钢筋混凝土简支T梁桥设计.doc
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钢筋混凝土简支T型梁桥设计
湖南农业大学
课程设计说明书
课程名称：
《道路与桥梁工程设计》课程设计
题目名称：
钢筋混凝土简支T梁桥设计计算
班级：
2009级土木工程专业4班
姓名：
陈勇
学号：
200941933420
指导教师：
杨敬林
评定成绩：
教师评语：
指导老师签名：
2011年月日
目录
设计任务书
（1）
设计资料 （4）
一、行车道板的内力计算与组合 （5）
二、主梁的荷载横向分布系数计算 （7）
（一）、支点截面的横向分布系数计算 （7）
（二）、跨中截面的横向分布系数计算 （8）
三、主梁内力计算 （11）
（一）、恒载内力计算 （11）
（二）、活载内力计算 （13）
（三）、荷载组合 （18）
四、横隔梁内力计算 （19）
五、主梁变形验算 （21）
六、设计依据与参考文献 （23）
钢筋混凝土简支T梁桥设计计算课程设计任务书
题目:
钢筋混凝土简支T梁桥设计计算
1.课程设计教学条件要求
桥梁结构课程设计是土木工程专业桥梁工程实践环节课，通过设计进一步巩固桥梁结构基本原理和基本知识，以及桥梁构造，培养设计动手能力，初步学会运用桥梁设计规范，桥梁标准图，估算工程材料数量，完成桥梁总体布置图的技能。
并为毕业设计以及今后专业工作中奠定必要基础。
本课程设计要求学生在一周的时间内通过指导教师的指导，完成《任务书》中的全部内容，学生通过本课程的设计练习，使学生掌握钢筋混凝土简支T梁设计计算的步骤和方法，学会对T梁进行结构自重内力计算、汽车荷载和人群荷载内力计算、内力组合；在汽车和人群荷载内力计算时，学会用杆杠原理法、偏心受压法和G-M法求解荷载横向分布系数。
2.课程设计任务
2.1设计资料
1桥面净宽：
净-7或8或9+2×1.0或0.75或0.5m人行道（各人按表中数据查询）
2主梁跨径及全长
标准跨径：
lb=10或13或16或20.00m（墩中心距离）（各人按表中数据查询）
计算跨径：
l=9.50或12.50或15.50或19.50m（支座中心距离）（对应上面之数值）
主梁全长：
l全=9.96或12.96或15.96或19.96m（主梁预制长度）（对应上面之数值）
3设计荷载
汽车I级；人群荷载3.0kN/m2或4.0kN/m2或5.0kN/m2（各人按表中数据查询）
汽车Ⅱ级；人群荷载3.0kN/m2或4.0kN/m2或5.0kN/m2（各人按表中数据查询）
4材料x
钢筋：
主筋用Ⅱ级钢筋，其他用Ⅰ级钢筋。
混凝土：
20号或25号或30号（自选）
5桥面铺装：
沥青表面处厚2cm（重力密度为23KN/m3），C25混凝土垫层厚6～12cm（重力密度为24KN/m3），C30T梁的重力密度为25KN/m3。
6T梁简图如下：
主梁截面尺寸可参考已有设计数据自己拟定
（根据桥面净宽选取翼缘宽、主梁高、梁肋宽等）
2.2、计算内容
1行车道板的内力计算和组合；
2计算主梁的荷载横向分布系数
用杠杆原理法求支点截面的横向分布系数，用偏心压力法求跨中截面的横向分布系数。
3主梁内力计算；
4横隔梁内力计算；
5主梁配筋；
6主梁变形验算。
3.课程设计报告书主要内容
计算说明书包括：
行车道板的内力计算和组合；主梁的荷载横向分布系数的计算；主梁内力计算；横隔梁内力计算、配筋；主梁变形验算；钢筋布置图。
4.课程设计要求
（1）学生按时完成课程设计，遵守课程设计要求与纪律。
（2）学生独立完成课程设计任务。
指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。
（3）学生按时提交课程设计成果和打印或手写的课程设计报告书。
5.课程设计参考资料
［1］《公路桥涵设计通用规范》（JTG–D60-2004）.人民交通出版社，2004
［2］《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG–D60-2004）.人民交通出版社，2004
［3］姚玲森，《桥梁工程》.出版社：
人民交通出版社，1993
［4］范立础,《桥梁工程》（上、下册）.出版社：
人民交通出版社，1996
6.设计进度、时间安排
时间：
第12周（11月14日~11月18日）
第一天上午（星期一）：
布置设计任务，阅读设计任务书、指导书及设计例题，复习有关课程内容。
下午进行行车道板的内力计算；
第二天上午（星期二）：
计算主梁的荷载横向分布系数；
下午进行主梁内力计算；
第三天（星期三）：
横隔梁内力计算；
第四至五天（星期四、星期五）：
主梁配筋和主梁变形验算，并绘制主梁配筋施工图，最后提交设计成果。
桥梁工程课程设计
设计资料
1桥面净宽净-9+2×0.75m人行道
2主梁跨径及全长
标准跨径lb=16.00m（墩中心距离）
计算跨径l=15.50m（支座中心距离）
主梁全长l全=15.96m（主梁预制长度）
3设计荷载汽车Ⅱ级；人群荷载5.0kN/m2。
4材料x
钢筋：
主筋用Ⅱ级钢筋，其他用Ⅰ级钢筋。
混凝土：
25号
5桥面铺装：
沥青表面处治厚2cm（重力密度为23KN/m3），C25混凝土垫层厚9cm（重力密度为24KN/m3），C30T梁的重力密度为25KN/m3。
6T梁简图如下：
图1.桥梁横剖图单位：
cm
图2.桥梁纵剖图单位：
cm
图3.主梁断面图（cm）图4.横梁断面图（cm）
一、行车道板的计算
1．恒载及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）
每延米板上的恒载g：
合计：
每米宽板条的恒载内力
T梁翼板所构成的铰接悬臂板如图5所示。
图5.行车道板构造
2．汽车车辆荷载产生的内力
将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为140kN，轮压分布宽度
如图6所示，车辆荷载后轮着地长度为，宽度则
图6.车轮荷载计算图
荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度：
由于这是汽车荷载局部加载在T梁的翼缘板上，故冲击系数取
作用于每米宽板条上的弯矩为
作用于每米宽板条上的剪力为：
3．内力组合
（1）承载能力极限状态内力组合计算
所以，行车道板的设计内力为
（2）正常使用极限状态内力组合计算
二、主梁的荷载横向分布系数计算
（一）、计算支点截面的横向分布系数（利用杠杆原理法）。
图7.支点处横向分布系数图单位：
cm
1号梁
对于汽车荷载
对于人群荷载
2号梁
对于汽车荷载
对于人群荷载（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）
3号梁
对于汽车荷载
对于人群荷载
（二）、计算跨中截面的横向分布系数（利用偏心压力法）。
当荷载位于跨中时，此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为
但此处仍按刚性横梁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米。
图8.荷载横向分布系数图单位：
cm
1号梁
由、绘制1＃梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置。
进而由、计算横向影响线的零点位置，设零点至1号梁位的距离为x,则：
解得：
零点位置已知后，就可以求出各类荷载相应于各个荷载的横向影响线竖直坐标。
对于汽车荷载
对于人群荷载
2号梁
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号梁
由、绘制3＃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
横向分布系数
梁号
荷载位置
公路-Ⅱ级
人群荷载
1
跨中
0.71
0.6875
支点
0.55
1.438
2
跨中
0.555
0.444
支点
0.725
0
3
跨中
0.4
0.4
支点
0.725
0
三、 主梁内力计算
（一）、恒载内力的计算
1.恒载集度
主梁：
横隔梁：
对于边主梁：
对于中主梁：
桥面铺装：
栏杆和人行道：
作用于边主梁的全部恒载g为：
作用于中主梁的恒载强度为：
2.恒载内力
计算边主梁的弯矩和剪力，计算图式如图9所示，则
图9.恒载内力计算图式
主梁恒载内力计算表
剪力Q（kN）
弯矩M（kN·m）
（151.9）
M=0
（0）
（113.9）
（441.5）
（0）
（588.6）
注：
括号（）内值为中主梁内力。
支点剪力
15梁
234梁
（二）、荷载内力计算
1．均布荷载和内力影响线面积计算
均布荷载和内力影响线面积计算表
公路-Ⅱ级
人群
影响线面积
影响线图式
2.公路-Ⅱ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
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C25混凝土E取
则冲击系数
因双车道不折减，故
4.跨中弯矩计算
由于跨中弯矩横向分布系数1＃、5＃梁最大，所以只需计算1＃、5＃梁的弯矩，计算如下：
（1）对于1#梁和5＃梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：
人群荷载的跨中弯矩：
（2）对于2#和4#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：
人群荷载的跨中弯矩：
（3）对于3#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：
人群荷载的跨中弯矩：
5.跨中剪力计算
（1）对于1＃和5#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：
人群荷载的跨中剪力：
（2）对于2＃和4#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：
人群荷载的跨中剪力：
（3）对于3#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：
人群荷载的跨中剪力：
6.支点剪力计算
横向分布系数变化区段的长度
附加三角形重心影响线坐标：
（1）对于1＃和5#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的支点剪力：
人群荷载的支点剪力：
（2）对于2＃和4#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的支点剪力：
人群荷载的支点剪力：
（3）对于3#梁
公路 —Ⅱ级汽车活载的支点剪力：
人群荷载的支点剪力：
（三）、 荷载组合
其中，，，，
跨中弯矩组合
梁＃
恒载（KN·m）
活载（KN·m）
组合值（KN·m）
汽车
人群
1、5
558.26
855.73
77.42
1954.6
2、4
588.59
668.91
50.00
1698.8
3
588.59
482.10
45.05
1431.7
跨中剪力组合
梁＃
恒载（KN）
活载（KN）
组合值（KN）
汽车
人群
1、5
0
111.79
5.00
162.1
2、4
0
87.38
3.23
125.9
3
0
62.98
2.91
91.4
支点剪力组合
梁＃
恒载（KN）
活载（KN）
组合值（KN）
汽车
人群
1、5
144.1
201.73
25.01
438.4
2、4
151.9
247.59
9.93
540.0
3
151.9
237.64
8.95
525.0
四、横隔梁内力计算
1.作用在中横隔梁上的计算荷载：
对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图10所示。
图10.跨中横隔梁受载图单位：
cm
纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：
计算弯矩时
计算剪力时
2．绘制中横隔梁的内力影响线
图11.中横隔梁内力影响线单位：
cm
P=1作用在1＃梁时：
P=1作用在5＃梁时：
P=1作用在3＃梁时：
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
即
P=1作用于1＃梁截面的左边时
即
绘成的影响线，如上图11所示。
3.截面内力的计算
公路-II级：
剪力的计算：
4.内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）
五、主梁变形验算
跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩，汽车产生的最大弯矩（不计冲击系数）为，人群产生的最大弯矩为，主梁开裂构件等效截面的抗弯刚度
1.验算主梁的变形
可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度：
2.预拱度计算
应设计预拱度
应做成平顺曲线
五、变形验算
按规范变形可按下列公式计算
，，
，
换算截面中性轴距T梁顶面的距离x
代入各数值后
解方程得：
算开裂截面的换算惯性矩
活载挠度计算，汽车荷载不计冲击系数时：
横载挠度计算
梁桥主梁跨中最大允许挠度：
变形验算满足要求。
六、设计依据与参考文献
1.《公路桥涵设计通用规范》（JTG–D60-2004）.人民交通出版社，2004
2.《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG–D60-2004）.人民交通出版社，2004
3.姚玲森，《桥梁工程》.出版社：
人民交通出版社，1993
4.范立础,《桥梁工程》（上、下册）.出版社：
人民交通出版社，1996
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