桥梁工程实习报告.doc

前 言桥梁工程课程设计是道路与桥梁工程技术专业桥梁课群组实践环节课，是一门重要的专业设计基础课，起承上启下作用。本门课程设计是桥梁设计的入门，通过设计进一步巩固钢筋混凝土基本原理的主要理论知识。包括钢筋混凝土结构的材料性能，受弯构件的受力性能，构件受剪性能，构建局部承压以及简支梁构造。培养设计动手能力，初步学会运用桥涵设计规范，估计工程材料数量，以及训练工程制图能力。因此本课程是一门理论和实践并重的课程。一、课程设计性质与目的本课程设计是桥梁设计的入门，通过设计进一步巩固钢筋砼基本原理的主要理论知识。包括钢筋砼结构的材料性能。受弯构件的受力性能。初步学会运用桥涵设计规范，估算工程材料数量，以及训练工程制图能力，因此本课程是一门理论和实践并重的课程。二、课程基本要求1.课程掌握钢筋砼结构的材料特点，基本构件的构造和计算方法2.掌握桥梁工程现行规范的制定原理，初步学会运用规范3.通过本课程的学习，具有结构工程师设计普通桥梁结构的能力通过本课程的学习，掌握钢筋混凝土构件的计算理论和方法。具有桥梁结构设计的初步能力，为后续专业课毕业设计以及今后工作中遇到各种交通工程结构物的设计奠定必要的基础。30目录前 言1目录0第一章 设计资料21.1 桥面跨径及桥宽21.2 设计荷载21.3 材料21.4 设计依据2第二章 结构布置32.1主梁高32.2主梁间距:32.3主梁梁肋宽32.4翼缘板尺寸32.5横隔梁32.6桥面铺装3第三章 主梁截面几何性质计算43.1 毛截面面积43.2 形心距43.3 对截面型心惯性矩4第四章 主梁横向分布系数计算54.1 跨中的荷载横向分布系数54.2支点处的荷载横向分布系数7第五章主梁内力计算85.1恒载内力计算85.2 活载内力计算95.3主梁内力组合10第六章主梁的正截面设计116.1 T型截面梁翼缘板计算宽度确定116.2 T形梁类型确定126.3求混凝土受压区高度x126.4 配筋计算126.5承载力复核13第七章 梁的斜截面设计147.1计算各截面的有效高度147.2抗剪强度上下限复核147.3判断梁内是否计算配置剪力钢筋147.4箍筋设计157.6全梁承载力复核177.7主梁裂缝验算217.8主梁的变形验算22第八章 行车道板计算258.1行车道板计算图示258.2活载及其内力计算26参考文献28致 谢29第一章 设计资料1.1 桥面跨径及桥宽标准跨境：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境为16m的装配式钢筋混凝土简支梁。主梁全长：根据当地的温度统计资料，并参照以往设计经验，确定伸缩缝采用4cm，则预制梁体长15.96m。计算跨径：计算跨径取相邻支座中心间距为15.50m。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净7m（行车道）+20.25m（栏杆）1.2 设计荷载 根据该桥所在道路的等级确定荷载等级为： 计算荷载：汽车荷载:公路级 栏杆:1.0kN/m1.3 材料 混凝土：主梁用C40号，桥面铺装用C30号，栏杆用C25号； 钢筋：直径不小于12mm时采用HRB335钢筋，直径小于12mm时采用HPB235热轧光面钢筋。 钢筋混凝土材料重力密度为25.0kN/m,沥青混凝土23.0kN/m，凝土垫层24.0kN/m 1.4 设计依据 （1）公路桥涵设计通用规范（JTG D62-2004）;（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）; 第二章 结构布置2.1主梁高以往的经济分析表明，钢筋混凝土T形简支梁高跨比的经济范围大约1/111/16之间，根据跨度取值的原则，本桥取1/13，则梁高应为1.20m。2.2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1.52.2m之间，本桥选用1.60m。2.3主梁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，通常梁肋宽度取1518cm,鉴于本梁的跨度为16m，取值为16cm。2.4翼缘板尺寸 由于桥面宽度是给定的，主梁间距确定后，翼缘板的宽度即可得到为2m。因为翼缘板同时又是桥面板，根据其受力特点，一般设计成变厚度：与腹板交接处较厚，通常取不小于梁高的1/12，即本次设计13cm，悬臂端取11cm。2.5横隔梁 为增强横隔梁的横向刚度，本桥除在支座处设置端横隔梁外，在跨间等间距布置中横隔梁，间距为4385cm。在支座处向内偏离支点中心5cm，梁高一般为主梁的3/4左右，取h=0.90，厚度取15-18之间，本设计横隔梁下为13cm，上缘为15cm。2.6桥面铺装 采用4cm厚的沥青混凝土磨耗层，6cm厚的25号混凝土铺装层。第三章 主梁截面几何性质计算3.1 毛截面面积3.2 形心距3.3 对截面型心惯性矩 图3-1截面分块示意图第四章 主梁横向分布系数计算4.1 跨中的荷载横向分布系数 因为=2.4m2 m，所以采用偏心受压法计算。 本桥各根主梁的横截面积均相等，根数n=5,梁间距为1.60m。 则=+ =+0+ =m1 荷载横向分布影响系数 1号梁在两边主梁处的荷载横向分布影响线的竖标值为：=+=0.6=-=0.2=-0.2 2号梁在两边主梁处的荷载横向分布影响线的竖标值为：=+=+=0.3=-=0.2-0.1=0.1 3号梁在两边主梁处的荷载横向分布影响线的竖标值为：=+=+0=0.2=-=0.2-0=0.2 由此绘制1号梁，2号梁和3号梁的横向影响线，如4-1-1图示图4-1-1偏心受压法计算横向分布影响线 绘制荷载横向分布影响线并画出梁不利位置布载如图4-1-1所示其中： 人行道缘石至1号梁轴线的距离为：=0.55-0.25=0.3m 荷载横向分布影响线的零点至1号梁位的距离为x，可按比例关系求的：= 解得：x=4.80m 并据此计算出对应各荷载点的影响线竖标和 计算荷载横向分布系数 1号梁的活载横向分布系数计算如下：汽车荷载：=（+） =（4.6+2.80+1.50-0.3）=0.538 2 号梁的活载横向分布系数计算如下： =（+） =(6.2+4.4+3.1+1.3)=0.47 3 号梁的活载横向分布系数计算如下：=0.5 1号梁同5号梁一样， 2号梁同4号梁一样。4.2支点处的荷载横向分布系数 对于1号梁:=0.45 =0 对于2号梁： =0.5 =0对于3号梁:=0.594 =0 由此此绘制1号梁，2号梁和3号梁的横向影响线，如图4-1-2所示。 图4-1-2杠杆原理法计算横向分布影响线第五章主梁内力计算 5.1恒载内力计算主梁结构自重内力如表5-2-1主梁=0.161.2+（）（1.6-0.16）25=9.12横隔梁边主梁=【0.9-（）】（）525=0.702中主梁=20.44=1.404桥面铺装层=0.04723+70.06+0.127245=3.304栏杆=1=0.4合计边主梁=9.12+0.702+0.4+3.304=13.526中主梁=9.12+1.404+0.4+3.304=14.228 表5-2-2 主梁结构重力内力截面位置剪力弯矩边主梁中主梁边主梁中主梁X=0104.83110.6700X=52.4155.4304.65321.6X=00406.2428.85 5.2 活载内力计算 由公路级车道荷载的均布荷载标准值为=10.5KN/m集中荷载标准值为=222KN 对于汽车荷载，计算公式为： S= 为汽车冲击系数，因为公路为双车道，不折减=1根据桥规=0.3 1号梁：汽车荷载: 弯矩： 剪力： 弯矩： 剪力：支点剪力：2号梁：汽车荷载: 弯矩： 剪力： 弯矩： 剪力：支点剪力：3号梁：汽车荷载:弯矩： 剪力： 弯矩： 剪力：支点剪力： 1号梁同5号梁一样，2号梁同4号梁一样。5.3主梁内力组合1号梁的内力组合见表5-3-1序号荷载类型弯矩重力梁端梁端一号梁1恒载0304.65406.2104.8352.4102汽车荷载0617.2822.19203.4171.8107.431.2恒载+1.4汽车荷载01299.661638.51410.6334150.364恒载+0.7汽车荷载0736.69981.74247.3172.6775.185恒载+0.4汽车荷载0551.53735.08186.19121.1342.962号梁的内力组合见表5-3-2控制设计的计算内力01299.661638.51410.6334150.36二号梁1恒载0321.6428.85110.6755.302汽车荷载0538.05716.7226.1194.793.631.2恒载+1.4汽车荷载01139.191518449.34338.94131.044恒载+0.7汽车荷载069824930.54268.94191.5865.525恒载+0.4汽车荷载0536.82715.53201.17133.183744控制设计的计算内力01139.191518449.34338.94131.043号梁的内力组合见表5-3-3三号梁1恒载0321.6428.851106755.302汽车荷载0573.6764.1268.6159.699.831.2恒载+1.4汽车荷载01188.961584.36508.84289.8139.724恒载+0.7汽车荷载0723.12963.72298.69167.0269.865恒载+0.4汽车荷载0551.04734.49218.11119.1439.92控制设计的计算内力01188.961584.36508.84289.8139.72第六章主梁的正截面设计6.1 T型截面梁翼缘板计算宽度确定采用焊接钢架的配筋设 T型梁翼缘板计算宽度，取下面三者中的最小值 取6.2 T形梁类型确定设受拉钢筋布置成 126mm1074mmm18.4Mpa280Mpa 属于第一类T型截面6.3求混凝土受压区高度xX=h-6.4配筋计算查表可知受拉钢筋6的截面面积为5454m,可配筋如图6-4-1得图6-4-1 主梁配筋图（单位：cm)、：6.5承载力复核 其最小宽度：第七章 梁的斜截面设计7.1计算各截面的有效高度 表7-1各截面的有效高度 主筋数量钢筋重心至梁下边缘距离有效高度11110891301070941106581142 7.2抗剪强度上下限复核上限：0.51下限：计算表明按正截面抗剪承载力计算所确定的截面尺寸，满足抗剪方面的构造要求，但需配置受剪钢筋。7.3判断梁内是否计算配置剪力钢筋（1）对跨中截面 都不需设置受剪钢筋（2）由剪力包络图确定距支座中心处截面最大剪力（3）剪力组合设计值的分配由混凝土和箍筋共同承担不少于最大剪力的由弯起钢筋承担不起最大剪力的407.4箍筋设计采用直径为10的封闭式双胶箍筋，钢筋，,.纵向钢筋百分率简支梁T形截面 。将上述有关数据代入下式的： 取计算配箍率，同时根据构造要求，由支座中心向跨中1倍梁高（1000mm）范围内，取箍筋直径为间距，其余至跨中截面的范围内取箍筋直径为，间距。7.5弯起钢筋（或斜筋）设计（1）计算第一排弯起钢筋时，采用距支座中心h/2处，由弯起钢筋承担剪力设计值由纵筋弯起 （2） 计算第二排弯起钢筋时，采用第一排弯起钢筋起弯点处，由弯起钢筋承担的剪力设计值，依剪力包络图按比例关系求解。第一排弯起钢筋起弯点距支座中心水平投影长度计算如下（设主梁下边缘净保护层30mm；上部架立钢筋，净保护层40mm）由纵筋弯起，(3).计算第三排弯起钢筋时，采用第二排弯起钢筋起弯点处，由弯起钢筋承担的剪力设计值。 第二排弯起钢筋起弯点距支座中心的水平投影长度为 采用加焊两根短筋，(4).计算第四排弯起钢筋时，采用第三排弯起钢筋弯起点处，由弯起钢筋承担的剪力设计值。第三排弯起钢筋弯起点距支座中心的水平投影长度为采用加焊两根短筋，第四排弯筋起弯点距支座中心的水平按影长度为(5)计算第五排弯起钢筋时，取用第四排弯起钢筋起弯点处由弯起钢筋承担的剪力设计值为： 此时，采用加焊两根短筋钢筋。第五排弯筋起弯点距支座中心的水平按影长度为： 此时，表明已有弯起钢筋已将需要弯起钢筋的区域覆盖，故不再需要弯起钢筋。 表7-5-1满足抗剪强度要求的各排弯起钢筋的用量及弯起位置弯起点12345弯起点上下弯垂距离(mm)1023988956.7857964.8弯起点至支座中心(mm)102320112907.73825.44790.2承担计算剪力(KN)192.44172.87127.1783.1443.23弯起截面面积()12961164857560291提供弯起钢筋面积()1609160916091609628弯起与梁轴交点到支座中心(mm)41712502048247431947.6全梁承载力复核 1)斜截面抗剪承载力（距支座中心处斜截面）如7-6-1图图7-6-1 距支座处斜截面抗剪承载力计算图（单位：mm) 定斜截面顶端位置由剪力包络图知距支座中心处截面横坐标正截面有效高度斜截面投影长度得到斜截面顶端位置A. 斜截面抗剪承载力复核A处正截面的剪力设相应的剪距根据剪力和弯矩包络图计算如下 A处正截面的有效高度：将要复核的斜截面如4-4图所示斜截面，斜角为斜截面纵向受拉钢筋有，相应主筋配筋率为箍筋的配筋率：与斜截面相交的弯起钢筋有 将上述计算值代入下列公式则斜截面抗剪承载力所以距支座中心处的斜截面抗剪承载力满足设计要求。（2）全梁抗剪承载力校核计算各排弯起钢筋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线公式计算各排弯起钢筋弯起点的设计弯矩计算见表7-6-2表7-6-2各排弯起钢筋弯起点的设计弯矩弯起点跨中截面54321弯起点至跨中截面距离2960.53925.34787.357396727弯起点的设计弯矩16381397.11229.31012.9739.8403.89计算各排弯起钢筋弯起点和跨中截面抗弯承载力判断截面类型：跨中截面：属于第一类T形截面应截面按的单筋矩形截面计算正截面抗弯承载力计算见下表将表中各正截面的抗弯承载力用平行线表示出来，它们与弯矩包络图的交点k,l,m,n到跨中截面，见表7-6-3表7-6-3 钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力计算表梁段主筋截面积有效高度受压区高度抗弯承载力=支点1点232 160911421点2点432 321711242点5点632 482611065点跨中632+220 545410897-6-4弯起钢筋弯起点位置复核表:弯起钢筋序号弯起点的符号弯起点跨中距充分利用点跨中距不需要点跨中距1672748446428571188325739742484456249975297207425442972检查弯起钢筋弯起点的初步位置是否满足桥规的要求:以第一排弯起钢筋(2)为例，其充分利用点m的横坐标=4844，而的弯起点1的横坐标，说明1点位于点的左边，且/2=571mm，满足要求。第一排弯起钢筋（2)的不需要点n的横坐标。同理，可对其余的弯起钢筋弯起点的初步位置进行校核，详见表 可见各排弯起钢筋弯起点位置距该排钢筋充分利用点的距离大于，且各排弯起钢筋与梁中轴线交点均位于该排钢筋不需要点之外，即均能保证正截面与斜截面的抗弯强度，满足桥规的要求。 7-6-5梁的弯矩包络图与抵抗弯矩图7.7主梁裂缝验算作用短期效应组合作用长期效应组合=1.0 =1.0 采用焊接骨架，应再乘1.3故de=1.329.9=38.87满足规范规定。7.8主梁的变形验算 1、确定基本数据混凝土弹性模具 持久状况正常使用，变形验算。荷载短期效应作用下的跨中截面挠度按下式近似验算：其中 1. 计算初步判断中和轴位置： 故判断为第二类T形截面。重新计算混凝土受压区高度：确定为第二类T形截面。2. 计算全截面换算截面惯性矩：将以上数据代入，得：长期挠度为：应设置预拱度：消除自重影响后的长期挠度为：故满足规范要求。第八章 行车道板计算 8.1行车道板计算图示 边梁外侧翼板按悬臂版计算，主梁之间连接刚度大，则桥面板按多跨连续单向板计算，顺桥向取1延长米的板带作为研究对象。见图8-11图8-11行车道板计算图（1）恒载及其内力计算每延米板上的恒载g（以纵向1m宽的板条进行计算）沥青混凝土面层混凝土垫层T形梁翼板自重合计:栏杆（2）内力 支撑端的变矩和剪力最大8.2活载及其内力计算 将后轴作用于铰缝轴线上后轴最大作用力140KN，后轮着地长度,由公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004)查得：荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： 0.72=3.24m冲击系数 1+=1.3。作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米宽板条上的剪力：荷载组合：行车道板的配筋计算：确定基本数据： 假设，截面的有效高度符合要求选择并布置钢筋：取板的受力钢筋为12钢筋，间距110mm，单位板宽的钢筋面积截面的实际配筋率 符合要求则行车道板配筋110mm，12的HRB335钢筋行车道板的验算：行车道板的正截面验算弯矩计算值为：故正截面符合要求行车道板的斜截面运算斜截面抗剪强度上下限校核上限：下限：参考文献 1 结构设计原理主编：胡只福 机械工业出版社 2