1、南昌大学 毕业设计 计算 书 I 目录 摘要 .I ABSTRACT . II 第 1 章 设计内容及构造布置 . 1 1.1 设计内容 . 1 1.2 方案比选 . 1 1.3 横截面布置 . 5 1.4 横隔梁的设置 . 6 第 2 章 主梁内力计算 . 7 2.1 恒载内力计算 . 7 2.2 活载内力计算 . 9 2.3 弯矩组合 . 16 2.4 剪力 组合 . 18 第 3 章 配筋计算 及布置 . 24 3.1 已知设计数据及要求 . 24 3.2 跨中截面的纵向受拉钢筋 . 25 3.3 腹筋设计 .错误 !未定义书签。 第 4 章 钢筋混凝土简支 T 梁的验算 .错误 !未定
2、义书签。 4.1 正应力验算 . 37 4.2 裂缝宽度 fkW 的验算 . 38 4.3 梁夸中挠度的验算 .错误 !未定义书签。 第 5 章 行车道板计算 . 43 5.1 行车道板 内力计算 . 43 5.2 截面设计配筋与强度验算 . 45 第 6 章 横隔梁内力计算与配筋计算 . 47 6.1 横隔梁荷载计算 .错误 !未定义书签。 6.2 横梁内力影响线 . 47 6.3 横隔梁内力计算与组合 . 50 6.4 横隔梁截面配筋与验算 . 52 参考文献 . 56 致谢 . 57 南昌大学 毕业设计 计算 书 I 4 20m 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥设计计算 专业年级：土木 0
3、7 级道桥班 学号： 姓名： 指导教师： 摘要： 混凝土是土木工程中用途最广， 用量最大的一种 建筑材料 ， 按性能设计和制作混凝土，研制轻质，高强度，多功能的混凝土新品种 。 目 前，混凝土被广泛的使用于各种中小跨度的桥梁中，而且大量采用混凝土将是未来桥梁发展的趋势。在本次毕业设计中，对目前在公路桥梁中经常使用的混凝土简支 T 型梁桥的设计做了全面的介绍，其中包括调研，外文资料的翻译，方案设计，结构计算以及施工图的绘制，并对混凝土梁桥的特点做了详细的介绍。在确定方案时，根据调研及查阅大量的资料，在此桥位上布置了 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥 , 预应力混凝土简支 T 梁桥 , 钢筋混凝土箱
4、型拱桥 三种设计方案，根据“安全，功能，经济，美观”的原则，对各种桥型的优缺点进行了比选，而 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥 ,在此桥位上更具有竞争力，反映在工程造价比较低，施工工期短，施工技术成熟，因此，最终选择了混凝土简支 T 梁桥为设计方案。 结构计算着重进行了上部结构的计算，包括截面尺寸的拟定，内力计算（恒载内力，活载内力，内力组合），配筋设计，施工阶段和使用阶段的应力验算，承载能力极限状态强度验算，刚度验算，变形验算。 通过本次毕业设计，进一步加深了我 对桥梁以及混凝土的认识，深刻地理解桥梁设计的基本步骤和需要注意的问题。 关键词 ： 装配式 混凝土 T 型梁桥 结构计算 设计方案
5、南昌大学 毕业设计 计算 书 II Fabricated reinforced concrete simply-supported T bridge design calculation specialty:civil engineering 074 number:7011507124 name:deng cheng wei teachers:Jia QiaoYan Abstract: Concrete is the most versatile of civil engineering ， One of the largest amount ofbuilding materials, Des
6、ign and manufacture according to the performance of concrete, developed a lightweight, high strength, muti_function concrete new varieties. Nowdays, tstressed concrete is extensively used in various kinds of bridges with medium and small span ,and it will be a development trend in future to adopt th
7、e bridge of stressed concrete in a large amount.In this paper,I made an overall introduction of the pre-stressed T-section concrete beam bridge which is ofen used among highway at present. Including investigation and research,translation,scheme design ,calculation of structure and drawing. According
8、 to the investigation, I give three schemes- Fabricated reinforced concrete simply-supported T bridge, prestressed concrete simply-supported reinforced concrete box girder, T type arch bridge three designs, According to “safe, function, economy, beautiful“ principle, advantages and disadvantages of
9、various bridges than choose, And fabricated reinforced concrete simply-supported T girder bridge in the siting, more competitive, reflected in project cost is lower, construction period is short, construction technology is mature, Therefore, finally Chose concrete simply-supported T bridgeFor design
10、. Focused on the structure calculation of the upper structure calculation, including section dimension, internal force calculation (worked by taking the internal force, internal live load combination), reinforcement design, construction stage and the stress checking use phase, carrying capacity limi
11、t state intensity, stiffness checking, deformation calculating checked. Through this graduation design, my understanding of stressed concrete are strengthened further，Understanding the basic steps and bridge design problems needing attention Keywords: Beamtocolumn concrete, T-section bridge ,steuctu
12、re calculation ,construction design 南昌大学 毕业设计 计算 书 1 第 1章 设计内容及构造布置 1.1 设计内容 1.1.1 设计主要内容 1、 设计标准 桥梁全长： 80m 标准跨径： 20.00m 主梁全长： 19.96m 计算跨径： 19.50m 设计时速： 60 km/h 设计荷载：公路 II 级 河口间距： 75m 正交桥 桥面净空： 9m（人行道） 1.0+7.0+1.0（人行道） 桥梁安 全等级为二级，环境条件为 II 类，计算收缩徐变时，考虑存梁期为 60 天 设计洪水频率： 1/100 不通航 地震基本烈度： VI 度，地震峰值加速度
13、0.05g 2、 主要材料 混凝土：主梁 C40，桥面铺装 C40 钢筋：普通受力筋 HRB335 级或 HRB400 级，其他 R235 级。 3、 设计依据 公路桥涵设计通用规范（ JTG D60 2004） 公路钢筋混凝土桥涵设计规范（ JTG D62 2004） 公路桥涵设计手册（桥梁上册）（人民交通出版社 2004.3） 基本计算数据表 表 1 名称 项目 符号 单位 数据 混 凝 土 立方强度 弹性模量 轴心抗压标准强度 抗拉标准强度 轴心抗压设计强度 抗拉设计强度 f Ec fck ftk fcd ftd MPa MPa MPa MPa MPa MPa 40 3.25 104 3
14、6.8 2.40 18.4 1.65 材料 容重 钢筋混凝土 沥青混凝土 1 2 kN/m3 kN/m3 26.0 24.0 1.2 方案比选 南昌大学 毕业设计 计算 书 2 1.2.1 比选的标准 比选的标准只要依据安全、功能、经济、与美观。其中以安全与经济为重。至于桥梁美观， 要视经济与环境而定。 1、安全 安全的标准可以从行车安全、基础地质条件的安全与安全施工等几个方面考虑。行车安全主要通过桥面设置的布置来实现。基础地质条件应当真实，不要有虚假数据。 2、功能 桥梁的功能无非就是两个方面：一是跨越障碍（河流、山谷或线路），二是承受荷载。在方安中，应选择传力路线直接、简捷的结构形式，以保
15、障结构功能的施工 3、经济 评价一坐桥梁可以从一下几个方面进行：造价、工期和养护维修。 造价包括材料费、人工费和机械设备费。 工期：一座桥梁建设工期的长短与造价有很大的关系，上下部构造的类型的桥梁 ，要求特种设备的新体系的工期也长；非就地取材的桥型，不仅造价高，而且工期长；采用脚手架施工的工期长。而且有水毁之虞。都需一一加以考虑。 在桥梁规定使用期限内经常维修费用的多少需要考虑，混凝土桥的养护和维护费用要比刚桥低的多。 4、美观 桥梁建筑是技术与艺术的结晶。一座美丽的桥梁，实际必须考虑本身造型的美观，还须与周遍环境相协调，使能成为当地优美的景点，受到人们的的欣赏。也可以成为当地的典型建筑标志。
16、 5、施工 选择的桥型要能采用先进的施工方法。并考虑施工单位的施工能力和机械设备。在一般的情况下选择简便熟悉可 靠的施工方案。有时如需要用新的技术，应对其优点和不足之处进行比较。 1.2.2 方案 根据已知材料，可以初步拟定以下几种方案。 1、 420m 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥 2、 25m+30m+25m 预应力混凝土简支 T 梁桥 3、 240m 钢筋混凝土箱型拱桥 方案一： 420m 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥是使用最为普遍的机构形式，其优点是制造简单，整体性好，接头也方便。它属于静定结构，桥面平整度较好，使用阶段易于养护，养护经费较低。钢筋混
17、领土 T 型梁桥混凝土标号不宜低于 15 号，当采用 II、 III 级钢筋 时不宜低于 20号。混凝土简支 T 梁桥通常跨径不大，经济合理跨径 25 米（ T 梁）以下，材料简单，技术南昌大学 毕业设计 计算 书 3 成熟，易于工厂化施工 ， 受力明确 、构造简单、施工方便等优点。 方案二： 25m+30m+25m 预应力混凝土简支 T 梁桥 适用于跨度相对较大的桥梁，承载力较大， 混凝土收缩徐变及温度变化等因素都不会对结构产生内力，其受力明确，当挂梁与两岸引桥的简支跨尺寸和结构相同时，更能加快全桥施工进度，以获得经济效益。带挂梁的 T 型刚构桥，除需要悬臂施工法施工用的机具设备外，还需要有
18、预制和安装挂梁的设备。另外，结构布置以每个 T 构单元与两侧配 等长的挂梁最为简单合理，以利于安装悬臂受力的 T 构承受的全是负弯矩，上缘受拉，因而配筋比较简单。 方案三： 240m 钢筋混凝土箱型拱桥 拱桥是我国公路上使用较广泛的一种桥型。拱桥与梁桥的区别不仅在于外形不同，更重要的是两者受力性能有较大的差别。由力学知，梁式桥结构在竖向荷载作用下，支撑处仅产生竖向支撑反力，而拱式结构在竖向荷载作用下，两端支撑处除了有竖向支撑反力外，还有水平推力，使拱内产生轴向压力，从而大大减小了拱圈的截面弯矩，使之成为偏心受压构件，截面上的应力分布与受弯的应力相比，较为均匀。因此拱式结构可以 充分利用主孔截面
19、材料强度，使跨越能力增大。拱桥上部结构由主孔圈和拱上建筑组成，主拱圈是拱桥的主要承重结构，拱桥的下部结构由桥墩、桥台及基础组成，用以支承桥跨结构，将桥跨结构的荷载传至地基。 现在从以下几个方面分别来分析选定梁桥图式 南昌大学 毕业设计 计算 书 4 三种方案比选 表 表 2 桥型 420m 装配 式钢筋混凝土简支 T 梁桥 25m+30m+25m 预应力混凝土简支 T 梁桥 240m 钢筋混凝土箱型拱桥 施工技术水平 技术成熟，施工工艺成熟，所需设备较少，占用施工场地较小，梁体块件和下部结构的施工可以同时进行，和方案二相同可以缩短工期。 技术较先进，工艺要求较严格，主桥上部结构比第一方案多一套
20、挂梁的安装设备，梁体块件的预制和下部结构的施工可以同时进行，拼装成桥的速度较现浇快，可显著缩短工期。 施工场地大 ,可以采用预制箱拱无支架吊装或有支架现场浇筑等施工方法。若采用无支架施工时，箱拱可分段预制，其方法可参考有 关资料。当吊装能力很大时，可以采用封闭式拱箱，减少施工步过程，增加整体稳定性。 环境方面 由于此处的地理条件限制，木材较为稀缺。此外这三种桥型外观都很美观，与周围的环境都比较协调。 使用效果 受力不如超静定结构好。桥面平整度易受悬臂挠度影响，行车条件稍差。主桥每孔有两道伸缩缝，养护较麻烦，材料来源充足，成本较低。 属于静定结构，受力不如超静定结构好。桥面平整度易受悬臂挠度影响
21、，行车条件稍差。主桥每孔有两道伸缩缝，养护较麻烦。 拱的承载潜力大。但是伸缩缝多，养护较麻烦，纵坡较大，土方量较大。 经济技术造价比 简支 T 梁桥与钢筋混凝土箱型拱桥，虽然简直 T 梁桥墩刚度较大，但是可以节省昂贵的支座，尽管在钢材，木材两个方面前者的费用比后者略多，但是前者综合费用却比后者经济。另外简支 T 梁桥受力是长悬臂体系，全跨以承受负弯矩为主，预应力钢筋布置在桥的顶面上，极大地方便了施工。 钢筋混凝土箱型拱桥虽然造价最低，但是需要使用大量的木材，劳动力，工期也较前两者长。 装配式钢筋混凝土简支 T 梁桥与预应力混凝土简支简支 T 梁相比主要造价低，施工较为简单另外就是叫经济。 在方
22、案的拟订过程中，还有两个很主要的因素，那就是工期很紧与经 济。需要尽早使其投入使用，对于第三方案，虽然在一些指标上略优于第一和第二方案，但是对于第一和第二方案，采用悬臂拼装，梁体块件的预制和下部结构的施工可以同时进行，拼装成桥的速度较现浇快，可显著缩短工期；块件在预制厂内集中预制，质量较易保证；梁体塑性变小，可减小预应力损失；施工不受气候影响；在施工中，机械化程度高，施工机具简单，南昌大学 毕业设计 计算 书 5 施工速度快，省时，省工，在造价和行车方面稍逊一点，对于第一和第二方案主要考虑经济和复杂方面，第一方案叫为简单明确，第二方案跨度稍比第一方案跨度大，因本设计河口间距为 75m 左右所以
23、选择第一 方案为优，经过综合比较，决定选定第一方案。 1.3 横截面布置 1.3.1 主梁间距与主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，故在许可条件下应适当加宽 T 梁翼板。主梁翼板宽度设计为 1800mm，桥宽为： 7.00m（行车道） +2.00m（人行道） 9.00m。桥梁横向布置选用 5 片主梁（如图1-1 所示）。 i= 1. 5 % i= 1. 5 %300 2001800 18001201601000 7000 10001800180013001700150145150100080中心轴线沥青混凝土桥面铺装厚 100 m
24、m混凝土垫层厚 60-12 0 m m650图 1-1 横断面结构尺寸（尺寸单位： mm） 2304875 4875998018016013001700中心轴线图 1-2 半纵剖面结构尺寸图 （尺寸单位： mm） 南昌大学 毕业设计 计算 书 6 1.3.2 主梁跨中截面主要尺寸拟定 1、 主梁高度 混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比约在 1/111/18 之间，标准设计中高跨比约在 1/111/12。当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可以节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量不多。综上所述，本设计中取用 1700mm 的主梁高度是比较合适
25、的。 2、 主梁截面细部尺寸 T 梁翼板的厚度 主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板抗压强度的要求。本设计 T 梁的翼板厚度取用 120mm。 15001800200650120160图 1-3 T 梁截面尺寸（尺寸单位： mm） 在混凝土梁中腹板内主拉应力应较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从腹板本身的稳定要求出发，腹板厚度不宜小于其高度的 1/15，且在 160200mm 之间。本设计腹板厚度取 200m。 尺寸基本由布置的需要确定，设计实践 表明，考虑到主梁需要配置较多的钢筋可以布置 T 梁故可以不设马蹄尺寸， 图 1-3 跨中截面尺寸图
26、（尺寸单位 mm） 按照以上拟定的外形尺寸，就可绘出制梁的跨中截面布置图，如图 1-3 所示。 1.4 横隔梁的设置 模型试验结果表明，主梁在荷载作用位置的弯矩横向分布，在当该位置有横隔梁时比较均匀，否则主梁弯矩较大。为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中位置设置一道中横隔梁；当跨度较大时，还应在其他位置设置较多的横隔梁。本设计在桥跨中点、四分点和支点处共设置 4 道横隔梁，其间距为 4.875m。端横隔梁的高度与主梁同高 ， 厚度为上部 180mm，下部 160mm；中横隔梁高度为 1300mm，厚度为上部 180mm，下部160mm。详见图 1-2 所示。 南昌大学 毕业设计 计
27、算 书 7 第 2章 主梁内力计算 根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得主梁各控制截面（一般取跨中、四分点和支点截面）的恒载和最大活载内力，然后再进行主梁内力组合。 2.1 恒载内力计算 2.1.1 恒载集度 1、 梁自重 ： 1) 主梁： 梁自重 g(1)=0.5734 26=14.908kN/m 2) 边横隔梁： g(2)=18.7785 19.5=0.963kN/m 3) 中横隔梁： g(3)=2 0.963=1.93kN/m 4) 桥面铺装层 g(4)=33.18 5 =6.636kN/m 5) 栏杆和人行道 g(5)=5 2 5=2kN/m 合计：对于边主梁： g= g(1) +g(2)+ g(4)+ g(5)=24.107 kN/m 对于边主梁： g1= g(1) +g(3)+ g(4)+ g(5)=25.07 kN/m 2.1.2 恒载内力 如图 2-1 所示，设 x 为计算截面离左支座的距离，并令 =x/l。
