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钢筋混凝土简支T梁桥设计计算课程设计任务书.doc

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钢筋混凝土简支T梁桥设计计算课程设计任务书.doc
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1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:l b=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/m 2或4.0kN/m 2或5.0kN/m 2(各人按表中数据查询)汽车Ⅱ级;人群荷载3.0kN/m 2或4.0kN/m 2或5.0kN/m 2(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/m 3) ,C25混凝土垫层厚6~12cm(重力密度为224Kn/m3) ,C30T梁的重力密度为25Kn/m 3。6 T梁简图如下: 横 剖 面纵 剖 面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。33 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,19966.课程设计个人数据4一、 设计资料1 桥面净宽 净 人行道821.0m2 主梁跨径及全长标准跨径 (墩中心距离)3.bl计算跨径 (支座中心距离)125主梁全长 (主梁预制长度).96l全3 设计荷载汽车Ⅱ级;人群荷载 24.0kN/m4 材料 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 ) ,C25混凝土垫层厚9cm(重23k/力密度为 ) ,C30T梁的重力密度为 。24kN/m256 T梁简图如下:5图 1二、设计步骤与方法1、 行车道板计算(1)结构自重及其内力1)每延米板上的结构自重 g:沥青混凝土面层 1:0.230.46kN/mgC25 混凝土垫层 91T 梁翼板自重 3.8:.25.7/合计: =5.7kN/ig2)每米宽板条的恒载内力弯矩 22min,01.3081.76kNmgMl剪力 5.745kAQ(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,车辆荷载后轮着地长度为 ,宽度 则m20.a0.6b2Hba8.1.6.0241荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度:6102.41.623.4adl m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 3.1作用于每米宽板条上的弯矩为:1min, 014.82.3.48kNpbPMla作用于每米宽板条上的剪力为:102(1).36.45kN4.ApQa(3)内力组合1)承载能力极限状态内力组合计算udAgg.21.4.2(1.76).4(8.0)13.kmQ3525NAcM所以,行车道板的设计内力为 udM.Q4k2)正常使用极限状态内力组合计算 udAgg0.7(1.6)0.7(8.)7.36NmQ43524kAcM2、计算荷载横向分布系数当荷载位于跨中时,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 ,可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数 ,217.85.9Bl cqm本桥各根主梁的横向截面均等,梁数 n=5, 梁间距为 2 米。522213451 22(.8).0(1.8)(.)34iaam10 08018018018018044 车 荷 载 辆23455 1号 梁 横 向 影 响 线2号 梁 横 向 影 响 线3号 梁 横 向 影 响 线PorPorPor0.60.40.4 -0.54000767 图 21 号梁 760.4.32)81(512nia0.12515ni由 、 绘制 1#梁的横向影响线,如上图及最不利荷载位置15对于汽车荷载 63.0)42.53.(46021 qcqm对于人群荷载1.(.).75crrx2 号梁84.0328.651221 nia4.12525ni由 、 绘制 2#梁的横向影响线,如上图及最不利荷载位置215对于汽车荷载 42.0).253.(4021qcqm对于人群荷载 2 67.rrx3 号梁 2.0512331nia.125335ni由 、 绘制 3#梁的横向影响线,如上图 2 及最不利荷载位置315对于汽车荷载 4.0).(21qcqm对于人群荷载 0.3r表 1:横向分布系数梁号 荷载位置 公路-Ⅱ级 人群荷载跨中 cm0.633 0.7001支点 o0.472 1.500跨中 c0.422 0.4672支点 om0.611 0跨中 c0.4 0.43支点 o0.639 093、主梁内力计算(1)恒载内力计算1)、恒载集度主梁: 10.814.3.082510kN/m2g  横隔梁:对于边主梁: 20.814.1.625221.01.kN/mg对于中主梁: 2./桥面铺装层: m/kN19.45271.06.2380.3 g栏杆和人行道: m/kN54作用于边主梁的全部恒载为: 1.49218.k/ig作用于中主梁的恒载强度为: '23Nm2)、恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力,计算图式如图所示,则: ()22XglxgMlQA图 3:恒载内力计算式10各计算截面的剪力和弯矩值,列于表 2 内。表 2剪力 Q( )kN弯矩 M( )kN/m0x18.29.5014.3(121.2)M=O (0)41x()8.724(90.9)18.29.512.567.944( )(284.03)2x0Q(0)218.9.53.M(378.7)注:括号( )内值为中主梁内力。(2)活载内力计算1、计算活载(车道荷载)和人群荷载引起截面内力(跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力)。 10 10808184450180.946210.6.1号 梁 横 向 影 响 线号 梁 横 向 影 响 线3号 梁 横 向 影 响 线PorPoror.图 4111 号梁对于汽车荷载 472.08.12qOpm对于人群荷载 0.545r2 号梁对于汽车荷载 61.08.1470qOpm对于人群荷载 (由于是出现负的,取零,出于安全考虑)r3 号梁对于汽车荷载 639.08152qOpm对于人群荷载 0r支点剪力1 5 梁 012.58.9143QkN.2 3 4 梁 22、均布荷载和内力影响线面积计算表 3: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/lM875.014.0753221.3m8lL2/lQ. 1.56l0875.3=.2ml123.公路-Ⅱ级中集中荷载 计算KP计算弯矩效应时 360180.752.517.kN计算剪力效应时 1.2.9kNKP4.计算冲击系数 结构跨中处的单位长度量: 20.810.183(.1)0.4m2A425.kg/9.cGmg主梁截面形心到 T 梁上缘的距离:0.1(.8)(0.1/2).3018(./2)0.38my 跨中截面惯性矩:3 23 24(1.80).10.1(.801).()2.4.6897mcI查表 C25 混凝土 E 取 Pa108.102234.689713.Hz.5cIflm 0.176n017f则冲击系数.4因双车道不折减,故 1跨中弯矩 计算2/lM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:13(1)对于 1#梁公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩: /21()()12.51.40.637.852.37.4kNml cqKSMPy汽人群荷载的跨中弯矩:/210.7421.359.6kNmlcrSq人(2)对于 2#和 4#梁公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩:/22(1)()12.5.40.7.851.374kNml cqKSMPy汽人群荷载的跨中弯矩: /20.46721.39.kNmlcrSq人(3)对于 3#梁公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩: /23(1)()12.5.40.7852.743795kNml cqKSMPy汽人群荷载的跨中弯矩: /230.421.3.8kNmlcrSq人跨中剪力 计算/lQ(1)对于 1#和 5#梁公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力: /21()()1.40.637.85.63890.597kNl cqKSmPy汽14人群荷载的跨中剪力: /210.741.563.8kNlcrSQmq人(2)对于 2#和 4#梁公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力: /22(1)().40.7.851.63890.569kNl cqKSPy汽人群荷载的跨中剪力: /20.4671.532.9kNlcrSQmq人(3)对于 3#梁公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力: /23(1)().40.785.61890.565kNl cqKSPy汽人群荷载的跨中剪力: /230.41.5632.kNlcrSMmq人支点剪力 计算0Q横向分布系数变化区段的长度 15m2a附加三角形重心影响线坐标 : .3./2.0916y(1)对于 1#和 5#梁公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力: 1010()[()]23.51.47.850.6(.4720.63).91]23kNKcqqcaQmy均 010()18.4kNqKPy集 42.386709kQ均 集15人群荷载的支点剪力:0101()23.5.746.740.91652kNrcrrcraQmqmqy(2)对于 2#和 4#梁公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力: 2020(1)[()]3.15.47.850.46.60.42).916]3kNKcqqcaQmy均 020(1)8.kNqKPy集 3.1692kQ均 集人群荷载的支点剪力: 0202()3.15.4674670.9189kNrcrrcramqmqy(3)对于 3#梁公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力: 3030(1)[()]2.15.47.850.46.6.40916]3kNKcqqcaQmy均 030(1).0.3873.kNqKPy集 .8179251kQ均 集人群荷载的支点剪力: 0303()2.15.4640.91679kNrcrrcramqmqy16荷载组合)(1 2100 Qjkmi mjckQGikud SSS其中 , , , ,.2Gir.4Qr.jr.0or.8c表 4:跨中弯矩组合活载( )kNmA梁# 恒载( )kNmA汽车 人群组合值( )kNmA1、5 357.2 600.31 59.16 1335.32、4 378.7 400.21 39.39 1124.93 378.7 379.25 33.81 958.7表 5:跨中剪力组合活载( )kN梁# 恒载( )kN汽车 人群组合值( )kN1、5 0 97.36 4.38 141.22、4 0 64.91 2.93 94.23 0 61.52 2.5 88.9表 6:支点剪力组合活载( )kN梁# 恒载( )kN汽车 人群组合值( )kN1、5 114.3 170.69 5.32 382.12、4 121.2 199.3 8.98 434.63 121.2 205.71 7.69 442.14、横隔梁的计算1、确定作用在中横隔梁上的计算荷载:纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为:计算弯矩时: 11()(7.853.1257.1)90.622oqkPy kN17123.6.2orPqkN计算剪力时 1(7.8557.1)06.2oq kN2、绘制中恒隔梁的内力影响线 d=1.8. 1.81.81.0 1.08.02345a)b) M2-3影 响 线Q 1影 响 线--++0.63.00.420.25-0.30.20.40.720.920.29 0.54图 5P=1 作用在 1#梁时: 21.500.684815.7MrddP=1 作用在 5#梁时:125.0.0.284MrdP=1 作用在 3#梁时:123.50.0.28187Mrd181#主梁处右截面 剪力影响线:1Q右P=1 作用于 1#梁截面的右边时即 1R右 6.01ii右P=1 作用于 1#梁截面的左边时即 1Q右 4.1ii右弯矩的计算公路-II 级:23(1)1.409.6(.209)158.3oqMP kNm人群荷载 236.2(.53).or kNm剪力的计算: 1()1.406.7(30.42.5-03)196.7oqQP kN右3、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) 0.458.32.MkNm196745、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357.2kNmGKM(不及冲击系数)为 ,人群产生的最大弯矩为 ,主梁开裂构件416.8kNm 9.16等效截面的抗弯刚度 29075B1、验算主梁的变形可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度:2 3295()5(0.73.2516)0.5.61.648480.m.c.cmsGKMLfB所以符合要求 。192、预拱度计算2 32955(37.20416.85.)10.51.61.64870.m.c.cmsMLfB所以应设计预拱度。232915()1.648[37.06.5.1)/]01.5. .79cm7GKLfB可 变应做成平顺曲线
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