m钢筋混凝土简支T型梁桥毕业设计计算书.docx
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武昌理工学院学士学位毕业设计
第1章设计资料及构造布置
1.1设计资料
（1）设计荷载（表1.1）
标准跨径
汽车荷载
人群荷载
上部结构混凝土
24
2
3.25
C40
（2）环境标准：
I类环境。
（3）设计安全等级：
二级。
（4）主梁跨径：
标准跨径,计算跨径,桥全长
（5）桥面净空（桥面宽度）：
净人行道。
（6）主要材料：
混凝土见附表；钢筋主筋为HRB335级钢筋，其他用HPB235级钢筋。
（7）桥面铺装：
上层采用沥青混凝土，下层为C30混凝土
（8）桥位水文地质情况
①地质条件：
粘性土，地质层规律，地下水较深对工程无不利影响，属良好建筑场地。
②桥址处河床冲刷深度：
最大冲刷线低于河床2.6。
1.2方案比选
桥梁方案的选择应该兼具适用性强、舒适安全、建桥成本经济、美观大方等优点。
从实际情况出发，综合当地水文地质条件和桥梁的跨径等因素来选择出最佳的方案。
通过技术经济等方面的综合比较，力求所选方案符合最佳条件。
在本桥的设计中，选定三种桥式名分别是：
装配式混凝土简支T型桥、独塔双跨式斜拉桥、钢架拱桥。
方案一：
装配式混凝土简支T型桥
图1.1装配式混凝土简支T型桥
装配式混凝土简支T型桥是使用最为普遍的结构形式，其优点是建筑高度较低，易保养和维护，桥下视觉效果好；受力明确；等截面形式，可以大量节省模板，加快建桥进度，简易经济；桥梁上下部可平行施工，使工期大大缩短；无需高空进行构建制作，质量可以控制，可在一处成批生产从而降低成本。
适用于对桥下视觉有要求的工程，适用于各种地质情况，对工期比较紧的工程和对通航无过高要求的工程也同样适用。
其缺点是跨径较小，不适用于跨度较大的工程。
方案二：
悬臂梁桥
图1.2悬臂梁桥
悬臂梁桥属于静定结构,其优点是,从桥面上看,在桥墩上只需设置一排沿墩中心布置的支座,从而可以相应地减小桥墩的尺寸。
缺点是运营条件不理想，在悬臂端与挂梁衔接处的挠度曲线都会产生不利于行车的折点，并且伸缩缝需要经常更换。
钢筋混凝土的悬臂梁桥在支点附近弯矩区段内，梁上翼缘受拉，不可避免出现裂缝，雨水易于侵入梁体，而且其构造也比较复杂。
方案三：
钢架拱桥
图1.3钢架拱桥
钢架拱桥的优点是，属于有推力的高次超静定结构，具有构件少、质量轻、整体性好、刚度大、施工简便、造价低和造型美观等优点。
缺点是，钢架拱片之间的横向联系必须具有足够的强度和刚度；随着跨径的增大，梁和斜支撑的内力会随之增大；最致命的缺点是整体性较差，导致横向稳定性不够。
通过仔细比较，独塔双跨式斜拉桥索与梁连接比较复杂，施工过程中高空作业较多，安全性很难保障；钢架拱桥整体性较差，运营状况不理想，出现病害、损伤甚至破坏的概率较高；相较而言，装配式钢筋混凝土简支T型桥易保养和维护，受力比较稳定，比较经济，施工工期短，不需要高空作业，安全性可以保障。
所以本设计最终选择装配式混凝土简支梁桥。
1.3桥梁结构平面、立面及横断面设计（上部结构尺寸拟定）
简支梁桥梁尺寸表（表1.2）
桥梁类型
适用跨径（）
主梁间距（）
主梁高度（）
主梁肋宽度（）
钢筋混凝土简支梁
1.5～2.2
b=0.16～0.20
根据方案比选结果，拟设计钢筋混凝土简支T形桥。
本桥标准跨径为24，结合表1.1，拟定主梁间距取1.8，主梁高度取1.6，梁肋宽度取0.2。
本桥为钢筋混凝土桥，桥面净空人行道，采用5片T型主梁，5片横隔梁标准设计。
图1.4简支T型梁的主梁和横隔梁简图（单位：
）
第2章主梁内力计算
2.1结构自重内力计算
（1）计算结构自重集度（表2.1）
主梁
横
隔
梁
对于边主梁
对于中主梁
桥面铺装层
栏杆和人行道
合计
对于中主梁
对于边主梁
（2）结构自重内力计算
边主梁结构自重产生的内力（表2.2）
内力
截面位置
剪力（）
弯矩（）
（）
=0
（0）
（）
（1029.77）
=0
（0）
（）
2.2汽车、人群荷载产生内力计算
2.2.1荷载横向分布计算
（1）当荷载位于支点处时，应按杠杠原理法计算荷载横向分布系数。
首先绘制梁梁梁的荷载横向分布影响线。
如图2.1，（a）、（b）、（c）
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0.5m。
由此，求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，可得梁的荷载横向分布系数为：
求得
求得
公路-2级：
人群荷载：
同理，按图2.1（b）的计算，可得的荷载横向分布系数，。
这里，在人行道上没有布载，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的受力。
同时，由图2.1（c），可得的荷载横向分布系数为：
求得
公路-II级：
人群荷载：
（2）当荷载位于跨中处时，用偏心压力法计算荷载横向分布系数。
从图2.1中可知，此桥设有刚度强大的横隔梁，且承重结构的成宽比为：
故可按偏心压力法来计算横向分布系数,其步骤如下：
梁的荷载横向分布系数计算：
①求荷载横向分布影响线竖坐标值
本桥各根主梁的横截面均相等，梁数，梁间距为，则：
梁在两个边主梁处的横向分布影响线的竖标值为：
图2.1按杠杆原理法计算横向分布系数（单位：
）
②绘出荷载横向分布影响线，并按最不利位置布载
人行道缘石至梁轴线的距离△为：
△=0.90-0.75=0.15
图2.2偏压法计算横向分布系数图式（单位：
）
荷载横向分布影响线的零点至梁位的距离为，可按比例关系求得：
求得，并据此计算出对应各荷载点的影响线竖标值和。
求得
求得
求得
求得
③计算荷载横向分布系数计算荷载横向分布系数
梁的荷载横向分布系数分别计算如下：
汽车荷载
人群荷载
梁的荷载横向分布系数计算：
①梁在和梁处的横向分布影响线的竖标值
②绘制荷载横向分布影响线，并按最不利位置布载如图2.3所示
荷载横向分布影响线的零点至梁位的距离为y，可按比例关系求得：
求得
求得
求得
求得
③计算荷载横向分布系数
梁的荷载横向分布系数分别计算如下：
汽车荷载
人群荷载
图2.3偏压法计算）横向分布系数图式（单位：
）
梁的荷载横向分布系数计算：
①在和处的荷载横向分布影响线竖坐标值：
②绘制荷载横向分布影响线，并按最不利位置布载如图2.4所示并据此计算出对应各荷载点的影响线竖标值和r
图2.4偏压法计算3#横向分布系数图式（单位：
）
③计算荷载横向分布系数
梁的荷载横向分布系数分别计算如下：
汽车荷载
人群荷载
荷载横向分布系数汇总（表2.3）
梁号
荷载位置
公路-2级
人群荷载
备注
跨中
0.578
0.658
偏心压力法
支点
0.403
1.292
杠杆法
跨中
0.489
0.429
偏心压力法
支点
0.5
0
杠杆法
跨中
0.4
0.4
偏心压力法
支点
0.639
0
杠杆法
2.3内力组合计算
2.3.1①均布荷载和内力影响线面积计算（表2.4）
②公路-2级中集中荷载计算
计算弯矩效应时：
计算剪力效应时：
③计算冲击系数
平均板厚
均布荷载和内力影响线面积计算（表2.4）
类
型
截面
公路-Ⅱ级
人群
影响线面积（或m）
影响线图式
7.875
2.44
7.875
2.44
7.875
2.44
7.875
2.44
C40混凝土E取,则有：
则
2.3.2①梁跨中截面和截面弯矩剪力计算
跨内各截面，在汽车荷载作用下各截面内力计算公式
跨内各截面，在人群荷载作用下各截面内力计算公式
因双车道不折减，
故
②计算支点截面汽车荷载最大简力
绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点简力影响线如图2.5所示。
横向分布系数变化区段的长度：
变化区荷载重心处的内力影响线坐标为：
跨中截面弯矩剪力计算（表2.5）
截面
荷载类型
或
Ω或y
S（或）
Si
S
公路-Ⅱ级
7.875
190.5.
1.277
0.578
69.03
401.24
1227.32
826.08
人群
2.44
——
——
0.658
69.03
110.83
公路-Ⅱ级
7.875
228.6
1.277
0.578
2.94
17.09
101.46
0.5
84.37
人群
2.44
——
——
0.658
2.94
4.72
1/4截面弯矩剪力（表2.6）
截面
荷载类型
或
Ω或y
S（或）
Si
S
公路-Ⅱ级
7.875
190.5
1.277
0.578
51.77
300.92
921.01
620.09
人群
2.44
——
——
0.658
51.77
83.12
公路-Ⅱ级
7.875
228.6
1.277
0.578
6.61
38.42
164.97
0.75
126.55
人群
2.44
——
——
0.658
6.61
10.61
则均布荷载和集中荷载作用下支点剪力为：
图2.5梁支点剪力计算图示（单位：
m）
则公路-2级作用下，梁支点的最大剪力为：
③计算支点截面人群荷载最大剪力
荷载内力组合确定（表2.7）
序号
荷载类别
弯矩M（）
剪力Q（）
梁端
四分点
跨中
梁端
四分点
跨中
（1）
结构自重
0
999.75
1332.99
226.89
113.45
0
（2）
汽车荷载
0
921.01
1227.32
181.18
164.97
101.46
（3）
人群荷载
0
83.12
110.83
23.05
10.61
4.72
（4）
0
1199.70
1599.59
272.27
136.14
0
（5）
0
1289.41
1718.25
253.65
230.96
142.04
（6）
0
93.09
124.13
25.82
11.88
5.29
（7）
0
2582.20
3441.97
551.74
378.98
147.33
2.3.3①梁梁跨中截面和截面弯矩剪力计算
因双车道不折减，故ξ=1
跨中截面弯矩剪力计算（表2.8）
截面
荷载类型
或
Ω或y
S（或）
Si
S
Ml/2
公路-Ⅱ级
7.875
190.5
1.277
0.489
69.03
339.46
1038.34
698.88
人群
2.44
——
——
0.429
69.03
72.26
Ql/2
公路-2级
7.875
228.6
1.277
0.489
2.94
14.46
85.83
0.5
71.37
人群
2.44
——
——
0.429
2.94
3.08
1/4截面弯矩剪力计算（表2.9）
截面
荷载类型
或
Ω或y
S（或）
Si
S
Ml/4
公路-Ⅱ级
7.875
190.5
1.277
0.489
51.77
254.58
779.19
524.61
人群
2.44
——
——
0.429
51.77
54.19
Ql/4
公路-IⅡ级
7.875
228.6
1.277
0.489
6.61
32.51
139.57
0.75
107.06
人群
2.44
——
——
0.429
6.61
6.92
②计算支点截面汽车荷载最大简力
绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点简力影响线如图2.6所示。
横向分布系数变化区段的长度：
m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为：
则均布荷载和集中荷载作用下支点剪力为：
图2.6梁支点剪力计算图示（单位：
m）
则公路-II级作用下，梁支点的最大剪力为：
③算支点截面人群荷载最大剪力
荷载内力组合确定（表2.10）
序号
荷载类别
弯矩M（）
剪力Q（kN）
梁端
四分点
跨中
梁端
四分点
跨中
（1）
结构自重
0
1029.77
1373.03
233.71
116.85
0
（2）
汽车荷载
0
779.19
1038.84
204.04
139.57
85.83
（3）
人群荷载
0
54.19
72.76
9.47
6.92
3.08
（4）
0
1235.72
1647.64
280.45
140.22
0
（5）
0
1090.87
1454.38
285.66
195.40
120.16
（6）
0
60.69
81.49
10.61
7.75
3.45
（7）
0
2387.28
3183.51
576.72
343.37
123.61
2.34①梁跨中截面和14截面弯矩剪力计算
因双车道不折减，故ξ=1
②计算支点截面汽车荷载最大简力
绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点简力影响线如图2.7所示。
横向分布系数变化区段的长度：
变化区荷载重心处的内力影响线坐标为：
跨中截面弯矩剪力计算（表2.11）
截面
荷载类型
或
Ω或y
S（或）
Si
S
Ml/2
公路-Ⅱ级
7.875
190.5
1.277
0.4
69.03
277.68
849.36
571.68
人群
2.44
——
——
0.4
69.03
63.37
Ql/2
公路-Ⅱ级
7.875
228.6
1.277
0.4
2.94
11.83
70.21
0.5
58.38
人群
2.44
——
——
0.4
2.94
2.87
1/4截面弯矩剪力计算（表2.12）
截面
荷载类型
或
Ω或y
S（或）
Si
S
Ml/4
公路-Ⅱ级
7.875
190.5
1.277
0.4
51.77
208.25
637.38
429.13
人群
2.44
——
——
0.4
51.77
50.53
Ql/4
公路-Ⅱ级
7.875
228.6
1.277
0.4
6.61
26.59
114.17
0.75
87.58
人群
2.44
——
——
0.4
6.61
6.45
则均布荷载和集中荷载作用下支点剪力为：
则均布荷载和集中荷载作用下支点剪力为：
则公路-Ⅱ级作用下，梁支点的最大剪力为：
则均布荷载和集中荷载作用下支点剪力为：
图2.73#支点剪力计算图示（单位：
m）
则公路-Ⅱ级作用下，梁支点的最大剪力为：
③计算支点截面人群荷载最大剪力
荷载内力组合确定（表2.12）
序号
荷载类别
弯矩M（）
剪力Q（）
梁端
四分点
跨中
梁端
四分点
跨中
（1）
结构自重
0
1029.77
1373.03
233.71
116.85
0
（2）
汽车荷载
0
637.38
849.36
240.30
114.17
70.21
（3）
人群荷载
0
50.53
63.37
8.83
6.45
2.87
（4）
0
1235.72
1647.64
280.45
140.22
0
（5）
0
895.33
1189.10
336.42
159.84
98.29
（6）
0
56.26
70.98
9.89
7.22
3.21
（7）
0
2187.31
2907.72
626.76
307.28
101.50
第3章截面配筋设计
3.1主筋配置与校核
3.1.1已知设计数据及要求
钢筋混凝土简支梁全长,计算跨径。
T形截面梁的尺寸如图3.1，桥梁处于Ι类环境条件，安全等级二级，。
图3.124m钢筋混凝土简支梁尺寸（尺寸单位：
）
梁体采用C40混凝土，轴心抗压强度设计值，轴心抗拉强度设计值。
主筋采用HRB335钢筋，抗拉强度设计值，箍筋采用（）钢筋，直径，抗拉强度设计值。
简支梁控制截面的弯矩组合设计值和剪力组合设计值为：
跨中截面
l/4跨截面
支点截面
3.12.跨中截面的纵向受拉钢筋计算
T形截面梁受压翼板的有效宽度
由图3.1所示的T形截面受压翼板厚度的尺寸，可得翼板平均厚度，则可得到
，本设计方案为装配式T梁，相邻两主梁的平均间距为。
故取受压翼板的有效宽度。
3.13截面设计
①采用焊接钢筋骨架，故设，则截面有效高度。
②判定T形截面类型
跨中截面弯矩计算计值
故属于第一类截面
③求受压区高度
解方程得合适解为
④求受拉钢筋面积As。
将各已知值及=80mm代入下式可得:
现选择8B32+6B28，截面面积。
钢筋叠高层数为7层，布置如图3.2所示。
混凝土保护层厚度取及结构设计原理附表1-7中规定的30，钢筋间横向间距及
3.1.3截面复核
已设计的受拉钢筋中，8B32的面积为，6B28的面积为。
由图5.1钢筋布置图可求得即
则实际有效高度。
图3.2钢筋布置图（尺寸单位：
）
①判定T形截面类型
由于，故为第一类T形截面。
②求受压区高度
③正截面抗弯承载力
最小配筋率计算：
即配筋率应不小于0.26％且不小于0.2%，故取，
实际配筋率
故截面复核满足要求。
3.2斜筋与箍筋设计
3.2.1腹筋设计
①截面尺寸检查
根据构造要求，梁最底层钢筋2B32通过支座截面，支点截面有效高度为
截面尺寸符合设计要求。
②检查是否需要根据计算配置箍筋
跨中段截面
支座截面
因,故可在梁跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置腹筋。
③计算剪力图分配（图3.3）
在图3.3所示的剪力包络图中，支点剪力计算值，跨中处剪力计算值。
的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比例求得
在长度内可按构造要求布置箍筋。
同时，根据《公路桥规》规定，在支座中心线向跨径长度方向不小于1倍梁高范围内，箍筋间距最大为100。
距支座中心线为处的计算剪力值（）由包络图按比例求得为：
则
则
其中，应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为0.6=314.50，应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最多为0.4=209.67。
求得
则设置弯起钢筋区段长度（图3.3）。
图3.3计算剪力分配图（尺寸单位：
；剪力单位：
）
④箍筋设计
采用直径为8mm的双肢箍筋，箍筋截面面积。
在等截面钢筋混凝土简支梁中
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