桥梁建筑设计毕业设计说明

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1、. . 桥梁建筑设计毕业设计1.1桥梁平面设计在桥梁的平面设计中,一般要求桥梁及桥头引道的线形应与路线的布设保持平顺,使车辆能平稳地通过,且各项技术指标应符合线路布设的规定。在本桥的设计中,桥梁与原有道路连接,保证与原有线路平顺过渡。根据原有道路的地形,本桥采用的桥面纵坡。桥面平面布置图如图1-1所示。图1-1 桥梁平面图1.2桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计包括桥梁总跨径、桥梁分孔、桥梁标高、桥上和桥头引道纵坡以及基础埋深等内容。桥梁总立面如图1-2所示。图1-2 桥梁立面图1.2.1桥梁总跨径的确定在桥梁总跨径的设计中,根据下部桥梁的桥宽和人流量,同时考虑桥上行车来确定桥台位置,总的来说,桥梁

2、的总跨径应根据具体情况经过全面分析后加以确定。在本桥的设计中,考虑到当地的特殊情况,综合经济因素,确定本桥全长为。1.2.2桥梁的分孔桥梁的总跨径确定后,还需进一步进行分孔布置。在桥梁分孔设计中,一座桥梁应当分成几孔,各孔的跨径应当多大,有几个桥墩,这要根据地形、地质、桥下行车要求以及技术经济和美观条件加以确定。在本桥的设计中,综合经济因素,对不同跨径布置进行粗略的方案比较,该桥分为三孔,单孔跨径为18.00m。1.2.3桥梁标高、桥上纵坡及基础埋深的确定本桥设计过程中,考虑桥梁线路纵断面设计要求,确定桥面标高为5.30m。根据公路工程技术标准JTG B012003的规定,公路桥梁的桥上纵坡不

3、宜大于；本桥设计中,桥梁纵坡设置为,满足设计要求。桥头两端引线和桥上线形以直线连接,使得线形匹配,路线平顺。基础埋深主要考虑地基的地质条件、桥上荷载等内容确定,根据地理位置、地理条件等因素,本桥采用桩基础,考虑到钻孔灌注桩在施工过程中无挤土,可以减少或避免捶打的噪音,适合在人流密集的城市施工,所以采用钻孔灌注桩。根据设计资料加以计算,确定桩基础埋深为。1.3桥梁横断面设计桥梁横断面设计包括桥面宽度、桥跨结构横断面布置等。桥面宽度的设计取决于行车和行人的交通需要。桥面净宽包括行车道、人行道的宽度。其中,为满足行车要求,行车道为双向车道,宽度为：；行车道两边各有的空余,；人行道宽度。桥面总宽:。本

4、桥采用5片T形梁,T形梁的翼缘构成桥梁的行车道板,主梁之间设置横隔梁,保证桥梁结构的整体刚度。同时为了满足桥面排水要求,从桥面中央倾向两侧的横向坡度。桥梁横断面如图1-3所示。图1-3 桥梁横断面1.4 桥梁上部结构及下部结构1.4.1 上部结构在本桥设计中,根据桥址、地质条件、使用要求、交通发展和城市发展要求,按照城市桥梁设计中应遵循的适用、安全、经济、美观原则,本桥主梁采用18m钢筋混凝土简支T形梁,每跨5片,沿主梁纵向布置5根横隔梁,断面布置图如图1-4、图1-5所示。图1-4 桥梁纵断面图1-5 主梁横断面1.4.2 支座设计支座架设于墩台上,是位于桥梁上部结构之间的传力装置。其作用是

5、传递上部结构的支承反力包括恒载和活荷载引起的竖向力和水平力；保证结构在荷载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下发生一定的变形,使上部结构可自由变形而不产生额外的附加内力。由于板式橡胶具有足够的竖向刚度、构造简单、经济实用、无需养护、易于更换。介于板式橡胶支座的优点,本桥采用板式橡胶支座。板式橡胶支座图如图1-6所示。图1-6 橡胶支座剖面图1.4.3 桥墩设计桥墩是桥梁的主要组成部分,它是由盖梁、墩身和基础组成的。本桥梁采用的桥墩采用为双柱式。其优点是外形美观、圬工体积小、重量轻,特别适用于桥梁宽度较大的桥梁。桥墩布置图如图1-7、图1-8、图1-9所示。图1-7 双柱桥墩立面图图1-8

6、双柱桥墩侧面图图1-9 双柱桥墩平面图1.4.4 桥台设计本桥采用桩柱式桥台,由台帽、台身和基础三部分组成。桥台布置图如图1-10、图1-11、图1-12所示。图1-10 桥台立面图图1-11 桥台侧面图图1-12 双柱桥台平面图2桥梁结构设计2.1 设计资料2.1.1 设计资料结构选型与布置：上部结构为钢筋混凝土简支梁桥,标准跨径为18米3,桥面净空：净8+21.5米,采用重力式桥台和双柱式桥墩、以及钻孔灌注式桥桩。设计荷载：公路级,环境类别类,设计安全等级二级。桥梁纵坡为0.3%,横坡为1.5%。人行道横坡为1.0%。材料容重：素混凝土24KN/m3,钢筋混凝土25 KN/m3,沥青混凝土

7、23 KN/m3人群3.0KN/m2,每侧栏杆及人行道的重量按6 KN/m计,结构重要系数=1.0。2.1.2 主梁跨径和全长标准跨径： ；计算跨径： ；主梁全长： 。2.1.3 材料钢筋：受力钢筋采用HRB400、HRB335,箍筋采用R235。混凝土：C40、C25、C302.2 主梁设计2.2.1结构尺寸图2-1 桥梁横断面图2-2 内梁半立面行车道净宽为8m,每侧人行道宽度为1.5m,全桥每跨采用5根预制的钢筋混凝土T形梁,每根行车道板宽1.90m,沿主梁纵向布置5根横隔梁,图2-1所示为桥梁横断面布置及主梁一般构造。图2-2所示为T形梁横断面。计算各梁在结构重力及汽车人群荷载作用下的

8、跨中最大弯矩及支点最大剪。2.2.2主梁内力计算1主梁荷载横向分布系数计算1当荷载位于支点处,利用杠杆原理法计算图2-3 杠杆原理法计算横向分布系数尺寸单位：cma 桥梁横断面 b1号梁荷载横向分布影响线c2号梁荷载横向分布影响线 d3号梁荷载横向分布影响线对于1号梁对于汽车荷载 对于人群荷载 对于2号梁对于汽车荷载 对于人群荷载 对于3号梁对于汽车荷载 对于人群荷载 2当荷载位于支点处计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩和。由于,属于宽桥。故采用法计算荷载横向分布系数。图2-4 T形梁横断面 图2-5横梁抗弯及抗扭惯性矩计算平均板厚 主梁截面的形心位置 T形截面抗扭惯性矩按式计算,查得,则单位抗弯及抗

9、扭惯性矩：计算横隔梁抗弯及抗扭惯性矩翼板有效高度计算,横梁长度取为两边主梁的轴线间距,则： 查表5-4得 所以求横梁截面重心位置横梁的抗弯和抗扭惯性矩和： , 因为,所以,但由于连续桥面板的单宽抗扭性惯矩只有独立宽扁板的一半,故取,查得单位抗弯惯性矩及抗扭惯性矩为计算抗弯参数和抗扭参,其中B为桥宽一半,为计算跨径。取,则：,计算荷载弯矩横向分布影响线坐标已知=0.363,查法附录图,可得表2-1中数值表2-1 各梁位K值梁位荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b校核00.750.960.981.121.161.120.980.960.758.03b/4b/21.642.

10、451.502.091.351.781.251.381.100.980.890.640.640.240.36-0.150.18-0.548.007.933b/43.352.772.101.500.920.38-0.17-0.58-1.188.01b4.303.322.461.670.80.15-0.56-1.08-1.708.0600.920.951.001.021.081.021.000.950.927.94b/41.101.061.121.101.050.980.950.860.808.06b/21.251.251.171.101.000.910.840.780.728.033b/41.5

11、01.381.221.090.980.850.760.680.628.02b1.821.501.281.090.900.790.700.600.528.03校核=8各梁处的值,如图2-6所示：图2-6 各梁处的K值计算、 号梁：、 号梁： 号梁：列表计算各梁的横向分布影响线坐标值,计算结果见表2-2。表 2-2 各梁的横向分布影响线坐标值梁号计算式荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b1号1.561.401.231.090.960.840.750.660.63.542.882.171.530.900.33-0.25-0.68-1.28-1.98-1.48-0.94-0.

12、530.060.511.001.341.88-0.45-0.34-0.21-0.120.010.120230.310.433.092.541.960.970.910.45-0.02-0.37-0.853.620.510.390.190.180.090.00-0.09-0.172号1.191.171.151.101.020.940.880.810.75续表 2-2 梁号计算式荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b2号梁2.13-0.941.85-0.681.610.461.33-0.231.03-0.010.740.200.400.440.050.76-0.251.00-

13、0.21-0.16-0.10-0.050.000.050.100.170.231.921.691.511.281.030.790.500.22-0.020.380.340.300.260.210.160.100.040.003号梁0.920.951.001.021.081.021.000.950.920.750.960.981.121.161.120.980.960.750.17-0.010.02-0.10-0.08-0.100.02-0.010.170.040.000.00-0.02-0.02-0.020.000.000.040.790.960.981.101.141.100.980.960

14、.790.160.190.200.220.230.220.200.190.16绘制荷载横向分布影响线,求跨中截面荷载横向分布系数图2-7 各主梁跨中荷载荷载横向分布系数计算尺寸单位：cm公路-级：人群荷载： 1主梁内力计算1重力集度计算：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：作用于边主梁的全部恒载强度：作用于中主梁的全部恒载强度：2重力引起的内力,见表2-3。表2-3 自重产生的内力计算表主梁1516.5617.5633.94475.46145.6972.8523417.3017.56622.27496.70151.3875.69其中：3 活载内力计算可直接在内力影响线

15、上布置荷载来计算活载内力桥梁结构的基频： 双车道,不折减公路-级车道荷载的均布荷载标准值,集中荷载由内插法得计算公路-级汽车活载的跨中弯矩图2-8对于1号主梁：对于2号主梁：对于3号主梁：图2-8 计算公路-级汽车活载的跨中弯矩计算人群荷载的跨中弯矩图2-9图2-9 计算人群荷载的跨中弯矩对于1号梁,且没有集中作用,故对于2号梁对于3号梁计算跨中截面公路-级活载最大剪力图2-10图2-10 计算跨中截面公路-级活载最大剪力对于1号梁对于2号梁对于3号梁计算跨中截面人群荷载最大剪力对于1号梁对于2号梁对于3号梁计算支点截面公路-级荷载最大剪力图2-11图2-11 计算支点截面公路-级荷载最大剪力

16、对于1号梁对于2号梁对于3号梁计算支点截面人群荷载最大剪力图2-12对于1号梁对于2号梁对于3号梁图2-12 计算支点截面人群荷载最大剪力计算1/4跨截面公路-级活载弯矩图2-13图2-13 计算1/4跨截面公路-级活载弯矩对于1号主梁：对于2号主梁：对于3号主梁：计算1/4跨截面人群荷载弯矩图2-14图2-14 计算1/4跨截面人群荷载弯矩对于1号梁对于2号梁对于3号梁计算1/4跨截面公路-级活载最大剪力图2-15图2-15 计算1/4跨截面公路-级活载最大剪力对于1号梁对于2号梁对于3号梁计算1/4跨截面人群荷载最大剪力图2-16对于1号梁对于2号梁对于3号梁图2-16 计算1/4跨截面人

17、群荷载最大剪力表2-4 主梁活载内力汇总表梁号荷载类别弯矩剪力跨中1/4跨支点跨中1/4跨1公路-级911.81781.53233.07104.23167.50人群71.2053.4021.604.079.152公路-级874.84749.85232.11100.00160.71人群43.6432.737.682.495.613公路-级744.59638.20201.4485.11136.78人群18.3813.783.231.052.362.2.3主梁内力组合根据JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范,按基本组合用于承载力内力极限状态计算、偶然组合、作用短期效应组合按正常使用极限状态设

18、计时、作用长期效应组合按正常使用极限状态设计时,分别按下式进行组合,其组合结构见表2-5.基本组合：作用短期效应组合：作用长期效应组合：表2-5 荷载内力组合计算结果梁号序号荷载类别弯矩剪力跨中1/4跨跨中1/4跨支点11恒载633.94475.46072.85145.692公路-级911.81781.53104.23167.50233.073人群71.202136.9453.401739.454.07151.629.15334.7321.60531.374基本组合续表2-5 梁号序号荷载类别弯矩剪力跨中1/4跨跨中1/4跨支点15短期组合1343.411075.9377.03199.2533

19、0.446长期组合1027.14809.4343.32143.51247.5627恒载662.27496.70075.69151.388公路-级874.84749.85100.00160.71232.119人群43.6432.732.495.617.6810基本组合2080.601691.65143.49323.68517.3611短期组合1319.301054.3372.49193.80321.5412长期组合1029.66809.7341.00142.22247.30313恒载662.27496.70075.69151.3814公路-级744.59638.2085.11136.78201.

20、4415人群18.3813.781.052.363.2316基本组合1862.881508.81120.62285.62468.1917短期组合1201.86957.2260.63173.80295.6218长期组合967.46757.4934.46131.35233.25根据表2-5可知,3号梁设计弯矩最大值。2.3 横隔梁内力计算2.3.1 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2-17所示图2-17跨中横隔梁的受载图式中横隔梁的计算荷载为：公路-级人群荷载2.3.2 绘制中横隔梁的影响线求的影响线坐标P=1作用在1号梁时：P1作用在5号梁时：P1作用在3号梁时：由已学的影响

21、线知识可知,影响线必在r-r截面处有突变,根据和连续延伸至r-r截面,即为值,由此即可绘出影响线,如图3-2所示。2.3.3 绘制剪力影响线对于1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：,即。P=1作用在计算截面以左时：,即。绘成影响线,如图3-2所示。图2-18 中横隔梁内力影响线单位：cm2.3.4截面内力计算将求得的计算荷载和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,得公路-级：人群荷载：剪力的计算：2.3.5内力组合基本组合：短期组合：长期组合：2.4 行车道板的内力计算2.4.1结构重力及其内力取纵向1m宽的板条计算图2-19 铰接悬臂行车

22、道板单位：cm1计算每延米板的恒载g沥青混凝土面层： C25混凝土垫层： T梁翼板自重： 合计： 2计算每延米板条的结构重力引起的内力弯矩： 剪力： 2.4.2公路-级车辆荷载产生的内力可变荷载效应公路-级,以重车后轮作用于铰接缝轴线上最不利布置,此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载如图4-2所示图2-20 车轮作用于绞线轴线上单位：cm根据轴距及轴重,应以重轴为主,取后轴计算。轮载分布：车轮着地尺寸,经铺装层按45角扩散后,在板顶的分布尺寸：经分析,车后轴两轮的有效分布宽度重叠,所以荷载有效分布宽度为：冲击系数：作用在每延米板条上的弯矩：作用在每延米板条上的剪力：2.4.3 内力组合按承载能

23、力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为2.5 持久状况承载能力极限状态下截面设计、配筋与验算.5.1 配置主梁受力钢筋由弯矩基本组合计算表2-5可以看出,1号和5号梁值最大,考虑到设计施工方便,并留有一定的安全储备,故按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为则主梁有效高度为。已知1号梁跨中弯矩=,下面判别主梁为第一类T形截面或第二类T形截面；若满足,则受压区全部位于翼缘内,为第一类T形截面,否则位于腹板内,为第二类T形截面。式中,为桥跨结构重要性系数,取为1.0；为混凝土轴心抗压强度设计值,本设计采用C35混凝土,故=18.4,Mpa；为T形截面受压区翼

24、缘有效宽度,取下列三者中的最小值：计算跨径的1/3: 相邻两梁的平均间距：d=190cm此处,b为梁腹板宽度,其值为18cm,为受压区翼缘悬出板的平均厚度,其值为16cm。所以取。1判断T形截面类型因此,受压区位于翼缘内,属于第一类T形截面。应按宽度为的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。2求受压区高度设混凝土截面受压区高度为x,则利用下式计算：3求受拉钢筋面积根据式则选用10根直径为30mm的HRB400钢筋,则。钢筋布置图如图2-21所示：图2-21 主梁钢筋布置图4钢筋间距横向净距5截面复核钢筋重心位置为：,则。查表可知,故 则截面受压区高度符合规范要求。配筋率为故配筋率满足规范要求。2.

25、5.2持久状况截面承载力能力极限状态计算按截面实际配筋面积计算截面受压区高度为截面抗弯极限状态承载力为抗弯承载力满足要求。2.5.3斜截面抗剪承载力计算由表2-5可知,支点剪力以1、5号梁为最大考虑安全因数,一律采用1号梁剪力值进行抗剪计算。跨中剪力效应以1、5号梁为最大,一律以1号梁剪力值进行计算。假定最下排2根钢筋没有弯起而通过支点,则有：=4.5cm,验算抗剪截面尺寸,根据下式：故端部抗剪截面尺寸满足要求。验算是否需要进行斜截面抗剪强度计算：跨中段截面：支点截面：因,应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。1斜截面配筋的计算图式1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

26、箍筋共同承担的剪力不下于60%,弯起钢筋按45弯起承担的剪力不大于40%。 2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。 3计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时,取用前一排弯起钢筋下面弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置及计算图示如图5-2所示由内插可得。距支座中心h/2处得剪力效应为则设置弯起钢筋长度为517.3cm。设采用架立钢筋为直径22mm的HRB335钢筋,钢筋中心至梁受压翼板上边距离,弯起钢筋的弯起角度为45度,现弯起钢筋,计算如下：图2-22 弯起钢筋配置及计算图式4简支梁的第一排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心

27、的截面处,这时：弯起钢筋N1与梁纵轴线交点1距支座中心距离为：5简支梁的第二排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心的截面处,这时：弯起钢筋N2与支座中心距离为：由比例可求出弯起钢筋N2与梁纵轴线交点2距支座中心距离为：6简支梁的第一排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心的截面处,这时：弯起钢筋N2与支座中心距离为：由比例可求出弯起钢筋N3与梁纵轴线交点3距支座中心距离为：7简支梁的第一排弯起钢筋的末端弯折点应位于支座中心的截面处,这时：弯起钢筋N2与支座中心距离为：弯起钢筋N4与梁纵轴线交点4距支座中心距离为：表2-6 弯起钢筋的位置及承担的剪力值计算表钢筋排次弯起点距支座中心距离/m承担的剪力值

28、/KN10.99520321.880167.6832.775131.3843.6496.262各排弯起钢筋的计算与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载力按下式计算：此处：,故相应于各排弯起钢筋面积按下式计算：计算得每排弯起钢筋的面积见表5-2.表2-7 每排弯起钢筋面积计算表弯起排次每排弯起钢筋计算面积弯起钢筋数目每排弯起钢筋实际面积11160214142958.17214143750.74214144550.0621414表2-8钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力梁区段截面纵筋有效高度T形截面类型受压区高度x 抗弯承载力支座中点-1点2301055第一类13.35476.521点-2点430995第

29、一类26.68915.632点-3点630935第一类40.031280.473点-4点830875第一类53.381583.094点-跨中1030815第一类66.751823.98将表5-3中的正截面抗弯承载力在图上用个平行直线表示出来,它们与弯矩包络图的交点分别为i、j、k、l、m、n,以各值可求得i、j、k、l、m、n到跨中截面距离x值。现在以图中所示弯起钢筋的弯起点初步位置来逐个检查是否满足规范要求。1第一排弯起钢筋2N1其充分利用点的横坐标x=6178mm,而2N1的弯起点的横坐标=8750-995=7755mm,说明1点位于点左边,且-x=7755-6178=1577=497.5

30、mm。其不需要点m的横坐标x=7524mm,而2N1钢筋与梁中轴线交点的横坐标=8750-450=8300mm7524mm,满足要求。2第二排弯起钢筋2N2其充分利用点的横坐标x=4779mm,而2N1的弯起点的横坐标=8750-1880=6870mm,且-x=6870-4779=2091=467.5mm。其不需要点的横坐标x=6178mm,而2N2钢筋与梁中轴线交点的横坐标=8750-1435=7315mm6178mm,满足要求。3第三排弯起钢筋2N3其充分利用点的横坐标x=3181mm,而2N1的弯起点的横坐标=8750-995=7755mm,且-x=5975-3181=2794mm=43

31、7.5mm。其不需要点的横坐标x=4779mm,而2N3钢筋与梁中轴线交点的横坐标=8750-2360=6390mm4779mm,满足要求。4第四排弯起钢筋2N4其充分利用点的横坐标x=0mm,而2N4的弯起点的横坐标=8750-3640=5110mm,且-x=5110mm=407.5mm。其不需要点的横坐标x=3181mm,而2N4钢筋与梁中轴线交点的横坐标=8750-3255=5495mm3181mm,满足要求。由于上述检查可知图中所示弯起钢筋起点初步位置满足要求。图2-23 梁的弯矩包络图抵抗弯矩图2.5.4箍筋设计箍筋间距的计算式为式中异号弯矩影响系数,取=1.0；受压翼缘的影响系数,

32、取=1.1； P 斜截面内纵向受拉钢筋的配筋百分率,P=100,当P2.5时取P=2.5；同一截面上箍筋的总截面面积mm；箍筋的抗拉强度设计值,选用R235箍筋,则；b 用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的梁腹宽度mm；用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的有效高度mm；用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值分配于混凝土和箍筋共同承担的分配系数,取=0.6；用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值KN.采用直径为10mm的双肢箍：距支座中心处的主筋为230,所以有效高度 , P=100=0.84最大剪力设计值则：确定箍筋间距的设计值尚应考虑公路桥涵设计规范的构造要求。若箍筋间距计算法是满足要求的,且箍筋配筋率综上可知

33、符合规范要求。因此,在支座中心向跨中方向长度不小于1倍梁高110cm范围内,箍筋间距取为100mm,而后至跨中截面统一的箍筋间距取。2.5.5斜截面抗剪承载力的复核斜截面抗剪强度验算位置为：距支座中心h/2梁高一半处截面。受拉区弯起钢筋弯起点处截面。锚于受拉区的纵向主筋开始不受力处的截面。箍筋数量或间距有改变处的截面。构件腹板宽度改变处的截面。因此,本设计进行斜截面抗剪强度验算的截面包括见图2-24图2-24 斜截面抗剪力验算截面图式单位尺寸：cm1复核距支座中心h/2处斜截面抗剪承载力1 选定斜截面的顶端位置距支座中心处截面的横坐标为=8750-550=8200mm,正截面的有效高度=105

34、5mm。取斜截面投影长=1055mm,则可做出斜截面顶端的位置,其横坐标x=8200-1055=7145mm。2斜截面抗剪承载力的复核此处正截面上的剪力及相应的弯矩计算如下：此处正截面有效高度=995mm主筋为430,则实际广义剪跨比m及斜截面投影C分别为： 斜截面内纵向受拉主筋有230,相应的主筋配筋率P为箍筋配筋率与斜截面相交的弯起钢筋有2N1、2N2,按公式算出此斜截面抗剪承载力故斜截面抗剪承载能力符合要求。其余截面抗剪用类似的方法验算,得下表：表2-9 抗剪承载力复核斜截面mP1820010557145461.71712.059951.550.9250.890.98931.042779

35、59956800439.42846.339951.941.1580.890.98931.04369509356015388.691127.1193531.6831.780.98945.86459758755100329.561410.9787531.5752.50.98945.66从表中可以看出,每个斜截面的抗剪承载力都符合要求。2.5.6持久状况斜截面抗弯极限承载力验算钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力不足而破坏的原因,主要是由于受拉区纵向钢筋锚固不好或弯起钢筋位置不当而造成,故当受弯构件的纵向钢筋和箍筋满足构造要求时,可不进行斜截面抗弯承载力计算。2.5.7持久状况正常使用极限状态下裂缝宽

36、度验算按照规范所定,最大裂缝宽度按下式计算：式中 钢筋表面形状系数,取.作用长期效应影响系数,长期荷载作用时,和分别为按长期效应组合短期效应组合计算内力值；与构件受力性质有关的系数,取;纵向受拉钢筋直径,当用不同直径的钢筋时,改用换算直径,本设计中；纵向受拉钢筋配筋率,对钢筋混凝土构件,当；时,取；当时,取；钢筋弹性模量,对HRB335钢筋,构件受拉翼缘宽度；构件受拉翼缘厚度；受拉钢筋在使用荷载作用下的应力,按下式计算,即 按作用短期效应组合计算的弯矩值受拉区纵向受拉钢筋截面面积。根据前面计算,取1号梁的跨中弯矩效应组合短期组合 长期组合 受拉钢筋在短期效应组合作用下的应力为把以上的结果代入的

37、计算公式裂缝宽度满足要求,同时在梁腹高的两侧应设置直径为68mm的防裂钢筋,以防止产生裂缝。若用68,则,可得,介于0.0010.002之间,满足要求。2.5.8持久状况正常使用极限状态下的挠度验算钢筋混凝土受弯构件,在正常使用极限状态下的挠度,可按给定的刚度用结构力学的方法计算。其抗弯刚度B可按下式进行计算式中 全截面抗弯刚度,；开裂截面的抗弯刚度,；开裂弯矩；构件受拉区混凝土塑性影响系数；全截面换算截面惯性矩；开裂截面换算截面惯性矩；混凝土轴心抗拉强度标准值,对C40混凝土,；全截面换算截面重心轴以上或以下部分对重心的面积矩；换算截面抗裂边缘的弹性抵抗矩。全截面换算截面对重心轴的惯性矩可近

38、似用毛截面的惯性矩代替,由前文计算可知全截面换算截面面积式中 钢筋弹性模量与混凝土弹性模量之比,计算全截面换算截面受压区高度计算全截面换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩设开裂截面换算截面中性轴距梁顶面的距离为x,由中性轴以上和以下换算截面面积矩相等的原则,可按下式求解x：假设中性轴位于腹板内代入相关参数值得整理得 解得 故假设正确。可计算开裂截面换算截面惯性矩为根据上述计算的结果,结构跨中由自重产生的弯矩为；公路级可变车道荷载,跨中横向分布系数；人群荷载,跨中横向分布系数。永久作用可变作用汽车可变作用人群式中 作用短期效应组合的频遇值系数,对汽车=0.7,对人群=1.0.当采用C40-

39、C80混凝土时,挠度长期增长系数,本设计为C40混凝土,则取,施工中可以通过设置预拱度来消除永久作用挠度,则在消除结构自重产生的长期挠度后主梁的最大挠度处不应超过计算跨径的1/600。挠度值满足要求判别是否需要设置拱度则 故应设置拱度,跨中预拱度为支点,预拱度沿顺桥向做成平顺的曲线。2.5.9行车道板配筋计算悬臂板根部厚度为,设净保护层厚度,若选用直径为的钢筋,则有效高度为根据： 即 整理得： 解得最小的 验算 ,满足要求。钢筋截面面积可按下式计算选用直径为12mm的钢筋时,钢筋间距为10cm,此时所提供的钢筋面积为：。验算截面承载力故承载力满足要求。矩形截面受弯构件抗剪截面尺寸应符合下式的要

40、求满足抗剪最小截面尺寸要求。若抗剪截面满足下式,可不进行斜截面抗剪强度计算,仅按构造要求设置配置钢筋。则 因此,仅需按构造配置钢筋。根据设计的一般规定,板内应设置垂直于主钢筋的分布钢筋,直径不应小于,间距不应大于,因此分布钢筋采用8200mm。2.5.10横隔板配筋计算1正弯矩配筋图2-25 正弯矩配筋及其计算截面尺寸单位：cm把铺装层折算4cm截面,则横隔梁高度为94cm,横梁翼板有效宽度为见图5-5：跨径的1/3: 17500/3=58333mm=583.33cm相邻两横梁的平均间距：435cm有效宽度 规范要求取小者,即,先假设a=8,则得横隔梁的有效高度为。其中,a为钢筋重心到底面的距

41、离。假设中性轴位于上翼缘板内,根据式：则 整理得：解得满足要求的最小x值为,故假设正确。钢筋截面积可由下式计算：,则选用4根直径20mm的RB335钢筋,。钢筋布置见5-5。此时 ,则 ,而 ,满足规范要求。验算截面抗弯承载力：2负弯矩配筋此时,横梁为的矩形截面梁。图2-26 负弯矩配筋及计算截面图单位：cm取,则,其中为钢筋重心到上缘距离。整理得：解得最小选用2根直径为20mm 的HRB335钢筋,。此时验算截面抗弯承载力横梁正截面配筋率计算均满足受拉钢筋最小配筋率0.20%的要求。3抗剪计算与配筋设计则抗剪截面符合尺寸要求,但需要进行斜截面抗剪承载力的验算,通过计算配置抗剪钢筋。假定全部采

42、用箍筋来承受剪力,选取箍筋为双肢8,则。箍筋间距的计算公式为式中,选取箍筋间距,箍筋配筋率为,满足规范要求。2.6 支座设计2.6.1 支座资料一座五梁式钢筋混凝土T形桥,标准跨径为18m,主梁长17.96m,计算跨径为17.5m,主梁采用C40混泥土,支座处梁肋宽度为16cm,两端采用等厚度的板式橡胶支座。设计荷载为公路级,人群荷载。已知支座反力标准值,其中结构资中引起的支座反力标准值为,汽车荷载引起的支座反力标准值为,人群荷载反力标准值为,根据当地气象资料,计算温差为。汽车与人群荷载作用下产生的跨中挠度为：2.6.2确定支座的平面尺寸选定板式橡胶支座的平面尺寸为顺桥,则构造要求,钢板尺寸最

43、大为,。采用中间层橡胶片厚度。1计算制作的平面形状系数S满足的条件。2验算橡胶支座的承压强度合格通过验算梁底和墩台顶部混凝土的局部承压也满足要求具体可参照规范进行,因此所选定的支座平面尺寸满足设计要求。3确定支座的厚度主梁的计算温度差为,温度变形由两端的支座均摊,则每一支座承受的水平位移为为了计算汽车制动力引起的水平位移,首先要确定作用在每支座上的制动力。对于计算跨径为17.5cm,一个设计车道上公路级车道荷载引起的制动力标准值为:按桥梁通用规范规定,制动力不得小于90KN。故取制动力为90KN参与计算。五根梁共10个支座,每个支座承受水平力制动力为确定需要的橡胶片总厚度不计汽车制动力 计入汽

44、车制动力 桥梁通用规范的其他规定,短边尺寸应满足由上述分析可知,该支座橡胶板的最小总厚度应为2.1cm,取=2.5cm。单层加劲钢板厚度为 其中：；和为一块加劲钢板上、下橡胶层厚度,参照桥梁附属构造与支座中定型产品规格中间橡胶层厚度均取5mm,取钢材的屈服强度为340,取钢材屈服强度的0.65倍,。将各项数值代入上式得另外,还规定单层加劲板的厚度不得小于2mm。所以,单层钢板的厚度取为2mm。按构造规定,加劲板上、下橡胶保护层取3mm,中间橡胶选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座。橡胶厚度 ,满足最小厚度要求。加劲板总厚度 ,支座高度 。2.6.4验算支座的偏转情况1支座的平均压缩变形支座的平均

45、压缩变形为其中,橡胶体积模量 支座抗压弹性模量 代入上式得2计算梁端转角由关系式和可得设结构自重作用下,主梁处于水平状态。而已知公路级荷载下的跨中挠度为,代入上式得：3验算偏转情况按公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定,尚应满足,即 合格所以,支座满足偏转要求。4验算支座的抗滑稳定性验算抗滑稳定性：不计入汽车制动力时 1.4可见,故在自重作用下,支座不会滑动。计入汽车制动力时 可见,因此,制动力作用下支座不会滑动。2.7盖梁设计图2-27 盖梁设计尺寸2.7.1荷载计算1恒载作用盖梁自重计算见表2-10表2-10 上部结构恒载汇总表边梁自重KN/m中梁自重KN/m一孔上部结构总重每一支

46、座恒载反力KN/m1、5号2、4号1626.321、5号16.5617.30145.69盖梁自重计算见表2-11表2-11 盖梁自重及作用效应计算截面编号自重kN弯矩kNm剪力kNV左V右1=15.36-5.38-15.36-15.362=5.64-11.25-21.00-21.003=18.00-27.03-39.0090.004=18.0021.6072.0072.005=72.0086.400图2-28盖梁自重及作用效应计算图2活载计算1活载横向分布系数计算活载横向分布系数计算时荷载对称布置及非对称布置均采用杠杆原理方法进行计算。公路-级： a. 单车列,对称布置 b. 双车列,对称布置

47、图2-29人群荷载： a. 两侧有人群,对称布置图2-30图2-29 单车列对称布置图2-30 双车列对称布置公路-级： c. 单车列,非对称布置 d. 双车列,非对称布置图2-31人群荷载： b. 两侧有人群,非对称布置图2-32图2-31 单车列非对称布置 图2-32 双车列非对称布置1按顺桥向可变荷载移动情况,计算支座可变荷载反力的最大值图2-33 计算公路-级荷载支座可变荷载反力公路-级双孔布载单列车时：双孔布载双列车时：单孔布载单列车时：单孔布载双列车时：图2-34 计算人群荷载支座可变荷载反力人群荷载单孔满载时：双孔满载时：3可变荷载横向分布后各梁支点反力计算公式为：表2-12 各

48、梁支点反力计算1荷载横向分布情况公路-级荷载kN人群荷载kN计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔单孔双孔BR1BR1BR1BR1对称布置单列行车m1=0m2=0.235m3=0.53m4=0.235m5=0321.88075.64170.6075.640422.27099.23223.8099.230双列行车m1=0.145m2=0.525m3=0.66m4=0.525m5=0.145643.7693.35337.97424.88337.9793.35844.54122.46443.38557.40443.38122.46人群荷载m1=1.5m2=-0.5m3=0m4=-0.5m5=1.541

49、.2061.80-20.600-20.6061.8082.40123.60-41.200-41.20123.60表2-13 各梁支点反力计算2荷载横向分布情况公路-级荷载kN人群荷载kN计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔单孔双孔BR1BR1BR1BR1非对称布置单列行车m1=0.445m2=0.50m3=0.055m4=0m5=-0321.88143.24160.9417.7000422.27187.91211.1423.2200双列行车m1=0.445m2=0.50m3=0.58m4=0.37m5=0643.76286.47321.88373.38238.190844.54375.8242

50、2.27489.83312.480续表 7-4荷载横向分布情况公路-级荷载kN人群荷载kN计算方法荷载布置横向分布系数单孔双孔单孔双孔BR1BR1BR1BR1非对称布置人群荷载m1=1.5m2=0-0.5m3=0m4=-0m5=-041.2061.80-20.600082.40123.60-41.200004各梁永久作用、可变作用反力组合表中数据的计算均用各梁的最大值,其中冲击系数：表2-14各梁永久作用、可变作用反力组合编号荷载情况1号梁R12号梁R23号梁R34号梁R45号梁R51永久作用297.42310.71310.71310.71297.422汽车双列对称153.08554.2369

51、6.75554.23153.083汽车双列非对称469.78527.84612.29390.604人群对称123.6-41.200-41.20123.65人群非对称123.6-41.20000组合11+2+4574.1823.741007.46823.74574.1组合21+2+5574.1823.741007.46864.94450.5组合31+3+4890.8797.35923797.35421.02组合41+3+5890.8797.35923838.55297.423双柱反力计算表2-15双柱反力G1计算荷载组合情况组合1组合2组合3组合4反力G1kN1901.571925.602212

52、.292236.32图2-35 双柱反力计算由表的计算可知,偏载左边的立柱反力最大G1G2,并由组合4控制设计,此时：G1=2236.32kN G2=1510.8kN2.7.2内力计算1恒载+活载作用下各截面的内力1弯矩计算各截面弯矩计算式为：表2-16 可变作用引起各截面弯矩计算荷载组合情况墩柱反力kN梁支座反力kN各截面弯矩G1R1R2截面2-2截面3-3截面4-4截面5-5组合11901.57574.1823.74-114.82-459.28337.201958.02组合21925.60574.1823.74-114.82-459.28351.622030.11组合32212.29890.8797.35-178.16-712.6480.251736.87组合42236.32890.8797.35-178.16-712.