1、1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-9+2x1m，主梁为装配式钢筋混凝土简支 T 梁，桥面由五片 T 梁组成，主梁之间的桥面板为铰接，沿梁长设置 35 道横隔梁（横隔梁平均厚度为 16cm），桥梁横截面布置见图 1-1 ，主梁细部尺寸见图 1-2 。 图 1-1 桥面组成图 1-2 主梁横截面主要尺寸（单位：cm ）2.桥面布置 桥梁位于直线上，两侧设人行道，宽度为 1m，桥面铺装为 2cm 厚的沥青混凝土，其下为 C25 混凝土垫层，设双面横坡，坡度为 1.5% 。横坡由混凝土垫2层实现变厚度，两侧人行道外侧桥面铺装厚度 8cm（2cm 厚
2、沥青混凝土和 6cm 混凝土垫层）。3.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/m 3 2）钢筋主 筋：热轧 HRB335 钢筋； 构造钢筋： 热轧 R235 钢筋 3）桥面铺装沥青混凝土，容重为 23kN /m 3 ；混凝土垫层 C25，容重为 24kN/m 3 。 4）人行道人行道包括栏杆荷载集度为 6 kN/m；4.设计荷载 汽车荷载：公路I 级车道荷载和车辆荷载； 人群荷载： 3.0 kN/m 2；5.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、 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 3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标准跨径（m） 计算跨径（m） 梁长 （m） 梁高（m） 高跨比 支点肋宽（cm） 跨中肋宽（cm） h（cm） h2（cm） 梁肋变化长度（从支截面点算起）（ cm） 横隔梁数 最大吊重 t 20 19.5 19.96 1.5 1/13.3 30 18 12 20 479 5 32.53. 恒载内力计算； 4.计算荷载横向分布系数 ； 5.活载内力计算
4、； 6.计算各种荷载作用下的控制截面内力； 7.进行作用效应组合，绘出弯矩和剪力包络图 8.进行抗弯、抗剪钢筋设计计算； 9.结构强度、挠度、裂缝验算； 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 1、设计计算书一份。 2、配筋图一张（3 号），包括：主梁正截面钢筋配筋图和全梁的纵向钢筋配筋图。4第三部分 内力计算方法一、主梁内力计算（一）恒载内力计算 计算恒载时，通常将跨内横隔梁的重量、桥面系的重量平均分配给各梁，因此，对于等截面梁桥的主梁，其计算荷载为均布荷载；在精确计算时，也可将恒载根据横向分布系数的计算原理进行横
5、向分配的计算。（1） 各主梁恒载计算及汇总 表 3-1梁号主梁断面 项目 计算式 单位1 2、3主梁重量 Frqh251KN/M 16.84 16.84分布于中梁的重量Llbnhfh/02KN/M 0 2.09横梁分布于边梁的重量21qKN/M 1.05 0桥面铺装重 znBHrq/)(0213KN/M 4.878 4.878双侧人行道及栏杆重量平均值 mKNqr/6zzrn24KN/M 2.4 2.4表中：F主梁截面积（m 2） hfhfhrlbn、 0横梁的片数、高度、宽度、净跨、容重；主梁片数；zn桥面净宽0B（m）；分别为21Hr、沥青混凝土、垫层混凝土的容重与厚度乘合计 4321(q
6、q）或 KN/M 25.168 26.2085积。（2） 恒载内力计算 表 3-2梁号项目 计算式 单位1 2、3恒载 （见表 3-1）qKN/M 25.168 26.208跨处412413LMKN-M 897.20 934.27弯矩 M跨中 2218qKN-M 1196.27 1245.70端点 LV0KN 245.39 255.53剪力 V跨中 21KN 0 0（二）活荷载内力计算 kggGmc 2653.18.902513.0210/.NEc42 23231075. )5.3810(5810)165.38(6mIc )(3.626.1370.59. 222 HZIElfc 63.0157
7、.176.0Infu（1）有关系数及人群荷载 表 3-3项目 依据 数值冲击系数 桥规 1第 4.3.2 条 0.3多车道折减系数 桥规 1第 4.3.1 条 1.0人群荷载 KN/m（R 为人行道宽）qr33（2）简支梁内力影响线面积 表 3-4内力 影响线图形 影响线面积 （m 或 m2）4LM35.65247.532LV2.44（3）计算荷载横向分布系数用杠杆法求支点截面的横向分布系数；用刚性横梁法求跨中截面的横向分布系数。 （）计算支点处的荷载横向分布系数 m0按杠杆法在图 3-1 上绘出、号主梁的荷载横向分布影响线，并在其上布载，分别计算出汽车、人群的 m0q和 m0r值。（）计算跨
8、中的荷载横向分布系数 mc按刚性横梁法在图 3-2 上绘出、号主梁的荷载横向分布影响线，分别计算出汽车、人群的 mcq和 mcr值。(4)计算主梁跨中活载弯矩7当计算简支梁各截面的最大弯矩和最大剪力时，可近似取用不变的跨中横向分布系数 m c 计算。 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，为求得最大的内力，将集中荷载作用于影响线纵标最大的位置处，均布荷载引起的内力为均布荷载值乘以相应的影响线面积。注意应考虑汽车冲击力的影响。 计算人群荷载引起的内力时，注意人群荷载集度按一侧人行道计算，这是因为在计算人群荷载的横向分布系数时按单侧人群计算的。车道荷载 ： )()1(kkcqqyPmS人群荷载： rc
9、r式中： 、 跨中截面由车道荷载、人群荷载引起的弯矩或剪力； qSr汽车荷载冲击系数， 由桥梁自振频率确定；多车道桥梁的汽车荷载折减系数； 、 跨中截面车道荷载、人群荷载的横向分布系数； cqmrPK 和 qk 车道荷载的集中荷载和均布荷载标准值。 计算内力影响线纵标的最大值，也就是说，将集中荷载标准值作用于影响ky线纵标的最大的位置处，即为荷载的最不利布置； 人群荷载集度；人q跨中截面计算内力影响线面积；mcq、m cr汇总 表 3-5活载 梁号 支座 m0 跨中 mc 0.409 0.682 0.7955 0.541汽车 0.7955 0.48 1.273 0.655 0 0.427人群
10、0 0.2100 900 100 100 10 220 220 220 220 1109图 3-1 按杠杆法绘主梁的荷载横向分布影响线100 900 100 100 10 220 220 220 220 11010图 3-2 按刚性横梁法绘主梁的荷载横向分布影响线主梁跨中活载弯矩 表 3-6活载截面位置梁号mc 1qKN/mM2PKNy 弯矩（KN-m） cmqpy)(1 0.682 1.3 10.5 35.65 238 3.656 1103.33 0.541 1.3 10.5 35.65 238 3.656 875.224LM 0.4 1.3 10.5 35.65 238 3.656 647
11、.12 0.682 1.3 10.5 47.53 238 4.875 1471.15 0.541 1.3 10.5 47.53 238 4.875 1167.00车道荷载 2L 0.4 1.3 10.5 47.53 238 4.875 862.84 0.655 0 3 35.65 0 3.656 70.05 0.427 0 3 35.65 0 3.656 45.674LM 0.2 0 3 35.65 0 3.656 21.39 0.655 0 3 47.53 0 4.875 93.40 0.427 0 3 47.53 0 4.875 60.89人群荷载 2L 0.2 0 3 47.53 0 4
12、.875 28.52（5）计算主梁活载剪力（）计算主梁跨中截面活载剪力11主梁跨中截面活载剪力 表 3-7活载截面位置梁号mc 1qKN/mM2PKNy 弯矩（KN-m） cmqpy)(1 0.682 1.3 10.5 2.44 285.6 0.5 149.32 0.541 1.3 10.5 2.44 285.6 0.5 118.45车道荷载2LV 0.400 1.3 10.5 2.44 285.6 0.5 87.58 0.655 0 3 2.44 0 0 4.79 0.427 0 3 2.44 0 0 3.13人群荷载2L 0.200 0 3 2.44 0 0 1.46（）计算主梁支点截面活
13、载剪力对于支点截面的剪力或靠近支点截面的剪力，需计入由于荷载横向分布系数在梁端区段内发生变化所产生的影响。 由车道荷载的集中荷载 Pk 引起的支点截面剪力 当 时，将车道荷载的集中荷载 Pk 作用于支点截面处，引起的qm0cq支点截面剪力最大； 当 时，设车道荷载的集中荷载 Pk 作用于距左支点 x 位置处，q0cqx 值越大，P K 作用位置处的横向分布系数值 越大，而对应于 Pk作用位置处qm剪力影响线的纵标越小，写出由车道荷载的集中荷载 PK 引起的支点剪力计算式，利用高等数学求极值的方法，确定最不利的荷载布置。 由车道荷载的均布荷载 qK 引起的支点截面剪力 12求解按不变的 mc 计
14、算由车道荷载均布荷载标准值 qk 引起的内力值,与考虑横向分布系数变化区段均布荷载标准值 qk 引起的内力变化值之和。注意后者合力点位置极其相应的影响线纵标的取值。 车道荷载引起的支点截面剪力车道荷载引起的支点截面剪力等于集中荷载 PK 与均布荷载 qK 引起的支点截面剪力之和。支点截面车道荷载剪力： )(2)1( 1010 kqkcqkcqq mypmlV式中 剪力影响线面积；m 变化点至支点截面距离；1l在 范围内，m 由 mc改变形成的图形形心对应的剪力影响线竖标值；1y1l与 Pk位置对应的剪力影响线竖标值；ky与 Pk位置对应的荷载横向分布系数值。km13图 3-3 荷载横向分布系数
15、沿全桥的分布支点截面最大车道荷载剪力 表 3-8qV0maxkcq kcqyl101)(2kqp)1(ax0qV+计算图形梁号 1 69.82 -6.43 116.81 234.262 55.38 6.00 227.19 375.153 40.95 9.32 227.19 360.6914（4）人群荷载 人群荷载为均布荷载，由其引起的支点剪力与由车道荷载的均布荷载 qK 引起的支点截面剪力计算方法相同。 支点截面最大人群荷载剪力 表 3-9rV0maxrcqrcrqyl101)(2rV0max计算图形 梁号 =+119.16 4.16 23.32212.49 -2.87 9.6235.85 -
16、1.35 4.50（三）内力组合根据桥规（JTG D60）有关规定，本设计采用以下作用效应组合。（1）基本组合弯矩 rqGrqGd MMM08.126.08.1)4.804.12.(90 剪力 rqrqd VVVV 0 （2）短期效应组合弯矩 rqGs )1/(7.15剪力 rqGs VVM)1/(7.0（3）长期效应组合弯矩 )1/(4.0rqGl M剪力 /.rql VV弯矩组合 表 3-10组合弯矩 M KN/m四分点截面 跨中截面项目梁 梁 梁 梁 梁 梁恒载 GM897.20 934.27 934.27 1196.27 1245.70 1245.70车道荷载 q1103.33 875
17、.22 647.12 1471.15 1167.00 862.84人群荷载 r70.05 45.67 21.39 93.40 60.89 28.5211.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3)/(qM848.72 673.25 497.79 1131.65 897.69 663.72基本组合 d0rqG8.126.08.12429.78 2157.82 1845.94 3239.77 2877.15 2461.28短期组合 sMrqG)1/(7.01561.35 1451.21 1304.11 2081.88 1934.97 1738.83长期组合 l1264.71 1221.84 11
18、41.94 1686.29 1629.13 1522.6016)1/(4.0rqGMM剪力组合 表 3-11组合剪力 V KN梁端截面 跨中截面项目梁 梁 梁 梁 梁 梁恒载 GV245.39 255.53 255.53 0 0 0车道荷载 q234.26 375.15 360.69 149.32 118.45 87.58人群荷载 rV23.32 9.62 4.50 4.79 3.13 1.4611.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3)/(qV180.20 288.58 277.45 114.86 91.12 67.37基本组合 d0rqGVV8.126.8.1583.70 758.3
19、6 734.98 192.97 152.40 111.82短期组合 srqGVV)1/(7.0394.85 467.15 454.25 85.19 66.91 48.62长期组合 l)1/(4.0rqGVV326.80 374.81 368.31 47.86 37.70 27.5317（二） 行车道板的内力计算 （一）确定行车道板的类型 实际工程中桥面板可能计算图式有梁式单向板、悬臂板、铰接悬臂板、双向板； 本桥桥面板之间为铰接。（二）计算每延米板上的恒载 表 3-12项目 材料 厚度（m） 容重KN/m3恒载重 KN面层 沥青混凝土 H1 0.02 r1 23 1rHg0.46桥面铺装垫层
20、C25 混凝土 H2 0.09H 0.11r2 24 22.16T 形翼板 C30 混凝土 21ttr3 25 3trg4.00合计 321gg6.62（三）车辆轮载在板上的分布 计算假定： 充气车轮与桥面的接触面为 a 1 b1的矩形面 其中，a 1为行车向的着地长度，a 1 =0.2m； b1 为车轮着地宽度, b1=0.6m。 轮压荷载通过桥面铺装按 45扩散 18轮压荷载分布面积= )2()(11Hba其中，H 为铺装层厚度。 （四）翼缘板计算跨度及荷载分布宽度表 3-13项目 尺度计算（m） 计算依据弯矩用 0li1.01翼板计算跨度剪切用 0li 1.012）第 4.1.2 条垂直
21、于板跨方向Ha210.42车辆轮载在板上的分布 平行于板跨方向b10.82 2）第 4.1.3 条m 时4.1a012)(lHa2.44m 时.4.01l3.84轮载对于悬臂板根部的分布宽度取值a3.84 2）第 4.1.5 条注： 为悬臂板净跨度。0l（五）每延米板内力计算19图 6 悬臂板内力计算简图表 3-14荷载 项目 单位 计算值悬臂板根部弯矩 21iGglMKN-M -3.38恒载悬臂板根部剪力 0lVKN 6.6911.3轮载对于悬臂板根部的分布宽度 am 3.84汽车轴重 P KN 140悬臂板根部弯矩 )42()1(10HblaMqKN-M -19.08汽车轮载悬臂板根部剪力
22、 aPVq)(KN 23.70弯矩 d0 rqGM08.126.8.1KN-M -27.69基本组合剪力 dV0 rqV. KN 37.0920第四部分 配筋计算一、控制内力值汇总控制内力值汇总 表 4-1主 梁行车道板内力 单位悬臂根部 端点 四分点 跨中dM0KN-M -27.69 0 2429.78 3239.77dV0KN 37.09 758.36 / 192.97二、行车道板的配筋计算（一）正截面设计 表 4-2板宽 b(cm) 100有效高度 h0(cm) 18混凝土轴心抗压fcd(MPa)13.8混凝土轴心抗 ftd(MPa) 1.39强度设值钢筋抗拉 fsd(MPa) 280悬
23、臂板根部弯矩 (KN-cm)dM0-2769受压区高度(cm)bfhxcd201.15钢筋面积(cm 2) )2(0xhfMAsd5.6821钢筋配置 As(cm2) 6.04配筋率 0bhAs0.34%,且sdtf45.0min%2.min符合是否满足: ini是相对界限受压高度 b0.550100 cmash0 图 4-1是否满足: 0hxb是(二)斜截面抗剪承载力验算表 4-3截面尺寸要求验算(第 5.2.9 条 2) 抗剪承载力验算(第 5.2.10 条 2)混凝土强度等级 (MPa)kcuf, 30 混凝土轴心抗拉强度设计值ftd(MPa)1.39剪力 (KN)dV037.09 剪力
24、 (KN)dV037.09抗剪上限 (KN)0,51.bhfkcush502.81 抗剪下限(KN)05.21bhftdx156.38是否满足: shdV0是 是否满足: xdV0是若满足 ,可不进行斜截面抗剪承载力验算,仅需按构造要求配置箍筋。xd0三、主梁配筋计算(一)翼缘板宽度和中性轴位置的确定 表 4-4 翼板厚度 （cm）fh 16fb22主梁间距 zl220L31650翼板宽度（cm）fb(第 4.2.2条 2) )2(fhb210220混凝土轴心抗压强度设计值fcd(KN/cm2)1.38弯矩 (KN-cm)dM0323977)2(0xhbffcdih6269.22h f图 4-
25、2主拉钢筋假定取 4 层叠焊筋 3(外径 3.45)和 2 层 (外径83.05)保护层 3cm,则 95.10.345.3sa判定中性轴位置: ihdM0(二)受拉钢筋配置主梁截面其中性轴在翼板内,故可按单筋矩形截面进行设计(若在腹板内,则用双筋设计,不能用表 4-4 计,而自行列表计算)。表 4-5翼板宽度 （cm）fb 220 钢筋面积(cm 2) )(0xhfMAsd86.96有效高度 h0(cm) 137.05 钢筋配置 As 112.6混凝土轴心抗压 fcd(MPa) 13.8配筋率 0bhAs4.6%强度设计值混凝土轴心抗拉 ftd(MPa) 1.39,且sdtf45.min%2
26、.0in0.22%23钢筋抗拉 fsd(MPa) 280 是否满足: mini是跨中弯矩 (KN-cm)dM0323977 相对界限受压高度 b0.550受压区高度(cm)bfhxcd200 8.0 是否满足: 0hxb是(三)剪力钢筋配置（1）斜截面抗剪承载力验算 表 4-6截面尺寸要求验算(第 5.2.9 条 2) 抗剪承载力验算(第 5.2.10 条 2)混凝土强度等级 (MPa)kcuf, 30 混凝土轴心抗拉强度设计值ftd(MPa)1.39剪力 (KN)dV0758.36 剪力 (KN)dV0758.36抗剪上限 (KN)0,51.bhfkcush1148.58 抗剪下限(KN)0
27、5.21bhftdx357.21是否满足: shdV0是 是否满足: xdV0否若满足 ,可不进行斜截面抗剪承载力验算,仅需按构造要求配置箍筋。xd0（2）剪力图的分配混凝土与箍筋共同承担的剪力 表 4-7csV箍筋部分 计算值 的计算csV计算值24间距 Sv(cm) 14 主筋通过支座的配筋率 0bhAs0.78%直径 (mm) 8 1P0.78距支座 处的箍2h筋（第 5.2.11 条2）双肢 Asv(cm2) 1.01 混凝土强度等级 （MPa）kcuf, 30箍筋的配筋率 vssbS0.34% svkcux ffPV,)6.02(8.96箍筋抗拉强度设计值 （MPa）svf195 x
28、cs Vbh045.1609.28从表 4-7 计算知道 ，已证明必须配置斜筋承担剪力。csdV 绘制剪力包络图h中线h/2dV4.0csV 2ldV0dVd6.02LWL xL1sb2Vsbi图 4-31sbA2sb3sbA25计算剪力及抗剪下限表 4-8主梁高跨比 Lh0.077 混凝土轴心抗拉强度设计值ftd(MPa)1.39支点 0dV758.36 截面有效高度 h0(cm) 137.05控制剪力值（KN）跨中 2ld192.97 主梁肋宽 b(cm) 30LhVld)(2/043.54计算剪力值（KN） d0714.82抗剪下限(KN)05.bhfVtdx285.77剪力区段计算表
29、4-9区段 计算尺度 计算值按构造配置箍筋段 (cm) )(22LdxVhL160.026截面净高 (cm) )(Zjj dh设: ， ， ，cm3c8.cmj2.dZ.137.8弯筋段(cm) )4.01(2VhLdW567.5注： 截面下缘钢筋保护层；架立筋上缘保护层；架立筋直径（计算时取外径） ；jd主拉筋延伸于支座处的直径（计算时取外径） ；Z钢筋外径参照如下：计算直径（mm）16 18 20 22 25 28 32螺纹钢筋外径（mm） 18 20 22 24 27 30.5 34.5（3）弯起筋截面积计算表 410斜筋项目第一排 1i第二排 2i第三排 3i第四排i第五排 5i第六排
30、 6i前一排弯起筋外径 （cm）wd0( )3.45( )3.45( )23.45( )33.45( )23.45末端转点距支座距离（cm） ，wjidhx)1(0 134.35 272.15 409.95 548.15 685.95弯筋承担剪力（KN） )1()(4.0widsbi LxViV285.93 251.47 194.13 115.64 15.47 -一排弯起筋截面积（mm 2）1925.54 1693.49 1307.34 778.78 104.20 -2703045sin175.dbsbi fVA可取结构重要性系数 10弯起筋选择（cm 2）sbiA32613232-(四)简支
31、梁内力包络图与材料图1、按表 4-1 中数值绘出主梁弯矩包络图（图 4-4）；2、据受拉钢筋实际配置的截面积，按下面方法计算出跨中截面所能承受的弯矩设计值 ：duM5.076.0513208.16hbf bwc1y SA)*6.49 1.(76.53208)( 62mKNfdu（ ） 必须要 ，并把 值标于图 4-4 上；dduM0du弯矩包络图28图 443、将 按主筋叠焊层数分成等分（下图按等分）并引出水平线与包络图duM相交（抗弯承载能力充分利用点）；4、为确保斜截面抗弯强度，在确定主筋弯折点时，一方面要照顾剪切钢筋的需要面积及位置，另一方面要符合规范第 9.3.11 条 2中的规定，这
32、些是：弯起点应设在充分利用点以外不小于 h0/2；斜筋与梁中心线的交点应落在包络图之外；斜筋末端的锚固长度应符合本条的规定；相邻两排斜筋的始、末端应相衔接获搭接。29（五）、裂缝宽度验算按规范第 6.4.3 条规定,最大裂缝宽度按下式计算: )1028.3(321fk dECWS-考虑钢筋表面形状的系数，取 =1.0；1 1C-考虑荷载作用的系数，长期荷载作用时， =1+0.5 ，其中 为长期2 2Nsll荷载效应组合下的内力， 为短期效应组合计算的内力；SN-与结构形式有关的系数， =1.0；3C3C240 /6.1905.179.8.287. mKNhAMSs paEs512%.602.3
33、78mdECWS2.0741. 0198.28.3(10.694.1)08( 43fk ）（六）、挠度和预拱度计算按公预规第 6.5.1 条、6.5.2 条和第 6.5.3 条规定:crsrcrBMsB0220)(1)(=cr0Wftk/2Spaftk1.MEc40330式中: -全截面换算截面重心轴以上部分对重心轴的面积矩。0S-换算截面中性轴距 T 梁顶面的距离。 按下式求解：x x0)()(2102hnAtxbbS代入后： 0)5.137(6.27.)16(80(0212 xx化简： 05.43.2解方程得： mcx76370 1065.217.63180)7.263()1.23(12 mS 4075.I )(106.723.15)( 81000 mxhIW.6./280S=crMNftk *10638.210.23180 = 410 3321310539.8 )1607.2()1802(7.6)7.65.(267)()mtxbxbhnAIScr 1510.39.8. crCcrIEB 150400 34.75. mNKNMs *102.*2819
