16米钢筋混凝土T 梁
设计
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计算
书
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一、设计资料
1、设计荷载:公路-Ⅱ级
人群荷载3KN/㎡
2、桥面净空:净—7+2×1m人行道;
3、主梁跨径和全长:
标准跨径LB=16m
计算跨径LP=15.5m
主梁全长L全=15.96m
4、材料
混凝土:C30
钢筋:主钢筋,弯起钢筋和架立钢筋用Ⅱ级,其它用I级。
桥面铺装:沥青混凝土6cm,C40防水混凝土10cm;
二、设计依据与参考书
《公路桥涵设计规范(合订本)》(JTJ021-85)人民交通出版社
《结构设计原理》叶见曙主编,人民交通出版社
《桥梁计算示例集》(梁桥)易建国主编,人民交通出版社
《桥梁工程》(2004)邵旭东主编,人民交通出版社
三、桥梁纵横断面及主梁构造
横断面共5片主梁,间距1.6m。纵断面共5道横梁,间距3.875m。尺寸拟定见图,T梁的尺寸见下表:
T形梁尺寸表(单位:m)
主梁
计算
主梁
梁肋
横隔梁
横隔梁
横隔梁
翼板
翼板
长度
跨径
高度
宽度
高度
宽度
间距
厚度
宽度
15.96
15.50
1.30
0.18
1.00
0.15~0.16
3.875
0.08~0.14
1.60
桥梁横断面图
桥梁纵断面图
主梁断面图 横梁断面图
四、主梁计算
(一)主梁荷载横向分布系数
1、跨中荷载弯矩横向分布系数((按G-M法))
(1)主梁抗弯及抗扭惯矩
和
求主梁的重心位置
平均板厚
=1/2(8+14)=11cm
=
=1/12×142×113+142×11×(41.2-11/2)2+1/12×18×1303+18×130×(130/2-41.2)2=6627500cm4=6.6275×10-2m4
T形截面抗弯及抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和,即:
式中:
—矩形截面抗扭惯矩刚度系数
—相应各矩形的宽度与厚度
查表知:
t1/b1=0.11/1.60=0.069 c1=1/3
t2/b2=0.18/(1.3-0.11)=0.151 c2=0.301
=1/3×1.60×113+0.301×1.19×0.183=0.0028m4
单位抗弯及抗扭惯性矩:
=
/b=0.066275/160=4.142×10-4 (m4/cm)
=
/b=0.0028/160=1.75×10-5(m4/cm)
(2)求内横梁截面和等刚度桥面板的抗弯惯矩
翼板有效宽度λ计算横梁长度取为两边梁的轴线间距 即:
L=4×1.6=6.4 m
C=
(3.875-0.15)=1.863m
㎝
=15㎝
C/L=1.863/6.4=0.291
根据C/L比值 查表求得λ/C=0.649
λ=0.649C=0.649×1.863=1.21m
求横梁截面重心位置:
=
=0.215m
横梁的抗弯和抗扭惯矩
=
=3.18×10-2 (m4)
查表
但由于连续桥面的单宽抗扭惯矩只有独立板宽扁板者的翼板可取
查表得
故
单位抗弯及抗扭惯矩
(m4/㎝)
(m4/㎝)
(3)计算抗弯参数
和扭弯参数
:
(4)求各主梁的跨中荷载横向分布影响线
以知
查G-M表 得下面数值:
荷 载 位 置
梁位
b
3b/4
b/2
b/4
0.00
-1/4b
-1/2b
-3/4b
-b
校核
k1
0.00
0.92
0.97
1.00
1.05
1.08
1.05
1.00
0.97
0.92
8.04
b/4
1.08
1.09
1.09
1.11
1.05
0.98
0.89
0.82
0.77
7.96
b/2
1.25
1.30
1.20
1.10
1.00
0.90
0.79
0.72
0.65
7.96
3b/4
1.58
1.42
1.25
1.08
0.93
0.82
0.74
0.65
0.58
7.97
b
1.83
1.55
1.29
1.08
0.90
0.78
0.66
0.60
0.50
8.03
k0
0.00
0.75
0.89
1.00
1.12
1.18
1.12
1.00
0.89
0.75
7.95
b/4
1.62
1.52
1.35
1.28
1.12
0.92
0.75
0.36
0.15
8.19
b/2
4.10
2.10
1.78
1.40
1.00
0.52
0.13
-0.28
-0.65
8.38
3b/4
3.39
2.79
2.10
1.50
0.90
0.38
-0.18
-0.57
-1.05
8.09
b
4.10
3.50
2.41
1.58
0.80
0.12
-0.52
-1.02
-1.60
8.12
计算公式
荷 载 位 置
b
3b/4
b/2
b/4
0
-1/4b
-1/2b
-3/4b
-b
(5)绘制横向分布影响线图,求横向分布系数
按规定,汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m。人群荷载取3
。人行道板以1.2KN集中竖向力作用在一块板上。
人群荷载:
人行道板:
2、支点荷载横向分布系数计算
采用杠杆法计算各梁支点荷载横向分布系数,荷载布置见图,计算结果见表。
人群荷载:
(二)内力计算
1、 恒载内力计算:
上部结构自重计算表
构件名
单元构件体积及计算式
容重
每延米重量
主梁
1.60×1.30-2×0.71×[1.30-(0.08+0.14)/2=0.39
25
0.39×25=9.76
外主梁横梁
0.89×(0.16+0.15)/2×2×0.71×5/15.5=0.0632
25
0.0632×25=1.58
内主梁横梁
0.89×(0.16+0.15)/2×0.71×5/15.5=0.0316
25
0.0316×25=0.79
桥面铺装
沥青混凝土:1.6×0.06=0.096
混凝土垫层:1.6×0.1=0.16
23
24
2.208
3.84
人行道及栏杆
25
按13.97N/m计
一侧人行道部分每2.5m长时重13.97KN,1.0m长时重13.97/2.5=5.59KN/m,按板横向分布系数分摊至各梁的板重为:
1、5号梁:η1板=0.47 η1板q=0.47×5.59=2.63 KN/m
2、4号梁:η2板=0.528 η2板q=2.95 KN/m
3号梁:η3板=0.31 η2板q=1.73 KN/m
则各梁的恒载汇总如下:
各梁的恒载汇总表
梁号
主梁
横梁
栏杆及人行道板
铺装层
合计
1(5)
9.76
0.79
2.36
6.048
19.23
2(4)
9.76
1.58
2.95
6.048
20.34
3
9.76
1.58
1.73
6.048
19.12
主梁恒载内力计算
设x为计算截面离支座的距离,并令a=x/L,则:主梁弯距和剪力的计算公式分别为:
弯距及剪力影响线
影响线面积计算见表
项目
计算图示
影响线面积ΩM
M1/2
ΩM=1/8×L2×1/2=1/8×15.52=30.03
M1/4
ΩM=3/32×L2×1/2=3/32×15.52=22.52
Q1/2
ΩM=0
Q0
ΩM=1/2× L =1/2×15.5=7.75
恒载内力计算结果见表
梁号
(KN.m)
(KN.m)
(KN.m)
1(5)
19.23
30.03
577.48
19.23
22.52
433.06
19.23
7.75
149.03
2(4)
20.34
30.03
610.81
20.34
22.52
459.06
20.34
7.75
157.64
3
19.12
30.03
574.71
19.12
22.52
430.58
19.12
7.75
148.18
2、活载内力计算:
(1)汽车荷载冲击系数
简支梁的自振频率为:
介于
和
之间,《桥规》规定 冲击系数按下式计算:
(2)公路Ⅱ级均布荷载
集中荷载
及其影响线面积
按照《桥规》规定。 公路Ⅱ级车道荷载按公路Ⅰ级车道荷载的0.75倍采用。即均布荷载
=7.875 Kn/m
=178.5kN
公路Ⅱ级及影响面积
表
项目
顶点位置
L/2
7.875
178.5
30.03
L/4
7.875
178.5
22.52
支点
7.875
178.5
7.75
L/2
7.875
178.5
1.94
可变作用(人群荷载每延米)
(3)可变作用效应(弯矩)计算
公路Ⅱ级产生的弯矩
梁号
内力
弯矩效应
1
0.501
1.3172
7.875
30.03
178.5
3.875
612.52
22.52
2.906
459.35
2
0.462
30.03
3.875
564.84
22.52
2.906
423.59
3
0.416
30.03
3.875
508.60
22.52
2.906
381.41
人群荷载产生的弯矩
梁号
内力
弯矩效应
1
0.636
2.25
30.03
42.97
22.52
32.23
2
0.562
2.25
30.03
37.97
22.52
28.48
3
0.155
2.25
30.03
10.47
22.52
7.85