桥梁设计毕业论文

河南理工大学河南理工大学桥梁工程课程设计说明书专业名称土木工程班级道桥1003姓名李利兵学号311007020813指导老师徐海宾土木工程学院二零一三年七月目录桥梁工程课程设计任务书2桥梁设计说明2一计算荷载横向分布系数31当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算32当荷载位于跨中时5二、主梁内力计算1234571恒载集度72恒载内力的计算83活载内力931汽车荷载冲击系数932汽车荷载作用104跨中弯矩的设计，115跨中剪力的计算126支点截面剪力的计算1371/4跨弯矩的计算1581/4跨剪力的计算17三、行车道板计算201恒载内力的计算203内力组合21五、截面设计、配筋与验算。231截面设计2411判定T形截面类型2412求受压区高度，可得2413截面复核2514跨中截面的纵向受拉钢筋计算2615腹筋设计2616箍筋设计2717弯起钢筋及斜筋设计28桥梁工程课程设计任务书一、课程设计题目10人以下为一组1、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为225米，计算跨径为22米，预制梁长为2246米，桥面净空净852100米）二、设计基本资料1、设计荷载公路级，人群30KN/M2，每侧栏杆及人行道的重量按45KN/M计2、材料容重水泥砼23KN/M3，钢筋砼25KN/M3，沥青砼21KN/M33、桥梁纵坡为03,桥梁中心处桥面设计高程为200米三、设计内容1、主梁的设计计算2、行车道板的设计计算3、横隔梁设计计算4、桥面铺装设计5、桥台设计四、参考文献1、桥梁工程，姚玲森，2005，人民交通出版社2、梁桥（公路设计手册），2005，人民交通出版社3、桥梁计算示例集（砼简支梁（板）桥），2002，人民交通出版社4、中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（JTGB012003）北京人民交通出版社,20045、中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范JTGD602004含条文说明北京人民交通出版社,20046、中华人民共和国行业标准公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD622004含条文说明桥梁设计说明桥梁设计包括纵横断面设计和平面布置。1纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径桥梁的分孔桥道的标高桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度。（1）本梁桥根据水文计算来确定。标准跨径为225M（墩中心距离）。本桥的跨径较小，因此上部结构的造价较低，墩台的造价较高。为了结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。（2）本梁桥为跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要，结合桥型跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。（3）桥上纵坡不大于4，桥头引道纵坡不宜大于5。2横断面设计桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。（1）本梁桥桥面行车道净宽为净M人行道8210（2）为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面中央倾向两侧的1530的横向坡度，本桥设置为15。3平面布置（1）桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。（2）从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。必要时通常不宜大于，在通航河流上则不宜大于。45O5O4桥面铺装为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。本桥设置5CM厚沥青混凝土和8CM厚C25混凝土作垫层的桥面铺装。5桥面伸缩缝为了保证桥跨结构在气温变化活栽作用混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝。一计算荷载横向分布系数1当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算2345横断面1梁对于汽车荷载12054372OQQM对于人群荷载1R2梁对于汽车荷载210519607125OQQM对于人群荷载0（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）2OR3梁对于汽车荷载3102170252OQQM对于人群荷载30ORM2当荷载位于跨中时此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为25LB可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数，本桥各根主梁的横向CQM截面均相等，梁数N5,梁间距为2米。5222221345040IAA1梁横向影响线的竖标值1梁影响线22115064IAN21515210IAA由、绘制1梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置15对于汽车荷载10657392650862CQQM对于人群荷载106250675CRM2梁横向影响线的竖标值2梁影响线1221504IANA25251240IA由、绘制2梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置25对于汽车荷载2104759462850328CQQM对于人群荷载23CR3梁横向影响线的竖标值3梁影响线、3102535102对于汽车荷载40CQQM对于人群荷载3R二、主梁内力计算12345沥青混凝土50M水泥混凝土垫层81恒载集度（1）主梁10814262051369/GKNM（2）横隔梁对于边主梁208142016071352/093/GKNM对于中主梁2938/KNM（3）桥面铺装层0510257/G（4）栏杆和人行道4/18GKN作用于边主梁的全部恒载强度1369405781268/IGKNM作用于中主梁的全部恒载强度3/I2恒载内力的计算跨中弯矩影响线支点剪力影响线14跨弯矩影响线/跨剪力影响线L/41L075边跨弯矩剪力影响线1及5梁内力（边跨）跨中弯矩21268681347244LLMGKNM跨中剪力0LV支点剪力012689QKN1/4跨处弯矩1331045261MLGM1/4跨处剪力/4075268226874LQKN2、3及4梁内力（中间跨）跨中弯矩210531409LLMGMA跨中剪力20LV支点剪力012361587QKN1/4跨处弯矩1304626MLGM1/4跨处剪力/41075236253217964LQKN3活载内力31汽车荷载冲击系数主梁横截面图结构跨中处的单位长度量32681029/9CGMKGMG主梁截面形心到T梁上缘的距离1201/601/253402YCM跨中截面惯性矩3232744111602010534160253455CIM查表E取108AP10223484538692CEIFHZLM15HZFZ076LN0157LN43015724所以冲击系数12432汽车荷载作用公路级均布荷载105/KQKNM对于集中荷载，当时，；当时，L8P50L360/KPKNM当时，采用内插法50L公路为公路级的075倍则71587/KQKNM20360186KPKN当计算剪力时候2KP计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数10跨中弯矩影响线如下图4跨中弯矩的设计，21260524LM由于跨中弯矩横向分布系数1、5梁最大，所以只需计算1、5梁的弯矩，计算如下对于1梁车道均布荷载作用下1,2MMQCLKQKA406785039174KNM车道集中荷载作用下1,2KCQLKPPYA214068394则,220KKLLLQPMKNM跨中人群荷载最大弯矩人群荷载集度31OR1,206751253LCRMA对于2和4梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩12,221KQKCQCQMPYMKAAAA405386140537860598KN计算人群荷载的跨中弯矩人群荷载集度ORPKN122,0437567940CORQKMMMA对于3梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩12,331QKKCQCQMMPYMKAA40861240785607412KN计算人群荷载的跨中弯矩人群荷载集度3ORPKN12,0436572CROQKMMMA5跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图212175LM对于1和5梁计算公路级汽车活载的跨中剪力1,0112462305240678521094QKCQKCQKMPYKNAA计算人群荷载的跨中剪力12,3LCROQKA对于2和4梁计算公路级汽车活载的跨中剪力1,02212453054053785789QKCQKCQKMPYMKNAA计算人群荷载的跨中剪力22,60LCROQKA对于3梁计算公路级汽车活载的跨中剪力1,03312420524078526308QKCQKCQKMPYMKNAA计算人群荷载的跨中剪力32,LCROQKA6支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示2112LM横向分布系数变化区段的长度547A对于1和5梁附加三角形重心影响线坐标125/209163Y1111,05224623406785404376850916985CQKCQOQCQKKKMKNAPYMYAAAA计算人群荷载的支点剪力112,02ORORCORCQKAMPMPY50673370653962758KN对于2和4梁计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示）2221,0152453405378140715387091698CQKCQOQCQKKKMKNAPYMYAAAA计算人群荷载的支点剪力222,0ORORCORCQKAMPMPY5437104375916085KN对于3梁计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示）3331,015224240785140748509166CQKOQOQCQKKKMKNAPYMYAAAA计算人群荷载的支点剪力332,02ORORCORCQKAMPMPY541049160KN71/4跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如下图213245372616LM对于1和5梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩14,11KQKCQCQMPYKAA120682540678543924KNM计算人群荷载的跨中弯矩人群荷载集度31ORPKN12,40675349184CORQKMMA对于2和4梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩14,221KQKCQCQMMPYMKAA20531864505378435714KNM计算人群荷载的跨中弯矩人群荷载集度3ORPKN122,4047559CRQKMMMA对于3梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩14,331KQKCQCQMMPYMKAA208625140785459KN计算人群荷载的跨中弯矩人群荷载集度3ORPKN122,4043574CRQKMMMA81/4跨剪力的计算1/4跨剪力影响线如下图公路I级Q1/4影响线人群荷载影响线86KN75/M321313207507561824LM对于1和5梁计算公路级汽车活载的1/4跨剪力1,0112462307524067851749QKCQKCQKMPYKNAA计算人群荷载的跨中剪力12,83LCROQKKNA对于2和4梁计算公路级汽车活载的1/4跨剪力1,022124530754053786154297QKCQKCQKMPYMKNAA计算人群荷载的跨中剪力22,3618LCROQKKNA对于3梁计算公路级汽车活载的跨中剪力1,0331242075240785610754QKCQKCQKMPYMKNAA计算人群荷载的跨中剪力32,618LCROQKKNA9荷载组合其中，112NNOUDOGIKQQKCQJJKIJRSRSRSRS12GIR14QR，14QJR0OR8C跨中弯矩组合活载（KN/M）梁恒载（KN/M）汽车人群组合值（KN/M）1、5134721412310981225133477408562、410472919886097940627297373104729174612017261282629跨中剪力组合活载（KN/M）梁恒载（KN/M）汽车人群组合值（KN/M）1、5010940955691594102、4087859360912704530663083396527支点剪力组合活载（KN/M）梁恒载（KN/M）汽车人群组合值（KN/M）1、524494824985275896746272、425587120920810815612049325587162226101635455431/4跨弯矩组合活载（KN/M）梁恒载（KN/M）汽车人群组合值（KN/M）1、5101041059233249188426080562、4105546874145759555237130331055468559590544521109721/4跨剪力组合活载（KN/M）梁恒载（KN/M）汽车人群组合值（KN/M）1、5122474177449125304094312、4127936142497812136211531279361075457425312402三、行车道板计算由于主梁是用现浇混凝土的，其有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车道板的计算1恒载内力的计算（1）计算每延米板的恒载G沥青混凝土面层1052105/KNMC混凝土垫层2528384T梁翼板自重37/G合计123564IG/KNM（2）计算每延米板条的恒载内力弯矩220034OGLMA剪力56408916OGKNQL2活载内力的计算根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴280KN计算。轮载分布车2P轮着地尺寸，经铺装层按45角扩散后，在板顶的分布尺寸206ABM120213046AHM68B经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为1024612089364ADLM作用在每延米板条上的弯矩01SPBPMLA248619368KNMA作用在每延米板条上的剪力2140139246SPPQKNA3内力组合安全等级二级，12，1410G1P按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为1123416825OGSPUDMKNM50939QQ四横隔梁的计算1确定作用在中横隔梁的计算荷载OQ11867524751362PKN32RORA2内力计算2与3主梁间截面弯矩影响线R23MP1作用在1梁时121505RDD06428P1作用在5梁时51250MRD06P1作用在3梁时312350MRD0581主梁处右截面剪力影响线1Q右P1作用于1梁截面的右边时既1R右106IIQ右P1作用于1梁截面的左边时既1右14II右绘制的和的影响线如下图所示23M1Q右R12345公路I级公路级公路级0806642957Q人人M3影响线Q1右影响线弯矩的计算公路II级231OQIPMY14650287KNMA人群荷载231491ORP剪力的计算1Q右605730285269KN人群荷载114267ORPKNMA右3内力基本组合弯矩142870142837159MA剪力69604QKN五、截面设计、配筋与验算。由附表查得138MPA，139MPA，280MPA，056，10CDFTDFSDFB0弯矩计算值MMD347741KNM080140/2110MMFH1截面设计采用焊接钢筋骨架，故可设，则MHAS10703073截面有效高度。翼缘的有效宽度为016749HM按计算跨度/32/FBL按翼缘厚度01540FF11判定T形截面类型0101385409322FCDFHB6647NMMNM所以是第二类截面。12求受压区高度，可得1028FCFFSHMB0012378516SFXHHM求受拉钢筋面积SA将代入方程，可得3785M10128651CCFFSSDFBHBHA选择钢筋为，截面面积。钢筋叠高度为6层，布置如8322947SAM图。混凝土保护层厚度去30MMD28MM及附表中规定的30MM，钢筋间横向净距MDMSN35281540856302180及故满足构造要求。13截面复核已设计的受拉钢筋中的面积为，。由布置图2976MPAFSD0可以求得，即SAMS1125649340320496）（）（则实际有效高度。0H（1）判断T形截面的类型63815423810CDFBN66920SAM由于，故为第一类T形截面。CDFSDH（2）求受压区高度X，即80691510134SDFCFXHB（3）正截面抗弯承载力，求得正截面抗弯承载力为UM01581504922UCDFXMH665137NMMNM又，故截面复核满足要求。IN095024SABH3）已知设计数据及要求梁体采用C30混凝土，轴心抗压强度设计值，轴心抗拉强度MPAFCD813设计值。主筋采用HRB335钢筋，抗拉强度设计值；MPAFTD391PAFSD280箍筋采用R235钢筋，直径8MM，抗拉强度设计值。取0FSD951简支梁控制截面的弯矩组合设计值和剪力组合设计值为跨中截面,/2,/2347159DLDLKNMVKNL/4跨截面,/608LM支点截面,0,0674DDMVKN要求确定纵向受拉钢筋数量和进行腹筋设计。14跨中截面的纵向受拉钢筋计算由前面的计算可知跨中截面主筋为，焊接骨架的钢筋层数为8326层，纵向钢筋面积，截面有效高度，抗弯承载力2947SAM01493HM。0,/23513UDLMKNKN15腹筋设计（1）截面尺寸检查根据构造要求，梁最底层钢筋通过支座截面，支点截面有效高度为80316452HM3,051021645CUKFBH,14DNVN截面尺寸符合设计要求。（2）检查是否需要根据计算配置箍筋跨中段截面33005151920164287TDFBHKN支点截面5T25，取25，1490MM2/L2/L0H支点截面065，155000H则平均值分别为P（25065）/2157（14901550）/21520MM0箍筋间距220,6321P5VBHFAFSSVKCUV）（262200157361950（）（）254MM确定箍筋间距的设计值尚应考虑公路交规的构造要求。VS若箍筋间距计算值去250MM1/2H800及400MM，是满足规范要求的。V而且箍筋配筋率。综上可知，符合MIN1068301825SVABS规范要求。在支座中心向跨径长度方向的1100MM范围内，设计箍筋间距100MM，尔VS后至跨中截面统一的箍筋间距取254MM。VS17弯起钢筋及斜筋设计设采用架立钢筋为，钢筋中心至梁受压翼板上边缘距离。2MAS56弯起钢筋的弯起角度为，现弯起