乐官桥梁课程设计1.doc

桥梁工程课程设计任务书一、课程设计题目钢筋混凝土简支T型梁桥设计二、基本资料某公路装配式简支梁桥，双向两车道，主梁为装配式钢筋混凝土简支T梁，主梁之间的桥面板为铰接，沿梁长设置5道横隔梁。1桥面布置桥梁位于直线上，两侧设人行道，桥面铺装为上层沥青混凝土，其下为C25的混凝土垫层，设双向横坡，坡度为1.5%。2材料梁体：主梁混凝土C40，钢筋混凝土重度25kN/m3。钢筋：主筋HRB335，构造钢筋R235。3桥面铺装沥青混凝土重度为23kN/m3，混凝土垫层重度为24kN/m3。4人行道人行道包括栏杆荷载集度为5kN/m。5. 人群荷载：3kN/m2。(设计荷载、桥梁净宽、标准跨径、T梁书见后附)四、设计内容（一）主梁1. 根据构造要求拟定结构尺寸；2. 恒载内力计算；3. 计算荷载横向分布系数；4. 计算各种荷载作用下的控制截面内力；5. 进行主梁内力组合；6. 主梁配筋计算（二）横隔粱内力计算（三）桥面板1. 计算荷载有效分布宽度；2. 桥面板内力计算；学号090206021110 查表：净-7.5+21m，标准跨径16m，公路级汽车荷载1.1设计资料 1.1.1 跨径 标准跨径：lk=16m计算跨径：l=15.5m 主梁全长：L=15.96m1.1.2 桥面净宽净7.5m（行车道）21m（人行道） 1.1.4设计荷载公路级，人群荷载3.0kN/m，结构重要性系数。1.1.5 桥面铺装6cm厚沥青混凝土面层，其下为C25的混凝土垫层，设双向横坡，坡度为1.5%。两侧人行道外侧桥面铺装厚14cm（6cm厚沥青面层和8cm厚混凝土垫层）。1.1.6 材料混凝土： 主梁C40，钢筋混凝土重度为25kN/m3； 沥青混凝土面层，重度为23kN/m3； C25混凝土垫层，重度为24kN/m3人行道包括栏杆荷载集度为5kN/m1.1.7 主梁数及横隔梁数主梁数：5；横隔梁数：5。1.2结构布置根据设计资料及装配式简支梁桥的构造要求，现拟定结构尺寸如下：主梁高1.3m，主梁间距为1.725m，梁肋宽为18cm，T形梁翼缘板与腹板交接处厚14cm，翼缘悬臂端厚8cm。设置五根横隔梁，横隔梁上缘16cm，下缘14cm。图1-1 主梁横截面布置图图1-2 横隔梁布置图2.主梁恒载内力计算：2.1恒载集度计算：主梁：g1=0.181.3+0.08+0.1421.725-0.1825=10.10kN/m横隔梁：对于边主梁：g2=1-0.08+0.1421.725-0.1820.14+0.16252515.5=0.83kN/m对于中主梁：g21=2g2=1.66kN/m 桥面铺装层： g3=0.067.523+0.08+0.0153.75+0.0827.524/5=5.96kN/m栏杆和人行道：合计： 对于边主梁：g=gi=10.10+0.83+5.96+2=18.89kN/m对于中主梁： g=gi=10.10+1.66+5.96+2=19.72kN/m2.2、恒载内力计算 计算内梁与边梁的恒载内力。2.2.1支点截面:x=0 M=0边梁 Q=gl2=18.8915.52=146.40kN内梁 Q=gl2=19.7215.52=152.83kN2.2.2 l/4截面：x= l/4边梁 M=3gl232=318.8915.5232=425.46kNmQ=gl4=18.8915.54=73.20kN内梁 M=3gl232=319.7215.5232=444.60kNmQ=gl4=19.7215.54=76.42kN2.2.3 跨中截面x= l/2 Q=0边梁 M=gl28=18.8915.528=567.30kNm内梁 M=gl28=19.7215.528=592.22kNm表2-1 主梁恒载内力 内力截面位置x剪力Q（kN）弯矩M（kN.m）x=0146.40(152.83)0x=l/473.20(76.42)425.46（444.60）x=l/20567.30（592.22）注：括号（）内值为中主梁内力3主梁活载内力计算3.1支点处荷载横向分布系数按桥规规定：汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置。采用杠杆原理计算。图3-1 支点处各主梁横向分布情况支点处各主梁横向分布情况如下表：表3-1 支点横向分布系数梁号车道荷载人群荷载1（5）号梁moq1=0.8842=0.442mor1=1.4642（4）号梁moq2=12=0.5moq2=03号梁moq3=1+0.2462=0.623moq3=03.2跨中荷载横向分布系数此桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长宽比为： lB=15.551.725=1.792 为方便计算取大于2计算偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数mc。3.2.1求荷载横向分布影响线坐标本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为1.725m则：=+=29.76 1号梁在两边主梁处得横向影响线竖标值： =+=0.60=0.40=-0.202（4）号梁在两边主梁处得横向影响线竖标值： =+=0.40=03号梁在两边主梁处得横向影响线竖标值： =0.23.2.2画出各主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载：图3-2 跨中各主梁横向分布情况3.2.3计算荷载横向分布系数1、5号梁：确定0点位置 x0.6=4172.5-x0.2 解得x=517.5cm车辆荷载 =(497.5+317.5+187.5+7.5)=0.586人群荷载 =(517.5+30+)=0.6932、4号梁：确定0点位置 x=4172.5=690cm =(670+490+360+180)=0.493=(690+30+)=0.4463号梁：= (0.2+0.2+0.2+0.2) =0.4 =0.2+0.2=0.43.3荷载横向分布系数汇总表3-2 梁号荷载位置公路-级人群荷载备注1（5）号梁跨中mc0.5860.693偏心压力法支点mo0.4421.464杠杆原理法2（4）号梁跨中mc0.4930.446偏心压力法支点mo0.50杠杆原理法3号梁跨中mc0.40.4偏心压力法支点mo0.6230杠杆原理法 3.4各梁弯矩Ml2、Ml4和剪力Ql2、Ql4计算3.4.1汽车荷载作用公路-II级均布荷载： qk =10.50.75=7.88kN/m对于集中荷载，采用内插法： = 180+ (15.5-5)=222kN计算剪力效应时： =1.2222=266.4kN3.4.2主梁抗弯惯性矩求计算主梁截面重心位置图3-3 主梁截面尺寸翼板的换算平均高度：h=8+142=11cmax=172.5-1811112+130181302172.5-1811+13018=40.0cm主梁抗弯惯矩：I=112172.5-18113+172.5-181140-112+112181303+130181302-402=0.04834m43.4.3冲击系数 C40混凝土 E=3.251010N/m2 单位长度梁重 G=18.89103N/m 主梁几何特征 Ic=0.04834m4简支梁桥的基频 f=2l2EIcGg=215.523.2510100.0483418.891039.81=5.906Hz冲击系数 =0.1767lnf-0.0157=0.1767ln5.906-0.0157=0.2983.4.4 均布荷载和内力影响线面积计算表3-3 均布荷载和内力影响线面积计算 类型截面公路-II级(kN/m)人群(kN/m)影响线面积影响线图式7.883.0=l2l4=15.528=30.03l l/47.883.0=l23l16=315.5232=22.52 3 l/167.883.0=12l212=15.58=1.947.883.0=383l4=915.532=4.36 3/47.883.0=l21=15.52=7.7513.4.5 计算弯矩Ml2、Ml4和剪力Ql2、Ql4 以1号（5）号梁为例进行详细计算，其余值见表3-4。对于双车道不折减=1。公路-II级车道荷载的跨中弯矩： Ml2q=1+mcqqk+Pky=1.29810.5867.8830.03+0.752223.875=670.74kN.m人群荷载的跨中弯矩：Ml2r=mcrqk=0.693330.03=62.43kN.m公路-II级车道荷载的跨中剪力：Ql2q=1+mcqqk+1.2Pky=1.29810.5867.881.94+1.20.752220.5=87.61kN.m人群荷载的跨中剪力：Ql2r=mcqqk=0.69331.94=4.03kN.m公路-II级车道荷载的1/4跨弯矩： Ml4q=1+mcqqk+Pky=1.29810.5867.8822.52+0.752222.91=503.51kN.m人群荷载的1/4跨弯矩：Ml4r=mcrqk=0.693322.52=46.82kN.m公路-级车道荷载的1/4跨剪力：Ql4q=1+mcqqk+Pky=1.29810.5867.884.36+1.20.752220.75=138.82kN.m人群荷载的1/4跨剪力：Ql4r=mcqqk=0.69334.36=9.06kN.m表3-4 跨中弯矩,剪力,四分点弯矩,剪力计算表序号截面荷载类型qk或qrP k1+mc或ySSiS1#5#公路-II级7.882221.2980.58630.03179.71670.74y=l/4=3.875491.03人群荷载30.69330.0362.43公路-II级7.88266.41.2980.5861.9411.6387.610.575.98人群荷载30.6931.944.03公路-II级7.882221.2980.58622.52134.98503.51y=3l/16=2.91368.53人群荷载30.69322.5246.82公路-II级7.88266.41.2980.5864.3625.89138.82y=0.75112.93人群荷载30.6934.369.062#4#公路-II级7.882221.2980.49330.03151.43564.293.875412.86人群荷载30.44630.0340.18公路-II级7.88266.41.2980.4931.949.7873.710.563.93人群荷载30.4461942.60公路-II级7.882221.2980.49322.52113.56423.612.91310.05人群荷载30.44622.5230.13公路-II级7.88266.41.2980.4934.3621.99117.880.7595.89人群荷载30.4464.365.833#公路-II级7.882221.2980.430.03112.86447.843.875334.98人群荷载30.430.0336.04公路-II级7.88266.41.2980.41.947.9459.810.551.87人群荷载30.41.942.33公路-II级7.882221.2980.422.5292.14475.862.91383.74人群荷载30.422.5227.02公路-II级7.88266.41.2980.44.3626.49104.290.7577.80人群荷载30.44.365.233.5计算支点截面剪力3.5.1 1号及5号梁绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图:图3-4 支点剪力计算图式横向分布系数变化区段长度：a=15.52-3.85=3.9mm变化区荷载重心处的内力影响线坐标为:y=15.5-3.93/15.5=0.916m影响线面积为：=l2=15.52=7.75m在均布荷载qk作用下剪力：Q0,q均=1+qkmc+a2m0-mcy=1.29817.880.5867.75+3.920.442-0.5860.916=43.82kN在集中荷载Pk作用下剪力：Q0,q集=1+m0Pky=1.29810.4420.75266.41=114.63kN则公路-II级作用下,1号及5号梁支点的最大剪力为：Q0,q=Q0,q均+Q0,q集=43.82+114.63=158.45kN计算支点截面人群荷载最大剪力：Q0r=mcpr+a2prm0-mcy=0.6937.753+3.9231.464-0.6930.917=20.25kN3.5.2 2号及4号梁绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图:图3-5 支点剪力计算图式在均布荷载qk作用下剪力：Q0,q均=1+qkmc+a2m0-mcy=1.29817.880.4937.75+3.920.5-0.4930.917=39.21kN在集中荷载Pk作用下剪力：Q0,q集=1+m0Pky=1.29810.5266.40.751=129.67kN则公路-II级作用下,2号及4号梁支点的最大剪力为：Q0,q=Q0,q均+Q0,q集=39.21+129.67=168.88kN计算支点截面人群荷载最大剪力：Q0r=mcpr+a2prm0-mcy=0.4467.753+3.9230-0.4460.917=9.57kN3.5.3 3号梁绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图: 图3-6 支点剪力计算图式在均布荷载qk作用下剪力：Q0,q均=1+qkmc+a2m0-mcy=1.29817.880.47.75+3.920.623-0.40.917=35.79kN在集中荷载Pk作用下剪力：Q0,q集=1+m0Pky=1.29810.623266.40.751=161.57kN则公路-II级作用下,3号梁支点的最大剪力为：Q0,q=Q0,q均+Q0,q集=35.79+161.57=197.36kN计算支点截面人群荷载最大剪力：Q0r=mcpr+a2prm0-mcy=0.47.753+3.9230-0.40.916=7.16kN4. 主梁内力组合依桥通规采用基本组合：0Sud=0GSG+QSQ+cQjSQj永久荷载分项系数G=1.2；汽车荷载分项系数Q=1.4；人群荷载分项系数Qj=1.4；对人群c=0.8,结构重要性系数0=1。 表4-1 1号及5号梁弯矩剪力组合表 序号荷载类型弯矩剪力跨中四分点梁端跨中四分点梁端(1)结构自重567.30425.460073.20146.40(2)汽车荷载670.74503.51087.61138.82158.45(3)人群荷载62.4346.8204.039.0620.25(4)1.2(1)680.76510.550087.84175.68(5)1.4(2)939.04704.910122.65194.35221.83(6)0.81.4(3)69.9252.4404.5110.1522.68(7)Sud=(4)+(5)+(6)1689.721267.90127.16292.34420.19 表4-2 2号及4号梁弯矩剪力组合表 序号荷载类型弯矩剪力跨中四分点梁端跨中四分点梁端(8)结构自重592.22444.600076.42152.83(9)汽车荷载564.29423.61073.71117.88168.88(10)人群荷载40.1830.1302.605.839.57(11)1.2(1)710.66533.520091.70183.40(12)1.4(2)790.01593.050103.19165.03236.43(13)0.81.4(3)45.0033.7502.916.5310.72(14)Sud=(4)+(5)+(6)1545.671160.320106.1263.26430.55表4-3 3号梁弯矩剪力组合表 序号荷载类型弯矩剪力跨中四分点梁端跨中四分点梁端(15)结构自重592.22444.60076.42152.83(16)汽