混凝土課程設(shè)計---鐵路橋涵鋼筋混凝土簡支梁設(shè)計

1、<p>　　鐵路橋涵鋼筋混凝土簡支梁設(shè)計</p><p><b>　　1 梁的基本概況</b></p><p>　　1.1結(jié)構(gòu)形式及基本尺寸</p><p>　　采用分片式T形截面。梁梗中心距：180cm.道渣槽寬390cm。每片梁頂寬192cm。梁全長16.50米，計算跨度16米，梁高1.90m，跨中腹板厚30.0cm。</p

2、><p>　　橋上線路為平坡、直線、單線鐵路，道碴橋面；設(shè)雙側(cè)帶欄桿的人行道。</p><p><b>　　截面形式如圖1.</b></p><p><b>　　圖1 梁截面圖</b></p><p>　　1.2 設(shè)計計算數(shù)據(jù)</p><p>　　混凝土使用C25， HRB33

3、5級鋼筋：，，板內(nèi)受力鋼筋，分布鋼筋。梁內(nèi)受力鋼筋，箍筋及縱向水平鋼筋；架力筋。</p><p><b>　　1.3 荷載</b></p><p>　　活載：列車活載:中—活載 ；</p><p>　　人行道活載：距梁中心2.45米以內(nèi)10kPa；距梁中心2.45米以外4kPa；</p><p>　　恒載：人行道板重1.

4、75kPa;</p><p>　　欄桿及托架重（集中作用于欄桿中心）0.76kN/m（順橋）；</p><p>　　道碴及線路設(shè)備重10kPa；</p><p>　　道碴槽板及梁體自重，按容重25 kN/m3計算。板自重可近似按平均厚度計算。</p><p>　　1.4 參考規(guī)范及要求</p><p>　　《鐵路橋涵設(shè)

5、計規(guī)范》TBJ2—85，要求：</p><p>　　道渣槽板：計算跨中梁段內(nèi)、外懸臂板控制截面的內(nèi)力，配置受力鋼筋，并進(jìn)行各項檢驗。</p><p>　　主梁：計算支座、跨中及1/4跨各截面的內(nèi)力；確定腹板加厚的位置，并計算該截面剪力；配置縱向受力主筋、箍筋及斜筋，并進(jìn)行各項驗算</p><p>　　2 道渣槽板的配筋設(shè)計</p><p>　

6、　2.1 道渣槽板承受的荷載</p><p><b>　?。保┯嬎惆宓淖灾兀?lt;/b></p><p>　　板的總面積=1/2×(12+15)×63+0.5×(12+15)×45</p><p>　　+0.5×(15+24)×27×2+0.5×(192-7-20)&

7、#215;6+7×10=3076</p><p>　　計算平均板厚 =25×0.19×1=4.75(KN/m) </p><p><b>　　2）計算列車活載：</b></p><p>　　列車產(chǎn)生的“中—活載”如圖2：</p><p>　　圖2 “中—活載”計算簡圖</p&g

8、t;<p>　　道碴槽板的列車活載特種“中—活載”計算，因為每根枕木傳力到梁頂面時的作用面積為（1.2×3.14）平方米，所以列車荷載為</p><p>　　列車荷載沖擊系數(shù)為：L=（90+72）/2=81cm</p><p>　　3）計算擋碴墻重（擋碴墻尺寸如圖3）</p><p><b>　　圖3 擋碴墻尺寸</b>

9、;</p><p><b>　　作用點(diǎn)：</b></p><p>　　其他各種外力和外力組合見表1.</p><p>　　荷載作用形式如圖4.</p><p>　　圖4. 各種荷載的作用形式</p><p>　　2.2 道渣槽板承受的內(nèi)力計算</p><p>　　在順跨

10、度方向取１米寬的板帶進(jìn)行計算。</p><p>　　1）計算恒載在各截面產(chǎn)生的彎矩及剪力：</p><p>　　E截面：= 0.76×(0.04+1.05)+0.5×1.75×1.05×1.05=1.7931(KN·M)</p><p>　　=0.76+1.75×1.05=2.5975(KN)</p&

11、gt;<p><b>　　A截面：</b></p><p>　　=0.76×(0.04+1.05+0.63)+1.05×1.75×(1.05/2+0.63)+1.465×0.53+0.5×14.75×0.63×0.63= 7.1331(KN·M)</p><p>　　= 2.

12、5975+1.465+14.75×0.63= 13.3550(KN)</p><p><b>　　B截面</b></p><p>　　= 0.76×(0.04+1.05+0.9)+1.05×1.75×(1.05/2+0.9)+1.465×0.8+0.5×14.75×0.9×0.9= 11.

13、2766(KN·M)</p><p>　　= 13.355+14.75×0.27= 17.3375(KN)</p><p>　　C截面：= 0.5×14.75×0.72×0.72= 3.8232(KN·M)</p><p>　　= 14.75×0.72= 10.62(KN)</p>

14、<p>　　D截面：= 0.5×14.75×0.45×0.45= 1.4934 (KN·M)</p><p>　　= 14.75×0.45= 6.6375(KN)</p><p>　　2）計算活載組合1作用下在各截面產(chǎn)生的彎矩及剪力：</p><p>　　E截面：= 4×0.55×(0.

15、5×0.55+0.5)=1.705(KN·M)</p><p>　　=4×0.55=2.2 (KN)</p><p><b>　　A截面：</b></p><p>　　= 4×0.55×(0.5×0.55+0.5+0.63)+0.5×1.389×66.348

16、5;0.25×0.25</p><p>　　=5.971 (KN·M)</p><p>　　=2.2+1.389×66.348×0.25= 25.239(KN)</p><p>　　B截面：=4×0.55×(0.5×0.55+0.5+0.9)+0.5×1.389×66.348&

17、#215;0.25×0.52</p><p>　　=16.145 (KN·M)</p><p>　　= 25.239+1.389×66.348×0.27= 50.121(KN)</p><p>　　C截面：= 0.5×1.389×66.348×0.75×0.75= 25.919(KN&#

18、183;M)</p><p>　　= 1.389×66.348×0.72= 69.118(KN)</p><p>　　D截面：= 0.5×1.389×66.348×0.48×0.48= 10.617(KN·M)</p><p>　　= 1.389×66.348×0.48= 44

19、.2365(KN)</p><p>　　3）活載組合2作用下在各截面產(chǎn)生的彎矩及剪力：</p><p>　　E截面：= 4×0.55×(0.5×0.55+0.5)+0.5×10×0.5×0.5=2.955(KN·M)</p><p>　　=4×0.55+10×0.5=7.2(K

20、N)</p><p>　　A截面：= 4×0.55×(0.5×0.55+0.5+0.63)+0.5×10×（0.5×0.5+0.63）=7.491(KN·M)</p><p><b>　　= 7.2(KN)</b></p><p>　　B截面：= 4×0.55

21、15;(0.5×0.55+0.5+0.9)+0.5×10×（0.5×0.5+0.9）=9.435(KN·M)</p><p><b>　　= 7.2(KN)</b></p><p>　　4）道渣槽板承受的控制荷載</p><p>　　在各種外力組合作用下，在道渣槽板各主要截面產(chǎn)生的彎矩、控制彎矩

22、見表2，剪力、控制剪力見表3</p><p>　　2.3 按平衡設(shè)計配筋檢驗道渣槽板板厚</p><p>　　本梁采用C25混凝土， Q235鋼筋，，n=15，按平衡設(shè)計，</p><p><b>　　（1）</b></p><p>　　根據(jù)等式（1）可以求出按平衡設(shè)計時需要的計算高度，假設(shè)保護(hù)層為25mm，a=25+

23、5=30m，可以得到按平衡設(shè)計需要的截面高度，與實際高度比較看是否滿足要求，檢驗結(jié)果見表4</p><p>　　檢驗結(jié)果表明個截面都滿足平衡設(shè)計配筋的尺寸，不需要增大尺寸。</p><p>　　道渣槽板按低筋設(shè)計配筋</p><p>　　按低筋設(shè)計配筋公式，設(shè)a=30mm，計算出各截面需要的配筋面積，滿足最小配筋率0.15%，具體配筋情況見表5</p>

24、<p><b>　　道渣槽板的應(yīng)力符合</b></p><p><b>　?。?）（3）（4）</b></p><p>　　根據(jù)（2）式計算出截面中性軸的位置，根據(jù)（3）（4）式可計算出鋼筋和混凝土的應(yīng)力。由可計算出主拉應(yīng)力的大小，時說明主拉應(yīng)力較小，可不用設(shè)置斜筋。計算結(jié)果見表6。</p><p><b

25、>　　裂縫寬度檢驗</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　　（6）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　為鋼筋表面形狀系數(shù)，帶肋鋼筋取0.8，為荷載特征影響系數(shù)，為活載作用下的彎矩，

26、為恒載作用下的彎矩，對于板取1.1，為受拉鋼筋的有效配筋率，。</p><p>　　裂縫計算寬度為（一般大氣條件下的地面結(jié)構(gòu)，無防護(hù)措施）</p><p>　　根據(jù)（5）（6）（7）式計算出各截面的裂縫寬度，計算過程及檢驗結(jié)果見表7</p><p><b>　　3 主梁的配筋設(shè)計</b></p><p>　　3.1 主

27、梁承受的各種荷載</p><p>　　1）計算道渣線路及線路設(shè)備自重=10×19.5=19.5KN/m</p><p>　　2) 計算道渣槽板、擋墻及梁體自重：</p><p>　　3）計算人行道板自重=1.75×1.05=1.8735（KN/m）</p><p>　　其他各種荷載見表8。</p><p

28、>　　3.2 主梁的內(nèi)力計算</p><p>　　1）計算恒載作用下各主要控制截面的彎矩和剪力</p><p>　　在恒載作用下，總大小q=50.3325KN/m,兩端的支座反力F=402.22KN,距左端支座x米處的彎矩和剪力的計算公式為:</p><p>　　各控制截面的計算結(jié)果見下表9。</p><p>　　2）計算中—活載作用

29、下各主要控制截面的彎矩和剪力</p><p>　　中-活載的計算是根據(jù)三角形影響線查出換算荷載K，最大的內(nèi)力為,K是根據(jù)加載長度、影響線頂點(diǎn)到零點(diǎn)的距離查表得到的，當(dāng)數(shù)值在列表數(shù)值之間時，K值按直線內(nèi)插法得到。</p><p><b>　　活載的沖擊系數(shù)為</b></p><p>　　在支座處，彎矩、剪力影響線如下：</p>&l

30、t;p>　　根據(jù)彎矩影響線查表得：</p><p>　　在1/8L處：彎矩、剪力影響線如下：</p><p>　　根據(jù)彎矩影響線查表得：</p><p>　　其他各截面也用同樣方法，根據(jù)影響弦查表得到K值，計算過程及結(jié)果見表10</p><p>　　3）計算人群荷載作用下各主要控制截面的彎矩和剪力</p><p>

31、;　　人群荷載作用下的計算方法和恒載的計算方法相同，計算結(jié)果見表11。</p><p>　　4）各種外力的作用效應(yīng)及控制荷載見表12，表13。</p><p>　　3.3 主拉應(yīng)力的驗算</p><p>　　主拉應(yīng)力由公式計算，因為還未配筋，先估計 假設(shè),沿梁長度方向不變，當(dāng)時說明主拉應(yīng)力較小，不截面尺寸滿足要求，不用增大尺寸。對于C25，=1.78，檢驗結(jié)果見表

32、13。</p><p>　　檢驗結(jié)果表面各截面截面位置力滿足要求，不用增大截面尺寸。</p><p>　　3.4 跨中截面的主筋設(shè)計</p><p>　　按低筋設(shè)計配筋公式，對于T形截面，,考慮跨中彎矩較大，需要分層布置鋼筋，設(shè)a=10cm，計算跨中截面的配筋面積為:</p><p><b>　　，</b></p

33、><p>　　采用，=13823.01 ，分三排布置，如圖4。</p><p>　　圖4. 跨中截面配筋圖</p><p>　　3.5 跨中截面應(yīng)力復(fù)核</p><p>　　1）計算受力截面結(jié)合特征</p><p>　　鋼筋中心至混凝土下緣的距離：</p><p>　　a=(14×4

34、.1+7×6.01+14×11.21+5×13.12+4×18.32)/44=9.0cm </p><p><b>　　截面計算高度：</b></p><p>　　翼緣板等效厚度：S=0.5×(12+15)×45+0.5×(15+24)×27×2+0.5×(12+15

35、)×63=2511cm2</p><p>　　梁截面的計算簡圖如圖5.</p><p>　　圖5. 梁截面的計算簡圖</p><p>　　2）判斷中性軸的位置</p><p>　　計算鋼筋的極限拉力=180×13823.01=2488.14KN</p><p>　　計算翼緣板能承受的最大壓力：=9.

36、5×1000×0.5×1.920×0.155=1413.6KN，，說明中性軸在腹板內(nèi)</p><p><b>　　3）計算中性軸位置</b></p><p>　　即解得：x=70.051cm</p><p>　　4）計算鋼筋和混凝土的應(yīng)力</p><p><b>　　，&

37、lt;/b></p><p>　　超過1.88%，可以通過檢驗。</p><p><b>　　，檢驗通過</b></p><p>　　檢驗結(jié)果表明該配筋方案鋼筋和混凝土的最大應(yīng)力都檢驗合格，通過檢驗，截面安全。</p><p>　　3.6 剪應(yīng)力計算</p><p>　　在鋼筋混凝土梁中

38、，由于假定受拉區(qū)混凝土不參加工作，受拉區(qū)處于純剪切狀態(tài)，主拉應(yīng)力與剪應(yīng)力相等，</p><p>　　但主梁各截面的彎矩不同，中性軸也不同，而且考慮端部支承處有部分受力鋼筋彎起，內(nèi)力偶臂也不同，一般情況下，主筋在端部支承處，彎起鋼筋60%，在距端部2.75m的變截面處，彎起25%的鋼筋。</p><p>　　根據(jù)實際情況，假設(shè)在距端部2.75m處彎起11根鋼筋，剩33根，在端部彎起26根鋼筋

39、，剩18根，計算各截面的中性軸位置、內(nèi)力偶臂，并根據(jù)剪應(yīng)力公式</p><p>　　計算出各控制截面的剪應(yīng)力，計算過程及結(jié)果見表15</p><p><b>　　主梁箍筋設(shè)計</b></p><p>　　箍筋按構(gòu)造要求選用，由于梁肋較寬b>350mm，故箍筋采用4肢，選用Q235級鋼筋，直徑dk=8mm，間距Sk=20cm，沿梁長等間距布

40、置。</p><p>　　在寬腹板處，b=50cm時，箍筋所承受的主拉應(yīng)力為：</p><p>　　在窄腹板處，b=30cm時，箍筋所承受的主拉應(yīng)力為：</p><p><b>　　主梁斜筋設(shè)計</b></p><p>　　當(dāng)混凝土為C25時，查表得=0.33Mpa</p><p>　　=1.52

41、Mpa，，不比增大截面尺寸，但需要按計算配置腹筋，且各截面的剪應(yīng)力都大于，需要計算設(shè)置腹筋的區(qū)段長度為16m，剪應(yīng)力圖見圖6。</p><p><b>　　圖6 梁剪應(yīng)力圖</b></p><p>　　剪應(yīng)力圖中，在窄腹板區(qū)需要斜筋承受的面積為</p><p><b>　　取彎起11根。</b></p>&l

42、t;p>　　剪應(yīng)力圖中，在厚腹板區(qū)需要斜筋承受的面積為</p><p><b>　　取彎起15根。</b></p><p>　　作圖法確定斜筋彎起位置</p><p>　　在窄腹板區(qū)需要彎起斜筋8根，將剪應(yīng)力圖8等分，在厚腹板區(qū)需要彎起斜筋13根，將剪應(yīng)力圖13等分，如圖7。</p><p>　　圖7 用作圖法將

43、剪應(yīng)力圖等分</p><p>　　在彎矩包絡(luò)圖中，截面配筋未超過3層，全梁內(nèi)力偶臂變化不大，可假設(shè)z沿全梁長不變，并取最大彎矩處的內(nèi)力偶臂，則：</p><p>　　作M 圖和材料圖 (見附圖)。</p><p>　　由圖可見，材料圖恰當(dāng)?shù)馗采w了彎矩圖。在計算配置斜筋的區(qū)段內(nèi)，任何豎向截面至少能與一根斜筋相交，因而抗剪強(qiáng)度滿足計算與構(gòu)造要求。另外，在上述彎起斜筋以外

44、，在靠近支座處還彎起了一批斜筋2N15，這是考慮支座處剪應(yīng)力較大，彎矩較小，再彎起部分鋼筋提高截面抗剪能力。</p><p>　　跨中截面裂縫寬度計算</p><p><b>　　活載作用下彎矩：</b></p><p><b>　　恒載作用下彎矩：</b></p><p>　　鋼筋為HRB235級

45、鋼筋，</p><p>　　裂縫計算寬度為（，一般大氣條件下的地面結(jié)構(gòu)，無防護(hù)措施。）</p><p><b>　　裂縫寬度滿足要求。</b></p><p><b>　　跨中截面撓度計算</b></p><p>　　均布簡支梁跨中撓度計算公式</p><p>　　求跨中截面

46、中性軸位置：</p><p>　　解得：x=70.051cm</p><p>　　計算換算截面慣性距, 靜定結(jié)構(gòu)不考慮受拉區(qū)混凝土，計入受拉鋼筋，所以截面幾何特征如下：</p><p><b>　　,撓度滿足要求。</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><