1、桥 梁 工 程 毕 业 设 计专 业 班 级 姓 名 学 号 xx 大 学 土 木 学 院2012 年 05 月一、课程设计目的本课程的任务和目的：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、作用效应组合；在汽车和人群荷载内力计算时，学会用偏心受压法和杆杠原理法求解荷载横向分布系数。二、课程设计题目装配式钢筋混凝土简支 T 形梁桥设计三、课程设计任务与指导书（附后）四、课程设计成果要求设计文本要求文图整洁，设计图表装订成册，所有图表格式应符合一般工程设计文件的格式要求。五、课程设计成绩评定课程设
2、计文本质量及平时成绩，采用五级制评定：优、良、中、及、不及。装配式钢筋混凝土简支 T 形梁桥课程设计任务与指导书一、设计内容根据结构图所示的一孔标准跨径为 Lb=25m 的 T 形梁的截面尺寸，要求对作用效应组合后的最不利的主梁（一根）进行下列设计与计算：1、行车道板的内力计算；2、主梁内力计算；二、设计资料1、桥面净宽：净-7（车行道）+21.0（人行道）+20.25（栏杆） 。2、设计荷载：公路-II 级，人群 3.5kN/m2。3、材料：4、结构尺寸图：桥梁纵向布置图（单位：cm）三、知识点（计算内容提示）1、行车道板计算1）采用铰接板计算恒载、活载在 T 梁悬臂根部每延米最大内力（ M
3、 和Q） 。2）确定行车道板正截面设计控制内力。2、主梁肋设计计算1）结构重力引起内力计算（跨中弯矩和支点剪力） ，剪力按直线变化，弯矩按二次抛物线变化。2）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） 。荷载横向分布系数计算：跨中 m0.5 按偏心受压法计算，支点 m0 按杆杠原理法计算。计算跨中弯矩和支点剪力时荷载横向分布系数按桥规规定变化。3）计算控制截面的跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力。4）对计算出的控制截面内力进行荷载组合，并按桥规进行系数提高。5）根据组合后的内力，取最大内力（M 和 Q）作为设计内力值。3、变形验算和预拱度设置。结构的变形计算和验算，根
4、据桥规规定设置预拱度。四、参考文献1、桥梁工程技术教材，郭发忠主编，人民交通出版社。2、桥涵工程教材3、桥涵设计教材，白淑毅编著，人民交通出版社，2004.1。4、结构设计原理教材。5、公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） 。6、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） 。7、公路桥梁设计丛书桥梁通用构造及简支梁桥胡兆同，陈万春编著。8、桥梁计算示例集混凝土简支梁（板）桥.易建国编著。9、T 型梁有关标准图。1 计算依据与基础资料1.1 标准及规范1.1.1 标准跨径：桥梁标准跨径 20m；计算跨径( 正交、 简支)19.6m ；预制板长 19.
5、96m设计荷载：公路级桥面宽度：（路基宽 26m，高速公路），半幅桥全宽 12.5m0.5m(护栏墙)+11.25m(行车道)+ 0.5m(护栏墙)或 0.75m(波型护栏) 12.25m 或 12.5m桥梁安全等级为一级，环 境条件类1.1.2 规范公路工程技术标准JTG B01-2003公路桥梁设计通用规范JTG D60-2004 （简称通规）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62-2004（简称预规）1.1.3 参考资料公路桥涵设计手册桥梁上册（人民交通出版社 2004.3）1.2 主要材料1）混凝土：预制板及铰缝为 C50、现浇铺装层为 C40、护栏为 C302）预应力
6、钢绞线：采用钢绞线 ， ，15.2s860pkfMa51.90pEpa3）普通钢筋：采用 HRB335， ，3skf 52.4S1.3 设计要点1）本计算示例按先张法部分预应力混凝土 A 类构件设计，桥面铺装层 100mmC40 混凝土不参与截面组合作用；2）预应力张拉控制应力值 ，预应力张拉台座 长假定为 70m，混凝土强度达到0.75conpkf80时才允许放张预应力钢筋;3）计算预应力损失时计入加热养护温度差 20引起的预应力损失;4）计算混凝土收缩、徐变引起的 预应力损失时传力锚固龄 期为 7d;5）环境平均相对湿度 RH=80;6）存梁时间为 90d。2 横断面布置2.1 横断面布置
7、图（单位：m）2.2 预制板截面尺寸 单位：mm边、中板毛截面几何特性 表 21板号 边板 中板面积 2mA抗弯弹性模量 4I截面重心到顶板距离 myx面积 2A抗弯弹性 模量4mI截面重心到顶板距离 yx几何特性0.6422 0.0749 0.47768 0.5944 0.07247 0.481073 汽车荷载横向分布系数、冲 击系数的计算3.1 汽车荷载横向分布系数计算3.1.1 跨中横向分布系数本桥虽有 100mm 现浇桥面整体化混凝土，但基本结构仍是横向铰接受力，因此，汽车荷载横向分布系数按截面 8 块板铰接计算。由于边中板的抗弯、抗扭刚度稍有差 别， 为简化计算，参考已有资料，取中板
8、的几何特性，板宽 b=1.5m,计算跨径 =19.6m,毛截面的面积 ，抗弯惯矩l 2594m.0A，抗扭惯矩 。 40726m.I4T1769.0I计算刚度参数2 2Tb1.5.85.80.67Il参见“公路桥涵设计手册梁桥上册” 人民交通出版社 2004.3由附表（二）铰接板（梁）桥荷载横向分布系数影响线表,依板块数 8,及所计算板号按 =0.0167 值查取各 块板轴线处的影响线坐标影响线坐标表 表 31影响线坐标=0.01671 2 3 4 5 6 7 88-1 0.228 0.190 0.148 0.118 0.096 0.081 0.072 0.0678-2 0.190 0.187
9、 0.160 0.126 0.103 0.087 0.076 0.0728-3 0.147 0.159 0.165 0.145 0.119 0.099 0.087 0.0818-4 0.111 0.126 0.145 0.155 0.139 0.117 0.103 0.096求 1 号（边板）、2 号板汽车荷 载横向分布系数：在影响线上布置车轮,相应位置处的竖标总和即为荷载分布系数3.1.2 支点横向分布系数：按杠杆法布载分别计算边、中板的横向分布系数。支点截面汽车荷载横向分布系数，因一列 车辆的轮距为 1.8m，1 号、2 号两块板上只能布一排汽车轮载，所以支点横向分布系数 。0.5支3.1
10、.3 车道折减系数双车道车道折减系数为 1。3.2 汽车荷载冲击系数 值计算3.2.1 汽车荷载纵向整体冲击系数简支板结构基频 通规条文说明 4c12EIf mlC50 混凝土 2104c m/N3.5Mpa05.3板跨中处单位长度质量： ，gGc其中 跨中延米结构自重（N/m ），g重力加速度G )s/(81.9g2 )m/NS(1057.9.814026m233c Hz 5466 2f 31 按照通规第 4.3.2 条，冲击 系数 可按下式计算：当 时，4Hzf5.017.)f(176ln.0 245).(176ln03.2.2 汽车荷载的局部加载的冲击系数采用 。3.4 作用效应组合4.
11、1 作用的标准值4.1.1 永久作用标准值 一期恒载 ：预制板重力密度取 1q3m/26KN边板 (计入悬臂部重)59.17.026A边中板 /4q1中 二期恒载 ：21）100mm C40 混凝土或 100mm 沥青混凝土铺装重力密度取 3m/24KN2）铰缝混凝土 ，重力密度取m/038. 3/253）护栏（单侧） ，重力密度取 ，并八块板平分。5边板 KN/1.048/35./038.74.12q 中板 m2250恒载效应标准值计算 表 41弯矩 剪力截面 板号计算式 1kGMKNm2kG 计算式 1kGVKN2k跨中 边板 2qL81847.99 530.14 中板 742.10 49
12、6.53 边板 636.08 397.66 86.53 54.10L41中板2qL3556.65 372.45qL4175.72 50.67边板 176.24 110.18支点中板 2154.23 103.194.1.2 汽车荷载效应标准值公路-级车道荷 载计算图式根据通规第 4.3 条，公路 级车道荷载均布标准值为 ，集中荷载5KN/m.10qk标准值：当计算跨径小于 5m 时， ；当计算跨径等于或大于180KNPk50m， 。本例计 算跨径为 19.6m360KNPk4.235-6.918计算剪力时， 860KN.k计算跨中、 截面荷载效应标 准值 4LkkS1qAPy两列车布载控制设计，
13、横向折减系数 ，A 为内力影响线面积， 为内力影响线竖标值。跨中、 、支点截面汽车荷载内力影响线4L跨中、 、支点截面公路级荷载产生的内力 表 4-2 4L支点剪力横向分布系数采用与影响线面积相应的横向分布系数平均值。4.2 作用效应组合4.2.1 基本组合（用于结构承载能力极限状态设计）通规4.1.61 式mo udoGikQ1kcQjki1 2SSSnj 1）其中各分项系数的取值如下结构重要性系数， =1.1；00kM kV弯矩影响线剪力影响线截面板号荷载横向分布系数 2mAy不计冲击力(1)=1kM计冲击力()=1.274k2mAy不计冲 击力(1)=1kV计冲击力 ()=1.274k边
14、跨0.334 558.57 711.62 64.95 82.74跨中 中跨0.32548.024.9543.52 692.444.9 0.563.20 80.51边跨0.334 418.95 533.74 90.67 115.89L41中跨0.32536.023.675407.66 519.365.51 0.7588.52 112.770.334 5.51边跨(0.534)24.290.5 181.11 230.730.325 5.51支点中跨(0.532)4.290.5 180.41 229.84结构自重分项系数， 1.2GG汽车荷载（含冲击力）的分项系数，取 1.41Q 1Q2）基本组合计
15、算永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 43-1、43-2永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 表 43-1（边板）跨中 L41支点板号作用分类组合计算表达式 弯矩m.KN剪力弯矩 m.KN剪力剪力KN一期恒载 G1kS847.99 0 636.08 86.53 176.24二期恒载 2530.14 0 397.66 54.10 110.18Giki11378.39 0 1033.74 140.63 286.42永久作用 22idiki1i1S.1654.07 0 1240.49 168.76 343.70)(Qk计 冲 击 力711.62 82.74 533.74 115.89 231.
16、98可变作用 1k1d4.996.27 115.84 747.24 162.25 324.77使用阶段 2ukGikQ1i1S2090.01 115.84 1567.48 256.52 518.40边板 2oudid1i1S2915.37 127.42 2186.50 364.11 735.32永久作用的设计值与可变作用设计值组合表 表 43-2（中板）4.2.2 作用短期效应组合(用于正常使用极限状 态设计)永久荷载作用为标准值效应与可变作用频遇值效应组合,其效应组合表达式为通规4.1.7-1 式11mnsdGikjQkijSS式中 -可变 作用效应的频遇值系数: 汽车荷载（汽车荷载不计冲击
17、力） =0.7,温度梯度作1 1用 1=0.8。4.2.3 作用长期效应组合（用于正常使用极限状态设计）永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：通规4.1.7-2 式2nl dGik2jki1j1SSQ式中 第 j 个可变作用效 应的准永久值系数，汽 车荷载（不计冲击力） =0.4，温度梯度2 2跨中 L1支点板号作用分类组合计算表达式 弯矩m.KN剪力弯矩 m.KN剪力剪力 KN一期恒载 G1kS742.10 0 556.65 75.72 154.23二期恒载 2496.53 0 372.45 50.67 103.19Giki11238.63 0 929.10 1
18、26.39 257.42永久作用 22idiki1i1S.1486.36 0 1114.92 151.67 308.90)(Qk计 冲 击 力692.44 80.51 519.36 112.77 230.07可变作用 1k1d4.969.42 112.71 727.10 157.88 322.10使用阶段 2ukGikQ1i1S1931.07 112.71 1448.46 239.16 487.49中板 2oudid1i1S2701.35 123.99 2036.23 340.50 694.10作用 =0.8；2作用长期效应组合设计值,结构抗裂验算时,其中可变作用仅考虑汽车等直接作用于构d l
19、S件的荷载效应。作用短期和长期效应组合计算 表 44跨中 L1支点作用分类 组合计算表达式 弯矩m.KN剪力弯矩 m.KN剪力剪力 KN永久作用2Giki1S1378.39 0 1033.74 140.63 286.42Qk()不 计 冲 击 力558.57 64.95 418.95 90.97 182.09温度梯度效应另计 11kQkS0.7391.00 45.47 293.27 63.68 127.46可变作用 24223.43 25.98 167.58 36.39 72.84sdGikQ1ki1S0.7S1769.39 45.47 1327.01 204.31 413.88边板 2ldi
20、k1ki1.41601.82 25.98 1201.32 177.02 359.26永久作用2Giki1S1238.63 0 929.10 126.39 257.42（不计冲击力）Qk543.52 63.20 407.66 88.52 180.59温度梯度效应另计 11kQkS0.7380.46 44.24 285.36 61.96 126.41可变作用 24217.41 25.28 163.06 35.41 72.24sdGikQ1ki1S0.7S1619.09 44.24 1214.46 188.35 383.83中板 2ldik1ki1.41456.05 25.28 1092.16 16
21、1.80 329.664.3 截面预应力钢束估算及几何特性计算4.3.1 A 类部分预应力混凝土受弯构件受拉区 钢筋面积估算1、根据预规第 6.3 条,A 类构件正截面抗裂混凝土在作用(或荷载) 短期效应组合下应符合:预规 6.3.1-3 式0.7stpctkf式中 0stMyI000 1()Pppc PpNeyAeAI估算预应力钢筋时，近似取毛截面 积 A，抗弯 惯炬 I，yp分别代替公式中的 A0、I0、ep0。y0为截面重心轴到截面受拉边缘（底边）的距离，用 代替；0()uxh为受拉区钢筋合力点的预应力钢筋的应力，取控制 应 力的 70%计： p=0.70.751860=976.5 。0
22、Mpa近似取 。令pupey0.7stctkf则 。02(.)1sutkppfAIAyr2Ir2. 假定混凝土受压区高度 x 位于截面顶板内，根据 预规 第 5.2.2 条：预规 5.2.2-1 式00()2dcxMfbhA令 20cdrxhf预规 5.2.2-2 式pdssbxfA式中 b：截面顶宽；:截面有效高度（ h-a）,此处，近似取 h0=h-ap=899mm,0hap 为预应力钢筋合力中心到底板的距离=61mm；c50 混凝土： =22.4 ， ； cdfpaM0.7.2651.8tk pafMHBR 钢筋： ；s28钢绞线： ；16pdpaf215.239,spsAm预应力钢筋、
23、普通钢筋面积估算表 表 45为防止板端上缘拉应力过大，部分 预应力钢筋在 1/4 到板端需采取分批失效措施，普通钢筋全截面配置。受力状态估算公式 边板 中板持久状况正常使用极限状态utkpP02(y.7f)A1spMIrpap96.5 .78tkf0hm，s1769.4()kNmA74I901， ，20(),8;xy954741;upye22163;67p22150(.8)0419(36sm取需要配钢束 根s15,27 ， ，sM619.()kNmA74I210，205,8;xy4;upye229;r67p2215.1.0(1.8)5940A.(496sm取需要配钢束 根s15,2 持久状况承
24、载能力极限状态02012680.4dccdpspasdpcrMxhfbfAAf9.4(),0kNmbA62215.4817.5407.238836xsm需要配筋 根，127 93As0drM7.3(),40kNmbA 需6221.35894010.4285xAsm要配筋 根，126 80As板内截面配筋 表 46跨中 L1支点板号 2smA samp2pA h02pmA h02pmA h0边板1 7=192347 61，s2,15 72363895，s2,15 2085895，s2,15 1390897中板12 6=181047 61，s2,15 62224895，s2,1541946895，
25、s2,1501390897表中： 受拉区普通钢筋、 预应力钢筋截面积；Asp-、受拉区普通钢筋、预应 力钢筋合力点到受拉边缘 的距离；sa、截面有效高度， 截面有效高度0h-0psh=-a4.3.2 换算截面几何特性计算注：截面配筋示意图单位 mm换算截面几何特性 表 47换算截面 面积矩板号截面板顶计算宽度 mb20A 40I my x0psya- 0S3mb- 03c- 0S3m跨中 0.6655 0.07869 0.4923 0.397 0.411L410.6642 0.07850 0.4915 0.398 0.412边板支点14500.6590 0.07773 0.4884 0.400
26、 0.415 0.08463 0.10414 0.09351跨中 0.6214 0.07599 0.4959 0.393 0.407L410.6201 0.07580 0.4951 0.394 0.408中板支点14100.6162 0.07524 0.4925 0.396 0.410 0.02824 0.09954 0.09141注：为换算截面重心轴到板顶面距离0xy预应力钢筋、普通钢 筋截面重心到截面重心的距离sp、Ao、Io、So换算截面和抗弯惯距、面 积距， ，0a- S.354对 应 ： b=0b- S.31对 应 ： =0c- S.328对 应 ： b=括号内、外数字分别用于中、边
27、板5 持久状态承载能力极限状态计算5.1 正截面抗弯承载能力荷载基本组合表达式 通规4.1.6-1 式no sdoGikQ1ki1MM当受压区高度位于顶板内其正截面抗弯承载力应符合：预规5.2.2-1 式oducd0xfbh2预规5.2.2-2 式bfAxcdpPs00xh.4 钢筋采用钢绞线，混凝土标准 强度为 C40 查预规第 5.2.1 相对界限受压区高度 b =0.4。截面极限承载能力计算 表 51配筋板号截面 m.KNMdo2sA 2p bfAxcdpPs（mm）udc0xMfbh2udoM跨中 2915.37 1923 2363 108.25 2956.5 满足要求边板 L4121
28、86.50 1923 2085 100.23 2674.62 满足要求跨中 2701.35 1810 2224 101.88 2793.05 满足要求中板 2026.23 1810 1946 93.68 2509.53 满足要求表中 ; X 值小于板顶厚度，符合假定。 895mh05.2 斜截面抗剪承载力验算5.2.1 验算受弯构件抗剪截面尺寸是否需进行抗剪强度计算计算受弯构件斜截面抗剪承载力时，其 计算位置按预规 第 5.2.6 条规定采用距支座中心 截面位置，斜截面水平投影长度 ，经试算，斜截面受压端正截面取距支点2h 06mh.Ch 位置处的剪力组合设计值 和相应的弯矩组合设计值 ，计算广义剪跨比。dVdM距支点 h 截面汽车荷载内力影响线
