桥梁工程课程设计.docx

目录设计说明21.目的与要求22.设计资料23.计算内容34.课程设计报告书主要内容45.课程设计要求46.课程设计参考资料4计算书51、行车道板计算5（1）结构自重及其内力5（2）汽车车辆荷载产生的内力5（3）内力组合6（4）行车道板配筋72、主梁内力计算8（1）恒载计算8（2）活载计算93.主梁内力组合134.主梁截面设计、配筋及验算134.1 主梁受力钢筋配置134.2截面抗弯承载力验算154.3斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算165.横隔梁内力计算255 主梁变形验算29（1）验算主梁的变形29（2） 预拱度计算296.支座的设计计算29（1）确定支座的平面尺寸30（2）确定支座的厚度30（3）验算支座的偏转情况30（4）验算支座的抗滑稳定性：31设计说明1.目的与要求本设计是学生学完桥梁工程后进行的综合基本训练，也是对学生学习情况的检验。通过课程设计，使学生较系统地复习和巩固所学的课程知识，熟悉桥梁的横向分布系数的算法，熟悉公路桥涵设计内力计算、荷载组合以及荷载效应不利组合的采用，掌握T形梁的基本构造以及T形梁主筋设计、T形梁抗剪筋及其它构造筋设计的计算方法和过程，加强运算、绘图和文字说明等基本技能的训练；学会查阅技术资料和书刊，提高综合应用的能力。2.设计资料(1)桥面净宽 净-16+21m(2)主梁跨径及全长标准跨径 lb=16.00m（墩中心距离）计算跨径 l =15.50m（支座中心距离）主梁全长 l全= 15.96m（主梁预制长度）(3)设计荷载 汽车-I级；人群荷载3.0kN/m2(4)材料x钢筋直径12mm时采用II级钢筋，其余采用I级钢筋。混凝土主梁采用C40，人行道、栏杆及桥面铺装采用C25。(5)桥面铺装：沥青表面处治厚2cm（重力密度为23KN/m3），C25混凝土垫层厚612cm（重力密度为24KN/m3），C40T梁的重力密度为25KN/m3。(6)T梁简图如下：3.计算内容(1）行车道板的内力计算和组合(2)计算主梁的荷载横向分布系数,用杠杆原理法求支点截面的横向分布系数，用偏心压力法求跨中截面的横向分布系数。(3)主梁内力计算(4) 横隔梁内力计算(5) 主梁配筋(6) 主梁变形验算4.课程设计报告书主要内容（1）4号主梁跨中处及支点处横向分布系数mc、mo（支点处按“杠杆原理法”计算，跨中按“修正偏心受压法”计算）；（2）4号主梁恒载内力计算（计算支点处、1/4跨处、1/2跨处的恒载产生的剪力和弯矩）；（3）4号主梁活载内力计算（计算支点处、1/4跨处、1/2跨处的活载产生的剪力和弯矩）；（4）荷载组合和4号主梁的控制内力：弯矩组合（1/4跨、1/2跨）、剪力组合（梁端、1/2跨）；（5）横隔梁的内力计算，梁的变形和挠度计算以及梁支座的设计计算；（6）截面配筋：按极限状态法设计纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋、纵向水平防裂钢筋；（7）绘制主梁构造图和钢筋布置图（包括主梁纵断面图、横断面图（含支座处、1/4跨及跨中）、一片钢筋明细表（其中钢筋明细表的格式为：编号、直径、每根长度、数量、共长）；5.课程设计要求（1）计算资料采用16开纸用钢笔书写（2）设计图纸一律采用铅笔绘制，幅面采用3号图纸（197X420）需要时可按边长的1/3及其倍数加长，但不得加宽。设计图最后折叠成16开纸大小，与计算书装订成册，图标、规格均按标准格式。6.课程设计参考资料1公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）.人民交通出版社，20042公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD60-2004）.人民交通出版社，20043姚玲森，桥梁工程.出版社：人民交通出版社，1993计算书1、行车道板计算（1）结构自重及其内力每延米板上的结构自重g沥青表面处治C25混凝土垫层T梁翼板自重合计5.37每米宽板条的恒载内力 （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，后轴作用力为140kN，轮压分布宽度车辆荷载后轮着地长度为，宽度则荷载对于单向板的有效分布宽度：荷载在跨径中间 计算弯矩时： 计算剪力时：荷载在板的支承处由于这是汽车荷载局部加载在T梁的翼缘板上，故冲击系数取跨中最大弯矩计算：汽车荷载作用于每米宽板条上的跨中弯矩为自重荷载作用于每米宽板条上的跨中弯矩为 因为t/h1/4，所以跨中弯矩：M中=+0.5Mo=+0.517.04=8.52kNm 支点弯矩： M支=-0.7Mo=-0.717.04=-11.93kNm支点剪力计算：A1=pb1=P2aA2=P8aab1(a-a)2Q支p=gl02+1+A1y1+A2y2=5.37(2-0.18)2+1+0.352.5130.795+10.6470.945=72.239kN（3）内力组合承载能力极限状态内力组合计算 所以，行车道板的设计内力为正常使用极限状态内力组合计算（4）行车道板配筋 行车道板的尺寸复核正截面：矩形截面板的抗弯极限承载力：Mu=fcd0bh02b(1-b2)设as=30mm跨中h0=80-30=50mmM中u=18.40.910005020.561-0.560.5=20.61kNmM中=8.52kNm支点h0=140-30=110mmM支u=18.40.9100011020.561-0.560.5=99.74kNmM中=11.93kNm尺寸满足设计要求。斜截面：b=1000mm，h0=140-30=110mm，ftd=1.65MPa0Q支=0.972.239=65.02kN截面尺寸的下限值复核：0Q支0.62510-32ftdbh0=0.62510-31.01.651000110=113.44kNm所以尺寸合格 行车道板配筋支点处0Md=fcdbx(h0-x2)解得：x=9.7mmbh0=o.56110=62mm则所需钢筋面积差As=fcdbxfsd=18.410009.7280=637mm2上翼缘选用1090，As=873mm2，as=26mm下翼缘选用12120，As=942mm2，as=28mm跨中处0Md=fcdbx(h0-x2)解得：x=18mmbh0=o.5650=28mm则所需钢筋面积As=fcdbxfsd=18.4100018280=1183mm2上翼缘选用1290，As=1257mm2，as=26mm下翼缘选用14120，As=1339mm2，as=28mm 行车道板配筋验算支点处有效高度h0=140-26=114mm受压区高度x=fcdAsfcdb=28087318.41000=13.3mmM支=11.93kNm满足设计要求。跨中处有效高度h0=80-28=52mm受压区高度x=fcdAsfcdb=280125718.41000=19.1mmM支=8.52kNm满足设计要求。行车道板斜截面强度验算：0Q支=0.972.24=65.01kN0Q支d=32mm且大于30mm,满足构造要求。4.2截面抗弯承载力验算按照截面实际配筋面积计算截面受压区高度x为：=48.29mm截面抗弯极限状态承载力为：=18.4200048.29（1075-48.29/2） =1867.44KNm1779.57KNm所以承载力满足要求。4.3斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算4.3.1截面尺寸检验由内力基本组合表可以知道 =495.0KN =146.1KN 假设最下排2根钢筋没有弯起而直接通过支点，则有：a=53mm，ho=h-a=1200-53=1147mm 端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件，可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅 按构造要求设置钢筋因此，应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。4.3.2检查是否需要根据计算配置箍筋跨中截面 0.510-3ftdbh0=0.510-31.651801075=159.64kN支座截面 0.510-3ftdbh0=0.510-31.651801147=170.32kN因为0Vd，l2（=146.08kN）0.510-3ftdbh03.0，取 m=3.0 通过斜截面受压端正截面内由使用荷载产生的最大剪力组合设计值 相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值（KNm） ho通过斜截面受压区顶端处正截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的 合力点至受压边缘的距离（mm）为简化计算可近似取C值为 Cho（ho可采用平均值）斜截面11：斜截面内有232纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： P=100= sv=100.6/(180250)=0.224% 则有，斜截面截割两组弯起钢筋232+232，故=+=182.49+477.55=660.04KN416.33KN斜截面22：斜截面内有232纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： P=100= sv=100.6/(180250)=0.224% 则有， 斜截面截割两组弯起钢筋232+232，故=+=180.13+675.57=855.7kN389.36kN斜截面33：斜截面内有432纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为： P=100= sv=100.6/(180250)=0.224% 则有， 斜截面截割两组弯起钢筋232+222，故=+=211.50+351.63=563.13 kN 349.73 kN斜截面44：斜截面内有632纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：P=100=sv=100.6/(180250)=0.224% 则有， 斜截面截割两组弯起钢筋222+222，故= +=236.59+225.71=462.3kN 302.80kN钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力不足而破环的原因，主要是由于受拉区纵向钢筋锚固不好或弯起钢筋位置不当而造成的，故当受弯构件的纵向钢筋和箍筋满足规范构造要求，可不进行斜截面抗弯承载力计算。5.横隔梁内力计算（1）纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时计算剪力时（2）绘制中恒隔梁的内力影响线P=1作用在1梁时：r1M=113.5d+212.5d+311.5d+410.5d-13.5d=0.3513.52+0.2912.52+0.2311.52+0.1710.52-13.52=-2.224P=1作用在9梁时：r9M=193.5d+292.5d+391.5d+490.5d=-0.1293.52-0.0692.52-0.0091.52+0.0510.52=-1.224P=1作用在5梁时：r5M=153.5d+252.5d+351.5d+450.5d=0.1113.52+0.1112.52+0.1111.52+0.1110.52=1.776(3)绘制剪力影响线1主梁处左截面Q1右剪力影响线：P=1作用于计算截面的右边时Q1右=R1 即 P=1作用于计算截面的左边时 即 Q1右剪力影响线如下图（4）截面内力计算将求得的计算荷载Poq在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响（1+），则得下表：截面内力计算公路-级弯矩M4-5剪力Q1右（5）内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）承载能力极限状态内力组合基本组合Mmax，r=1.41139.85=1595.79kNmQmax，1右=1.4713.97=999.56kN正常使用极限状态内力组合短期效应组合Mmax，r=0.71139.85=797.90kNmQmax，1右=0.7713.97=499.78kN5 主梁变形验算跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩，汽车产生的最大弯矩（不及冲击系数）为，人群产生的最大弯矩为，主梁开裂构件等效截面的抗弯刚度（1）验算主梁的变形 可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度： （2） 预拱度计算 应设计预拱度 应做成平顺曲线6.支座的设计计算由以上计算可知支座压力标准值Rck=464.92kN，其中结构自重引起的反力标准值RGk=140.30kN，公路一级和人群荷载引起的支座反力标准值分别为319kN和5.26kN；公路一级和人群荷载pr=3.0kN/m2作用下产生的跨中挠度f=9.7mm，根据气象资料，主梁的计算温差t=36。（1）确定支座的平面尺寸选定支座的平面尺寸为ab=2024=480cm2，采用中间层橡胶片t=0.5cm。计算支座的平面形状系数S：S=ab2t(a+b)=202420.5(20+24)=10.98故得橡胶支座的平均容许压应力c=10000kPa。计算橡胶支座的弹性模量Ej=5.4GeS2=5.41.010.92=641.57