简支梁桥设计.doc

精品文档桥梁工程课设简支梁桥设计1. 基本设计资料1) 跨度和桥面宽度(一) 标准跨径：35m（墩中心距）。(二) 计算跨径：34.5m(三) 主梁全长：34.96m(四) 桥面宽度：净14m（行车道）+21m（人行道）2) 技术标准设计荷载：公路I级，人群荷载为。设计安全等级：一级。3) 主要材料(一) 混凝土：混凝土简支T形梁及横梁采用C40混凝土，容重为；桥面铺装为厚0.0650.17m的防水混凝土，容重为。(二) 钢材：采用R235钢筋、HRB400钢筋。4) 构造形式及截面尺寸（见图1-1和1-2）如图所示，全桥共由9片主梁组成，单片T形梁高为2m，宽为1.6m，桥上横坡为双向1.5%，坡度由混凝土桥面铺装控制；设有五根横梁。图1-1 桥梁横断面图图1-2 主梁纵断面图2. 主梁的荷载横向分布系数计算1) 跨中荷载横向分布系数计算如前所述，本例桥跨内设有5道横隔梁，具有可靠横向连接，且承重结构的宽跨比为：，故可以按照修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数。(一) 计算主梁的抗弯和抗扭惯性矩和计算主梁截面的重心位置翼缘板厚按平均厚度计算，其平均板厚为 则，主梁抗弯惯性矩为 对于T形梁截面，抗扭惯性矩可近似按下式计算：式中 ，单个矩形截面的宽度和高度； 矩形截面抗扭刚度系数，由表2-1可以查的表2-1 矩形截面抗扭刚度系数表1.01.51.752.02.53.04.06.08.010.0c0.1410.1960.2140.2290.2490.2630.2810.2990.3070.3130.333 梁截面划分成单个矩形截面的个数。的计算过程及结果见表2-2表2-2 T形梁抗扭惯性矩分块名称翼缘板1601312.30.33330.001172腹板187209.350.3110.0046530.005825既得(二) 计算抗扭修正系数对于本例，主梁间距相同，将主梁近似看成等截面，则得(三) 按修正偏心压力法计算横向影响线竖坐标值 式中=9， ；表示单位荷载P=1作用于号梁轴时，号梁轴上所受的作用，计算所得列于表2-3内。表2-3 值计算表梁号10.3690.3050.240.1760.1110.0470.0180.0830.14720.3050.2560.2080.1600.1110.0620.0140.0340.08330.2400.2080.1760.1430.1110.0790.0460.0140.01840.1760.1600.1430.1270.1110.0950.0790.0620.04650.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.111(四) 计算横向分布系数，绘制横向分布影响线图（见图2-1），然后求横向分布系数。根据最不利荷载位置分别进行布载。布载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m，人群荷载为。 图2-1 横向分布系数计算图示各梁的横向分布系数：汽车荷载：人群荷载：2) 梁端剪力横向分布系数计算（杠杆原理法）端部剪力横向分布系数计算图式见图2-2图2-2端部横向系数计算图示汽车荷载： 人群荷载： 3. 作用效应计算1) 永久作用效应(一) 永久荷载：假定桥面构造各部分重力平均分配给各主梁承担，则永久荷载计算结果见表3-1表3-1钢筋混凝土T形梁桥永久荷载计算构件名构件简图尺寸（尺寸单位：cm）构件单元长度体积（m3）重度（kN. m-3）每延米重力（kN. m-1）主梁0.5822615.132横隔梁边主梁：0.0185中主梁：0.036926边主梁：0.48中主梁：0.96桥面铺装0.1828254.57边主梁：20.18中主梁：20.66 (二) 永久作用效应计算一、 影响线面积计算见下表3-2表3-2 影响线面积计算表项目计算面积影响线面积二、 永久作用效应计算见表3-3梁号1（9）20.18148.783002.420.18111.5862251.820.1817.25348.12 (8)20.66148.783073.820.66111.5862305.420.6617.25356.43 (7)20.66148.783073.820.66111.5862305.420.6617.25356.44 (6)20.66148.783073.820.66111.5862305.420.6617.25356.4520.663073.83073.820.66111.5862305.420.6617.25356.42) 可变作用效应组合(一) 汽车荷载冲击系数计算：结构的冲击系数与结构的基频有关，故应先计算结构的基频，简支梁桥的基频简化计算公式为 (二) 公路I级均布荷载，集中荷载及其影响线面积计算（见表3-4）；计算弯矩时：计算剪力时：弯矩计算公式如下 其中，可以布置四车道，查表可得横向折减系数计算跨中和处弯矩时，可近似认为荷载横向分布系数沿跨长方向均匀变化，故各主梁值沿跨长方向相同。表3-4 公路1级荷载产生的弯矩计算表梁号内力1+10.671.1780.635710.5148.782988.6252073.4111.596.468751555.120.5966148.788.6251945.9111.596.468751459.430.5207148.788.6251698.3111.596.468751273.740.4848148.788.6251581.2111.596.468751185.950.4444148.788.6251449.4111.596.468751087.1表3-5 人群荷载产生的弯矩梁号内力10.4343148.78193.7111.59145.320.3353148.78149.6111.59112.230.2622148.78117.0111.5987.840.2233148.7899.5111.5974.750.2222148.7899.2111.5974.3永久作用设计值与可变作用设计值的分项系数：永久荷载作用分项系数：汽车荷载作用分项系数：人群荷载作用分项系数：基本组合公式为：表3-5 弯矩基本组合计算表梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩组合值13002.4193.72073.46722.62251.8145.31555.15042.023073.8149.61945.96460.72305.4112.21459.44935.333073.8117.01698.36197.22305.487.81273.74648.043073.899.51581.26013.72305.474.71185.94510.453073.899.21449.45828.82305.474.41087.14371.7表3-6 公路I级荷载产生的跨中剪力值梁号内力1+剪力效应10.671.1780.635710.54.3125357.60.5112.420.5966106.030.520792.140.484885.750.444478.6表3-7 人群荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力剪力效应10.433534.31255.620.33534.330.26223.440.2232.950.22222.9梁端汽车荷载剪力效应计算：可用下时进行计算：汽车荷载作用及横向分布系数取值如图3-3所示，计算过程如下图3-3 汽车荷载支点剪力效应计算图示1号梁： 同理可得 梁端人群荷载剪力可以用下式进行计算，见图示3-4 图3-4人群荷载产生的支点剪力 将数值带入上式 剪力效应基本组合可按下式进行组合组合公式为计算结果见下表表3-8 剪力效应组合表梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载基本组合之1348.118.98237.7771.805.6112.4163.62356.416.24223.5758.804.3106.0153.23356.410.75244.4781.903.492.1132.74356.49.15240.5866.902.985.7123.25356.49.11280.2830.202.978.6113.3可以看出弯矩值由1号梁控制跨中弯矩为6722.6，处弯矩为5042剪力值由4号梁控制，跨中剪力值为123.2,支点处剪力为866.9，下图为内力包络图图3-5 内力包络图4. 行车道板计算1) 永久荷载效应计算由于主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋，故行车道板可按两端固定和中间铰接的板计算如图4-1所示。图4-1 行车道板计算图示(一) 每延米板上的恒载gC40混凝土垫层：g1=0.1175125kN/m=2.9375kN/mT形梁翼缘板自重：g2=0.13126 kN/m=3.38 kN/m每延米跨宽板的恒载总计：g=(二) 永久荷载效应计算弯矩：剪力：(三) 可变荷载效应公路I级，以重车后轮作用于铰缝轴线上为最不利布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载，如图4-2.图4-2. 可变荷载计算图示车辆荷载后车轮着地宽度及长度，分别为=0.2m，=0.6m沿着行车方向轮压分布宽度为： 垂直行车方向轮压分布宽度为： 荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度 单轮时： 冲击系数为 作用于每米宽板上的弯矩为： 单个车轮时 取两者中最不利情况 作用于每米宽板上的剪力按自由悬臂板计算，车轮靠板根部布置，且有，则： (四) 作用效应基本组合根据作用效应组合的规定，基本组合计算如下：5. 横隔梁计算1) 确定作用在跨中横梁上的可变作用具有多根横梁的桥梁，跨中处的横梁受力最大，通常只计算跨中横梁的作用效应，其余横梁可依据跨中横梁偏安全地选用相同的截面尺寸和配筋。桥梁结构的局部加载计算采用车辆荷载，图5-1为跨中横梁纵向何在布置。因此纵向一列轮重分布给该横隔梁的计算荷载为： 对于人群荷载，应在影响线上布满荷载，则计算荷载为： 图5-1 弯矩作用影响线2) 跨中横梁的作用效应影响线一般横梁弯矩在靠近桥中线的截面比较大，而剪力则在靠近边缘处的截面较大。因此，图5-2所示的跨中横梁，本例只取A-A（4、5号梁的中点）、B-B（靠近5号主梁）两个截面计算横梁的弯矩，取1号主梁右侧C_C截面和2号主梁右侧D_D截面计算剪力。本例采用修正偏心压力法计算横梁作用效应，下面首先作出相应的作用效应影响线。(一) 弯矩影响线一、 计算公式如图5-2所示，在桥梁跨中当单位荷载P=1作用在号梁轴上时，号梁轴所受作用力（考虑主梁抗扭），于是，由平衡条件就可以写出A截面的弯矩计算式。当P=1作用在截面A-A截面左侧时即式中当P=1作用在A-A截面右侧时，同理可得二、 计算弯矩影响线值：在前面已经计算出横向影响线的竖坐标值，如下表表2-3 值计算表梁号10.3690.3050.240.1760.1110.0470.0180.0830.14720.3050.2560.2080.1600.1110.0620.0140.0340.08330.2400.2080.1760.1430.1110.0790.0460.0140.01840.1760.1600.1430.1270.1110.0950.0790.0620.04650.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.111对于A-A截面的弯矩影响线可计算如下当P=1作用在1号梁轴上时根据上面计算的坐标和A-A截面的位置，可以做出影响线，见图5-2同理影响线计算如下根据上面计算的坐标和B-