桥设置为1.5%。纵断面设计(1)桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径.桥梁的分孔桥道的标高.桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度。(2)本梁桥根据水文计算来确定。标准跨径为17.6（桥墩中心距离）。本桥的跨径较小，因此上部结构的造价较低，墩台的造价较高。为了结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。(3)本梁桥为跨河桥梁，桥下净空的标高应保证桥下排洪和通航的需要，结合桥型.跨径等一起考虑，以确定合理的标高。(4)桥上纵坡不大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。 横断面图 纵断面图 主梁断面图主梁间距与主梁片数：装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般选在1.52.2之间，本设计采用2.2；共5片梁主梁跨中截面主要尺寸拟定：共5片梁。52.2 =11，两边各悬挑0.5,如桥断面图。主梁截面细部尺寸： （1）主梁高：钢筋混凝土T形简支梁高跨比的经济范围大约在，根据跨度大者取较小值的原则，本设计取用，则梁高为。实际设计取1.1 ；（标准跨径17.6）（2）主梁肋宽：为保证主梁的抗剪需要，梁肋受压时的稳定，以及混凝土的振捣质量，通常梁肋宽度取在1518，鉴本设计的跨度为17.56，纵向钢筋数量较多，故按较大值取为18 ；（3）翼缘板尺寸：由于桥面宽度是给定的，主梁间距确定后，翼缘板的宽度即可得到为2.2。因为翼缘板同时又是桥面板，根据其受力特点，一般设计成变截面形式，即与腹板交接处较厚，通常取不小于主梁高的，即为，因为翼缘板较宽，本设计取20，翼缘板的悬臂端可以薄些，本设计取为12；计算截面几何特征平均板厚：=主梁截面的形心的截面位置：a= 抗弯惯性矩： 抗扭惯性矩: 横截面沿跨长变化：等截面横隔梁：5根，肋宽15，梁高一般取为T梁高的3/4左右，即0.95，在近腹板处横隔梁底缘到主梁梁顶的距离为1.1。主梁设计恒载内力计算一期恒载集度主梁：横隔梁:对于边主梁：对于中主梁：二期恒载集度桥面铺装层：栏杆和人行道：作用于边主梁的全部恒载强度：作用于中主梁的全部恒载强度：恒载内力计算主梁弯距和剪力计算公式：; 。主梁各计算截面的恒载内力如下表所示： 内力截面位置x剪力（）弯矩（）边主梁中主梁边主梁中主梁x=0168.9183.300x=84.591.71083.21175.6x=00722.1783.7活载内力冲击系数和车道折减系数结构跨中处的单位长度量： 主梁截面形心到T梁上缘的距离： 跨中截面惯性矩： 查表 E取 所以冲击系数： 对于集中荷载：当时，；当时，当时，采用直线内插法对于均布荷载：公路级均布荷载 公路为公路级的0.75倍则计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数计算主梁的横向分布系数当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计： 1#梁 对于汽车荷载 对于人群荷载 2梁 对于汽车荷载 对于人群荷载 =0 （由于是出现负的，取零，出于安全考虑） 3梁对于汽车荷载 对于人群荷载 =0 （由于是出现负的，取零，出于安全考虑）当荷载位于跨中时根据任务要求，使用修正偏心压力法绘制影响线并计算横向分布系数，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5, 梁间距为2.2m。偏心修正系数：1梁横向影响线的竖标值 1梁影响线由、绘制1梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载: 对于人群荷载:2梁横向影响线的竖标值：2梁影响线由、绘制2梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载 对于人群荷载 3梁横向影响线的竖标值3梁影响线、对于汽车荷载 对于人群荷载 主梁荷载横向分布影响系数梁号荷载位置公路- 级人群荷载1、5跨中0.6540.631支点0.4091.3862、4跨中0.4530.480支点0.79603跨中0.4000.400支点0.7960计算各种荷载作用下的控制截面内力跨中截面在活载内力计算中，本设计对于横向分布系数的取值作如下考虑：计算主梁活载弯距时，均采用统一的横向分布系数，鉴于跨中和四分点剪力影响线的较大坐标位于桥跨中部，故也按不变化的来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而考虑支撑条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到之间，横向分布系数用与值用直线内插法，期于区段取值。计算跨中截面最大弯距及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置的弯距采用直接加载求活载内力，计算公式为：对于汽车荷载：对于人群荷载：均布荷载和内力影响线面积计算如表所示均布荷载和内力影响线面积计算类型截面公路II级均布荷载人群影响线面积(或m)影响线图示7.8753.0=36.557.8753.0=2.1387.8753.0=27.417.853.07.8753.0=8.551）对于跨中截面对于1#梁车辆荷载作用下 跨中人群荷载最大弯矩人群荷载集度对于2#和4#梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于3#梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：2）跨中剪力的计算，同理可得：对于1和5#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于2和4#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于3#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：3）1/4跨弯矩的计算对于1#和5#梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于2#和4#梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于3#梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 4）1/4跨剪力的计算对于1和5#梁计算公路级汽车活载的1/4跨剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于2和4#梁计算公路级汽车活载的1/4跨剪力：计算人群荷载的跨中剪力：对于3#梁计算公路-级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：5）支点截面剪力的计算横向分布系数变化区段的长度对于1和5#梁附加三角形重心影响线坐标 ： 计算人群荷载的支点剪力：对于2和4#梁计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：计算人群荷载的支点剪力： 对于3#梁 计算人群荷载的支点剪力：荷载组合基本组合：恒载起控制作用 活载起控制作用短期组合：长期组合：梁号序号荷载类型弯矩（KN.m）剪力（KN）跨中1/4跨跨中1/4跨支点1、51恒载772.11083.2084.5168.92公路荷载830.63622.9297.41156.39154.783人群荷载103.7877.836.0713.6632.944基本组合2145.642421.58143.17335.65481.605短期组合1342.691511.1160.81186.05288.836长期组合1030.241314.2933.70140.17231.762、41恒载783.71175.6091.7183.32公路荷载575.34431.4767.47108.32248.353人群荷载78.9559.214.6210.3914.214基本组合1951.902257.43195.05273.32583.575短期组合1185.981477.3042.54162.97337.086长期组合999.961337.7740.02130.63268.7031恒载783.71175.6091.7183.32公路荷载508.03380.9959.5895.65244.933人群荷载65.7949.343.858.6611.854基本组合1842.92175.7187.72253.65576.135短期组合850.051439.0637.33154.12332.806长期组合973.091317.6320.67125.87266.67横隔梁的内力计算 确定作用在横隔梁上的计算荷载：对于跨中横隔梁的最不利荷载如图 中横隔梁的计算荷载如下：公路-II级：人群荷载：按偏心压力法绘制的和的影响线如下图所示：， ， P=1作用在1梁时： P1作用在5梁时 P1作用在3梁时： 由影响线知识可知，影响线在截面处有突变，根据和连线延伸至 截面，即为值。由此可绘出影响线如上图。绘制剪力影响线1主梁处右截面剪力影响线：P=1作用于1梁截面的右边时 既 P=1作用于1梁截面的左边时既 截面内力计算将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利荷载位置加载。对于汽车荷载并计入冲击系数（），则得：公路-II级：人群荷载：剪力的计算： 人群荷载：内力组合基本组合：短期组合： 长期组合： 由以上的设计结果可见，基本组合起控制作用，有了荷载内力组合值，就可以按结构设计原理对中横隔梁进行设计了。5.行车道板的设计计算由于主梁是用现浇混凝土的，其有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车道板的计算5.1确定桥面板的类型T形梁翼板所构成的铰接悬臂板5.2计算荷载有效分布宽度（1）结构重力及其内力（取纵向1m宽的板条计算）沥青混凝土面层： 水泥混凝土垫层： T梁翼板自重： 合计： （2）计算每延米板条的恒载内力弯矩： 剪力： 根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴280kN计算。轮载分布：车轮着地尺寸，经铺装层按45角扩散后，在板顶的分布尺寸：经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：5.3桥面板内力计算作用在每延米板条上的弯矩： 作用在每延米板条上的剪力：5.4内力组合安全等级二级，=1.2，=1.4按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为：参考文献1、桥梁工程，姚玲森，2005，人民交通出版社.2、梁桥（公路设计手册），2005，人民交通出版社.3、桥梁计算示例集（砼简支梁（板）桥），2002，人民交通出版社.4、中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京:人民交通出版社,20045、中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,20046、中华人民共和国行业标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)含条文说明