桥梁课程设计指导书

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对于橡胶板
式中: 一支座压力标准值,汽车荷载应计入冲击系数;
一橡胶支座使用阶段的平均压应力限值, =10 000KPa;S应在 范围内取用,计算公式见表4-1。
2)确定支座的厚度;
板式橡胶支座的重要特点是:梁的水平位移要通过全部橡胶片的剪切变形来实现。显然,橡胶片的总厚度 与梁体水平位移 之间应满足下列关系:
3)横向分布系数在桥跨方向的变化,第一根内横隔梁与端点之间按直线变化。
2、主梁内力计算(支点、1/4处、跨中)截面
1)荷载内力(V、M)计算:桥面铺装层、防撞墙、主梁的荷载集度。利用影响线或直接由平衡条件求出内力。
2)活载内力(V、M)计算:(利用车道荷载计算)
利用横向分布系数计算结果,在影响线上直接布载找最不利位置求出各截面的最大内力
一作用于一个支座上的汽车荷载制动力;
一橡胶的剪变模量
同时,考虑到橡胶支座工作的稳定性,《桥规》还规定 不应大于支座顺桥向边长的0.2倍。
确定了橡胶片总厚度 ,再加上金属加劲薄板的总厚度,就可得到所需支座的总厚度h。
2)验算支座的偏转情况
主梁受荷后发生挠曲变形时,梁端将引起转角 ,此时支座伴随出现线性的压缩变形,梁端一侧的压缩变形量为 ,梁体一侧的为 。为了确保支座偏转时橡胶与梁底不发生脱空而出现局部承压的现象,则必须满足条件:
铰接悬臂板(弯矩布载将轮置于板的跨中、剪力将轮置于悬臂根部)顺桥向取1M板长计算。
1)计算行车道板的有效工作宽度
前后轴不重叠时 ;前后轴重叠时 ;
2)计算荷载集度
3)按铰接悬臂梁计算弯矩值
4)按悬臂梁计算剪力值
连续单向板:(弯矩布载将轮置于板的跨中、剪力将轮置于悬臂根部)顺桥向取1M板计算。
1)计算行车道板的有效工作宽度
布置最不利轮载位置用 计算横向分布系数。
铰接梁法(现浇企口缝或仅在翼板之间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接无中间横隔梁);
计算出 用查表法会出横向分布系数影响线。布置最不利轮载位置用 计算横向分布系数。
比拟正交异性板法(对于主梁、连续的桥面板和多道横隔梁组成的钢筋混凝土梁,当其宽度与其跨径之比值较大时)。此法由于需查表和查曲线计算,认为造成误差,而且较为繁琐,目前较少采用。
计入汽车制动力时
上述式中: 一由结构自重引起的支座反力标准值;
一由结构自重标准值和0.5倍汽车荷载标准值(计入冲击系数引起的支座反力);
一橡胶与混凝土间的摩擦系数以及与钢板间的摩擦系数;
一由上部结构温度变化、混凝土收缩徐变等作用标准值引起的剪切变形和纵向力标准值产生的支座剪切变形,但不包括汽车制动力引起的剪切变形;
(一)、主梁荷载横向分布系数计算(利用车辆荷载计算)
1、对于主梁的端部,采用杠杆法计算横向分布系数。将桥面板看成简支在主梁的简支梁或伸臂梁来计算。
按简支梁或伸臂梁的支座反力影响线绘制方法绘制梁的横向分布系数影响线。布置最不利轮载位置用 计算横向分布系数。
2、跨中横向分布系数根据主梁的连接情况采用
偏压法、修偏法(横向刚度大、窄桥B/L≤0.5);
3、横向分布系数在桥跨方向的变化,第一根内横隔梁与端点之间按直线变化。
(二)、主梁内力计算(支点、变截面点、1/4处、跨中)截面
1、荷载内力(V、M)计算:桥面铺装层、防撞墙、主梁的荷载集度。利用影响线或直接由平衡条件求出内力。
2、活载内力(V、M)计算:(利用车道荷载计算)
利用横向分布系数计算结果,在影响线上直接布载找最不利位置求出各截面的最大内力
1.8-2.5
h=(1/14-1/25)l
b=0.18-0.2
主梁梁肋厚度在满足抗剪的要求下可适当减薄,但梁肋太薄,混凝土不易振捣密实。梁肋端部2.0-5.0m范围内可逐渐加宽,以满足抗剪和支座安放的要求。对于预应力主梁梁肋,一般做成马蹄形,端部宽度上应满足预应力锚具布置的要求。
对于跨径10M、13M、16M、20M的标准设计所采用的梁高相应为0.9m,1.0m,1.1m,1.3m.但对荷载等级较大时,梁高应适当提高。梁肋宽度通常为15-20CM,同时视梁的主筋直径和钢筋的骨架片数而定。主梁翼板宽度视主梁间距及主梁高度和施工起重设备来定。一般有1.58m,2.18m两种.跨径小的可以取大值。对于翼板宽度较大并且跨径较大时,常作成小T梁,主梁之间用湿接缝连接。
1、预应力钢筋的估算
(1)全预应力混凝土构件,在作用的短期效应组合下,应满足
(2)部分预应力混凝土A类构件,在作用短期效应组合下,应 或
(3)所需预应力钢束根数
3、普通钢筋数量的估算
(1)当
(2)当
(3)求出
(4)进而求出 。
4、预应力钢筋纵断面设计
一般是首先进行跨中截面和梁端附近截面设计,根据跨中截面正截面的使用性能和抗弯承载力要求,确定预应力钢筋的数量和布置;梁端附近截面设计主要根据斜界面抗剪承载力和锚下局部承压机布置锚具和安放千斤顶的构造要求,确定预应力钢筋的布置方案。在支点截面处应将预应力钢筋的合力作用点设置在混凝土截面中心处。这样,预应力筋必须从某一点开始以适当的形式弯起。
对正截面抗弯而言,保证全梁正截面的抗裂性或裂缝宽度限制的需要出发,预应力筋的偏心距
预应力钢筋的合力作用点至截面下核心距点的距离
计算预应力筋束的曲线要素及有关参数。包括各计算截面的预应力筋的位置和倾角。
(四)、主梁毛截面几何特征
分别计算跨中截面,四分点截面,变化点截面,支点截面的毛截面几何特性,计算项目包括Am,ys,Im,并验证截面效率指标是否合理;
2、主梁的各部分尺寸及布置
下表为常用的简支梁主梁尺寸的经验数据。其变化范围较大,跨径较大时应取较小比值;反之,则取较大的比值。
桥梁型式
适用跨径
主梁间距(m)
主梁高度
主梁肋宽度(m)
钢筋混凝土简支梁
8<L<20
1.5-2.2
h=(1/11-1/18)l
b=0.16-0.20
预应力混凝土简支梁
20<L<50
(2)当不符合上述规定时则应设置预拱度。预拱度值按结构自重和1/2可变荷载频遇值计算的长期挠度值之和采用。
三、横隔梁的计算
1、横隔梁弯矩、剪力计算
(1)用偏压法或比拟正交异性板法绘出跨中横隔梁的内力影响线(M、V),利用前面计算横向分布系数的结果。
偏压法计算弯矩影响线竖标:
竖标画在1号梁中线处。
偏压法计算剪力影响线竖标:
1、主梁混凝土浇筑,预应力束张拉(阶段1)管道尚未灌浆,应计入普通钢筋的的换算截面,但应扣除预应力筋预留管道的影响。
2、灌浆封锚,预应力筋能够参与受力,应计入其换算截面。
3、二期恒载及活载作用。应计入普通钢筋和预应力钢筋的得换算截面的几何性质。
列表计算跨中截面,四分点截面,变化点,支点截面净截面,换算截面的惯性矩,梁各截面对重心轴的静矩,钢束重心布置位置校核`。
3、简支梁冲击系数的计算,按新规范根据自振频率f的大小确定:
自振频率的计算方法,对于简支梁
-结构的计算跨径(m),
E-结构材料的弹性模量(N/m2),
4、进行各截面的最不利荷载组合,求出控制内力。
(基本组合(用于承载能力极限状态计算)
短期组合(用于正常使用极限状态)
长期组合(用于正常使用极限状态)
(三)、从满足主要控制截面在正常使用极限状态的使用要求和承载能力及现状要求的条件出发,估算预应力钢筋和普通钢筋的数量,并进行合理的布置及纵断面设计;
式中: 一橡胶片的总厚度;
一橡胶片的容许剪切角正切值,对于硬度为 ~ 的氯丁橡胶,规范规定,当不计汽车荷载制动力作用时采用0.5,计及汽车荷载制动力时可采用0.7。
由此,上式可写成:
以及
上述式中: 一上部结构在结构自重作用下由温度变化等因素引起作用于一个支座上的水平位移;
一由汽车荷载制动力引起作用于一个支座上的水平位Байду номын сангаас;
一由汽车荷载引起的制动力标准值;
一支座平面毛面积。
2、预应力混凝土简支箱(T)梁设计
一、拟定主梁尺寸及横向布置(参照标准图及以往设计资料)
根据设计要求,参照已有的设计图纸和资料,选择预加力系和锚具形式,选定截面形式,并初步拟定截面尺寸,选定材料规格。
二、根据构件可能出现的荷载效应组合,计算主梁控制截面(支点、变截面点、1/4处、跨中)的设计内力(弯矩和剪力)及其相应的组合值;(恒载内力计算不做赘述,对于预应力混凝土梁应分期计算其恒载内力)
简支梁冲击系数的计算,按新规范根据自振频率f的大小确定:
自振频率的计算方法,对于简支梁
-结构的计算跨径(m),
E-结构材料的弹性模量(N/m2),
3)进行各截面的最不利荷载组合,求出控制内力。
3、(承载能力极限状态的计算)主梁的配筋及强度验算:
A)主梁的正截面配筋及强度验算;
同时需验算最大配筋率和最小配筋率
竖标画在1号梁中线处。
(2)利用杠杆法或半波正旋(级数展开)求出中间横隔梁的纵向最不利位置及其荷载峰值。
(3)横向布载求出横隔梁的最大活载内力。
(4)进行内力组合求出控制内力
2、横隔梁正截面抗弯配筋及强度复核
四、行车道板的计算(根据翼板连接情况确定按铰接悬臂板还是用连续单向板计算内力)
1、行车道板的弯矩与剪力(恒载内力计算不再赘述)
桥梁工程课程设计指导书`
长春工程学院
土木工程学院道桥教研室
1、普通钢筋混凝土简支T型梁桥
一、横断面布置
1、横隔梁设置及横隔梁各部分尺寸拟订
端横隔梁必须设置,跨中横隔梁一般每隔5-10米设置1道,端横隔梁做成与梁肋同高,中横隔梁通常作成主梁高度的0.7-0.9倍,横隔梁的肋宽通常采用15-18cm,
且宜作成与主梁上宽下窄和内宽外窄的楔形,以便脱模。
当一个单独荷载作用在板的跨中时, ;
前后轴重叠时,
荷载在板的支承处, ;荷载靠近板的支承处, ;
同时检查是否左右轮进入单元板内,如果有轮子进入板单元内,应计算在内。
2)计算荷载集度
3)简支梁跨中计算的弯矩值 ,按下式折算成单向板的弯矩;
2、正截面抗弯配筋与强度复核
铰接悬臂板可按单筋矩形截面配筋与强度复核;
二、主梁的设计计算(恒载内力计算不做赘述)
1、主梁荷载横向分布系数计算(利用车辆荷载计算)
1)对于主梁的端部,采用杠杆法计算横向分布系数。将桥面板看成简支在主梁的简支梁或伸臂梁来计算。
2)跨中横向分布系数根据主梁的连接情况采用
偏压法、修偏法(横向刚度大、窄桥B/L≤0.5);
计算出影响线竖标 竖标画在荷载p=1作用的位置,即
B)主梁的斜截面抗剪配筋及强度验算;
上限值:计算截面最大剪力组合设计值Vd(KN)要满足下列条件,否则需加大尺寸或提高混凝土标号。
下限值:满足时,按构造要求布置箍筋。
C)主梁的承载能力图与弯矩包络图的绘制及其斜截面抗弯能力的验算;
4、(正常使用极限状态的计算)裂缝宽度验算;
5、施工阶段应力验算(按容许应力法)
计算出影响线竖标 竖标画在荷载p=1作用的位置,即
布置最不利轮载位置用 计算横向分布系数。
铰接板(梁)法(现浇企口缝或仅在翼板之间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接无中间横隔梁);
计算出 用查表法会出横向分布系数影响线。布置最不利轮载位置用 计算横向分布系数。
比拟正交异性办法(对于主梁、连续的桥面板和多道横隔梁组成的钢筋混凝土梁,当其宽度与其跨径之比值较大时)。此法由于需查表和查曲线计算,认为造成误差,而且较为繁琐,目前较少采用。
式中: 一平均压缩变形(忽略薄钢板的变形);
一支座抗压弹性模量,
一橡胶弹性体体积模量, =2000 MPa;
一梁端转角。
此外,《桥规》还规定橡胶支座的竖向平均压缩变形 应不超过0.07 。
4)验算支座的抗滑稳定性
为了保证橡胶支座与梁底或墩台顶面之间不发生相对滑动,则应满足以下条件:
不计入汽车制动力时
(五)、钢束预应力损失估算
(一)钢束张拉控制应力
(二)钢束预应力损失
1.钢束与管道壁之间的摩擦损失
反摩阻影响长度
单向板可按双筋矩形截面配筋与强度复核;
同时进行抗剪强度验算;
五、支座的设计
支座可不进行计算,直接根据梁发生的变形,参照有关标准进行选用。
支座计算步骤及内容
1)确定支座的平面尺寸
橡胶支座的平面尺寸。 要由橡胶板本身的抗压强度、梁部或墩台顶混凝土的局部承压强度等三方面因素全面考虑后来确定。在一般情况下,尺寸 多由橡胶支座的强度来控制。
根据要求还需做中性轴处斜截面主拉应力验算:
6、变形计算
短期效应作用下
考虑长期效应的影响,即按短期效应组合计算的挠度值乘以长期增长系数
考虑长期效应的影响,梁式桥的的最大挠度处限值
钢筋混凝土受弯构件的预拱度可按下列规定设置:
(1)当荷载短期效应组合并考虑长期效应影响产生的长期挠度值不超过 时,可不设预拱度;
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