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桥梁工程课程设计 桥梁工程课程设计第1章 设计资料与结构布置1.1设计资料 1.1.1跨 数：两跨 标准跨经：采用标准跨径30m的钢筋混凝土简支梁，只进行桥梁的上部结构的计算 主梁全长：根据设计经验值，确定伸缩缝采用5cm，采用预制梁。 计算跨径：相邻支座中心间距为29.40m。 桥面宽度：净7m（行车道）21.5（人行道）+1（中间带）。1.1.2设计荷载：由公路级，人群荷载3.5kN/m,栏杆及人行道的重量按5.0 KN/m计，结构重要性系数为。1.1.3材料初步选定混凝土：主梁选用C40，铺装层采用C25。钢 筋：直径时采用HRB335钢筋。 直径时采用Q235钢筋。1.1.4设计规范公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）1.2结构布置1.2.1 主 梁 高： 按照经济性原则，钢筋混凝土T型简支梁桥高跨比的经济范围大约在之间，根据跨度小者取较大比值原则，本桥取，则梁高为2.0m，并按照2.0m计算。1.2.2 主梁间距：按照任务书规定，本桥采用五根主梁，且主梁间距为1.8m。1.2.3 主梁梁肋宽：取梁肋宽为0.18m。1.2.4 T形梁翼缘板尺寸：腹板交接处通常取不小于主梁高的，即=0.1667m，本设计取0.24m，翼缘悬臂端取0.16m。1.2.5横隔梁：按任务书规定设置六排横隔梁，梁高为主梁高的左右，即1.5m，厚度取1216cm之间，本设计横隔梁下缘取14cm，上缘取16cm。1.2.6桥面铺装：采用4cm厚的沥青混凝土磨耗层，2-10cm厚的C25混凝土垫层。图2.1：纵断面布置图(单位：mm)图2.2：边梁尺寸（单位：mm） 图2.3：中梁尺寸（单位：mm）图2.4：横隔梁布置(单位：mm)图2.5：桥面铺装、桥梁横断面(单位：mm)1.3 设计概述在进行桥梁设计时，一般应先认真阅读设计任务书。然后根据任务书中所要求的内容，进行桥面的铺装和主梁横隔梁的截面尺寸拟订。再根据设计任务书中所给出的相关资料进行主梁、边梁等的内力计算。根据杠杆原理法算出支座处的荷载横向分布系数，再根据偏心压力法（适用于高跨比小于0.5的窄桥，大于0.5的采用正交异性板法）算出跨中处的荷载横向分布系数，根据横向分布系数算出端点处、跨中处和四分之一处的相应弯距和剪力，再根据其弯距和剪力大小，合理布筋并进行弯距、剪力、裂缝和变形的演算。最后，绘制出总图、包络图等各类所需图样，并编写钢筋明细表、计算混凝土用量，书写设计说明书。第2章 主梁内力计算2.1恒载内力计算2.1.1、恒载集度计算：结构计算跨径为29.4m表2.1：结构自重集度主梁=0.182.00+(1.80-0.18)25=17.100kN/m横隔梁边主梁=1.50()()625/29.4=0.806kN/m中主梁=20.806=1.612kN/m桥面铺装层(含防水层)=0.047.0023+0.5（0.10+0.03）7.0024/5=3.472kN/m栏杆和人行道=4.52/5=1.80kN/m合计边主梁=23.178kN/m中主梁=23.984kN/m2.1.2、恒载内力：中主梁恒载集度为边主梁恒载集度为在恒载作用下，结构体系为两跨相同的简支梁，计算跨径为29.4m，计算图示如图2.1所示：图2.1：恒载内力计算图示，图2.2：控制截面图示、 中主梁： ： ： ：图2.3：恒载中主梁控制截面剪力图图2.4：恒载中主梁控制截面弯矩图、 边主梁： ： ： ： ：图2.5：恒载边梁控制截面剪力图图2.6：恒载边梁控制截面弯矩图截面面积内力剪力Q(kN)弯矩m(kNm)x=0边主梁340.710中主梁325.570x=边主梁255.541095.62中主梁264.421133.71x=边主梁170.361878.20中主梁176.281943.51x=边主梁85.182347.75中主梁88.142429.39x=边主梁02504.27中主梁02591.35表2.2：恒载主梁控制截面内力2.2汽车、人群荷载产生内力计算2.2.1按杠杆原理法计算支点处横向分布系数：图2.7：1#梁支点处横向影响线及布载图1#梁=0.722=0.361=1.486图2.8：2#梁支点处横向影响线及布载图=1=0.5 =0图2.8：3#梁支点处横向影响线及布载图=（+）=0.558 =02.2.2按偏心压力法计算： 设此桥有刚度强大的横隔梁,结构长宽比为：=3.272 可按偏心压力法计算跨中横向分布系数；半桥各根主梁横截面均相等,梁数n=5,梁间距为1.80m,则：1#粱的横向影响线竖标值为： =+=0.60=0.40=-0.20=(4.90+3.10+1.80)=0.544=(5.40+)=0.697图2.9：1#梁中垮横向影响线及布载图2#梁的横向影响线竖标值为： =+=0.40 =0=(6.70+4.90+3.60+1.80)=0.472=(7.20+)=0.449图2.10：2#梁中垮横向影响线及布载图3#粱的横向影响线竖标值为： =+0=0.20 =0=0.2=4)=0.4=0.2图2.11：3#梁中垮横向影响线及布载图2.2.3荷载横向分布系数汇总表2.3：荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路II级人群荷载备注1# 5#跨中mc0.5440.697按“偏心压力法”梁端mo0.3611.486按“杠杆原理法”2# 4#跨中mc0.4720.449按“偏心压力法”梁端mo0.50按“杠杆原理法”3#跨中mc0.40.2按“偏心压力法”梁端mo0.5580按“杠杆原理法”注：45号梁与12号梁横向分布系数对应相等根据文献，荷载横向分布系数沿跨长变化对于主梁有多根内横隔梁的情况，从第一根内横隔梁起向直线过渡。 图2.12：1#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图图2.13：1#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图图2.14：3#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图图2.15：3#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图2.3、冲击系数和车道折减系数的确定2.3.1、冲击系数的确定：砼强度C40， 截面形心的确定： 主梁抗弯惯性矩确定： (1)汽车荷载冲击系数 简支梁的自振频率为：介于 和之间，桥规规定 冲击系数按下式计算： 式中：计算跨径，m；混凝土弹性模量，；梁跨中截面惯性矩，；结构跨处的单位长度质量，；结构跨中处延米结构重力，；重力加速度，。、边主梁： 冲击系数：、中主梁 冲击系数： 计算结果如表2.4所示表2.4：主梁冲击系数梁边主梁0.2017中主梁0.19912.3.2、车道折减系数的确定：根据文献2，车道折减系数取值如表2.5所示：表2.5：横向折减系数车道数2345678折减系数1.000.780.670.600.550.520.502.4、控制截面活载内力计算：设计荷载：公路级,人群3.5KN/m2，则 =1.502.4.1、影响线计算：本设计取1号梁为计算对象，主要控制截面为梁跨支点、跨中及四分点。主要控制截面内力影响线由桥梁电算软件计算所得，因为所得影响线是曲线，为简化计算，用直线代替曲线，所得控制截面影响线如图5.11图2.6所示：表2.6：均布荷载和内力影响线面积计算类型截面公路-级(kN/m)人群(kN/m)影响线图式10.50.75=7.8753.51.5=5.257.8755.257.8755.257.8755.257.8755.257.8755.257.8755.257.8755.257.8755.257.8755.252.5、车道荷载内力计算：2.5.1、弯矩计算：（取为计算范例）1#梁跨中:将以上数据代入下式得人群荷载(max)：1#梁处:将以上数据代入下式得人群荷载(max)：1#梁处:将以上数据代入下式得人群荷载(max)：1#梁处：将以上数据代入下式得人群荷载(max)：1#梁支点处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：2#梁跨中：公路-II级车道荷载：人群荷载(max)：2#梁处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：2#梁处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：2#梁处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：2#梁支点处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：3#梁跨中：公路-II级车道荷载：人群荷载(max)：3#梁处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：3#梁处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：3#梁处将以上数据代入下式得人群荷载(max)：3#梁支点处将以上数据代入下式得人群荷载(max)： 2.5.2、计算支点截面汽车荷载最大剪力1#梁跨中处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 1#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 1#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 1号梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 1#梁支点处：车道荷载剪力计算： 附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：， = 人群荷载剪力计算： 2#梁跨中处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 2#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 2#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 2#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 2#梁支点处：车道荷载剪力计算： 附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：， 人群荷载剪力计算： 3#梁跨中处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 3#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 3#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 3#梁处：车道荷载剪力计算： 人群荷载剪力计算： 3#梁支点处：车道荷载剪力计算： 附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：， 人群荷载剪力计算： 表2.7：1#、5#梁控制截面活载内力截面汽车荷载效应人群荷载效应（）（）（）（）（）（）边跨支点0223.28-71.55052.22-10.2边跨1/8点797.09235.17-25.30173.8041.18-0.84边跨1/4点1366.88193.28-53.36296.5230.26-2.36边跨3/8点1708.40154.15-84.19370.6621.02-7.56边跨支1/2点1822.40117.79-117.79395.3613.44-13.44表2.8：2#、4#梁控制截面活载内力截面汽车荷载效应人群荷载效应（）（）（）（）（）（）边跨支点0197.79-9.34028.38-20.47边跨1/8点587.49174.07-18.73110.3226.54-0.54边跨1/4点1011.74143.06-39.50191.0219.50-2.16边跨3/8点1264.52114.10-62.32238.7613.56-4.88边跨支1/2点1348.9087.18-87.18254.688.66-8.66表2.9：3#梁控制截面活载内力截面汽车荷载效应人群荷载效应（）（）（）（）（）（）边跨支点0156.77-18.76012.64-18.24边跨1/8点500.00147.5215.8749.5811.82-0.24边跨1/4点857.40121.2433.4785.088.68-0.96边跨3/8点1072.6096.6952.81106.366.02-2.18边跨支1/2点1143.1473.8873.88113.443.86-3.862.6、内力组合2.6.1、按承载能力极限状态设计 永久作用的设计值效应和可变作用设计值效应组合，其效应组合表达式为：或 根据桥通规，各种作用的分项系数取值如下： 结构重要性系数取； 恒载作用效应的分项系数取（对结构承载力不利），或（对结构承载力有利）； 汽车荷载效应的分项系数取； 其他可变作用效应的组合系数取； 人群荷载效应的分项系数取。2.6.2、作用短期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为：根据桥通规，各种作用的分项系数取值如下：汽车荷载（不计冲击力）效应的频遇值系数取；人群荷载效应的频遇值系数取；2.6.3、作用长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为：根据桥通规，各种作用的分项系数取值如下：汽车荷载（不计冲击力）效应的准永久值系数取；人群荷载效应的准永久值系数取。表2.10：1#、5#梁作用效应组合荷载类别内力分量荷载组合结构自重作用效应汽车荷载效应人群荷载效应承载能力极限状态组合（1.2+1.4+0.81.4）短期作用组合（1.0+0.7/(1+u)+1.0）长期作用组合（1.0+0.4/(1+u)+0.4）边梁最大弯矩000000支点（kNm）最大剪力340.71223.2852.22779.93504.13425.14（kN）最小剪力340.71-71.55-10.20297.26294.88316.27（kN）边梁最大弯矩1095.61797.09173.802625.321666.371391.971/8点（kNm）最大剪力255.53235.1741.18682.00413.83338.93（kN）最小剪力255.53-25.30-0.84270.28242.09248.00（kN）边梁最大弯矩1878.201366.88296.524499.572855.432385.781/4点（kNm）最大剪力170.35193.2830.26508.91296.87237.46（kN）最小剪力170.35-53.36-2.36127.08141.42154.22（kN）边梁最大弯矩2347.751708.4370.665624.193569.202982.183/8点（kNm）最大剪力85.17154.1521.02341.56182.96137.45（kN）最小剪力85.17-84.19-7.56-24.1135.6958.19（kN）边梁1/2点最大弯矩2504.261822.40395.365999.283807.193181.02（kNm）最大剪力0117.7913.44179.9572.1038.89（kN）最小剪力0-117.79-13.44-179.95-72.10-38.89（kN）表2.11： 2#、4#梁作用效应组合荷载类别内力分量荷载组合结构自重作用效应汽车荷载效应人群荷载效应承载能力极限状态组合（1.2+1.4+0.81.4）短期作用组合（1.0+0.7/1.1991+1.0）长期作用组合（1.0+0.4/1.1991+0.4）边梁最大弯矩000000支点（kNm）最大剪力352.56197.79-20.47677.05447.55410.35（kN）最小剪力352.56-9.34-20.47387.07326.64341.261（kN）边梁最大弯矩1133.71587.49110.322306.501586.991373.821/8点（kNm）最大剪力264.42174.0726.54590.72392.57333.10（kN）最小剪力264.42-18.73-0.54290.47252.94257.95（kN）边梁最大弯矩1943.511011.74191.023962.592725.152357.421/4点（kNm）最大剪力176.28143.0619.50433.66279.29231.80（kN）最小剪力176.28-39.50-2.16153.81151.06162.24（kN）边梁最大弯矩2429.391264.52238.764953.013406.342946.713/8点（kNm）最大剪力88.14114.1013.56280.69168.30131.62（kN）最小剪力88.14-62.32-4.8813.0546.8865.40（kN）边梁1/2点最大弯矩2591.351348.90254.685283.323633.483143.19（kNm）最大剪力087.188.66131.7559.5532.54（kN）最小剪力0-87.18-8.66-131.75-59.55-32.54（kN） 表2.12： 3#梁作用效应组合荷载类别内力分量荷载组合结构自重作用效应汽车荷载效应人群荷载效应承载能力极限状态组合（1.2+1.4+0.81.4）短期作用组合（1.0+0.7/1.1991+1.0）长期作用组合（1.0+0.4/1.1991+0.4）边梁最大弯矩000000支点（kNm）最大剪力352.56156.7712.64656.71456.72409.91（kN）最小剪力352.56-18.76-18.24376.38323.3339.01（kN）边梁最大弯矩1133.7150049.582115.981475.181320.341/8点（kNm）最大剪力264.42147.5211.82537.07362.35318.35（kN）最小剪力264.4215.87-0.24339.25273.44269.61（kN）边梁最大弯矩1943.51857.4085.083627.862529.112263.561/4点（kNm）最大剪力176.28121.248.68390.99255.73220.19（kN）最小剪力176.2833.47-0.96257.32194.86187.06（kN）边梁最大弯矩2429.391072.60106.364536.033161.902829.733/8点（kNm）最大剪力88.1496.696.02247.87150.60122.80（kN）最小剪力88.1452.81-2.18177.26116.79104.88（kN）边梁1/2点最大弯矩2591.351143.14113.444837.073372.123018.06（kNm）最大剪力073.883.86107.7546.9826.18（kN）最小剪力073.88-3.8699.1039.2623.10（kN）2.6.4内力包络图：取1#边梁进行分析：承载能力极限状态组合：表2.13：1#边梁控制截面最大弯矩值截面位置0L/8L/43L/8L/2最大弯矩02625.324499.575624.205999.28图2.16：1#梁最大弯矩包络图表2.14：1#边梁控制截面剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/2最大剪力779.94682.01508.91341.57179.96最小剪力297.27270.28127.08-24.12-179.96图2.17：1#梁最大最小剪力包络图短期作用效用组合：表2.15：1#边梁控制截面最大弯矩值截面位置0L/8L/43L/8L/2最大弯矩01666.372855.443569.213807.20图2.18：短期作用1#梁最大弯矩包络图表2.16：1#边梁控制截面最大剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/2最大剪力504.13413.83296.87182.9772.10最小剪力294.88242.10141.4235.69-72.10图2.18：短期作用1#梁剪力包络图长期作用效应组合：表2.17：1#边梁控制截面最大弯矩值截面位置0L/8L/43L/8L/2最大弯矩01391.972385.292982.183181.02图2.19：长期作用1#最大弯矩包络图表2.18：1#边梁控制截面最大剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/2最大剪力425.15338.93237.46137.4538.90最小剪力316