装配式钢筋混凝土简支T型梁桥课程设计

单轮时： a ' = a1 + 2l0 = 0.42 + 2 × 0.9 = 2.22m
按《桥规》4.3.2 条规定，局部加载冲击系数1 + μ = 1.3 。 作用于每来宽板条上的弯矩为：
双轮时：
M Ap
=
−(1 +
μ) P
4a
⎜⎛ ⎝
l
0
−
b1 4
⎟⎞ × 2 ⎠
=
−1.3 ×
140 × 2 4 × 3.62
桥墩桩柱的外力有上部结构恒载与盖梁的恒载反力以及柱身自重；可变作用按最不利位置布置， 得到最不利的作用效应组合。桩的内力计算采用“m 法”，为了简便，按照桩与土的相对刚度，将桩分
为刚性桩和弹性桩两类，《公路桥涵地基与基础规范》规定当桩的入土深度 h > 2.5 时，就必须按桩身的 α
实际刚度（弹性桩）来计算。在最不利组合内力作用下，可先配筋，再按钢筋混凝土偏心受压构件进行 验算。
⎝
2
⎠
M j = M A = 28.08kN·m < M d = 33.71kN·m 承载能力满足要求。
=
glb' − b 2
=
5.87 ×
2 − 0.2 2
=
5.283(kN )
行车道板按两端固定和中间铰接的板计算，见图 6.1-2。
图 6.1-2 行车道板计算图（尺寸单位：cm）
3
（2）、可变荷载产生的效应 公路—Ⅱ级：以重车后轮作用于绞缝轴线上为最不利荷载布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车 轮荷载。
3、构思宗旨
符合地区发展规划，满足交通功能需要。桥梁构造形式简洁、轻巧。设计方案力求结构新颖，尽量 采用有特色的新结构，又要保证受力合理，并技术可靠，施工方便。
4、比选方案
第一方案：上承式拱桥 孔径布置：跨度 60m，是一种美观经济的常用桥型。主跨结构构造可以采用中承式。主墩基础：由 于该桥修建在软土地基上，故两岸桥台采用轻型结构，既减小自重，又能增大桥台台背的土抗力，能够 减小桥台的水平位移和转角，保证桥梁能正常的运营。施工方案：已有成熟的工艺技术经验。需要用大 量的吊装设备，占用一定的场地，同时需要较多的人力。 第二方案：简支 T 形梁 孔径布置：采用 20m 跨径，共 3 跨，全桥长为 60m。桥梁结构构造：全桥上部结构采用 5 片主梁， 主梁高度为 1.5m，主梁翼缘宽度为 2.0m，每跨设五道横隔梁（支点、跨中、1/4 截面）。桥墩基础：选
悬臂板根部高度 h = 18cm ，净保护层 a = 2cm 。拟选用 C12 钢筋，则有效高度 h0 为：
h0
=
h−a
−
d 2
=
0.18 − 0.02 − 0.006
=
0.154(m)
按《公预规》5.2.2 条：
γ 0M d
≤
f
cd
bx⎜⎛ ⎝
h0
−
x ⎟⎞ 2⎠
28.08 ≤ 13.8 ×103 ×1.0 × x × ⎜⎛ 0.154 − x ⎟⎞
抗拉强度设计值 ftd = 1.38MPa 。钢筋：主筋采用 HRB400 级钢筋，抗拉强度设计值 f sd = 330MPa ，直径
小于 10 的，一律采用 R235 级钢筋，抗拉强度设计值 fsd = 195MPa 。 支座：选用与主梁截面尺寸相适应的板式橡胶支座。 计算方法：采用极限状态设计法进行设计，其中主梁和横梁的汽车荷载横向分布系数支点处采用杠
承载能力验算：
f sd As
=
f
cd
b
' f
x
( ) x = f sd As
f
cd
b
' f
= 330 × 0.000707 (13.8 ×1.0) = 0.0169(m)
Md
=
f cd
b
' f
x⎜⎛ ⎝
h0
−
x ⎟⎞ 2⎠
= 13.8 ×103 ×1.0 × 0.0169 × ⎜⎛ 0.154 − 1 × 0.0169⎟⎞ = 33.71(kN·m)
T 梁翼缘板自重： g3 = 0.13 ×1.0 × 25 = 3.25(kN / m)
每延米跨宽板恒载合计： g = ∑ gi = 5.87kN / m.
每延米板上永久荷载产生的效应
弯矩： M Ah
=
− 1 × 5.87 × ⎜⎛ 2 − 0.2 ⎟⎞2
2
⎝2⎠
=
−2.377(kN ·m )
剪力：VAh
175
湿，硬塑，均匀
260
桩周土极限摩 阻力（kPa）
22 42 18 42 42 46
75
2、技术要求
a.一般公路等级：公路－II 级 b.汽车荷载：公路－II 级； c.人群荷载：3.0kN/㎡ d.桥梁宽度：净 0.75m（人行道）＋净 9m（行车道）＋净 0.75m（人行道） e.桥梁横坡：i=±1.5% f.不少于三孔 g.不考虑通航。
地质资料：拟建场区地形较平坦，地貌单元为滨海相与河相淤积叠加地貌单元。地下水为上层滞水 和潜水，水位埋深与河水一致，受大气降水及河流水面变化而变化。根据勘察报告，各地层地质分布特 征及工程地质性质评价如表 6.1-1（由上而下）：
层次
1 2 3 4 5 6
7
名称
素填土 软塑粘土 淤泥质粘土 软塑亚粘土 中密粉砂 软塑亚粘土
取板宽1m 计算，当选用 12 钢筋时，需要钢筋间距为16cm 时，此时所提供的钢筋截面积为：
4
图 6.1-3 行车道板钢筋分置图（尺寸单位：cm）
Ag = 7.07cm2 > 5.77cm2
按《公预规》5.2.9 条规定，矩形截面受弯构件的截面尺寸应符合下列要求，即：
V j ≤ 0.51×10−3 × fcu,k bh0 = 0.51×10−3 × 30 ×1000 ×154 = 430.18(kN ) > V j = 41.54(kN )
1
用双柱式桥墩，直径为 1.3m，系梁高度为 1.1m。墩下钻孔灌注桩直径为 1.4m，长度为 30m。施工方案： 采用从下往上流水性作业。
第三方案：悬臂刚构桥 孔径布置：15m+30m+15m，共长 60m。桥梁上下部结构构造：上部结构为变截面箱梁，采用单箱 单室形式。用高强混凝土以及采用大吨位预应力体系来实现主梁的轻型化。由于弱风化岩强度较高，钻 孔灌注桩的终孔深度以弱风化岩控制。为防止水位较低时，钻孔桩露出水面而影响桥梁美观，在承台四 周设置了 2m 深的围裙。钻孔灌注桩用 C30 水下混凝土，承台采用 C35 混凝土。采用悬臂浇注施工。 5、方案评选 根据设计构思宗旨，桥型方案应满足结构新颖、受力合理、技术可靠、施工方便的原则。以上三个 方案基本都满足这一要求。 经济方面：从材料用量来评比，第一方案是最经济的，第三方案的材料用量稍高，如果仅从材料方 面看，第一方案是最好的。 安全方面：由于河道不考虑通航要求，所以通航安全不作为主要的比选对象。而行车安全主要是通 过桥面设计布置来实现，结构和基础条件的安全以及施工安全的角度进行比较。其中第二方案在中小跨 径使用非常多，其施工技术已趋于成熟；而第三方案抗震性能好。 功能方面：桥梁的使用功能包括两个方面：一是跨越障碍，二是承受荷载。悬臂刚构有较好的平整 度，所以行车舒适性在三个方案中最好。 施工方面：从施工难度看，三种方案的施工方法差别不是太大。就施工程序而言，简支梁的施工无 疑成为最合适的方案。 总的来说，这三中方案都符合了安全、功能、经济、施工的要求。在美观上第一方案较有优；在功 能要求上，第二方案占有一定的优势。但本次设计鉴于水平有限，故选简支梁作为某公路桥的设计方案。
⎝
2⎠
x = 0.0138
ξ jg h0 = 0.55 × 0.154 = 0.0847 (m) > x = 0.0138(m)
按《公预规》5.2.2 条规定：
f sd As
=
f cd
b
' f
x
( ) ( ) As = 13.8 ×1.0 × 0.0138 330 = 5.77 ×10−4 m2 = 5.77 cm2
6.1.2 桥梁结构设计方案说明
钢筋混凝土简支 T 形梁桥的上部结构由主梁、横梁、行车道板、桥面部分和支座等部分组成。其中 主梁是桥梁的主要承重构件，预制的主梁和行车道板连接成整体，使车辆荷载在各主梁之间有良好的横 向分布。
标准跨径 20m；计算跨径：19.5m；主梁全长：19.96m(主梁预制长度)。桥面净空：净-9+2×0.75m； 设计活荷载：公路－Ⅱ级，人群荷载为 3kN m2 。材料及工艺：混凝土均采用 C30， Ec = 3.00 ×10 4 MPa ，
按《桥预》4.3.1 条后车轮着地宽度 b2 及长度 a2 为： a2 = 0.2m ， b2 = 0.6m
顺行车方向轮压分布宽度： a1 = a2 + 2H = 0.2 + 2 × 0.11 = 0.42(m) 垂直行车方向轮压分布宽度： b1 = b2 + 2H = 0.6 + 2 × 0.11 = 0.82(m) 荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度： a = a1 = 1.4 + 2l0 = 0.42 + 1.4 + 2 × 0.9 = 3.62(m)
按《公预规》5.2.10 条规定：
V j ≤ 0.5 ×10−3 ×α 2 ftd bh0 = 0.5 ×10−3 ×1.0 ×1.39 ×1000×154 = 107.03(kN ) > 41.54(kN )
满足要求。 故不需要进行截面抗剪承载力计算，仅按构造要求配置箍筋。板内分布钢筋用φ8，间距取 20cm。
=
25.14(kN )
（3）、内力组合：1.2M Ah + 1.4M Ap = −1.2 × 2.377 − 1.4 ×18.02 = −28.08(kN·m)
1.2VAh + 1.4VAp = 1.2 × 5.283 + 1.4 × 25.14 = 41.54(kN·m)
故行车道板的设计作用效应为： M A = −28.08kN·m ；VA = 41.54kN （4）、截面设计、配筋与强度验算
亚粘土
表 6.1-1
层 厚(m)
2.0～3.3 13.2～13.5 11.0～11.9 6.8～7.9 3.0～5.8
2～3.7 该层未钻穿， 工程地质好
土层分布特征及其工程性质
土层性质
容许承 载力（kPa）
软－硬塑，湿
88
湿－饱和
125
饱和，流塑、高压缩性
70
湿，不均匀
150
中密不均匀
225
湿，不均匀
⎜⎛ 0.9 ⎝
−
0.82 ⎟⎞ 4⎠
=
−18.02(kN·m)
单ห้องสมุดไป่ตู้时：
M
' Ap `
=
−1.3 ×
140 4 × 2.22
(0.9
−
0.21)
=
14.11(kN ·m )
取最大值： M Ap = −18.02kN ·m
作用于每米宽板条上的剪力为：VAp
=
(1 +
μ ) 2P
4a
= 1.3 ×
70 3.62
6.1.3 上部结构计算
1、行车道板的计算 （1）、永久荷载及其效应 每延米板上的恒载 g(以纵向 1m 宽的板条进行计算)
沥青混凝土层面： g1 = 0.02×1.0 × 23 = 0.46(kN / m) C25 混凝土垫层： g2 = 0.09 ×1.0 × 24 = 2.16(kN / m)
表611土层分布特征及其工程性质层次名称层厚m土层性质容许承载力kpa桩周土极限摩阻力kpa1素填土2033软硬塑湿88222软塑粘土132135湿饱和125423淤泥质粘土110119饱和流塑高压缩性70184软塑亚粘土6879湿不均匀150425中密粉砂3058中密不均匀225426软塑亚粘土237湿不均匀175467亚粘土该层未钻穿工程地质好湿硬塑均匀260752技术要求a
杆原理法，跨中采用比拟正交异性板法（G-M 法），其中横隔梁的剪力计算部分还需参考偏心压力法。 选用如图 6.1-l 所示，其中横梁用五根。
2
图 6.1-1 横断面图（尺寸单位：cm） 下部结构由盖梁、墩柱、系梁、钻孔灌注桩等部分组成。 设计依据：《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60－2004），简称《桥规》；《公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计规范》（JTG D64－2004），简称《公预规》。交通部标准——公路桥涵地基与基础设 计规范（JTJ024-85）。 下部结构设计方法：在构造上，桩柱的钢筋伸入到盖梁内，与盖梁的钢筋结成整体，因此盖梁与柱 刚接呈刚架结构。当盖梁与柱的线刚度之比大于 5 时，双柱式盖梁按简支梁计算。活荷载的布置应使各 种组合为盖梁最不利的情况，求出支点最大反力作为盖梁的活载。盖梁内力计算时，控制截面应选取支 点和跨中截面。在计算支点负弯矩时，采用非对称布置活载与恒载的反力；在计算跨中正弯矩时，采用 对称布置活载与恒载的反力。根据弯矩包络图配置受弯钢筋，根据剪力包络图配置弯起钢筋和箍筋。
第 6 部分 毕业设计示例
6.1 某钢筋混凝土 T 型梁桥设计及施工组织设计
6.1.1 桥梁总体设计方案说明
1、设计资料
该工程位于某乡镇公路上。气象资料：全线位于亚热带向暖温带过渡地区，属海洋性气候，具有明 星的季风特征，冬干冷夏湿热，年平均气温 13～15℃，夏季最高气温可达 40℃以上，无霜期 210～230 天，年平均降水量 990～1050mm，年际变化较大。地震资料：地震动峰加速度系数：0.10g。