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1、 混凝土结构设计课程设计装配式钢筋混凝土简支T形梁桥主梁指导教师： 肖金梅 班 级： 14土木工程6班 学生姓名： 邝佛伟 设计时间： 2017年5月1号 题目：装配式钢筋混凝土简支T形梁桥主梁设计一、设计资料1、设计荷载：公路级，人群荷载：3.5KN/m2。2、桥面净空：净7 + 20.5 主要尺寸标准跨径 =20m计算跨径 =20.50m梁 长 =20.96m 3、材料规格混凝土C 40HRB400钢筋，直径12mm以下者采用R235级钢筋 梁横断面图（图1）（单位：cm）类环境条件，安全等级为一级。4、设计规范公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）5、桥梁横
2、断面布置情况(见图1)图2、T粱尺寸图（单位：mm）二、设计荷载1、承载能力极限状态下，作用效应为：跨中截面： 截面：支点截面： 2、施工期间，简支梁吊点设在距梁端，梁自重在跨中截面引起的弯矩。3、使用阶段，T梁跨中截面汽车荷载标准值产生的弯矩为（未计入冲击系数），人群荷载产生的弯矩为，永久作用产生的弯矩为。三、设计内容1、 截面尺寸拟定（参照已有的设计资料或见图2）；2、 跨中截面正截面强度计算及复核（选择钢筋并复核截面强度）；3、 斜截面强度计算及复核（剪力钢筋设计及截面复核）； 4、 裂缝及变形计算；5、 绘制钢筋图，编制钢筋明细表、总表。四、主要参考资料 1、公路钢筋混凝土及预应力混凝
3、土桥涵设计规范(JTG D62-2004）人民交通出版社，20042、公路桥涵标准图装配式钢筋混凝土T形桥梁 T形梁截面尺寸（图2）（2000） 3、贾艳敏主编结构设计原理， 人民交通出版社，20044、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60-2004），人民交通出版社，2004取值分组情况：1-9号b=180mm H=1200mm 10-18号b=180mm H=1300mm 19-27号b=180mm H=1400mm 28-36号b=200mm H=1200mm 37-45号b=200mm H=1300mm 46-55号b=200mm H=1400mm解： 1，截面尺寸
4、拟定 设腹板宽度：b=180mm，T形截面梁高：H=1400mm 由图2所示T形截面受压翼板的厚度尺寸，得平均厚度 故受压翼板的有效宽度 （图3钢筋布置图中，1580mm为预制梁翼板宽度） 2，跨中截面正截面强度计算及复核 （1）截面设计1）因保护层厚度，设aS=130mm 则截面有效高度：h0=1400-130=1270mm 跨中截面弯矩计算值：2) 判定T形截面类型故属于第一类T形截面3） 求受压区高度4）求受拉钢筋面积As 将各已知值及x=68mm代入，得 现选择钢筋为828+425，截面面积为As=6890mm2。钢筋叠高层数为 6层。 混凝土保护层厚度取35mmd=28mm，及规定的
5、30mm，钢筋间横向净矩 Sn=180228231.6=61mm40mm，及1.25d=1.2528=35mm 故满足构造要求。 图3 钢筋布置图 (尺寸单位：mm) （2）截面复核 已设计的受拉钢筋中，828的面积为4926mm2,422的面积为1964mm2， 。可求的aS为： 则实际有效高度： 1）判定T形截面类型 由于，故为第一类T 形截面。 2）求受压区高度x 3)正截面受弯承载力由 求得正截面抗弯承载力为：故截面复核满足要求。3，斜截面强度计算及复核 （1）腹筋设计1）截面尺寸检查 根据构造要求，梁最底层钢筋228通过支座截面，支点截面有效高度 截面尺寸符合设计要求。2） 检查是否
6、需要根据计算配置箍筋 跨中段截面 支座截面 因，故可在梁跨中的某 长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应按计算配置腹筋。3）计算剪力图分配 在图4所示的剪力包络图中，支点处剪力计算值，跨 中处剪力计算值 的截面矩跨中截面的距离可由剪 力包络图按比例求得 在l1长度内可按构造要求布置箍筋。 同时，根据公路桥规（JTG D62-2004）规定，在支座中心线附近h/2=650mm 范围内，箍筋的间距最大为100mm。 距支座中心线h/2处的计算剪力值V，由剪力包络图按比例求得 其中应由混凝土和箍筋承担的剪力计算值至少为；应由弯起钢筋（包括斜筋）承担的剪力计算值最多为，设置弯起钢筋区段长度长度为4505
7、mm（图4）图4 计算剪力分配图（尺寸单位：mm；剪力单位：kN）4)箍筋设计 采用直经为8mm的双肢箍筋，箍筋截面积。 在等截面钢筋混凝土简支梁中，箍筋尽量做到等距离布置。为计算简便，斜截面内纵筋配筋百分率p及截面有效高度h0可近似按支座截面和跨中截面的平均值取用，计算如下：跨中截面 取支点截面 则平均值分别为 箍筋间距Sv计算为：确定箍筋间距Sv的设计值尚应考虑公路桥规（JTG D62-2004）的构造要求。 若箍筋间距计算值取Sv=400mm1/2h=700mm及400mm，是满足规范要求的，但采用8双肢箍筋，箍筋配筋率（R235钢筋时），故不满足规范规定。现取Sv=250mm计算箍筋配
8、筋率SV=0.22%0.18%，且小于1/2h=700mm和400mm。综合上述计算，在支座中心向跨径长度方向的1400mm范围内，设计箍筋间距Sv=100mm；而后至跨中截面统一的箍筋间距取Sv=250mm。5） 弯起钢筋及斜筋设计设焊接钢筋骨架的架立钢筋为222，钢筋重心至梁受压翼板上边缘距离。弯起钢筋的弯起角度为45，弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。为了得到每对弯起钢筋分配的剪力，要由各排弯起钢筋的末端点应落在前一排弯起钢筋弯起点的构造规定来得到各排弯起钢筋的弯起点计算位置，首先要计算弯起钢筋上、下弯点之间垂直距离现拟弯起N1-N5钢筋，计算的各排弯起钢筋弯起点截面的以及至支座中心距离、分配
9、的剪力计算值、所需的弯起钢筋面积值列入表1. 表1 弯起钢筋计算表 弯起点1234512301199116711361104矩支座中心距离12302429359647325836分配的计算剪力值164.37142.8694.2046.840.73需要的弯起面积9398165382684可提供的弯起面积弯筋与梁轴交点到支座中心距离（mm）6121843301442095345根据公路桥规（JTG D62-2004）规定，简支梁的第一排弯起钢筋（对支座而言）的末端弯折点应位于支座中心截面处。这时计算为： 所需要提供的弯起钢筋截面Vsb1为： 其中弯起的弯起角为45，则第一排弯筋（2N5）的弯起点1
10、距支座中心距离为1230mm。弯筋与梁纵轴线交点1距支座中心距离为： 对与第二排弯起钢筋： 弯起钢筋（2N4）的弯起点2距支点中心距离为: 分配给第二排弯起钢筋的计算剪力 值Vsb2 ，由比例关系计算： 得 Vsbi=142.86kN其中，设置弯起钢筋区段长为4050mm。所需要提供的弯起钢筋截面Vsb2为： 第二排弯起钢筋与梁轴线交点2距支座中心距离为： 其他各排弯起钢筋的计算方法与第二排弯起钢筋计算方法相同。由表1可见，原拟定弯起钢筋的弯起点距支座中心距离为，已大于，即在欲设置弯筋区域长度之外，故暂不参加弯起钢筋的计算，图6中以截断钢筋表示，但在实际工程中，往往不截断而弯起，以加强钢筋骨架
11、施工时的刚度。按照计算剪力初步布置弯起钢筋如图6。 现在按照同时满足梁跨间各截面和斜截面抗弯要求，确定弯起钢筋的弯起点位置。由已知跨中截面弯矩计算值，支点中心处，按式作出梁的计算弯矩包络图（图6）。在截面处，因，则弯矩计算值为: 表2 钢筋弯起后相应各正截面受弯承载能力梁区段截面纵筋有效高度h0 （mm）T形截面类别受压区高度x（mm）抗弯承载力Mui（kNm）支座中心-1点2281349第一类145531点-2点4281333第一类2810872点-3点6281318第一类4115673点-4点8281302第一类5520634点-N1钢筋截断处828+2251287第一类662436N1钢
12、筋截断处-梁跨中828+4251276第一类772805将表2的正截面受弯承载能力Mui在图6上用各平行直线表示出来，它们与弯矩包络图的交点分别为i、j、q，并以各Mui值代入中，可求得i、j、q跨中截面距离x值（图6）。现在以图6中所示弯起钢筋弯起点初步位置，来逐个检查是否满足公路桥规（JTG D62-2004)的要求。第一排弯起钢筋（2N5）：其充分利用点“m”的横坐标,而的弯起点1的横坐标，说明1点位于m点左边，且，满足要求。其不需要点“n”点的横坐标，而钢筋与梁中轴线交点的横坐标，满足要求。第二排弯起钢筋（）：其充分利用点“l”的横坐标,而的弯起点2的横坐标,且，满足要求。其不需要点“m”点的横坐标，而钢筋与梁中轴线交点的横坐标，满足要求。第三排弯起钢筋（）其充分利用点“k”的横坐标,而的弯起点3的横坐标,且，满足要求。其不需要点“l”点的横坐标，而钢筋与梁中轴线交点的横坐标，满足要求。由上述检查结果可知图6所示弯起钢筋弯起点初步位置满足要求。由钢筋弯起点形成的抵抗弯矩图远大于弯矩包络图，故进一步调整上述弯起钢筋的弯起点位置，在满足规范对弯起钢筋弯起点要求前提下，使抵抗弯矩图接近弯矩包络图；在弯起钢筋之间，增设直径为16mm的斜筋（图7），即为调整后主梁弯起钢筋、斜筋的布置图6） 斜截面抗剪承载能
