土木简支T型梁桥标准跨径30m毕业设计论文

《桥梁工程》课程设计大纲

一、课程设计性质、目的及任务

桥梁工程课程设计是土木工程专业交通土建专业方向重要的实践性教学环节，是学生修完《桥梁工程》课程后对梁式桥设计理论的一次综合性演练。其目的是使学生深入理解梁式桥的设计计算理论，为今后独立完成桥梁工程设计打下初步基础。其任务是通过本次课程设计，要求熟练掌握以下内容：

1．梁式桥纵断面、横断面的布置，上部结构构件主要尺寸的拟定。

2．梁式桥内力计算的原理，包括永久作用的计算、可变作用的计算（尤其是各种荷载横向分布系数的计算）、作用效应的组合。

3．梁式桥纵向受力主筋的配置、弯起钢筋和箍筋的配置，以及正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯和挠度的验算，预拱度的设置。

4．板式橡胶支座的设计计算。

三、先修课程

材料力学、弹性力学、结构力学、结构设计原理、地基与基础工程、交通规划与道路勘测设计、道路工程、桥涵水力水文

四、课程设计的基本要求

本设计为装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计（上部结构），其下部结构为重力式桥墩和U型桥台，支座拟采用板式橡胶支座。学生在教师的指导下，在两周设计时间内，综合应用所学理论知识和桥梁工程实习所积累的工程实践经验，贯彻理论联系实际的原则，独立、认真地完成装配式钢筋混凝土T型梁桥的设计。

基本要求为：计算书应内容完整，计算正确，格式规范，叙述简洁，字迹清楚、端正，图文并茂；插图应内容齐全，尺寸无误，标注规范，布置合理。

五、课程设计内容

1．题目：装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计（上部结构）2．基本资料

（1）桥面净空：净—9+2×１ｍ

（2）永久荷载：桥面铺装层容重γ=23kNm3。其他部分γ=25kNm 2。

（3）可变荷载：汽车荷载，公路-Ⅰ级（或Ⅱ级），人群荷载2.5kNm 2；人行道+栏杆=5kNm2。

（4）材料：主筋采用Ⅱ级钢，其他用Ⅰ级钢，混凝土标号C40。

（5）桥梁纵断面尺寸：

标准跨径 Lb=25m，计算跨径L=24.5m，桥梁全长L，=24.96m（或标准跨径 Lb=30m，计算跨径L=29.5m，桥梁全长L，=29.96m）。

3．设计内容

（1）纵横断面设计。

根据给定的基本设计资料，参考标准图、技术规范与经验公式，正确拟定桥梁纵断面和横断面的布置，选取恰当的桥面铺装层，初步确定T形主梁、横隔梁、桥面铺装层等的细部尺寸。绘制桥梁横断面布置图、纵断面布置图，T形梁细部尺寸图。

（2）行车道板计算。

确定行车道板类型，进行行车道板恒载内力计算、活载内力计算、作用效应组合，获得行车道板最大设计内力值。

（3）主梁内力计算。

选取控制截面分别进行主梁恒载内力计算、活载内力计算，以及作用效应的组合计算（含承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态的作用效应组合）。其中进行主梁活载内力计算时，荷载横向分布系数的计算，要求根据主梁空间位置及主梁间连接刚度的不同，分别对各片主梁采用杠杆原理法、偏心压力法、修正的偏心压力法、铰接板法、G-M法等来计算荷载横向分布系数，并对荷载横向分布系数的计算结果进行汇总；随后选取其中一种跨中荷载横向分布系数的计算结果与杠杆原理法的计算结果进行主梁内力作用效应的组合计算（含跨中最大弯矩值、跨中最大剪力值和支座截面的最大剪力值），形成各片主梁的内力计算汇总表。根据内力计算汇总表，确定主梁各截面的最不利内力值作为设计值。

（4）配置钢筋及验算。

根据主梁跨中最大弯矩设计值，进行主梁纵向受拉钢筋的配置；

根据主梁跨中最大剪力设计值和支座截面的最大剪力设计值，进行弯起钢筋和箍筋的配置。根据以上钢筋配置进行主梁正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯，和变形、裂缝的验算，设置预拱度，保证主梁有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。绘制跨中截面钢筋布置图，弯起钢筋和箍筋布置图。

（5）板式橡胶支座设计。

确定支座的平面尺寸、确定支座的高度、验算支座的偏转情况，验算支座的抗滑稳定性。

六、主要参考书

1.《桥梁工程》刘夏平主编，科学出版社，2007

2．《公路桥涵设计通用规范》（JTG D），人民交通出版社

3．《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D），人民交通出版社

4．《桥梁混凝土结构设计原理计算示例》黄侨，王永平编著，人民交通出版社，2006

七、评价方式

结合学生课程设计期间独立完成的情况、计算说明书的质量综合评价。

八、说明

本课程设计安排在《桥梁工程》课程讲授完成后集中2周进行。条件许可也可以穿插在课程讲授过程中进行，效果更好。

大纲制定者：朱玉晓

大纲审定者：

大纲批准者：

目录

装配式钢筋砼简支T型梁桥设计 (1)

主梁设计 (3)

一、结构尺寸拟定 (3)

二、主梁内力计算 (3)

（一）主梁的荷载弯矩横向分布系数 (3)

（二）、内力计算 (10)

1．恒载内力 (10)

2、活载内力计算 (11)

三、截面设计、配筋与验算。 (16)

1）截面设计 (16)

2）截面复核 (17)

4）跨中截面的纵向受拉钢筋计算 (18)

5）腹筋设计 (18)

（4）箍筋设计 (19)

（5）弯起钢筋及斜筋设计 (20)

（6）斜截面抗剪承载力的复核。 (24)

四、裂缝宽度验算 (25)

五、变形验算 (26)

六、横梁的计算 (27)

1.横隔梁弯矩计算 (27)

2. 横隔梁截面配筋与验算 (29)

七、支座（局部承压）计算 (31)

八、行车道板计算 (32)

九、桥型总体布置图和主梁钢筋构造图........................................

装配式钢筋砼简支T型梁桥设计

一、课题与设计资料

（一）设计资料

1、装配式钢筋混凝土简支T型梁桥设计

（1）桥面净空

净—7+2×0.75m人行道

（二）设计荷载

（双学号）—公路－I级和人群荷载标准值为3

（三）主梁跨径和全长

标准跨径： 16.00 (墩中心距离)；

计算跨径： 15.50 (支座中心距离)；

主梁全长： 15.96 (主梁预制长度)。

（四）材料

钢筋：主钢筋采用HRB335，其它用钢筋采用R235

混凝土：（双学号）C30

（五）缝宽度限值：Ⅱ类环境（允许裂缝宽度0.02mm）。

（六）设计依据

①《公路桥涵设计通甩规范》（JTGD60－2004）

②《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62－2004）

（七）参考资料

《桥梁工程》，姚玲森主编，人民交通出版社，北京。

《桥梁计算示例集—混凝土简支梁（板）桥》，易建国主编，

人民交通出版社，北京。

《结构设计原理》，沈浦生主编。

（8）桥位断面见附件。

二、任务与要求

1、结构尺寸拟定；

2、主梁内力计算；

3、主梁正截面、斜截面设计与复核，以及全梁承载能力校核；

4、局部承压的计算；

5、钢筋混凝土受弯构件的变形与裂缝计算；

6、绘制桥型总体布置图和主梁钢筋构造图；

7、总说明书（包括文件装订）。

主梁设计

一、结构尺寸拟定

①主梁截面尺寸：

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD），梁的高跨比的经济范

围在111到116之间，此设计中标准跨径为25m，拟定采用的梁高为1.60m，翼板宽1.7m，腹板宽0.18m。

②主梁间距和主梁片数：

桥面净空：净—9+2×1.0m人行道，采用7片T型主梁标准设计，主梁间距为1.70m。

二、行车道板计算

计算如图所示的T梁翼板，荷载为公路一级，桥面铺装为9cm（计算行车道板安全考虑）的沥青混凝土和8cm的C40混凝土垫层。

1.恒载及其内力

（1）每延米板上的恒载g ：

沥青混凝土面层及C40混凝土垫层m kN g /1.93230.117.0:1=?? T 梁翼板自重m kN g /25.3250.12

16.01.02=??+=

合计：

（2）每延米宽板条的恒载内力 弯矩m kN gl M Ag

?-=??-=-=6.0276.06.172

1212

20 剪力kN l g Q Ag 44.576.06.170=?=?= 2.车辆荷载产生的内力

将车的后轮置于图中位置，后轴作用力为P=140kN,轮压分布宽度如图所示。对于车轮荷载中后轮的着地长度为，宽度为，则有：

m H a a 54.017.0220.021

2

=?+=+=

m H b b 94.017.0260.021

2

=?+=+=

荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： 单个车轮：m l a a

06.22.5154.020

2

,

=+=+=

两个车轮：m d l a a 46.34.12.5154.0202=++=++= 冲击系数

作用于每米宽板条上的弯矩为： 两个车轮：m kN b l a P M Ap

?-=-???-=-+-=81.13)4

94

.076.0)(46.3414023.1()4(42)1(20μ 单个车轮：m kN b

l a

P M Ap ?-=-??

-=-

+-=59.11)4

94

.076.0)(46.341403.1()4

(4)

1(2

,

μ 作用于每米宽板条上的剪力为：

kN a P Q

Ap

30.2646

.34140

23.142)

1(=???=+=μ

3.荷载组合 恒+汽： 基本组合：

m kN M

M

M Ap

Ag

A

?-=-?+-?=+=8.21)81.13(4.1)06.2(.21.41.21

kN Q

Q

Q Ap

Ag

A

35.4330.264.144.52.14.12.1=?+?=+=

所以，行车道板的设计内力为： 4.配筋

I 类环境，取r 0=1.0 C40混凝土：f cd =18.4MPa

f td =1.65MPa ξb =0.56 HRB335中：f sd =280MPa (1)求混凝土相对受压区高度x

悬臂根部高度h=16cm,净保护层厚度2cm,取 14钢筋

有效高度h0=<ξb

(2) 求钢筋面积A S

按（D62）5.2.2条：f sd A S=f cd bx 故A S==1.05=10.5

(3) 配筋

取 14钢筋，按间距14cm配置，每米板宽配筋为A S=10.77>10.5 (4) 尺寸验算：

按（D62）5.2.9条抗剪上限值：

按（D62）5.2.10条抗剪上限值：

由上式可知可不进行斜截面抗剪承载力的验算，仅须按第9.3.13条构造要求配置箍筋，取分布钢筋 10 @ 25

(5)承载力验算：

f sd A S=f cd bx 得x=0.0164m

M d=f cd bx(）

平均板厚

cm

a x 17.3318

11011)18160(21101811021111)18160(=?+?-??+?

?-=

4

223

23101517.4)17.332

110(110181101812

1)21117.33(1114211142121m

I x -?=-??+??+-??+??=

T 形截面抗矩惯扭近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即：

式中：——为矩形截面抗扭刚度系数； ——为相应各矩形的宽度与厚度。

查表可知：3

1

,1.0069.060.111.011

1

=<==

c b t

295.0,182.011

.01.118

.022

2==-=

c b t

故 43331041.218.099.0295.011.06.13

1

m I x

T

-?=??+??=

单位抗弯及抗扭惯矩：

cm m b I J x /10595.2160/101517.4/442--?=?==

cm m b I J T T x /10506.1160/1041.2/453--?=?==

（2）横隔梁抗弯及抗扭惯矩

翼板有效宽度λ计算（图如下）：

横隔梁长度取为两边主梁的轴线间距，即：

根据理论分析结果，λ值可按之比值由表可查计算得：，所以： m c 2.1835.1654.0654.0=?==λ 求横隔梁截面重心位置：

m b h h h b h h h a y .145.018

.08.011.02.1228.018.0211.02.1222222

2111=?+???

+??=''+'''+=

λλ 横隔梁的抗弯和抗扭惯矩：

4223211311067.1)2

(121)2(22121m a h h b h b h a h h I y y y -?=-'

''+''+-+?=

λλ 1.00286.085

.311

.01

1<==b

h ，查表得，但由于连续桥面板的单宽抗

扭惯矩只有独立宽扁板者的一半，可取；1.0261.011

.08.018

.02

2>=-=b h ，

查

表得利用内插值法求得：故

433310973.118.069.0278.011.085.36

1

m I y T -?=??+??=

单位抗弯及抗扭惯矩：

cm m b I J y y /104338.0100385/1067.1/4421--?=??==

cm

m b I J y y T T /10512.0100385/10973.1/4531--?=??==

(3)计算抗弯参数和抗扭参数：

403.010

4338.010595.25.150.444

4

4=???='=--y x P J J l B θ 式中：——桥宽的一半； ——计算跨径。

按规定第2.1.3条，取G=0.43E ，则： 0460.010

4338.010595.2210)512.0506.1(43.04

4

5=?????+?=

---α

（4）计算荷载弯矩横向分布影响线坐标 已知，查G —M 图表，可查得下表数值：

用内插法求得各梁位处值（如下图）：

1号、5号梁：

b

b b

b b

K K K K K K 43

43438.02.02.0)(+=?-+='

2号、4号梁：b b b b b K K K K K K 4

12

14

12

12

14.06.04.0)(+=?--='

3号梁：值）点的系梁位在K 0(00K K K ='

列表计算各梁的横向分布影响坐标值（如下表）：

（5）绘制横向分布影响线（如下图），求横向分布系数。

1.按公路-Ⅰ级和人群荷载标准值设计，计算各梁的横向分布系数： 汽车荷载：

1号梁 494.0)0164.0304.0519.0(2

11=+++?='汽η 2号梁 465.0)103.0204.0266.0339.0(2

1

2

=+++?='汽η 3

号梁 418.0)201.0235.0219.0181.0(2

13=+++?='汽η

人群荷载： 1号梁 2号梁

3号梁

2.梁端剪力横向分布系数计算（按杠杆法） 汽车荷载：（如下图）

公路Ⅰ级 m1汽′=120.875=0.438

m2汽′=121.000=0.500

m3汽′=12（0.938+0.250）=0.594 人群荷载 m1人′=1.422

m2人′=-0.422

m3人′=0

人群荷载：（如图）

（二）、内力计算

1．恒载内力

(1)恒载：假定桥面构造各部分重量平均分配给各土梁承担，

计算如下。

主梁：m KN g /86.850.2)2

14

.008.0)(18.06.11.118.01=?+-+

?=（ 横隔梁： 对于边主梁：

)/59.0255.15571.014.069.02m KN g （=?÷???=

对于中主梁：

)/18.159.0212m KN g （=?= 桥面铺装层：

沥青混凝土：0.02×1.6×23=0.74（KNm ）

混凝土垫层（取平均厚9cm ）：0.09×1.6×24=3.46（KNm ） 所以m KN g /2.446.374.03=+= 作用于边主梁的全部恒载g 为：

g=8.86+0.59+4.2=13.65KNm)