第一部分设计资料。
1.结构形式及基本尺寸
某公路装配式简支梁桥,双车道,桥面宽度为净-7+2x0.75m,桥梁位于直线上,两侧设人行道,宽度为0.75m装配式钢筋混凝土简支t 梁,标准跨径为20米,计算跨径为19.
5m。桥面铺装: c20防水混凝土2cm厚,容重24,4cm厚沥青面层,容重23,,设双面横坡,坡度为1.5% 。际桥面铺装层厚度为10-12cm,本设计只是计算参考)
设计荷载:公路-ⅱ级,人群荷载3kn/m
2.材料 1)梁体
主梁混凝土: c30
横梁混凝土: c25
钢筋混凝土容重:25kn/m3
2)钢筋。主筋:热轧hrb400钢筋;
构造钢筋: 热轧hpb300钢筋
3.设计规范及参考书目
1)《公路桥涵设计通用规范》(jtg d60-2004)
2)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(jtg d62-2004)
3)《桥梁工程》
4)《混凝土结构设计原理》
5)《结构力学》
6)《桥梁通用构造及简支梁桥》
第二部分设计要求。
一、 主梁。
1. 标准跨度: 20m;
2 . 根据图1-2和表2-1确定主梁细部尺寸;
装配式钢筋混凝土t形梁桥总体特征表2-1
3. 恒载内力计算;
4.计算荷载横向分布系数 ;
5.活载内力计算;
6.计算各种荷载作用下的控制截面内力;
7.进行控制截面抗弯、抗剪钢筋设计计算;
二、 桥面板。
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;
4.桥面板配筋设计;
三、 成果
设计计算书一份。
第三部分设计内容。
1、 主梁内力计算。
1. 各主梁恒载计算。
2. 恒载内力计算
表3-23. 活载产生的主梁内力。
.荷载位于支点处时:(见下图)
1号梁的荷载分布系数为。
2号梁的荷载分布系数为。
人行道上没有布载,是因为人行道上荷载引起的负反力,再考虑荷载组合时反而会减小2号梁的受力。
.荷载位于跨中处时(见下图)
1号梁的荷载横向分布系数。
此桥设有刚度强大的横隔梁,且承重结构的宽跨比为。
故可按偏心压力法来计算横向分布系数
1号梁荷载分布系数图。
2号梁的荷载横向分布系数。
荷载横向分布系数汇总。
均布荷载和内力影响线面积计算表。
公路一级中集中荷载计算。
计算弯矩效应时:
计算剪力效应时:
绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如下图。
公路i级作用下,1#梁支点的最大剪力为。
#梁支点截面人群荷载的最大剪力为。
公路i级作用下,2#梁支点的最大剪力为。
#梁支点截面人群荷载的最大剪力为。
c.内力组合((m1/2lmax 、m1/4lmax、q1/2lmax、qomax)
d.截面设计、配筋。
1)配置主筋:由弯矩组合表可知,1号梁m值最大,考虑到施工方便,偏安全的一律按1号梁计算弯矩进行配筋。
设钢筋净保护层为3cm,钢筋重心至底边距离a=10.5cm,则主梁有效高度。
由图所知t形截面受压翼板厚度尺寸,可得翼板平均厚度,按《公预规》第4.2.2规定,翼板计算宽度按下式计算,并取其中最小值。
已知1号梁跨中弯矩。
所以为第二类t形梁。
4. 根据斜截面抗剪计算配置斜筋。
支点截面剪力和跨中截面剪力都以一号梁为最大为偏安全设计。
ⅰ.支座截面剪力配筋。
介于两者之间应进行持久状况斜截面抗剪极限状况承载力计算。
.斜截面配筋计算图示。按《公预规》5.2.6和5.2.11条规定。
最大剪力取用距支座中心h/2(梁高一半)处截面的数值,其中混凝土与箍筋共同承担不小于60%,弯起钢筋(按45%弯起)承担不大于40%;
计算第一排(从支座向跨中计算)弯起钢筋时,取用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值;
计算以后每一排弯起钢筋时,取用前一排弯起钢筋点处弯起钢筋承担的那部分剪力值。
弯起钢筋配置图如下图所示。
相应弯起钢筋位置与承担剪力见下表。
.各排弯起钢筋的计算,按《公预规》5.2.7条规定,与斜截面相交的钢筋的抗剪能力(kn)按下式计算:
则每排弯起钢筋的面积为:
.主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载力校核:计算每一弯起截面的抵抗弯矩时,由于钢筋根数不同,其钢筋的重心亦有所不同,则有效高度大小不同,此处系估算,可用同一数值,其影响不会太大。
5. 箍筋配置。
按《公预规》5.2.11条规定,箍筋计算公式及说明如下:
根据《公预规》9.3.13条规定,在支座中心向跨径方向长度不小于1倍梁高范围内箍筋间距不宜大于100mm。
综上所述,全梁箍筋的配置为双支箍;由支点至支座中心1.3m处,箍筋间距为100mm,其他地方箍筋间距为150mm。
则配箍率分别为:
均大于规范规定的最小配箍率:r235钢筋不小于0.18%的要求。
6. 主梁变形计算。
持久状况正常使用状态下裂缝宽度验算。
可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度。
7. 判断是否设置预拱度。
根据《桥规》要求,当由荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应组合影响产生的长期挠度超过跨径的1/1600时,应设置预拱度。
8. 计算预拱度最大值。
根据《桥规》要求,预拱度值等于结构自重和1/2可变荷载频遇值所产生的长期挠度。
9. 横梁内力的计算(按偏心压力法计算)
对于具有多跟根内横隔梁的桥梁,由于主梁跨中处的横隔梁受力最大,横梁跨中截面受力最不利,故通常只要计算横梁中间的内力,其他横梁可偏安全地仿此设计。
确定作用在中横梁上的计算荷载,对于跨中横隔梁的嘴部利荷载布置如图。
纵向一列车轮对于中横梁的计算荷载为:
绘制中横隔梁的内力影响线。
p=1作用在1号梁轴上时。
p=1作用在4号梁轴上时。
p=1作用在4号梁轴上时。
由已学影响线的知识可知,影响线必在r-r截面处有突变,根据和连线延伸至r-r截面,即为值(1.0),由此即可绘出影响线如图m2-3影响线所示。
绘制剪力影响线。
对于一号主梁处截面的影响线可计算如下:
p=1作用在计算截面以右时。
p=1作用在计算截面以左时。
绘成影响线如图所示。
截面内力计算。
将所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影响力,则得到如下所示结果。
内力组合(考虑到横隔梁的结构自重内力甚小,计算中可略去不计):
承载能力极限状态内力组合计算。
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