毕业设计-9+2×0.75m装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计计算

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1、目 录摘要.2Abstract第一章 桥梁结构方案比选1.1. 方案比选. 41.2. 设计资料. 7第二章 行车道板及主梁内力横隔梁的计算2.1. 行车道板内力计算.82.2. 行车道板的配筋.102.3. 主梁结构重力内力.11. 主梁内力计算 .15. 横隔梁的计算 .19第三章 装配式钢筋混凝土简支T形梁桥配筋设计3.1. 设计资料. .223.2. 跨中正截面钢筋设计 .223.3. 跨中正截面承载力复核.24 3.4. 腹筋设计.25 3.5. 全梁承载力校核.31 3.6. 横隔梁配筋.33第四章 主梁截面验算4.1. 支座计算. .344.2. 裂缝计算. .384.3. 挠度

2、计算 .394.4. 桥孔灌注桩、双柱式桥墩设计 .41第五章 施工方案5.1. 钻孔灌注桩.425.2. 承台施工 .455.3. 墩身施工 .465.4. 盖梁、桥台施工措施.48 5.5. 梁体预制 .497.6. 桥面施工工艺流程. .51结 论 .52致 谢. .56参考文献 .57-9+2摘 要目前，混凝土被广泛的使用于各种中小跨度的桥梁中，而且大量采用混凝土将是未来桥梁发展的趋势。在确定方案时，根据调研及查阅大量的资料，在此桥位上布置了装配式钢筋混凝土简支T梁桥，拱桥，T型刚构桥三种设计方案，根据“安全、适用、经济、美观”的原则，对各种桥型的优缺点进行了比选，而装配式钢筋混凝土简

3、支T梁桥，在此桥位上更具有竞争力，反映在工程造价比较低，施工工期短，施工技术成熟，因此，最终选择了装配式钢筋混凝土简支T梁桥为设计方案。所以，设计的对象为一座-9+2m简支梁桥，桥梁平面位于直线段上，全长18米，宽度10米，设计荷载为公路级。主梁横向由5片T梁组成，梁高均为1.3m，两片梁之间设置4cm宽现浇湿接缝。本桥采用桩柱式桥墩，直径1m的圆形截面墩柱及直径1.2m的圆形截面钻孔灌注桩，桩基础嵌入完整微风化砂岩5.4m以下；采用重力式U型桥台，桥台基础为直径1.5m的钻孔灌注桩基础。桥梁上部结构手算进行主梁内力分析。横向分布系数通过计算完成。内力计算结果包括基本组合、长期组合及短期组合作

4、用下的弯矩图、剪力图、最大应力图。根据内力计算结果，对主梁进行了承载能力及正常使用性能的验算。盖梁承载能力验算及裂缝宽度验算与抗剪验算、墩柱承载力验算及裂缝宽度验算、桩基承载力验算及裂缝宽度验算均由手算计算完成。根据验算结果得出结论：设计的桥梁结构是安全、经济、合理的，并满足现行规范的要求。关键词：桥梁；荷载组合；内力；验算；承载能力 第一章 1. 1方案比选1. 必选方案的主要标准 桥梁方案比选有四项主要指标：安全、适用、经济和美观。其中以安全与经济为重，随着各项事业的飞速发展，桥下净空往往成为运输瓶颈，至于桥梁美观，要视经济与环境条件而定，并且桥位所在自然以及技术条件，要因地制宜。方案一为

5、连续钢构桥，方案二为装配式钢筋混凝土简支T形梁桥，方案三为拱桥。 连续钢构桥装配式钢筋混凝土简支T形梁桥 拱式桥适用性全桥3跨，13+26+13m，与河道适应性好，对河床压缩较多，建筑高度较大，对地质要求较高。属于单孔静定结构，受力明确；适用于中小跨径；结构尺寸标准化。拱式体系受力合理，在竖向荷载下支承出除产生竖向反力外，还产生水平力，拱圈内主要承受压力。安全性结构刚度大，变形小，建国初大量采用目前国内大量采用；安全、行车方便。钢管拱肋吊装重量轻，可省去拱桥的施工支架。美观性桥型外观较为单一结构美观，整体性好外形、结构美观经济性构造复杂，工期较短构造简单，施工方便，可以大量节约模板、支架，降低

6、劳动度，缩短工期。钢产量低时，用石拱桥；钢产量高时，用双曲无脚拱桥。方案一：（1） 孔径布置本方案桥全长为53m，孔径布置为13+26+13；（2） 上部结构主梁采用T形梁，梁高为1.3m，翼缘板根部厚度为0.14m，肋板宽为0.18m。（3）下部结构两端桥台均为钢筋混凝土重力式桥台，基础采用钢性扩大基础，桥墩采用混凝土重力柱式墩。（4） 施工顺序：刚性扩大基础施工；桥台及桥墩施工；墩顶0号块的浇筑；悬臂阶段的预制安装；各桥跨间合拢段施工及相应的施工结构体系装换；桥面体系施工。 图1-1方案二：（1）孔径布置本方案桥全长为53m，孔径布置为17+18+17；（2）上部结构主梁采用T形梁，梁高为

7、1.3m，翼缘板根部厚度为0.14m，肋板宽为0.18m。（3）下部结构两端桥台均为钢筋混凝土重力式桥台，基础采用钢性扩大基础，桥墩采用混凝土重力柱式墩。（4）施工方案简支梁在修建下部结构的同时可以在预支T梁或者现场预制上部结构，待下部结构完工且达到一定强度后可以安装上部结构。因此，施工难度小，节约大量模板支架，缩短施工工期，加快速度。 图1-2方案三：（1）孔径布置本方案桥全长为53m，孔径布置为50m；（2）上部结构拱桥的上部结构有拱肋和拱圈与拱上建筑构成主，拱圈承受主要结构（3）下部结构下部结构由桥墩、桥台及基础等组成（4） 施工方案土方开挖；土方回填；砌石工程；砼及钢筋砼工程施工。 图

8、1-3 经过以上三个比选方案的技术，经济比较，推荐第二方案装配式钢筋混凝土简支T形梁桥作为推荐桥型方案。1.2. 设计资料1、桥面净宽净9m+22、主梁跨径和全长标准跨径：=18.00m（墩中心距离）；计算跨径:=17.50m(支座中心距离)；主梁全长：=17.96m（全梁预制长度）。3、设计荷载：公路级，人群荷载3kN/m2。4、材料：钢筋主筋用HRB335钢筋，其它用R235钢筋； 混凝土：C40。5、计算方法：极限状态法。6、结构尺寸如图1所示，全断面五片主梁，主梁间距为2.2m，腹板宽为0.18m,设五根横梁。 横断面图 图1-4 纵断面图 图1-57、设计依据（1） 公路桥涵设计通用

9、规范（JTG D602004），简称桥规；（2） 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），简称公预规；（3） 公路桥涵基地与基础设计规范（JTJ 02485），简称基规。 第二章 行车道板及主梁内力横隔梁的计算2.1行车道板内力计算 （1） 结构重力记内力（按纵向1m宽板条计算） 1、每延米板上的结构重力g计算见下表 每延米板上的结构重力g 表2-1沥青混凝土面层C25混凝土垫层0.09T梁翼板自重合计g=格面铺装为20m的沥青混凝土面层，重力宽度为23KN/m，混凝土垫层平均厚度9cm，重密度24K/m，厂梁翼板重力密度为25KN/m2、 每米宽板条的结构重力内力

10、如下： （2） 车辆载荷产生的内力计算：将车轮作用于绞缝轴线上，如图3 轴重力标准值为P=140KN，轮压分布宽度如图 所示。由桥规（JTGD60-2004)得，车辆荷载后轮着地长度=0.2m，宽度为，则：荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：冲击系数用1+u=1.3。作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于板条的剪力为： 图2-1(3) 内力组合如下：承载能力极限状态内力组合（基本组合，用于验算强度）为：2.2. 行车道板的配筋悬臂板根部高度，净保护层。若选用14钢筋，则有效高度为： 按公预规的 验算 按公预规规定 查有关板宽1m内钢筋截面与间距表，当选用12钢筋时，需要钢筋间距为26mm 图 x （

11、尺寸单位）时（图x），此时所提供的钢筋面积为： 按公预规规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即：（满足要求）按公预规规定：故不需要进行斜截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置钢筋。板内分布钢筋用10，间距取25cm。承载能力验算： 承载能力满足要求。计算跨径l=17.50m，每侧拉杆及人行道重量作用力为7Kn/m。结构重力集度见下表2-1： 结构重力集度表2-2主梁横隔梁边主梁中主梁=2=2桥面辅装层人行道和拉杆合计边主梁g=中主梁g1、 结构重力内力计算梁内各截面弯矩M和剪力Q计算公式：式中：l简支梁计算跨径； X计算截面到节点的距离。结构重力内力计算见下表2-2： 主梁结构重力内

12、力表2-3截面位置内力剪力Q（KN)弯矩（KNm）边主梁中主梁边主梁中主梁X=000X=l/4X=l/200（2） 可变作用内力计算 1、杠杆原理法计算载荷横向分布系数：（荷载位于支点处时）影响线如图2-2。a、1号梁b、2号梁c、3号梁2、用偏心变压法计算荷载横向分布系数已知承重结构的长宽比l/B=1.944接近2，故可用偏心变压法计算横向分布系数1号梁荷载横向分布影响线竖标（如图2-3）：1号梁：本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为1.80m，则有：1号梁在两个边主梁的荷载横向分布影响的竖标值为：绘出荷载横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载，如图2-3所示：其中人行道边缘距1

13、号梁轴线距为荷载横向分布影响线的零点至1号梁距离为x按比例关系求得： 则汽车载荷 图2-2 图 2-3人群载荷2号梁：在两个边主梁处的荷载横向分布影响线竖标值为：绘出荷载横向分布影响线并按最不不利位置布荷见图2-3荷载横向分布影响线的零点至2号梁位的距离为x按比例求得：则汽车载荷 人群载荷3号梁：在主梁处的荷载横向分布影响竖标值为：荷载横向分布影响线如图2-3：人群载荷 杠杆原理法计算得荷载分布系数表2-4：荷载分布系数梁号1号梁2号梁3号梁00偏心变压法计算荷载分布系数：荷载分布系数梁号1号梁2号梁3号梁主梁活载内力采用车道荷载计算，人群荷载参照车道荷载的均布荷载计算方法进行，所以：1、主梁

14、的跨中截面抗弯扭矩及冲击系数u的计算求主梁界面的中性位置I=1/12*220*1032 *220+18*(130-10)2/12+(65-32.2)2汽车载荷的冲击系数 2. 、各梁不同截面的内力计算查桥规得公路-II级荷载的均布荷载标准值曲直线内插法求集中荷载标准值及 跨中：w=1/8l2=38m2 1/4跨：w=3/32l221号梁：求跨中处的弯矩及剪力 处的弯矩值和剪力 2号梁：求跨中处的弯矩及剪力3号梁：求跨中处的弯矩及剪力支点剪力影响线:横向分布系数区域段长度a=影响线的面积为附加三角形荷载重心处影响线坐标y= 1号梁：2号梁3号梁（3） 主梁内力组合1号梁：同理计算2、3号梁内力组

15、合 1、2、3号梁内力组合汇总如下表2-5： 截面内 力梁号弯矩剪力1号梁2号梁6003号梁8计算公式1、 确定作用在中横隔梁上的计算荷载（1） 对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图2-。 图2-4 跨中横隔梁受力截面（单位：m）（2） 车辆荷载对于中横隔梁的计算荷载为2、 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5号梁轴上时：P=1作用3号梁轴上时：由对影响线的专业知识可知，Mr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（1.11），由此即可绘出Mr影响线，如图x所示。 图2-5 中横隔梁内力影响线（尺寸单位：m）3、 绘制剪力影响线对于1号主梁处截

16、面的影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时： 即 P=1作用在计算截面以左时： 即 同理，绘制影响线如图c所示。4、 截面内力计算将求得的计算荷载在相应的影响线上阿布最不利荷载位置加载，并计入冲击影响，则得计算结果（表x）。 计算结果 表2-6矩弯剪力5、 内力组合（鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可以略去不计）（1） 承载能力极限状态内力基本组合（用于验算强度），见表x所列。 承载能力极限状态内力组合 表2-7基本组合（2） 正常使用极限状态内力组合（用于验算裂缝和挠度），见表x所列。 正常使用极限状态内力组合 表2-8作用短期效应组合作用长期效应组合第三章 钢筋混凝土简支T形梁桥配筋

17、设计 本预制钢筋混凝土简支T形梁，设计荷载为公路级，标准跨径=18m，计算跨径=17.5m，截面如图x所示，混凝土强度等级为C40，主筋采用HRB335（级）钢筋焊接骨架，箍筋采用R235（级），简支梁控制截面的计算内力为：跨中截面： 截面：支点截面： 图3-1 T梁截面尺寸图（尺寸单位：mm）一、准备基本数据C30的混凝土抗压强度设计值，抗压强度标准值，混凝土弹性模量；HRB335钢筋抗拉设计值,抗压强度设计值；R235抗拉强度设计值，抗压强度设计值。 (1)确定T形截面梁受压翼板的有效宽度由图x所示T形截面受压翼板的厚度尺寸其等效平均厚度。（相邻两主梁轴线间距离）其中b为腹板宽度，为承托长

18、度。受压翼板的有效宽度为，绘制T形梁的计算截面如图x所示。 图3-2 T形梁的计算截面(尺寸单位：mm)差附表得受压高度界限系数。1） 确定截面有效高度设，则2） 判断截面类型 为第类T形截面，可按宽度为的矩形截面计算3） 确定受压区高度x由式可得（说明的确为第类T形截面）4） 求受拉钢筋As由式可得现选钢筋为832+216，截面面积As=6836mm2，钢筋布置如图x所示。 图3-3 跨中截面钢筋布置图（尺寸单位mm）由于受拉钢筋为832（6434mm2），,216(402mm2)，查表得32的外径为35.8mm，16外径为18.4mm，取保护层厚度30mm，则 1、 判断截面类型 由于，故

19、为第I类截面。2、 求受压区高度x 由可得（不是超筋梁）则取3、 正截面抗弯承载力验算由式可得 （不是少筋梁）4、结论该梁为适筋梁，且正截面的抗弯承载力能够满足要求。1、 截面尺寸盐酸根据构造要求，梁最底层钢筋232,，通过支座截面，其面积为：支座截面有效高度可知截面尺寸符合要求。2、 检查是否需要根据计算配置箍筋跨中截面：支点截面：因，故可在跨中的某一长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置箍筋。3、 分配计算剪力 根据公路桥规规定，在支座中心线向跨径方向不小于1倍梁高范围内，箍筋间距最大为100mm。距中心线为的计算剪力，由剪力包络图按几何关系求得： 其中应由混凝土和箍筋共同承担的计

20、算剪力为：，取，则；应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的计算剪力为：，设置弯起钢筋区段长度为x=(8750*228.13)/(600-200.59)=4998mm。4、 箍筋设计采用直径8mm的双肢箍筋，箍筋截面面积,按公式设计箍筋时，式中的纵筋配筋率p及截面有效高度h0可按支座截面和跨中截面的平均值取用，计算如下：跨中截面：支点截面：则取平均值分别为箍筋间距Sv计算为取（满足规范构造要求）在支座中心线附近范围内，取箍筋间距为100mm。确定配箍筋率：。5、 弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋为22，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离。弯起钢筋的弯起角度为，弯起钢筋上方末端与架立钢筋焊接。为了得

21、到每对弯起钢筋的分配剪力，要根据各排弯起钢筋的末端点应落在前一排弯起钢筋的弯起点的构造规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置。首先要计算弯起钢筋上下弯点之间的垂直距离。根据规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯折点位于支座中心截面处。此时，计算为：钢筋的弯起角度为，则第一排弯起钢筋（拟弯起232）的弯起点1距离中心距离为1133mm。弯筋与梁纵筋交点距支座中心距离为：对于第二排弯起钢筋（拟弯起232）：弯筋与梁纵轴交点距支座中心距离为：对于第三排弯起钢筋（拟弯起232）：弯筋与梁纵轴交点距中心距离为：对于第四排弯起钢筋（拟弯起216）：弯筋与梁纵轴交点距离支座中心距离为：根据截面抗

22、剪要求，所需的第i排弯起钢筋的截面面积，应根据剪力包络图分配的第i排弯起钢筋承担的计算剪力值来决定。由公式：，可得 由，可得分配给第二排弯起钢筋的计算剪力，由比例关系计算得： 所以 分配给第三排弯起钢筋的计算剪力，由比例关系计算得： 所以 分配给第四排弯起钢筋的计算剪力，由比例关系计算得： 所以 现根据已知主钢筋情况你弯起N1N4钢筋，将计算的各排弯起钢筋弯起点截面的、距支座中心的距离、分配的剪力值和所需的弯起钢筋面积值列入表x。 满足抗剪强度要求的各排弯起钢筋面积的用量及弯起位置计算表 表3-1弯起点12345hi（mm）1133109810621043距支座中心距离（mm）11332231

23、32934336分配的剪力值（kN）需要的弯起钢筋面积（mm2）153613881050407可提供的弯起钢筋面积（mm2）160916091609402弯筋与梁轴交点到支座中心距离（mm）567170127983868由上表可见，第四排钢筋截面面积偏小，所以需要增加一排斜钢筋来抵抗剪力，先不调整和增设，按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定了弯起钢筋的位置后再综合考虑。按照计算剪力初步布置弯起钢筋如图x所示。 图3-4 弯起钢筋初设图（尺寸单位mm）6、 检验各排弯起钢筋的弯起点是否符合构造要求现在按照同时满足梁跨间各正截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋的弯起点的位置是否符合构造要

24、求。由已知弯矩设计值按二次抛物线绘出弯矩包络图（图3-5）。各排弯起钢筋弯起后，相应正截面抗弯承载能力列入表3-2。 各梁段抵抗弯矩计算表 表3-2梁区段纵筋h0（mm）x(mm)Mui（kNQm）支座中心1点23212521点2点43212342点3点63212163点4点83211984点跨中832+2161194将表x的各正截面的抵抗弯矩用各平行线表示出来，它们与设计弯矩包络图的交点分别为：将各值代入，可求得交点到跨中截面的距离值（图3-5）。 图3-5 设计弯矩图及抵抗弯矩图检查第一排弯起钢筋（2N4）弯起点的初步位置是否满足桥规的要求：充分利用点m的横坐标x=6099mm，而2N4弯

25、起点1的横坐标x1=8750-1133=7617mm，说明1点位于m点的右边，且，满足要求。n点的横坐标x=7517mm，而2N4钢筋与利郎中轴线交点横坐标=8750567=81637517mm，亦满足要求。采用同样的方法对其余几排弯起钢筋弯起点的可初步位置进行复核，如表x所列。 弯起钢筋弯起点的位置复核表 表3-3弯起钢筋序号弯起点符号弯起点距跨中距离x1钢筋与梁中轴线交点距跨中距离x2充分利用点距跨中距离x3不需要点距跨中距离x4N41761781836099751761715180N32651970494317609960822020N2354575952431759945400N144

26、4144882059748820由上表可见，各排弯起钢筋的弯起点位置距该排钢筋充分利用点的距离大于，且各排弯起钢筋与梁中轴线交点均位于该排钢筋不需要点之外，能够满足桥规的要求。由于2N1、2N2和2N3钢筋弯起后形成的抵抗弯矩图远大于设计弯矩包络图，需要进一步在满足规范对弯起钢筋弯起点要求的前提下，调整弯起钢筋的弯起点位置，使抵抗弯矩图更接近设计弯矩包络图，在2N4、2N3和2N2钢筋之间增设直径为32mm的斜筋，使各弯起钢筋和斜筋的水平投影长度有所重叠。x即为调整后的主梁弯起钢筋和斜钢筋的布置图。 图3-6 主梁弯起钢筋和斜钢筋布置图（尺寸单位：mm）1、 斜截面抗剪强度的复核有前面的计算可

27、知：距支座中心距离为4332mm处给弯起钢筋分配的计算剪力为83.36kN，需要的弯起钢筋面积为561mm2，由图xxxxxx可知位于该截面处的弯起钢筋为2N2，弯起钢筋的面积为1609mm2，能够满足抗剪要求，2N2钢筋以左的各排弯起钢筋（及斜筋）直径为32mm，弯筋面积为1609mm2，不需要做抗剪强度的校核，只需要对弯起钢筋2N1进行抗剪强度的校核，取2N2钢筋弯起点处的截面为校核截面，根据比例关系可得：该截面处需要弯起钢筋承受的剪力为：所以2N1钢筋（直径为20mm）的截面积为40mm2，能够满足要求，且2N1钢筋弯起点距支座中心的距离为5633mm，已经超出了需要配置弯起钢筋的区域范

28、围（5213mm）。2、 正截面和斜截面抗弯承载力的复核计算各排弯起钢筋的弯起点位置距该排钢筋充分利用点的距离和各排弯起钢筋与梁中轴线交点到该排钢筋不需要点处的距离，如表x所列。 保证正截面和斜截面抗弯承载力构造要求分析表 表3-4弯起钢筋编号弯起点符号弯起点距跨中距离x1钢筋与梁中轴线交点距跨中距离x2充分利用点距跨中距离x3不需要点距跨中距离x4N41761781836099751761715180N3258174317609960815000N23401743175990N143117059731170由上表可见，各排弯起钢筋的弯起点位置距该排钢筋充分利用点的距离大于，且各排弯起钢筋与梁

29、中轴线交点均位于该排钢筋不需要点之外，即均能保证正截面抗弯强度和斜截面抗弯强度。由于钢筋弯起后形成的抵抗弯矩图与初次弯起的相比更接近于设计弯矩包络图，设计更趋合理。另外，梁底有2根32的主钢筋不弯起，通过支点截面，这2根主钢筋截面积为1609mm2，与跨中截面主筋832和216总截面面积为6836mm2之比为23.5%，大于20%，能够满足桥规的规定。把铺装层折算3cm计入截面，则横梁翼板有效宽度为（图x）： 图3-7 （尺寸单位） 1/3跨径： 720/3=240cm 按规范要求取小者，即，暂取，则。按公预规条规定： 解得 由公式 ，得 选用48，。此时： ，满足要求。验算截面抗弯承载力： 按公预规抗剪承载力验算要求满足规范规定的要求。