经典桥梁工程课程设计新规范30m跨径

预应力混凝土简支梁桥的设计（20m 跨径）目录桥梁工程课程设计任务书-2桥梁设计说明-3计算书-4参考文献-24桥梁总体布置图-25主梁纵、横截面布置图-26桥面构造横截面图-272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 22 米，计算跨径为 21.5 米，预制梁长为 21.96 米，桥面净空：净8.5+21.00 米）二、设计基本资料1、 设计荷载：公路级，人群 3.0KN/m2，每侧栏杆及人行道的重量按 4.5 KN/m 计2、 河床地面线为（从左到右）：0/0 ，3/5 ，4/12，3/17，2/22，2/27，0/35（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米） ；地质假定为微风化花岗岩。3、 材料容重：水泥砼 23 KN/m3，钢筋砼 25 KN/m3，沥青砼 21 KN/m34、 桥梁纵坡为 0.3%,桥梁中心处桥面设计高程为 2.00 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、要求完成的设计图及计算书1、 桥梁总体布置图，主梁纵、横截面布置图（CAD 出图）2、 桥面构造横截面图（CAD 出图）3、 荷载横向分布系数计算书4、 主梁内力计算书5、 行车道板内力计算书6、 横隔梁内力计算书五、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（JTG B01-2003）.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(JTG D60-2004)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(JTG D62-2004)含条文说明六、课程设计学时2 周3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 22.00m（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821.0（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 1.5%-3.0%的横向坡度，本桥设置为 1.5%。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 。45o 5o4.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。4一 计算荷载横向分布系数 123451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 120.5.4372oqqm对于人群荷载 .1.r52梁对于汽车荷载 210.519.60.7125oqqm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 310.21.70.252oqqm对于人群荷载 30or2.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 21.52LB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 n=5, 梁间距为 2 米。5 22222134504iaa1梁横向影响线的竖标值：61梁影响线221150.64ian215152.1.0iaA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 10.6573.92650.8.62cqqm 对于人群荷载 1.60.2.cr2梁横向影响线的竖标值：2梁影响线122150.4ianA25251240ia由 、 绘制 2梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置257对于汽车荷载 210.47.594.62850.328cqqm对于人群荷载 2.3cr3梁横向影响线的竖标值3梁影响线、310.253510.2对于汽车荷载 .40.cqqm对于人群荷载 3.r二、 主梁内力计算 12345沥 青 混 凝 土 50m水 泥 混 凝 土 垫 层 881 恒载集度（1）主梁： 10.814.25()(2.0)512.4/g KNm（2）横隔梁对于边主梁： 20.814201506(13)()25/1.0965/g KN对于中主梁： 2.965.3/KNm（3）桥面铺装层： 0.510.812.069/g（4）栏杆和人行道： 4.5/.8gKN作用于边主梁的全部恒载强度： 12.096.1.2.4/ig m作用于中主梁的全部恒载强度： .378.5/i KN2 恒载内力的计算9跨 中 弯 矩 影响 线支 点 剪 力 影响 线 1/4跨 弯 矩 影响 线 跨 剪 力 影响 线l/413L0.75边跨弯矩剪力影响线1#及 5#梁内力（边跨）跨中弯矩 2121.58415.4llMgKNm跨中剪力 0lV支点剪力 01.5218.203QKN1/4 跨处弯矩：13349.62266Mlg m1/4 跨处剪力：/4 1.5072.842.501.84.0lQ KN2#、3及 4#梁内力（中间跨）跨中弯矩 21.0.125.344llMg mA跨中剪力 0lV支点剪力 01.5239.1QKN1/4 跨处弯矩： 132456.082616Mlg m1/4 跨处剪力： /4.5072.385124519.67lQ KN103 活载内力1 . 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：321.8402169./9cGmkgmg主梁截面形心到 T 梁上缘的距离：(1*20-)(/+50*)(1/2)47.0.4-21y cm跨中截面惯性矩： 3 23 274841 1150(20)(0)(7.4)0152(47.)1cIm查表 E 取 0.8ap10223.4.8.4.1215693cIf Hzl1.5Hzfz076ln0.7.ln4.12057.234所以冲击系数： 1.2341.2. 汽车荷载作用公路级均布荷载 0.5/kqKNm对于集中荷载，当 时， ；当 时，l18P50l360/kPKNm11当 时，采用内插法50l公路为公路级的 0.75 倍则 .71.587/kqKNm2.0. 360184.5kPKN当计算剪力时候 4.52.kP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 1.0跨中弯矩影响线如下图3. 跨中弯矩的设计， 2121.57.8244l m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),2Mmqcl kqkA.340.6785.370.584KNm车道集中荷载作用下121,2()kcql kPMmPyA2.51.340.684807.6KNm则 ,223.1.254kklllqP跨中人群荷载最大弯矩人群荷载集度 1orKN1,20.6753.817.04lcrMmKNmA对于 2#和 4#梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩： 12, 22()(1)kQkcqcqPyk AAAA1.5.340.584340.578.946.17KNm计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： orPKN122, 0.4375.875.36corQkMmA对于 3#梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩： 12, 33()(1)Qk kcqcqPymkAA.5.340.81240.785.714.09KNm计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 3orPKN12, 0.4357.869.3corQkMmA4. 跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图：13212.51.687l m对于 1和 5#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力： 1,011()().234.62.405.230.67852.6107.395QkcqkcqkmPy KNAA计算人群荷载的跨中剪力： 12, .4lcroQkA对于 2和 4#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力： 1,022()(1).234.5.405.30.578.658.24QkcqkcqkmPymKNAA计算人群荷载的跨中剪力： 22, 3.lcroQkA对于 3#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力： 1,033()(1).234.2.405.20.47852.65.08QkcqkcqkmPymKNAA计算人群荷载的跨中剪力： 32, .lcroQkA5. 支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示：142121.507lm横向分布系数变化区段的长度 .34a对于 1和 5#梁附加三角形重心影响线坐标 ： 12.5./2.509163y0.8 11 11,0()5.4.234.62.430.6785.23(037.6)85(0.91683)7() ()cqkcq oqcQkk kmKNaPymyAAAA计算人群荷载的支点剪力： 112,02or orcorcQkamPmPy5.40.67531.37.653(0.96.83)27.49KN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）：1522 21,0(1)5.4.234.5.340.578.13(071.53)87(0.91683)9() ()cqkcq oqcQkk kmKNaPymyAAAA计算人群荷载的支点剪力： 222,0or orcorcQkamPmPy5.40.43751375(0.916.83)0.56KN对于 3#梁计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：1633 31,0(1)5.4.234240.785.12(072.)85(0.91683)598() ()cqkoq oqcQkk kmKNaPymyAAAA计算人群荷载的支点剪力： 332,02or orcorcQkamPmPy5.40.431.7.(0.916.8)9.32KN6. 1/4 跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如下图213321.5.4.3626l m对于 1#和 5#梁计算公路级汽车活载的 1/4 跨弯矩：14, 11()()kQkcqcqMmPykAA1.230.68.503.40.678543.68.0KNm计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 1orPKN12,40.67534.687.5corQkMmA对于 2#和 4#梁17计算公路级汽车活载的 1/4 跨弯矩：14, 22()(1)kQkcqcqMmPymkAA.230.5184.03.40.53784.36709.5KNm计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： orPKN122,40.4375.65.879crQkMmmA对于 3#梁计算公路级汽车活载的 1/4 跨弯矩：14, 33()(1)kQkcqcqMmPymkAA1.230.8.501.240.7854.65.1KNm计算人群荷载的跨中弯矩：18人群荷载集度： 31orPKN122,40.43.652.03crQkMmKNmA7. 1/4 跨剪力的计算1/4 跨剪力影响线如下图： 公 路 -I级/影 响 线人 群 荷 载Q14影 响 线 8721332.50.75076.424l m对于 1和 5#梁计算公路级汽车活载的 1/4 跨剪力：1,011()().234.62.4075.2340.6785.0417.2QkcqkcqkmPy KNAA计算人群荷载的跨中剪力： 12, .lcroQk KNA对于 2和 4#梁计算公路级汽车活载的 1/4 跨剪力：1,022()(1).234.5.4075.340.5786.04139.75QkcqkcqkmPymKNAA计算人群荷载的跨中剪力： 22, .69lcroQk KNA对于 3#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：191,033()(1).234.2.4075.240.7856.0415.68QkcqkcqkmPymKNAA计算人群荷载的跨中剪力： 32, .6lcroQk KNA8. 荷载组合其中 ， ，11 2( )n noudoGikQqkcQjJKi jrsrsrsrs 1.2Gir1.4Qr， ，.4Qj .0o.8c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、 5 1229.816 1178.254 117.004 3256.3792、 4 1285.344 946.174 75.836 2951.9933 1285.344 707.150 69.633 2610.412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、 5 0 107.395 5.442 156.4482、 4 0 86.242 3.528 124.69023 0 65.088 3.225 94.7352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、 5 228.203 244.376 27.439 646.70172、 4 239.134 204.951 10.565 585.7253 239.134 159.588 9.932 521.5078201/4 跨弯矩组合：活载（KN/m）梁恒载（KN/m ） 汽车 人群组合值（KN/m ）1、 5 922.362 883.660 87.756 2442.2452、 4 964.008 709.605 56.879 2213.9613 964.008 535.551 52.002 1964.8231/4 跨剪力组合：活载（KN/m）梁恒载（KN/m ） 汽车 人群组合值（KN/m ）1、 5 114.402 174.21 12.245 394.89082、 4 119.567 139.754 7.933 348.0213 119.567 105.468 7.253 299.259三、 行车道板计算 12345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： 10.521.05/KNm21C 混凝土垫层： 25 20.8123.84/gKNmT 梁翼板自重： 3.05.7/合计： 123.64igg/（2）计算每延米板条的恒载内力弯矩： 2200.5.().84ogl KNmMA剪力： .64976Q2.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：20.6abm120.2.130.46aHm68b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： 102.46120.936adl m作用在每延米板条上的弯矩：01()()spbPMla24.861.39.67KNmA作用在每延米板条上的剪力： 2140(1).33.64.spPQKNa3.内力组合安全等级二级， ， =1.2， =1.4.01g1p22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： 11().2841.6725.3o