摘 要

本次设计的题目是对钢筋混凝土T形截面无中横隔梁简支梁桥的其中一跨进行设计。

设计的主要内容包括：桥跨结构设计，主梁恒载活载内力计算以及内力组合，主梁的强度验算，裂缝验算，挠度验算，行车道板内力计算及配筋，横隔梁内力计算及配筋，支座类型选择及验算，桥墩结构设计及验算，基础设计计算，绘制构件结构图以及施工图。

通过本次设计对大学所学的各类工程知识做了一遍梳理，综合运用了多门学科，进一步加深了对所学工程知识的理解，同时也在一定程度上锻炼了运用所学知识解决实际问题的能力。

关键词：简支梁桥；结构设计；荷载计算；配筋计算

Abstract

The title of this design is to design one of the spans of a simple-beam beam bridge without reinforced concrete T-section.

The main contents of the design include: bridge span design, main beam dead load live load calculation and internal force combination, strength check of main beam, crack check, deflection check, calculation of internal force of runway plate and reinforcement, calculation of internal force of transverse diaphragm and reinforcement,, selection and verification of bearing types, structural design and verification of bridge piers, calculation of basic design, drawing of structural drawings of structures and construction drawings.

Through this design, many types of engineering knowledge learned by the university are combed once again, and multiple disciplines are comprehensively used to further deepen the understanding of the learned engineering knowledge. At the same time, to a certain extent, they also exercise the ability to use the learned knowledge to solve practical problems.

Keywords:simple-supported beam bridge;structural design; load calculation; reinforcement calculation

目 录

第1章 绪论 1

第2章 桥跨设计 2

2.1桥跨结构设计 2

2.1.1桥跨组成 2

2.1.2主梁布置 2

2.1.3横隔梁布置 2

2.1.4桥面铺装 3

2.1.5桥面排水 3

2.1.6伸缩缝设置 3

2.1.7横向连接 3

2.1.8栏杆及灯柱设计 4

2.2主梁内力计算 4

2.2.1恒载内力计算 4

2.2.2活载内力计算 7

2.2.3内力组合 17

2.3主梁验算 20

2.3.1强度验算 20

2.3.2挠度验算 26

2.3.3裂缝验算 27

2.4行车道板计算 28

2.4.1行车道板内力计算 28

2.4.2行车道板配筋 30

2.5横隔梁内力计算 32

2.5.1恒载内力计算 32

2.5.2活载内力计算 32

2.5.3横隔梁配筋 32

第3章 支座设计 32

3.1支座类型选择 33

3.2支座设计计算 33

3.2.1支座平面尺寸确定 33

3.2.2支座厚度确定 34

3.2.3支座偏转验算 34

3.2.4支座抗滑移稳定性验算 35

第4章 桥墩设计 36

4.1桥墩类型选择及结构设计 36

4.2桥墩内力计算 37

4.2.1恒载计算 37

4.2.2活载计算 38

4.3桥墩验算 39

4.3.1截面强度验算 39

4.3.2截面偏心验算 41

4.3.3墩顶水平位移验算 42

第5章 基础设计 42

5.1基础类型选择 42

5.2基础埋深选择 43

5.3基础尺寸确定 43

5.4地基承载力验算 45

5.5地基变形验算 45

5.6地基稳定性验算 45

参考文献 47

附 件 48

致 谢 49

第1章 绪论

桥梁是跨越障碍的人工造物，是道路的延续，是交通工程的重要组成部分，交通的发展与桥梁的发展是密不可分的。

简支梁桥是上部结构由两端简单支承在墩台上的主要承重梁所组成的桥梁，属于静定结构，其构造简单，架设方便，结构内力不受地基变形及温度改变的影响。而T形截面装配式钢筋混凝土简支梁桥由于制造简单，容易做成标准化装配化构件，连接方便且整体性好而得到广泛应用。其缺点则是抗震能力较弱，安全储备比较低。随着跨径增大其结构内力迅速增加，使得用料成本随之增加，当跨径较大时不够经济。但在中小跨径的情况下装配式钢筋混凝土简支梁桥由于其自身优点而得到广泛应用。

本设计的主要内容是对给定的一跨，进行桥跨结构设计；主梁恒载和活载内力计算，主梁截面设计，裂缝计算，挠度计算，行车道板计算，支座设计，桥墩设计，基础设计等。

计算跨径为12米，汽车荷载为公路—Ⅱ级，桥面净宽为净7.0米，设计洪水位冲刷深度为0.2米，水流速度小于1.0米/秒，桥墩高度为16.0米，地基土为中等风化硬岩。

在设计过程中涉及到了多门学科知识，也需要用到CAD等作图软件，对于我们而言是一次很好的学习锻炼的机会。在完成课程设计的这几个月里，我对大学所学知识又重新捡了一遍，进一步加深了对工程知识的认识。这些对我们完成从学习到工作的转变都是有重要作用的。

第2章 桥跨设计

2.1桥跨结构设计

2.1.1桥跨组成

桥跨部分通常包括主梁，横隔梁，行车道板（本题中以主梁翼缘板作为行车道板），桥面铺装，防水和排水设施，伸缩装置，横向连接，安全带，栏杆和灯柱等。

2.1.2主梁布置

主梁间距的确定：常用的主梁间距是1.6m-2.2m。本题选用主梁间距为1.6m，布置5片主梁。主梁材料选用混凝土C40，f_c=19.1N/mm²，f_tk=2.39N/mm²，f_t=1.71N/mm²，受拉钢筋选用HRB400，f_y=360N/mm²，=360N/mm²，箍筋选用HPB300，f_yv=270N/mm²，f_y=270N/mm²。

梁高：我国标准设计为10m，13m，16m，20m四种，其梁高分别为0.8-0.9m，0.9-1.0m，1.0-1.1m，1.1-1.3m。经济比较合理的装配式简支梁桥的主梁高度与其跨径之比为1/11-1/16。主梁高度如果不受建筑高度限制，高跨比宜取较大值。增加梁高，只会增加腹板的高度，混凝土的数量增加不多，但是可以节省钢筋用量，往往比较经济。本题选用梁高为1m。

肋宽:主梁肋宽要满足截面抗剪和抗主拉应力的强度要求，同时还需要考虑梁肋的屈曲稳定性。目前常用的肋宽为15-18cm，当主梁间距小于2m时，梁肋一般为全长等宽。本题选用肋宽为18cm。

翼缘宽：翼板的宽度应比主梁中距小2cm，以方便在安装的过程中调整位置和制作上的误差。通常翼板根部的厚度不小于梁高的1/12，翼缘板边缘厚度与主梁翼缘板之间的连接方式有关，当采用铰接的方法连接时，翼缘板边缘的厚度可取8cm，当当采用刚接的方法连接时，需要在铺装层内布置钢筋网，翼缘板端部厚度可取6cm。本题选用翼缘板根部厚度为12cm，边缘厚度为8cm。翼缘板之间留2cm的间隙做铰接。

2.1.3横隔梁布置

当T形梁的跨径稍大时（一般在13m以上），根据跨径，荷载，行车道板的构造等情况，在跨径内除设端横隔梁外，再增设1-3道中横隔梁。本题由于跨径为12m，仅设端横隔梁。

横隔梁尺寸：通常可取为主梁高度的3/4左右，端横隔梁可与主梁等高。本题取横隔梁下端与主梁梁肋齐平，其截面上宽下窄，上宽18cm，下宽15cm。

2.1.4桥面铺装

对于非严寒地区的小跨径梁桥，在桥面内可不做专门的防水层，直接在桥面上铺筑5-8cm的普通沥青混凝土铺装层或者普通水泥混凝土。铺装层混凝土一般用与桥面板混凝土相同的强度等级或略高一级。本题通过三角垫层使桥面产生1.5%的横坡，在垫层上铺6cm等厚普通沥青混凝土铺装层。

2.1.5桥面排水

桥面纵坡：做成双向纵坡，桥中心设置曲线，纵坡一般不超过3％。本题选用1.5%的纵坡。

桥面横坡：在行车道板上设置厚度变化的三角垫层，一般采用1.5-3％。本题采用1.5%的横坡。

桥面泄水管设置：当桥面纵坡大于2％，桥长小于50m时，可不设泄水管。当桥面纵坡大于2%，但桥长超过50m时，宜在桥面上每隔12-15m设置一个泄水管。若桥面纵坡小于2%，则宜每隔6-8m设置一个泄水管。本题在桥跨跨中及两端各设置直径为20cm的泄水管，并设置引水管将水引至墩台处。

2.1.6伸缩缝设置

在两梁端，梁端与桥台之间，桥梁的铰接部位应设置伸缩缝。

若变形量在20-40mm时，可选用U形锌铁皮伸缩装置，若变形在40-60mm及以上时，可选用钢板式伸缩装置。本题选用U形锌铁皮伸缩装置，伸缩缝宽取30mm，将镀锌薄钢板弯成U形断面的长条，分上下两层，上层的弯形部分开凿孔径为6mm，孔距为30mm的梅花眼，其下设置石棉纤维垫绳，然后用沥青膏填塞，详见附件1。

2.1.7横向连接

主梁翼缘板之间选用铰接的方法连接，详见附件1。

2.1.8栏杆及灯柱设计

栏杆采用连续式栏杆，栏杆及其下连梁总高度取1.4m，厚度取0.15m，材料选用混凝土C30。灯柱高度取9m，灯柱之间间距取4m，栏杆深入主梁的长度为8cm，详见附件1。

2.2主梁内力计算

2.2.1恒载内力计算

对于等截面主梁，其自重恒载是简单的均布荷载；确定了自重集度g之后，就可以计算出梁内各截面的弯矩（M）和剪力（Q）。

对于后期恒载，为了简化，习惯上往往将沿桥跨各点作用的横隔梁重量、沿桥跨横向不等分布的铺装层重量、以及作用于的两侧人行道、栏杆等的重量，均匀地分摊给各主梁承受。

对于中主梁其恒载集度为主梁恒载，桥面铺装恒载，横隔梁在中主梁产生的荷载，以及栏杆和人行道分摊给中主梁的恒载之和；对于边主梁其恒载集度为主梁恒载，桥面铺装恒载，横隔梁在边主梁产生的荷载，以及栏杆和人行道分摊给边主梁的荷载之和。

对于简支梁桥，各截面的弯矩和剪力为：

（2-1）

（2-2）

主梁，横隔梁，安全带及栏杆钢筋混凝土重度为25kN/m³。灯柱重量为70kg。桥面铺装混凝土层重度为24kN/m³，三角垫层重度为23kN/m³。

主梁恒载集度为：

灯柱，栏杆及安全带自重产生的线集度为：

横隔梁对边主梁产生的恒载集度为：

横隔梁对中主梁产生的恒载集度为：

桥面铺装对主梁产生的恒载集度为：

栏杆及安全带对主梁产生的恒载集度为：

作用于边主梁的全部恒载集度为：

作用于中主梁的全部恒载集度为：

对于边主梁，其跨中弯矩为：

支点处剪力为：

L/4处弯矩为：

L/4处剪力为：

对于中主梁，其跨中弯矩为：

支点处剪力为:

L/4处剪力为：