钢筋混凝土简支梁桥设计任务书

1 钢筋混凝土简支梁桥设计任务书 一、 课程设计题目 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 ，预制梁长为 面净空：净 9+2 ）（ 1 5 号） 2、 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 ，预制梁长为 面净空：净 ）（ 6 11 号） 3、 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 ，预制梁长为 面净空：净 8+2 ）（ 12 16 号） 4、 钢筋混凝土简支梁桥上部结构 设计（标准跨径为 20 米。计算跨径为 ，预制梁长为 面净空：净 9+2 ）（ 17 22 号） 5、 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为 20 米。计算跨径为 ，预制梁长为 面净空：净 ）（ 23 27 号） 6、 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为 20 米。计算跨径为 ，预制梁长为 面净空：净 8+2 ）（ 28 31 号） 7、 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为 19 米。计算跨径为 ，预制梁长为 面净空：净 9+2 ）（ 32 35 号） 8、 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为 19 米。计算跨径为 ，预制梁长为 面净空：净 ）（ 36 39 号） 9、 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为 19 米。计算跨径为 ，预制梁长为 面净空：净 8+2 ）（ 40 43 号） 二、 设计基本资料 1、 设计荷载：公路 级。人群 侧栏杆及人行道的重量按 N/m 计。 2、 河床地面线为（从左到右）： 0/0， ， 2， 7， 2， 7， 0/35（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）：地址假定为微风化花岗岩。 3、 材料容重：水泥混凝土 23 KN/筋混凝土 25 KN/青混凝土 21 2 KN/ 4、 桥梁纵坡为 桥梁中心处桥面设计高程 。 三、 设计内容 1、 主梁的设计计算 2、 行车道板的设计计算 3、 桥面铺装设计 4、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（ 图） 2、 荷载横向分布系数计算书（杠杆原理法、偏心压力法） 3、 主梁内力计算书 4、 行车道板内力计算书 5、 所有计算书（ 图纸（ 须用计算机打印；计算书和图纸要装订成册，应独立完成课程设计，每人交 1 份，每份应有封面和目录。 五、 参考文献 （ 1）、结构设计原理教材 （ 2）、桥梁工程教材 （ 3）、公路桥梁设计手册梁桥（上、下册） 人民交通出版社 （ 4）、桥梁计算示例丛书混凝土简支梁（板）桥（第二版）易建国主编 人民交通出版社 （ 5）、交通部颁布标准 01公路工程技术标准 （ 6）、交通部颁布标准 60公路桥涵设计通用规范 （ 7）、交通部颁布标准 62公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （ 8）、交通部颁布标准 61公路圬工桥涵设计规范 人民交通出版社 六、 课程设计学时 1 周（ 17 周） 3 2、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 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 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 （ 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 横向坡度，本桥设置为 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 45o ，在通航河流上则不宜大于 5o 。 4、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 6沥青混凝土和 10 垫层的桥面铺装。 5、桥面伸缩缝 4 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。 6、桥台的设计 桥台设计各个尺寸及施工说明全在图纸 003 号。并参照施工规范施工。 5 3、计算书 装配式钢筋混凝土简支 3 1 设计基本资料 1. 桥面净 空 净 ( 8 . 5 2 1 . 0 0 m ）人行道。 2. 主梁跨径和全长 标准跨径： 墩中心距离）； 计算跨径： （支座中心距离）； 主梁全长： =梁预制长度）。 3. 设计荷载 公路 级和人群荷载 N m 。 4. 材料 桥面铺装为 6青表面处治（重度为 21 3KN m ）和平均 10力密度为 24 3KN m ）， 梁翼板重度为 25 3KN m 。 5、结构尺寸 结构尺寸如图 1 所示。 6、已知力 每侧栏杆及人行道质量的作用力为 6 沥青表面处治厚6c 混 凝土垫层厚6- 14 寸单位 : 3 2 行车道板计算 考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋，故行车道板可按两端固结和中间 铰接的板计算。 1. 结构自重及内力（按纵向 1 1) 每平方米板上的结构自重 g 沥青表面处治： 1 0 . 0 6 1 . 0 2 1 1 . 2 6g K N m 2 0 . 1 0 1 . 0 2 3 2 . 3g K N m 3 ( 0 . 0 6 0 . 1 4 ) 2 1 . 0 2 5 2 . 5g K N m 6 . 0 6ig g K N m2) 每米宽板条的 恒载内力 7 22011= - g l - 6 . 0 6 0 . 8 6 = - 2 . 2 422M K N m恒 0= 6 . 0 6 0 . 8 6 5 . 2 1Q g l K N 恒2. 汽车车辆荷载产生的内力 将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，如图 2 所示。后轮轴重力标准值为P=140压分布宽度如图 3所示。车辆荷载后轮着地长度为2 宽度为2 则： p/ 2 (单 轮)图 2 梁横截面图（尺寸单位： 图 3 汽车车辆荷载的 计算图示（尺寸单位： 12 2 0 . 2 0 2 0 . 1 6 0 . 5 2a a H m 12 2 0 . 6 0 2 0 . 1 6 0 . 9 2b b H m 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度 10 2 0 . 5 2 1 . 4 2 0 . 8 6 3 . 6 4a a d l m 由于这是汽车荷载局部加载在 冲击系数 1 作用于每米宽板条上的弯 矩为： 011 + ) ( 4 ) 4M p l b a 总 =- （1 . 3 2 1 4 0 ( 0 . 8 6 0 . 9 2 4 ) 4 3 . 6 4 1 5 ( )K N m 8 作用于每米宽板条上的剪力为 = 1 + ) 4Q p a 剪 （1 . 3 2 1 4 0 ( 4 3 . 6 4 ) 25( ) 3. 内力组合 承载能力极限状态内力组合计算 基本组合： = 1 . 2 + 1 . 4M M 1 . 2 ( 2 . 2 4 ) 1 . 4 ( 1 5 . 7 5 ) 2 4 ( )K N m = 1 . 2 Q 1 . 4总 恒1 . 2 5 . 2 1 1 . 4 2 5 ) 3 3 主梁计算 假定桥面构造各部分重力平均分配给各根主梁承担，以此计算作用于主梁的每延米恒载强度，计算见表 1和表 2。 9 表 1 结构自重集计算表 主梁 1 0 . 1 8 1 . 4 0 ( 0 . 0 6 0 . 1 4 ) 2 1 . 9 0 . 1 8 2 5g 1 0 N m 横隔梁 对于边主梁 2 1 . 0 5 0 . 0 6 0 . 1 4 2 1 . 9 0 0 . 1 8 20 . 1 6 0 . 1 7 2 5 2 5 1 8 . 5 0g 0 KN m 对于中主梁 2 2 0 . 9 1 1 . 8 2 N m 桥面铺装层 3 0 . 0 6 8 . 5 2 1 0 . 1 8 . 5 2 3 5g 6 KN m 栏杆和人行道 4 4 . 5 2 5 1 . 8g K N m 合计 对于边主梁 1 0 . 6 0 . 9 1 6 . 0 5 1 . 8 1 9 K N m 对于中主两 1 0 . 6 8 2 6 . 0 5 1 . 8 2 0 K N m 表 2 主梁自重产生的内力 内力 截面位置 X 剪力 22K gQ l x 弯矩 M KN m 2x l x 边 主梁 中主梁 边主梁 中主梁 0X 0 4 10 2 0 0 . 计算横向分布系数 1）主梁的荷载横向分布系数 （ 1）荷载位于支点时，按杠杆原理法计算荷载横向分布分布系数。如图 4 所示1号梁、 2号梁、 3号梁的横向分布影响线。 （b ) 1 号梁公路- - （c ）2 号梁 公路- - 公路- - （d ）3 号梁图 4 杠杆原理法计算横向分 布系数（尺寸单位： 1号梁 12121 . 8 5 0 . 0 50 . 9 7 4 ; 0 . 0 2 61 1 . 9 0 1 1 . 9 0 11 12 0 . 9 7 4 0 . 0 2 6 0 . 522 1 1 9 0 1 . 5 ; 1 . 5 0 01 9 0 9 5 r o r rr m 2号梁 312 1 2 30 . 0 5 1 . 8 5 0 . 6 50 . 0 2 6 ; 0 . 9 7 4 ; 0 . 3 4 21 1 . 9 1 1 . 9 1 1 . 9 最大位置1 2 3 0 . 0 2 6 0 . 9 7 4 0 . 3 4 2 0 . 6 7 12y y y 2号梁人行道荷载 引起负反力，不考虑布载。 3号梁 12121 . 2 5 0 . 7 50 . 6 5 8 ; 0 . 3 9 51 1 . 9 1 1 . 9 0 . 6 5 8 0 . 3 9 5 0 . 5 2 620（ 2）荷载位于跨中时，按偏心压力法计算 1 号梁、 2号梁、 3号梁的荷载横向分布系数，如图 5所示。 12 （b ) 1 号梁Pr（d ）3 号梁（c ）2 号梁公路- - - - 2 级公路- - - - 2 级公路- - - - 2 级图 5 偏心压力法计算横向分布图示 此桥设有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨度比为 1 8 25 1 故可按偏心压力法来计算横向分布系数数 n=5,梁间距为 5 2 2 2 2 2 21 2 3 4 51 ii a a a a a a 2 2 222 1 . 9 0 1 . 9 0 0 1 . 9 0 2 1 . 9 0 1 4 . 4 4 3 . 6 1 3 . 6 1 1 4 . 4 4 m 13 1号梁在两个边主梁处的横向影响线的紧标值为： 22111 212 1 . 9 01 1 1 4 . 4 40 . 2 0 . 6 05 3 6 . 1 0 3 6 . 1 1515211 3 . 8 3 . 80 . 2 0 . 2 0 0 . 4 0 0 . 23 6 . 1 0a 2号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为： 1221212 1 . 9 0 1 . 9 011 0 . 4 05 3 6 . 1 0a 1225212 1 . 9 0 1 . 9 011 05 3 6 . 1 0a 3号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为均为 ，并按最不利位置布载，其中人行道缘石 1 号梁轴线的距离 为 1 . 4 5 1 . 0 0 0 . 4 5 m 荷载横向分布影响线的零点至 1号梁位的距离为 4 1 6 0 5 并据此计算出对应各荷载的影响线紧标r1号梁的活载横向分布系数 汽车荷载 1 2 3 41122ic q q q q q 1 0 . 65 . 6 5 3 . 8 5 2 . 5 5 0 . 7 52 5 . 7 人群荷载 11 0 . 6 0 5 . 7 0 . 4 5 0 . 5 0 . 7 05 . 7 0c r r x 14 2号梁的活载横向分布系数 汽车荷载 1 2 3 41122c q q i q q q 1 0 . 47 . 5 5 5 . 7 5 4 . 4 5 2 . 6 52 7 . 6 人群荷载 21 0 . 4 7 . 6 0 . 4 5 0 . 57 . 6c r r x 3号梁的活载横向分布系数 汽车荷载 1 2 3 41122c q q i q q q 1 0 . 2 0 . 2 0 . 2 0 . 22 人群荷载 0 . 2 0 . 2 0 . 4c r 2) 公路 级均布荷载和集中荷载的计算 公路 级均布荷载 1 0 . 5 0 . 7 5 7 . 8 7 5 K N m公路 级 集中荷载： 计算弯矩效应时 3 6 0 1 8 00 . 7 5 1 8 0 1 8 . 5 5 0 . 7 5 2 3 8 1 7 5 . 55 0 5 N 计算剪力效应时 1 . 2 1 7 5 . 5 2 1 0 . 6 N 人群荷载 3 . 0 1 . 0 3 . 0 K N m 15 3)计算冲击系数 简支桥梁： 24;21 . 0 6 1 0 N m 4 3 2 21 . 0 6 1 0 1 . 0 8 1 1 09 . 8 s 0 23 1 0E N m 1 8 8 1 8 1 0 1 4 01 0 1 4 0 1 8 02 2 21 8 8 1 8 1 1 2 1 4 0 1 82 43.8 23321 1 0 11 8 8 1 8 1 0 1 7 0 1 0 4 3 . 8 1 8 1 4 01 2 2 1 21401 8 1 4 0 4 3 . 82 48 4 1 9 2 4 3 ( ) 40 4 1 9 2 4 3 m 则 10233 . 1 4 3 1 0 0 . 0 8 4 1 9 2 4 32 1 8 . 5 1 . 0 8 1 1 0f 0 . 1 7 6 7 l n 0 . 0 1 5 7 0 . 1 7 6 7 l n 7 . 0 0 2 0 . 0 1 5 7f 所以 1 16 4)影响现面积计算 影响线的面积计算见表 3。 表 3 影响线面积计算 类型 截面 影响线面积 2m 影响线图式 21m 2 2 211 1 8 . 5 4 2 . 7 888 41m 2 2 233 1 8 . 5 3 2 . 0 93 2 3 2 621Q 11 1 8 . 5 0 . 5 2 . 3 1 322 m 0Q 1 1 8 . 5 1 9 . 2 52 m 中、 41 截面弯矩及跨中剪力计算 因为双车道不折减，所以 1 。内力计算表 4。 17 表 4 跨中、 41 截面弯矩及跨中剪力计算表 梁号 截面 荷载类型 r 1 1号 21 2. 78 群 3 1 群 3 1 群 3 号 21 群 3 1 群 3 1 群 3 号 21 群 3 1 群 3 1Q 公路 群 3 18 6）计算支点截面汽车荷载最大剪力 绘制荷载截面横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线，如图 6所示。 公路- - 2 级人群响线a ）1 号梁0000公路- - 2 级人群响线响线人群公路- - 2 级00b ）2 号梁（c ）3 号梁y= 支点剪力计算图示（尺寸单位： m） 横向分布系数变化区段的长度： 标为： 11 1 8 . 5 4 . 6 5 1 8 . 5 0 . 9 1 63y 19 1号梁支点的最大剪力为： 121 001 4 . 6 51 . 3 2 8 1 7 . 8 7 5 0 . 6 7 4 9 . 2 5 ( 0 . 5 0 . 6 7 4 ) 0 . 9 1 6 21 . 3 2 8 1 0 . 6 7 4 2 1 . 0 6 1 . 06 1 . 3 3 1 8 8 . 5 02 4 9 . 8 3 2号梁支点的最大剪力为： 121 002 4 . 6 51 . 3 2 8 1 7 . 8 7 5 0 . 5 3 7 9 . 2 5 0 . 6 7 1 0 . 5 3 7 0 . 9