桥梁工程课程设计.doc

第一章 设计资料 一、 桥面跨径及桥宽1.标准跨径：该桥为一城市立交桥，根据桥下净空和方案的经济比较，确定主桥采用标准跨径为16m的装配式钢筋混凝土简支梁。本实例即为主桥的上部结构计算。2.主梁全长：根据当地温度统计资料，并参照以往设计经验，确定伸缩缝采用4cm，则预制梁体长12.95m。计算跨径：根据梁式桥计算跨径的取值方法，计算跨径取相邻支座中心间距为12.5m。3.桥面宽度：根据一次典型交通量的抽查结果，确定该桥的桥面横向布置为-5.6m（行车道）+20.75m（人行道）+20.25m（护栏）。二、设计荷载根据该桥所在的道路的等级确定荷载等级为：计算荷载：汽车荷载；公路栏杆：1.0kN/m三、 材料1.混凝土：主梁用C40号，桥面铺装用C30号，人行道，栏竿用C25号；2.钢筋：直径不小于12mm时用HRB335钢筋，直径小于12mm时采用HPB235热轧光面钢筋。钢筋混凝土材料的重力密度为25.0kN/m，沥青混凝土23.0kN/m。四、 设计依据 1.公路桥涵设计通用规范（JTG D622004）； 2.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004）；第二章 结构布置一、 主梁高据跨径大高取小值的原则，高跨比经济范围介于1/11与1/16之间，本设计取1/13。二、 主梁间距装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般选在1.52.2之间，本桥取1.6m。三、 主梁肋宽为保证主梁的抗剪需要，梁肋受压时的稳定，以及混凝土的振捣质量，取梁肋宽。四、 横隔梁 横隔梁的高度取梁高的3/4左右，取75cm。五、 桥面铺装采用4cm厚的沥青混凝土磨耗层，厚度为21kN/m，6cm厚的25号混凝土铺装层，厚度为23kN/m。六、 翼缘板尺寸因为翼缘板相同时是桥面板，根据其受力特点，一般设计成变厚度，与腹板交接处较厚。本设计取10cm；翼缘板的悬臂端部可以薄些，本设计取为0.12m。七、 本桥梁整体视图（如图2-1） 图2-1 本桥梁整体视图第三章 主梁界面几何性质计算一、面积：1.毛截面面积： =0.161.0+(1.6-0.16)0.11 =0.32m 2.截面形心轴的确定：毛截面形心轴到上翼袁的距离 =0.28m3.截面对自身重心轴的惯性矩： =21077332.1 即截面对自身重心轴的惯性矩为二、 跨中的荷载横向分布系数计算：因为B/L=6.4/130.5，所以为窄桥用偏心受压法计算第四章 主梁计算一、荷载横向分布系数计算1.支点处荷载横向分布系数计算荷载作用点靠近支座时，用杠杆原理法计算，1号，2号（1） 对于1号梁：汽车荷载 安全带荷载 （2） 对于2号梁：汽车荷载 安全带荷载 画出主梁的荷载横向分布影响线，就可根据各种荷载最不利荷载位置求得相应的横向分布系数，如图所示。（1） 对一号梁的：本桥各根横截面均相等，梁数n=4.梁间距为1.6 荷载横向分布影响线的零点至1号梁位的距离为x 则（2） 对二号梁的： 三、 主梁内力计算1.主梁：kN/m 边主梁：中主梁：kN/m桥面铺装层：24cm左右厚的沥青混凝土磨耗层；612cm厚的25号混凝土铺装层。2.安全带： 合计边主梁： 中主梁：内力截面位置剪力Q（kN）弯矩（kNm）边主梁中主梁边主梁中主梁X=089.4693.4800X=L/444.7346.74209.68219.10X=L/200279.57292.14 计算支点，1/4截面的剪力，尚应计入由荷载横向分布系数沿桥跨变化的影响，剪力：。（1）荷载横向分布系数沿桥跨的变化（如图） 影响线 影响线（2）各截面的弯矩与剪力如图： 支点剪切影响线： 跨中剪切影响线： L/4处剪力影响线：跨中弯矩影响线：1) 1号梁的活载内力计算 支点处 2) 2号梁的活载内力计算支点处： 内力组合汇表梁号弯矩M（kNm）剪力Q（kN）支点支点10392.89523.79193.21137.4886.7020536.87715.75264.03181.7786.99 2号梁M与Q最大，即： 。主梁内力组合序号荷载类别弯矩M（kNm）剪力Q（kN）梁端梁端1汽车荷载0536.87715.75264.03181.7786.992恒载0219.10292.1493.4846.74031.2恒载0262.92350.578112.17656.088041.4恒载0751.6181002.05369.642254.478121.79501014.5381352.618481.818310.566121.796提高后的01044.9741393.197496.273319.883121.797内力控制设计的内力计算01044.9741393.197497319.883121.79第五章 主梁正截面设计1.确定T梁翼缘的有效宽度（1）计算跨径的1/3：（2）相邻两梁间距：（3）根据“公桥规”规定，T形截面梁翼缘板计算宽度取上面三者中最小值：2.正截面配筋计算 （1）确定基本数据： 故取3.假设，则界面有效高度为 4.判断T型截面类型 因此属于第一类T型截面5.计算受压区高度X 6.求，并选配钢筋和验算 现选用则实际取用受拉钢筋截面为 故正截面满足要求。第六章 主梁的斜截面计算一、截面尺寸检验 1.截面尺寸检查：根据构造要求，梁最底层钢筋通过支座底面截点截面有效高度 故尺寸不用修改 2.剪力组合（1）对于跨中截面： 不需要设置受剪钢筋的区段长度： （2）距支座中心h/2处截面的最大剪力： 剪力组合设计值的分配混凝土与箍筋共同承担的60% kN弯起钢筋依据关系计算需要设置弯起钢筋的区段长度为： 二、箍筋设计 采用直径为的封闭式双股箍筋；HPB235钢筋（）n=2，则：纵向钢筋百分率：简支梁，T形截面， 可取=140mm 计算配筋率 同时 根据构造要求由支座中心跨距中1倍梁高（1000）范围内，取箍筋d为间距，其余取。1、弯起钢筋设计：（采用钢筋HRB335） （1）第一排：取用距支座h/2处，用弯起钢筋承担的剪力设计值，即：第一排弯起钢筋面积为： 由纵筋弯起。 （2）计算第二排时，取用第一排弯起钢筋弯点处，由弯起钢筋承担的剪力设，（下边缘净距30mm，上部架立钢筋；净保护层40mm），第一排 由纵筋弯起，（3）计算第三排时，取用第二排弯起钢筋弯点处，由弯起钢筋承担的剪力设， 加两根短筋 （4）计算第四排时 加两根短筋 则需要弯起钢筋：三、全梁承载力复核1.斜截面抗剪承载力 图：距支座中心h/2处斜截面抗剪承载力计算图示（尺寸单位mm） （1）选定斜截面顶端位置 A坐标x=5750-952.1=4797.9mm（2）斜截面抗剪承载力复核 1）A处正截面的剪力以及相应的弯矩，根据剪力和弯矩包络图计算如下： 2）A处正截面有效高度 3）则实际广义剪跨比m和斜截面投影长度c分别为： 4）将要复核的斜截面如图中虚线所表示的斜截面 斜角为： 5）斜截面内纵向受拉钢筋相应的主筋配筋率为： 6）箍筋配筋率： 将上述计算值分别代入下列公式求得： 所以支座中心h/2处的斜截面抗剪承载力满足设计弯矩。 2.全梁抗弯承载力校核 （1）计算各排弯起钢筋弯起点的设计弯矩 跨中弯矩，支点弯矩，其他截面的设计弯矩可按二次抛物公式计算，详见表6-1，根据值绘出设计弯矩图（11）表6-1各排弯起钢筋弯起点的设计弯矩计算表 （2）计算各弯起钢筋和跨中截面抗弯承载力：表6-3 各排弯起钢筋弯起点的设计弯矩计算表弯起钢筋号弯起点到跨中截面距离Xi(min)弯起点的设计弯矩跨中截面01907.9434821542.6343451276.925407940.416505517.1 跨中截面： 由于跨中截面纵向受拉钢筋数量最多，成立。属于第一T型截面，应按的单筋矩形截面计算。相当的正截面抗弯承载力见表（6-4）表6-4 钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力计算表梁端主梁截面积As(mm2)有效高度h0(mm)受压区高度抗弯承载力支点1点2321609115216.75601点2点4323217113433.31096.52点3点6324826111650.01609.43点4点632+2326376110262.71985.7将表中各正截面的抗弯承载力用平行线表示出来，他们与弯矩包络图的交点分别为，将各值代入二次抛物线方程，可求得交点到跨中截面的距离，见表6-5及图6-3。表6-5 弯起钢筋弯起点位置符合表弯起钢筋序号弯起点的符号弯起点跨中距X1(mm)钢筋与梁轴交点跨中距X2(mm)充分利用点跨中距X3(mm)不需要点跨中距X4(mm)（x1-x3）(mm)（x2-x4）(mm)N31650591834942851861715630N22540780492953705860824540N133482588891506960134820图6-3 梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图四、主梁裂缝宽度复核： 作用短期效应组合： 长期效应组合： 满足规范要求第七章 主梁裂缝表形验算一、截面几何特性计算 取 C40混凝土的弹性模量钢筋的弹性模量，则1.开裂截面换算截面的几何特性值计算 （1）首先由式判断截面类型： 解得，故为第二T型截面。 （2）开裂截面换算截面受压高度，可由求得。式中系数为： 说明截面中型轴位于梁肋之间，属于第二T型截面 （3）开裂截面换算截面惯性矩计算，即：2.全截面换算截面几何特性值计算 全截面换算截面是混凝土全截面面积和钢筋换算面积所组成的截面。（1）T型截面全截面的换算截面面积可按下面公式计算： （2）全截面换算截面的受压区高度可由下式求得： （3） 全截面换算截面的重心轴以上部分面积对重心轴的，面积矩为： （4） 全截面换算截面的惯性矩按下面公式计算： （5） 全截面换算截面对边缘的弹性抵抗矩为： 二、预拱度的设置1.计算构件的抗弯刚度B （1）全截面的抗弯刚度： （2）开裂截面的抗弯刚度： （3）构件受拉区混凝土塑性影响系数： （4）开裂弯矩： （5）抗弯刚度： 2.挠度计算 （1）等高度简支梁在荷载短期效应作用下的跨中挠度按下式 式中L=12.5m=12500mm，故 则长期挠度为： （2）长期挠度值在消除结构自重产生的长期挠度后的挠度为 满足规范要求。3.设置预拱度长期挠度，故应设置预拱度。预拱度应按结构自重和可变作用频域值计算的长期挠度值之和采用，即 满足规范要求。实习总结经过了为期两个星期的努力，本学期的桥梁课程设计任务完美的结束了。在本次实习期间班级同学共分为六个小组，各组在各组组长的带领下进行着课程设计任务。我们所在的第四组的八位同学在组长姬亚亚的分配下，彼此之间相互合作，学习沟通完成了本次的课程设计任务，在设计期间，王震、姬亚亚、刘皓月、王珂、蒋恩博、栾铭、郑飞龙、李岩哲同学们经过了讨论、计算、设计等过程最终完成了本次实训各个章节的设计任务，最后在李岩哲同学的整理下，最后完成了本次实训的报告书。本次实训不仅增加了同学们的知识，使得同学们对书本上所学的知识有了更加进一步的理解与认识。同时，在增加知识的同时也增加了同学们之间的合作意识，可以说是学业与生活的双收货。最后本次课程设计实训完美结束了。 2013年6月20日星期四目录第一章 设计资料- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 1第二章 结构布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2第三章 主梁界面几何性质计算- - - - - - - - - -