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新建铁路简支梁桥设计 第一节概述 本桥为单线铁路桥,位于城市的郊区,桥上线路为平坡、直线。采用双片肋式T形截面,道碴桥面,设双侧带栏杆的人行道,桥下净空5m,本桥设计采用多跨简支梁桥方案,计算跨度采用18m。 本设计重点研究的问题是内力计算和配筋计算。 本桥所承受的荷载分恒载和活载两种。 恒载:人行道板重1.75kpa;人行道栏杆及托架重(集中作用于栏杆中心)0.76KN/m(顺桥);道碴及线路设备重10kpa;道碴槽板及梁体自重,按容重25KN/m3计算。 活载:中-活载,按换算均布活载计算;人行道活载,距梁中心2.45m以内10kpa,距梁中心2.45m以外4kpa。 本桥采用的建筑材料:梁部混凝土标号不低于C40,墩柱不低于C30,梁体上主筋、箍筋采用T20MnSi钢筋,构造钢筋采用A3筋。 第二节尺寸选定 上部结构梁体尺寸选定 根据《铁路桥涵设计基本规范》(以下简称《桥规》)的规定,本桥每孔梁沿纵向分成两片,每片梁的截面型式为T形,道碴槽宽度为3.9m,每片梁的上翼缘宽度为1.92m。梁的计算跨度采用18m,梁全长18.6m,梁缝0.06m。 本桥主梁高度采用2.0m,两片梁的中心距为1.8m。跨中腹板厚270mm,靠近梁端部分腹板厚增大到460mm,下翼缘宽度采用700mm。在梁端及距梁端4.3m和跨中处,共设置5块横隔板,中间横隔板厚度选用160mm,端部横隔板厚度采用460mm。 道碴槽由桥面板和挡碴墙围成,桥面板为悬臂结构,厚度是变化的,端部采用《桥规》规定的最小厚度120mm,在板与梗相交处设置底坡为1:3的梗胁,板厚增至245mm。挡碴墙设在桥面板的两侧,高300mm,沿梁长范围内设5处断缝,每隔3m设置一个泄水孔。 下部结构桥墩尺寸拟定 采用圆端形桥墩,托盘式矩形顶帽,顶帽厚度采用0.5m,纵宽采用3.0m,横宽采用5.0m,托盘高0.8m,形状和墩身相同为圆端形,顶帽和托盘连接处设0.2m的飞檐。墩顶纵宽2.6m,横宽3.6m,两端半圆的半径为1.3m,墩身高4m,设为直坡。 顶帽内设置两层钢筋网,采用Φ10㎜的筋,间距200㎜,上下两层钢筋网间距320㎜;顶帽顶面设置3%的排水坡,设置两处纵宽1500㎜,横宽1000㎜的支承垫石平台用于安放支座,支承垫石内设置两层钢筋网,钢筋直径10㎜,间距100㎜,上下两层钢筋网间距200㎜,支承垫石顶面高出排水坡的上棱0.2m;在托盘与墩身的连接处沿周边布置一圈间距200㎜,长780㎜,直径10㎜的竖向钢筋,在竖向钢筋的中部设置两层间距400㎜的环形构造筋,用以增强该处截面。 第三节内力计算及配筋设计 桥面板计算及配筋设计 计算荷载 道碴槽板系支承在主梁梁梗上,按固结在梁梗上的悬臂梁计算,作用在其上的荷载分恒载和活载。 恒载有:⑴已知道碴及线路设备重为10kpa,取顺桥方向1m宽时,沿板跨度其值为g1=10KN/m。 ⑵钢筋混凝土人行道板重g2=1.75KN/m。 ⑶道碴槽板的自重按容重25KN/m3计算,为简化计算,可取板的平均厚度hi按均布荷载考虑。当顺桥方向取1m宽时,沿板跨度方向其值为g3=25hi,hi=m 所以g3=25×0.165=4.125KN/m。 ⑷挡碴墙重可作为一集中荷载计算,该力作用在距挡碴墙外侧面0.1m处,G1=(25-20)×0.2×0.3×1=0.3KN 式中“25”为挡碴墙的容重,“20”为道碴的容重。 ⑸人行道栏杆及托架重G2=0.76KN,作用在栏杆中心。 活载有:⑴列车活载,设计中采用“中-活载”的特种荷载,假定特种轴重250KN由轨底边缘向下通过道碴均匀分布在道碴槽板上,顺桥方向取1.2m,横向按比1:1分布,轨枕长为2.5m,顺桥方向取1m时,沿板跨度方向的竖向均布活载为: 式中:—轨枕底至梁顶的高度,=0.3m。 —列车活载冲击系数,1+μ=1+ m, ⑵人行道竖向静活载,指行人及维修线路时可能堆积在人行道上的线路设备及道碴重梁。根据《桥规》规定,在距梁中心2.45m以内的一段,按 计算;在距梁中心2.45m以外的一段,按计算。 2、选定截面尺寸及配筋设计 根据构造要求道碴槽板在“梁上翼缘板受力组合示意图”(附后)的Ⅰ-Ⅰ截面处厚150㎜,Ⅱ-Ⅱ截面处厚245㎜,这两变截面为最薄弱点,分别对其进行配筋设计计算。 Ⅰ-Ⅰ截面在第一种荷载组合时的弯矩为: Ⅰ-Ⅰ截面在第二种荷载组合时的弯矩为: ,第一种荷载组合控制设计。 按长1m的板进行设计,b=1.0m,h=0.15m,20MnSi筋,混凝土标号采用C40,n=10,承受的荷载弯矩M=15.73KN.m。查表得,[]=14Mpa。 K=12.86,查表得:。 设a=0.027m,ho=h-a=0.15-0.027=0.123m Ag1= 所以该处按受