20米简支T梁公路桥.docx
《20米简支T梁公路桥.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20米简支T梁公路桥.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
20米简支T梁公路桥
1设计资料1.1计算跨径：
20380.1=23.8m
1.2设计荷载
公路--II级，人群荷载3.5kN/m2
1.3材料及工艺
混凝土：
主梁用C50,栏杆及桥面铺装用C3C。
预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
的?
s15.2钢绞线，每束6根，全梁配4束，fpk=1860MPa.
普通钢筋直径大于和等于12mm勺采用HRB335钢筋；直径小于12mnt勺均用R235钢筋。
按后张法施工工艺制作主梁，采用内径70mm外径77mm勺预埋波纹管和夹片锚具。
1.4、结构尺寸
该设计桥梁按二级公路桥梁净空进行设计，行车道宽度为8.5m，人行道宽度为0.75m;
全桥每跨采用5片预制的钢筋混凝土T形梁，每片梁行车道板宽2.00m,沿主梁纵向每4~5m布置1道横隔梁。
如图所示：
桥梁横断面布置及主梁一般构造。
行车道板间的连接
视为刚性连接。
砒师示駆
1主梁高度
预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15〜1/25,随跨度增大而
取较小值。
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预应力钢束的用量，同时梁高增加一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。
综上所述，本设计取用150cm的主梁高度是。
高跨比约为1.5/23.8=1/15.8
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受压的强度要求。
本设计中预制T梁的翼板厚度取用15cm翼板根部加厚到20cm
以抵抗翼缘根部较大的弯矩。
在预应力混凝土梁中腹板内主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，
同时从腹板本身的稳定条件出发，腹板厚度不宜小于梁高的1/15。
本设计中取腹板厚度为
18cm。
马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10%-20%为合适。
本设计中考虑到主梁需要配置的预应力钢束，将钢束按一层布置，一层最多排三束，同时根据《公预规》949条对钢束净距及预留管道的构造要求（净距不应小于40mm且不应小于管道直径的0.6倍），初拟马蹄宽度为40cm,高度30cm马蹄与腹板交接处作三角形过渡，高度11cm以减小局部应力。
当腹板内有预应力箍筋时，厚度不得小于腹板高度的1/20，无预应力箍筋时，不得小于1/15.跨中截面如下图：
跨中截面几何特性结算表（23.8m）
分块名称
分块面
积Ai
分块面积形心至上缘距离yi
分块面积对上缘静矩
Si=Ai*yi
分块面积的自身惯
矩Ii
di=ya-yi
分块面积对截面形心的惯矩
lx=Ai*di*di
I=Ii+Ix
⑴
⑵
⑶=
（1）*⑵
⑷
⑸
（6）=
（1）*⑸*（5）
⑺=（⑷+6）
大毛截面
翼板
2730.00
7.50
20475.00
56250.00
54.03
7573650.05
8025777.
66
三角承托
455.00
15.3
3
6975.15
2877.78
46.25
973273.44
976151.2
2
腹板
1800.00
70.0
0
126000.00
1500000.0
0
-8.54
131276.80
1631276.
80
下三角
220.00
127.
33
28012.6
813.39
-65.83
953389.56
954202.5
6
马碲
580.00
140.
00
180000.00
19333.33
-78.48
3572284.03
3591617.
36
5875.00
361462.27
5
15179025
.6
小毛截面
翼板
2160.006.00
12960.00
25920.00
83.51
15063667.42
15089587
C
IT
•三
Will
.42'
三角承托
410.00
15.3
3
6286.53
2277.78
74.18
2255913.20
2258190.
98
腹板
3654.00
113.
50
414729.00
12548140.
50
-23.99
2102950.45
14651090
.95
下三角
121.00
211.
33
25571.29
813.39
-121.82
1795742.04
1796555.
43
马碲
800.00
225.
00
180000.00
-135.49
14686032.08
14712698
.75
7145.00
639546.82
48508123
.52
大毛截面形心至上缘距离：
ya=81.86
小毛截面形心至上缘距离：
ya=89.51
2.检验截面效率指标p
以跨中截面为例:
上核心矩：
Ks心151.791031.99cm
!
Ayx461462275
下核心矩：
Kx心151.791050.93cm
1A,ys5875x50.7
截面效率指标：
-Kskx31.99⑻.93“^
h160
根据设计经验，预应力混凝土T型梁在设计时，检验截面效率指标取「二0.45〜0.55,且
较大者亦较经济。
上述计算表明，初拟的主梁跨中截面是合理的
3.横隔梁的设置
在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。
为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，当跨度较大时应设置较多的横隔梁。
本设计设置5道横隔梁。
中横隔梁间距为500cm边横隔梁440cm.横隔梁厚度：
跨中设置的横隔梁的宽度为17cm,端部设置的横隔梁宽度为30cm,以便于放置千斤顶！
1.5荷载计算
1主梁内力计算
1.桥面板内力计算
恒载及内力计算（以纵向1米宽的板条进行计算）
18cm混凝土铺装层：
0.08125=2.kN/m
25cm沥青铺装层：
0.05123=1.15.kN/m
T型梁翼板自重：
g3二0.150.201.025=4.375kN/m
32
合计：
g='gi=g1g2g3=1.1524.375二7.525kN/m
每米宽板条的恒载内力：
1212
弯矩：
Magglo7.5250.92--3.098kNm
g22
剪力：
Qag二gl°=7.5250.92=6.735kN
（1）（1.20.241.37-0.120.121.370.120.006521.37）225“24.8=0.788KNm
按铰接板计算行车道板（如下图）的有效宽度及车辆荷载产生的内力
将车轮作用于铰缝轴线上，如上图所示，轴重力标准值为P=140kN,轮压分布宽度如下图所示
由《桥规》得：
车辆荷载后轮着地长度为0.20m，宽度为b?
=0.60m,桥面铺
装层厚度H=0.020.06=0.08m
则：
a二a?
2H=0.2020.08=0.36m
b2H=0.6020.08=0.76m
荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：
=a1d2l0=0.361.420.92二3.6m
由于210=1.84:
:
:
5m,所以冲击系数采用1」=1.3作用于每米宽板条上的弯矩：
,2Pb2"400.76
Map=-（1」）（I。
-匕）=—1.3（0.92）=-18.453kN・m
4a44X3.64
作用于每米宽板上的剪力：
2p2工140
Qap二（1」）1.325.278kN
p4a43.6
（3）荷载组合（承载能力极限状态内力组合）
Mj=1.2Mag1.4Map=T.23.098-1.418.453=—31.321kN•m
Qj-1.2Qag1.4Qap=1.26.7351.425.278=43.874kN
1.1恒载内力计算
跨中处边梁截面面积为0.6375m2，中梁截面面积也为0.5875m2。
中间横隔梁体积为：
0.161.250.92-0.50.120.12-0.50.920.05-0.5（0.420.7）0.2-0.10.7〕=0.300m3
端横隔梁体积为：
0.161.250.8-0.50.80.0434-0.5（0.420.7）0.2-0.10.^=0.256m3
由马蹄增高抬高所形成的4个横置的三棱柱重力折算成的恒载集度：
4
0.12（4.750.15-1.6-0.08）1.225“24.8=0.935KNm
由梁端腹板加宽所增加的重力折算成恒载集度：
1.2铺装层计算：
18cm混凝土铺装层：
0.088.525=17.kN/m
25cm沥青铺装层：
0.058.523=9.73.kN/m
若将桥面铺装传给五片主梁，则g^5.36kN/m
1.3栏杆，一侧人行栏1.5kN/mg（8）=（1.52+4.99）2/5=2.61kN/m
则边梁的二期荷载集度为：
g2=1.8+0.58+6.3+2.16=10.54kN/m/m
恒载计算表
第
期恒载
主梁自重
边主梁
=0.6375X25kN/m=15.94kN,/m
中主梁
=0.5875沢25kN/m=14.69kN,/m
横隔梁折算荷载
边主梁
g1边=（0.256汉2）+（0.30B3）殳257.5kNm‘23.8
=0.74kN'm
中主梁
gL=（0.256汉2）+（0.30/3）k25kNm'24.8
=1.48kN'm
马蹄加高，梁宽加宽增加的重量折算荷载
=0.935+0.758=1.693kN‘m
第
期
桥面板铺装层
g^（0.0^2^0.0^25）^8.5kN^5
=5.36kN/m
恒
载
栏杆和人行道
g；=10.54KN/m/5=2.1kN/m
合
边主梁
g边=15.94+0.74+1.693+5.36+2.1
=25.82kN/m
计
中主梁
g中=14.69+1.48+1.693十5.36+2.1
=25.32KN/m
恒载内力计算
截面位置x内力
边梁
中梁3号
弯矩M/（kN
m）
剪力Q/kN
弯矩M/（kNm）
剪力QkN
x=0
0
307.26
0
301.31
l
x=—
4
1371.16
153.63
1287.54
150.65
1
x=—
2
1828.18
0
1792.78
0
1.4冲击系数和车道折减系数
按“桥规”第232条规定汽车荷载在一梁上的冲击系数u采用13本设计
按两车道设计，不折减，则
简支梁控制截面内力影响线及影响线面积
1.5荷载横向分布系数
一、按杠杆法计算各梁支点处的荷载横向分布系数
杠杆原理法
R
R
R
R
R
R
R
R
1
1
2
2
I2
2
§
1和D
1附口
各梁横向分布系数
i号梁：
-q0.875
m°q0.4375,mior二人r=1.3125
22
2号梁：
送"q1+0.1c#c
moq0.55,mor=0
22
3号梁：
送匕1+0.1十0.35C
m°q0.725，m°r=0
q22
利用偏心受压法计算各主梁的跨中汽车荷载横向分布系数
0.52
0,66
偏応受压法
-238=2.82，故可按偏心受压法计算横向分布系数mc
B8.5
mcr=0.43125
mcr=0.4
梁号
何载位置
公路U级
人群何载
备注
1
跨中mc
0.66
0.662
偏心压力法计算
支点m°
0.438
1.312
杠杆原理法法计算
2
跨中mc
0.555
0.431
偏心压力法计算
支点m°
0.55
0
杠杆原理法法计算
3
跨中mc
0.4
0.4
偏心压力法计算
支点m0
0.725
0
杠杆原理法法计算
简支梁控制截面内力影响线及影响线面积
截面
类型
影响线面积
影响线图式
Mi2
121222
0=—12=—x23.82m2=70.805m288
r
1
1/-I—
Q|2
l1
0=—=一兀23.8=2.975
88
i
0.5
■—
05
Q。
0=丄二238=11.9
22
1
11
1—-
计算公路一U级荷载的跨中弯矩
qk=10.50.75=7.875KNm,
360汉0.75—180汉0.75
Pk=1800.75（23.8-5）=191.2KN
50—5
边主梁：
汽车荷载产生的跨中弯矩：
M|,2q=（1+巴上mcq（Pkyk+q浑k）
238
=1.210.66（191.27.87570.805）
=1342.62kNm
人群荷载产生的跨中弯矩：
M|，2,r=mc「Pr^r=0.6625沃3.5汉70.705
-164.179kNm
车道活载跨中截面最大剪力：
Qq=0」）me（1.2PkykqkWc）
=1.21.00.66（1.2191.20.57.8753.062）=111.046kN
人群荷载跨中剪力：
Qr=mcrqr；〃r=0.6623.52.975=6.893kN
计算支点截面车道荷载的最大剪力：
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图
车道荷载最大剪力：
Qqr（1"）mcq（1.2PkykqkWc）Q
Qq=1.21.00.66（1.2191.217.87511.9）
=255.936：
Q
附加三角形荷载重心处的影响线坐标为
1
1（23.8-―4.4）
y30.938
23.8
因此，可以计算得到：
精彩文档
"44
：
Q=1.21（0.438-0.66）7.8750.938（0.438-0.66）1.2191.21
=-65.45kN
故公路-U级荷载支点剪力为：
Q=255.936-65.45=190.48kN
计算支点截面人群荷载最大剪力：
人群荷载m变化区荷载重心处的影响线坐标y=0.935。
人群荷载引起的支点剪力为：
a_4.4
Qr二mcrpri（m0-mc）pry=0.6623.511.9（1.312-0.662）3.50.938
22
=30.235kN
主梁内力组合
边主梁
序号
何载类别
弯矩（kNm）
剪力kN
梁端
跨中
梁端
跨中
1
恒载
0
1828.18
307.26
0
2
汽车何载
0
1342.62
190.48
111.046
3
人群何载
0
164.179
30.235
6.893
4
1.2汇
（1）
0
5
1.4X【2）+（3）]
0
6
S=（4）+（5）
0
中主梁:
汽车荷载产生的跨中弯矩：
Ml2,q=（1「mcq（Pkyk-q^'k）
238
=1.210.4（191.27.87570.805）
4
=813.71kN*m
人群荷载产生的跨中弯矩：
M|2,r=mcrPr⑷r=°.4汉3.5汉70.805
-99.127kNm
车道活载跨中截面最大剪力:
Qq=0」）me（1.2PkykqkWc）
=1.21.00.4（1.2191.20.57.8752.975）=66.302kN
人群荷载跨中剪力：
Qr=mcrq^.?
r=0.43.52.975=4.165kN
计算支点截面车道荷载的最大剪力：
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图
rio-o.4
车道荷载最大剪力：
Qqn（1"）mcq（1.2PkykqkWc）
Qq=1.21.00.4（1.2191.217.87511.9）：
Q
=155.11
附加三角形荷载重心处的影响线坐标为
1
1（23.8-―4.4）
y30.938
23.8
因此，可以计算得到：
一44
：
Q=1.21（0.725-0.4）7.8750.938（0.725-0.4）1.2191.21
_2
=97.378kN
故公路-U级荷载支点剪力为：
Q=155.1197.378=252.488kN
计算支点截面人群荷载最大剪力：
人群荷载m变化区荷载重心处的影响线坐标y=0.935。
人群荷载引起的支点剪力为:
a_4.4
Qr=mcrpr'r（m^-mc）pry=0.43.511.9（0-0.4）3.50.938、
22主
=14.518kN
力组合
边主梁
序号
何载类别
弯矩（kNm）
剪力kN
梁端
跨中
梁端
跨中
1
恒载
0
1792.79
301.31
0
2
汽车何载
0
813.71
66.302
252.488
3
人群何载
0
99.127
14.518
4.165
4
1.2汇
（1）
0
5
1.4X【2）+（3）]
0
6
S=（4）+（5）
0
载内力计算
截面位置x内力
边梁
中梁3号
弯矩M/（kNm）
剪力Q/kN
弯矩M/（kN-m）
剪力Q/kN
x=0
0
307.26
0
301.31
l
x=—
4
1371.16
153.63
1287.54
150.65
1
x=—
2
1828.18
0
1792.78
0
在活载内力计算中，这个设计对于横向分布系数的取值做如下考虑：
计算主梁活载弯
矩时，均采用全跨统一的横向分布系数me，鉴于跨中和四分点剪力影响线的较大坐标位于
桥跨中部（图2.13），故也按不变化的me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应考虑支承条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取
值，即从支点到1/4之间，横向分布系数用m。
和me值直线插入，其余区段均取me值（见图
2.14和2.15）。
①计算跨中截面最大弯矩及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置
的弯矩采用直接加载求活载内力，图2.13示出跨中截面内力计算图式，
式中：
S—所求截面的弯矩或剪力；
P匚―车辆荷载轴重；
yi-沿桥跨纵向与荷载位置对应的内力影响线坐标值。
a.汽车和挂车荷载内力计算在表2.6内。
6图2.13跨中截面内力计算图式
跨中截面车辆荷载内力计算表表2.6
何载类别
汽—20
挂—100
1
1.19125
1
me
0.52715
0.3318
最大弯矩及相应剪力
Pi
60
120
120
250
250
250
250
yi
2.850
0.2923
4.875
0.5
4.150
2.250
2.850
4.875
4.250
-0.4256
0.2308
0.2923
0.5
-0.4358
Mmax（kN"
相应Q（KN）
Mmax（kNm）
相应Q（KN）
昱PiYi
1254
26.466
3556.25
146.825
1号梁内力值
788.337
16.620
1179.964
48.717
最大剪力及相
合力P
2X120+60=300
250X4=1000
Qmax（KN）
相应M（KNLm）
Qmax（KN）
相应M（KNLm）
应弯
矩
y
0.4159
4
0.3359
3.25
py
125.07
1200
335.9
3250
1号梁内力值
78.540
753.561
111.452
1078.35
注：
y栏内分子、分母的数值分别为Pi对应的Mmax及相应Q影响线坐标值
b.对于人群荷载
q=0.75q=0.75X3=2.25kN/m
MmaxJmcql2工10.64172.2519.502=68.627KNLm
88
相应的Q=0
11
Qmaxmcql0.64172.2519.5=3.52KN
88
1212
相应的Mmcql0.64172.2519.5=34.313KNLm
1616
②求四分点截面的最大弯矩和最大剪力（按等代荷载计算）
计算公式为：
S=（1_mcl_k|[:
1
式中：
门—内力影响线面积，如图2.8所示，对于四分点弯矩影响线面积为—l^35.65m2,
32
剪力影响线面积为—l=5.48m2。
32
于是上述计算公式即为：
Mmax=35.65（1Um）k
Qmax=5.48（1Llm_k
1号梁的内力列表计算见表2.7.
四分点截面内力计算表表2.7
何载类别
项目
1+k
K（kN/m）
Q
me
内力值
汽—20
Mmax（KN
m）
1.19125
19.236
35.65
0.52715
430.637
Qmax（KN）
23.204
5.48
79.851
挂—100
Mmax（KN
m）
1.0
45.838
35.65
0.3318
升级会员 