简支梁桥课程设计.docx

建筑工程学院课程设计目录课程设计任务书-2设计基本资料-4道路等级的确定-4荷载横向分布系数计算书-5主梁内力计算书-11行车道板内力计算书-23横隔梁内力计算书-25参考文献-30桥梁总体布置图-31桥面构造横截面图-33桥梁工程设计任务书1、 设计名称：东河路简支梁桥2、 桥梁所在位置、所在路段基本情况描述： 东河路简支梁桥位于河南省杞县东河路，该桥属于跨线桥，修建该桥主要是为了满足当地日益繁重的交通量和经济的发展。初步拟定该道路等级为公路级，经过对多个方案进行比较，设计采用简支梁桥比较合适。桥梁的标准跨径为40m。该桥位于豫东平原西部土质为沙性土质，地质状况良好。3、 设计资料：1、 设计荷载：见下表、人群3.0kn/m，每侧栏杆及人行道的重量按4.5kn/m计算。2、 材料容重：水泥混凝土23kn/m3，钢筋混凝土25kn/m3，沥青混凝土21kn/m3。3、 桥梁纵坡为0.3%0.5% 。4、 其他相关资料见下表，其他未涉及的数据查阅相关规范及国家标准。桥面净宽标准跨径主梁宽荷载情况9m40m2.2m公路级4、 现行交通量调查资料：在不利季节调查的双向双车道平均日交通量：车型总重（kn）后轴重（kn）后轴数（kn）辆/日解放ca-15080.2560.01675黄河jn-150150.60101.61397日野kb-211147.551001299东风eq-14090.069.31773黄河jn3-62190.0127116跃进23048.533.31233预计近来十年交通量年平均增长率为7% 。5、 设计内容：1、 主梁的设计与计算 2、行车道板的设计与计算3、 横隔梁的设计与计算 4、铺装设计6、 要求完成的设计图及设计任务书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横隔梁内力计算书参考资料 ：1桥规（最新版）；2公预规（最新版）；3.桥梁工程（人民交通出版社，姚玲森版）； 4.公路沥青路面设计规范 （jtj 014-97), 人民交通出版社， 1997. 北京 5.公路路基设计手册，人民交通出版社， 1996. 北京 6.公路水泥混凝土路面设计规范（ jtj012-94 ）人民交通出版社 1996. 北京。 7.公路设计手册 - 路面人民交通出版社， 1999. 北京。八、课程设计时间 2周，即2012年4月16日（周一）至2012年4月26日（周五）。东河路简支梁桥设计（跨径40m）一、 设计基本资料1、跨径:标准跨径 lb=40m，计算跨径 l=39.50m。2、设计荷载：公路一级荷载-级汽车荷载，人群荷载为，栏杆及人行道荷载为4.5 kn/m，结构重要系数=1.0。3、桥面净宽:净-921m，主梁全长为l=39.96m 。4、材料：主梁采用c30混凝土，桥面铺装采用沥青混凝土，主筋为hrb335级钢筋。5、纵横断面构造：横坡1.5，采用五片主梁式，间距2.2m，9道横隔梁，间距4.87m。二、预计未来十年累计交通量的计算及道路等级的确定：计算预计近来十年交通量累计当量轴次，交通量年平均增长率为7% ,计算未来十年该桥梁的累计当量轴次见下表：车型pi（kn）c1c2ni(次日-1)c1c2ni(pi/p)4.35/(次日-1)解放ca-10b后轴601167573.16黄河jn-150前轴4916.4397114.11后轴101.611397425.38日野kb-211前轴47.5516.429975.41后轴10011299299.00东风eq-140后轴69.311773156.81黄河eq-140前轴6316.41613.72后轴127111645.25跃进230后轴33.3112632.20n11205.05ne 1975822.137从计算未来十年的交通量得，该桥处于级公路区段，但该桥处于经济开规划区未来几年该桥的交通量会变的十分繁重，所以该桥设计过程中应考虑未来因素的影响，以后的设计过程中采用公路一级荷载进行设计。桥梁总体布置图、桥面构造横截面图见设计末附图。三、主梁横向分布系数的计算： t形梁的截面形式横隔梁断面图、跨中横向分布系数的计算a.计算主梁的抗弯及抗扭惯性矩ix和itx计算荷载横向分布系数。求主梁截面的形心位置ax。平均板厚为： t形截面梁的抗扭惯性距计算：，其中ci可查相关规范。则：单位抗弯及抗扭惯性矩：b、计算横隔梁抗弯及抗扭惯性矩：翼板有效宽度的计算，横隔梁长度取为两边主梁的轴线间距，则 求横隔梁截面重心的位置有 横梁的抗弯及抗扭惯性矩为： ，查表得 但由于连续桥面板的单宽抗扭惯矩只有独立宽扁板者的一半，可取 单位抗弯及抗扭惯性矩为：c、计算抗弯参数和扭弯参数:式中：桥宽的一半；计算跨径。查公路桥涵设计通用规范，取，则：d、计算荷载弯矩横向分布影响线坐标：已知，查g-m图表可得下表数据:梁位荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b校核00.98 0.99 1.00 1.01 1.02 1.01 1.00 0.99 0.98 8.00 b/41.76 1.58 1.33 1.18 1.01 0.83 0.62 0.42 0.25 8.00 b/22.48 2.10 1.72 1.35 0.99 0.62 0.24 -1.14 -0.48 7.88 3b/43.28 2.96 2.10 1.57 1.00 0.42 -0.12 -0.67 -1.20 8.03 b4.00 3.02 2.50 1.75 0.95 0.24 -0.52 -1.20 -1.90 7.80 00.99 0.99 1.00 1.00 1.01 1.00 1.00 0.99 0.99 7.98 b/41.01 1.01 1.01 1.02 1.02 1.00 0.98 0.94 0.92 7.95 b/21.08 1.11 1.08 1.02 1.01 0.98 0.95 0.92 0.90 8.06 3b/41.20 1.13 1.09 1.02 0.99 0.95 0.91 0.87 0.85 7.99 b1.33 1.20 1.14 1.02 0.98 0.92 0.89 0.85 0.78 8.05 经校核,各梁的位置如下图所示。如所求主梁位置与以上9个点的位置不重合，可以用内插法求解，列表计算各主梁的横向影响线坐标值，计算结果见下表：对1号梁： 对2号梁： 对3号梁：梁号计算式荷载位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b1k11.2261.1441.1001.0200.9880.9440.9060.8660.836k03.4242.7562.1801.6060.9900.308-0.200-0.776-1.340k1-k0-2.198-1.612-1.080-0.586-0.0020.6361.1061.6422.176(k1-k0)*0.162-0.374-0.274-0.184-0.1000.0000.1030.1790.2790.353ka3.0502.4821.9961.5060.9900.411-0.021-0.510-0.987ka/50.6140.4990.4010.3020.1980.082-0.004-0.102-0.1972k11.0521.071.0521.021.0140.9880.9620.9280.908k02.1921.8921.5641.2820.9980.7040.392-0.516-0.188k1-k0-1.140-0.822-0.512-0.2620.0160.2840.5701.4441.096(k1-k0)*0.162-0.194-0.140-0.087-0.0450.0030.0480.0970.2450.186ka1.9981.7521.4771.2371.0010.7520.489-0.2710.010ka/50.4010.3520.2960.2480.2000.1880.0970.0440.0023k10.9900.9901.0001.0001.0101.0001.0000.9900.990k00.9800.9901.0001.0101.0201.0101.0000.9900.980k1-k00.0100.0000.000-0.010-0.010-0.0100.0000.0000.010(k1-k0)*0.1620.0020.0000.000-0.002-0.002-0.0020.0000.0000.002ka0.9820.9901.0000.9800.9900.9801.0000.9901.010ka/50.1960.1980.2000.1960.1980.1960.2000.1980.202e、绘制荷载分布系数影响线，求跨中截面荷载横向分布系数：、按公路桥涵设计通用规范（jtg d60-2004）规定，汽车荷载据人行道边缘的安全距离不小于0.5m。针对主梁进行最不利位置进行布载，可计算各主梁荷载横向分布系数见下图：各主梁横向分布系数如下：公路一级：荷载分布系数沿桥垮方向的变化按下述方法进行：跨中部分采用不变的跨中荷载横向分布系数,从第一根横隔梁向支点荷载横向分布系数过渡。在实际应用中，当求跨中、1/4跨中截面处的弯矩和剪力时，一般为了简化计算，均采用不变的mc；在计算梁端剪力时，在在主要荷载所在端需考虑何在横向分布系数沿桥垮的变化。而离主要荷载较短的一端，由于相应影响线竖标值的显著减小，则可近似地采用不变的mc简化计算1号主梁荷载横向分布系数沿桥垮的变化见下图：、支点截面处横向分布系数的确定：利用g-m法所得的荷载横向分布系数适用于跨中，因此采用杠杆原理法计算支点处荷载横向分布系：各主梁的荷载横向分布系数汇总见下表：荷载跨中1/4跨支点m1号梁2号梁3号梁1号梁2号梁3号梁公路二级0.620.5240.3950.4090.7960.80人群荷载0.5710.3830.1981.27300三、主梁内力的计算：、重力集度的计算：主梁：边横隔梁：中横隔梁：桥面铺装：人行道及栏杆：各梁重力集度汇总见下表：梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装总计1（5）14.750.91.82.3319.782（4）14.751.81.82.3320.68314.751.81.82.3320.68由重力引起的内力： 重力引起的内力汇总见下表：主梁1（5）19.7839.53467.62893390.66195.332（4）20.6839.54033.253025408.43204.22320.6839.54033.253025408.43204.22、荷载内力的计算：可直接在内力影响线上布置荷载来计算荷载内力：车道荷载为公路级，根据桥规4.3.14条规定： 计算公路一级汽车活载的跨中弯矩见下图：计算公路一级汽车荷载的跨中弯矩桥梁结构的基频为：查公路桥涵设计通用规范，当 弯矩满足设计要求；对剪力校核：剪力满足设计要求。五、横隔梁板的内力计算对于具有多根横隔梁组成的桥梁，往往跨中横隔梁受力最大，因此只要计算跨中横隔梁内力，其他区域横隔梁可偏安全仿此设计。1）、中横隔梁的计算荷载如下：公路一级：中横隔梁最不利布载图示对人群荷载：2)、绘制中横隔梁影响线： ，因此可以用偏心压力法来计算荷载横向分布系数：求号梁荷载横向分布影响线：(e=4.4m)由得：求号梁荷载横向分布影响线：(e=2.2m)求的竖向坐标：p=1kn作用于号梁时： p=1kn作用于号梁时：p=1kn作用于号梁时：由影响线得，影响线在、截面梁之间发生突变，根据、连线延伸至、截面，即为值，由此可绘出影响线图。剪力影响线对于号主梁处截面的影响线计算如下：p=1kn作用在计算截面以右时即：p=1kn作用在计算截面以左时，。绘制r1、r2横向分布影响线、的影响人群荷载：剪力，公路一级：人群荷载：内力组合：基本组合： 短期组合： 长期组合： 对横隔梁进行配筋计算：配筋计算用作用效应的基本组合，把铺装层折算3cm计入截面厚度即截面厚19cm，横隔梁翼板的有效l/3跨径（横向跨径1100-1012=898cm）：按公预规5.2.2规定：即：由选用=24.63cm2此时 成立。桥梁总体布置图、桥面构造横截面图见设计末附图。参考资料 ：1公路桥涵设计通用规范jtg-