混凝土简支梁桥设计

兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 1 目目 录录 第一章 绪论 1 第一节 钢筋混凝土简支梁桥的发展状况 1 第二节 本设计的采用手段和意义 1 一 本设计所解决的问题和采用的手段 1 二 本设计的成果及研究意义 2 第二章 设计资料与结构尺寸的拟定 3 第一节 设计资料 3 一 桥梁跨径及相关设计资料 3 二 设计荷载 3 四 锚具 3 五 施工工艺 3 六 设计依据 3 第二节 横断面布置 3 一 主梁间距与主梁片数 3 二 主梁跨中截面主要尺寸拟定 4 第三节 横截面沿跨长的变化 6 第三章 主梁内力计算 8 第一节 恒载内力的计算 8 一 恒载集度 8 二 恒载内力计算公式 10 第二节 活载内力计算 刚性横梁法 10 一 冲击系数和车道折减系数 10 二 计算主梁的荷载横向分布系数 11 三 计算活载内力 14 第三节 主梁内力组合 23 一 承载能力极限状态设计的组合 23 二 正常使用极限状态设计的组合 25 第四章 预应力钢束的估算及布置 27 第一节 初选钢束 27 一 跨中截面钢束的估算与确定 27 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 2 第二节 构造要求 28 一 确定跨中及锚固端截面的钢束位置 28 第三节 钢束的弯起角和线形位置的确定 29 第四节 钢束的几何计算 30 一 力筋长度计算 30 二 力筋高度计算 31 第五节 计算主梁截面几何特性 32 第五章 承载力极限状态设计 34 第一节 跨中截面尺寸及配筋情况 34 第二节 斜截面承载力计算 35 一 距支点 h 2 截面抗剪承载力计算 35 第三节 变截面抗剪承载力计算 35 第六章 预应力损失计算 37 第一节 摩阻损失 37 第二节 锚具变形损失 39 第三节 分批张拉损失 40 第四节 钢筋应力松弛损失 41 第五节 混凝土收缩 徐变损失 42 第六节 预应力损失组合 43 第七章 正常使用极限状态计算 44 第一节 全预应力混凝土构件抗裂性验算 44 一 正截面抗裂性验算 44 二 斜截面抗裂性验算 45 第二节 变形阶段的挠度计算 48 一 使用阶段的挠度计算 48 二 预加力引起的反拱计算及预拱度的设置 48 第八章 持久状况应力计算 49 第一节 跨中截面混凝土法向正应力验算 49 第二节 跨中截面预应力钢筋拉应力验算 50 第三节 斜截面主应力验算 51 一 上梗肋处 51 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 3 二 形心轴处 51 三 下梗肋处 51 第九章 短暂状态应力验算 52 第一节 上缘混凝土应力 52 第二节 下缘混凝土应力 53 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 1 第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 钢筋混凝土简支梁桥的发展状况钢筋混凝土简支梁桥的发展状况 T 型梁桥在我国公路上修建最多 早在 50 60 年代 我国就建造了许多 T 型梁 桥 这种桥型对改善我国公路交通起到了重要运用 80 年代以来 我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支 T 型梁桥 或桥面连续 如河南的郑州 开封黄河公路桥 浙江省的飞云江大桥等 其跨径 达到 62m 吊装重 220t T 形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了 从 16m 到 5Om 跨径 都是采用预制拼 装后张法预应力混凝土 T 形梁 预应力体系采用钢绞线群锚 在工地预制 吊装架设 其发展趋势为 采用高强 低松弛钢绞线群锚 混凝土标号 40 60 号 T 形梁的翼 缘板加宽 25m 是合适的 吊装重量增加 为了减少接缝 改善行车 采用工字型梁 现浇梁端横梁湿接头和桥面 在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束 形成比桥面连续 更进一步的 准连续 结构 预应力混凝土 T 形梁有结构简单 受力明确 节省材料 架设安装方便 跨越能 力较大等优点 其最大跨径以不超过 50m 为宜 再加大跨径不论从受力 构造 经济 上都不合理了 大于 50m 跨径以选择箱形截面为宜 目前的预应力混凝土 T 形梁采用全预应力结构 预应力张拉后上拱偏大 影响桥 面线形 带来桥面铺装加厚 为了改善这些缺点 提议预制时在台座上设反拱 反拱 值可采用预施应力后裸梁上拱值的 1 2 2 3 预应力混凝土简支或 准连续 T 形梁 提议由交通行业主管部门组织编制一套 适用的标准图 第二节第二节 本设计的采用手段和意义本设计的采用手段和意义 一 本设计所解决的问题和采用的手段一 本设计所解决的问题和采用的手段 在本设计中 为 16m 16m 16m 16m 的装配式公路简支梁桥 采用双车道 在设计 中 首先根据现行 公路预应力混凝土桥设计规范 和设计资料 进行结构尺寸的拟 定 并进行初步的验算尺寸是否满足要求 然后进行内力计算 求出横向分布系数 进而进行主梁内力组合 根据内力组合 布置预应力钢束 进行力筋长度和高度的计 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 2 算 求出各项预应力损失值 最后进行全面验算 包括持久状况和暂时状况条件下的 相应验算 通过验算 使桥梁体系处于安全状态 在本设计中 除考虑了结构的安全性外 还考虑了结构的经济性和适用性 二 本设计的成果及研究意义二 本设计的成果及研究意义 通过本设计 对公路简支梁桥的总体规划和设计要有新的认识 对桥梁的平 纵 横断面设计有了进一步的设计经验 更好的掌握先行的桥梁规范要求 对公路简支梁桥的研究意义 桥梁是公路和城市道路的重要组成部分 因此 设 计时必须遵照 安全 适用 经济和美观 的基本原则进行设计 设计时应充分考虑 建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 3 第二章第二章 设计资料与结构尺寸的拟定设计资料与结构尺寸的拟定 第一节第一节 设计资料设计资料 一 桥梁跨径及相关设计资料一 桥梁跨径及相关设计资料 跨径 16m 16m 16m 16m 位于直线段 公路等级 级公路 设计车速 60km h 桥面宽度 两侧各设 1m 人行道 标准跨径 16m 二 设计荷载二 设计荷载 1 汽车荷载等级采用 公路 级 公路 级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准mKNqk 875 7 5 1075 0 值KNPk127036075 0 2 人群荷载 3 0kN m2 3 材料与特性材料与特性 材料与特性见表 2 1 四 锚具四 锚具 JM15 6 型锚具 五 施工工艺五 施工工艺 按后张法制作主梁 预留预应力钢丝的孔道 由的预埋波纹管形成 45mm 六 设计依据六 设计依据 公路工程技术标准 JTG B01 2003 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范 JTG D62 2004 第二节第二节 横断面布置横断面布置 一 主梁间距与主梁片数一 主梁间距与主梁片数 主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济 同时加宽翼板对提高主梁效 率指标很有效 故在许可条件下应适当加宽 T 型梁的翼板 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 4 表 2 1 材料及特性 名称项目符号单位数据 立方强度 cu f a MP50 弹性模量cE a MP 4 3 45 10 轴心抗压标准强度 ck f a MP32 4 抗拉标准强度 tk f a MP2 65 轴心抗压设计强度 cd f a MP22 4 混凝土 抗拉设计强度 td f a MP1 83 标准强度 pk f a MP1860 弹性模量 p E a MP 5 1 95 10 抗拉设计强度 pd f a MP1260 最大控制应力 k 0 75 pk f a MP1395 荷载组合 0 65 pk f a MP1209 碳素钢铰线 12 7 s 荷载组合 0 75 pk f a MP1395 sk f a MP235 sd f a MP195直径 8mm 采用 级钢筋 sE a MP 5 2 1 10 sk f a MP335 sd f a MP280 普通钢筋 直径 22mm 采用 级钢筋 sE a MP 5 2 0 10 2 主梁跨中截面主要尺寸拟定主梁跨中截面主要尺寸拟定 一 主梁结构 预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在之间 混凝土简支 20 1 17 1 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 5 梁的主梁高度与其跨径之比通常在之间 当建筑高度不受限制时 增大梁高往 18 1 11 1 往是比较经济的方案 因为增大梁高可节省预应力钢束用量 同时梁高加大一般只是 腹板加高 而混凝土用量增加不多 所以取用 270cm 的主梁梁高比较合适 二 主梁截面细部尺寸 肋式截面的高度与桥梁的跨度有关 其上翼缘的厚度主要取决于车辆在桥面板上 的局部作用 还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求 其厚度值至少 80mm 其宽度取决于两片梁的距离 腹板应满足抗剪强度 主拉应力屈曲稳定性的要求 还应该考虑构造的要求 诸 如 满足钢筋架的保护层厚度 满足施工中的要求 满足主筋布置要求 同时 从腹 板本身的稳定性出发 腹板厚度不宜小于其高度的 1 15 一般地 钢筋混凝土的腹板 厚度在 150 240mm 之间 预应力混凝土的腹板厚度在 200 380mm 之间 钢筋混凝土的下翼缘与肋同宽 一般情况下 预应力混凝土设下马蹄 下马蹄的 尺寸要满足布置钢束及张拉阶段的应力要求 要求马蹄面积占截面总面积的 10 20 要求其宽度是腹板的 2 4 倍 要求其高度的 0 1 0 2 倍 要求马蹄与腹板交 接处的角度做成不大于 45 度斜坡的折线钝角 以减少局部应力 按照以上拟订的外形尺寸 就可绘制梁跨中截面图 见图 2 2 三 计算截面几何特征 将主梁跨中截面划分成五个规则图形小单元 截面几何特征列表见表 2 1 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 6 跨中截面几何特征计算表 表 2 1 分块名称 分块面积 2 cmAi 分块面积 形心至上 翼缘的距 离 cmyi 分块面积 对上翼缘 的静矩 2 cmSi 分块面积的 自身惯矩 2 cmIi cmyiysdi 分块面积对 截面形心的 惯矩 cm cmI 翼板1280451206826 67116 27617305738 4717312565 14 三角承托84012100806720108 2769847901 439854621 43 腹板484012962436023620813 33 8 724368363 5723989176 9 下三角100236 6723667722 22 116 3941354756 321355478 54 马蹄1380255351900103500 134 72425047767 5225151267 52 8440101512753 77663109 I 备注 截面形心至上翼缘的距离cmAiSiys276 120 四 检验截面效率指标 上核心距 s 77663109 53 k61 458 8440 1270 120 276 ix I cm A y 下核心距 x 77663109 53 k76 506 8440 120 276 is I cm A y 截面效率指标 0 5 sx k k61 45876 506 0 511 h270 表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的 第三节第三节 横截面沿跨长的变化横截面沿跨长的变化 如图 2 1 本设计主要采用等高度形式横截面 T 梁翼板厚度沿跨长不变 马蹄 部分为配合钢束弯起而从四分点开始向支点逐渐抬高 梁端部区段由于锚头集中 力的作用而引起较大的局部应力 也因布置锚固的需要在距离梁端一倍梁高范围 内 270cm 将腹板加厚与马蹄同宽 变化点截面 腹板开始加厚处 到支点的距 离为 240cm 中间还设置一节长为 30cm 的腹板加厚过渡段 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 7 在荷载作用处的主梁弯矩横向分布 当该处有内横隔梁时它比较均匀 否则 直接在荷载作用下的主梁弯矩很大 为减少对主梁设计起主要控制作用的跨中弯 矩 在跨中设置一道中横隔梁 当跨中较大时 四分点处也宜设置内横隔梁 本 设计在桥跨中点和两个四分点及梁端设置五道横隔梁 其间距为 12 49m 横隔梁 采用开洞形式 它的高度取 2 40 m 平均厚度为 0 15m 见图 2 3 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 8 第三章第三章 主梁内力计算主梁内力计算 主梁的内力计算 可分为设计内力计算和施工内力计算两部分 设计内力是强度 验算及配筋设计的依据 施工内力是在施工过程中 施工阶段的临时施工荷载以及运 输安装过程中动荷载等引起内力 所以在设计内力中 即包括恒载 活载 附加荷载 如风力或离心力引起的内力 对于超静定梁还包括顶加力 混凝土徐变 收缩和温 度变化等引起的结构次内力 将他们按规范的规定进行组合 以满足承能力极限状态 和正常状态使用极限状态的验算 对于施工过程应保证施工中的安全 根据上述梁跨结构纵 横截面的布置 并通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计 算 可分别求出各主梁控制截面 一般取跨中 四分点 变化点截面和支点截面 的 恒载和最大活载内力 然后进行主梁内力组合 第一节第一节 恒载内力的计算恒载内力的计算 恒载内力的计算分两个阶段 施工阶段 主要是主梁自重引起的主梁自重内力 称为一期恒载 亦称先期恒载 成桥阶段为二期恒载 或称后期恒载 是由桥面铺装 人行道 栏杆 灯柱等引起的 主梁后期恒载内力 主梁自重是在结构逐渐形成的过程中作用在桥上的 因而它的计算与施工方法有密 切的关系 恒载内力的计算关键考虑施工过程体系转换的恒载内力计算 特别是在大 中跨预应力混凝土超静定梁桥的施工中不断有体系转换过程 在计算主梁自重内力时 必须分阶段进行 有一定的复杂性 而后期恒载作用与桥上时 主梁结构已形成最终 体系 这部分内力可直接应用结构内力影响线进行计算 所有的静定结构 如简支梁 悬臂梁 带挂孔的 T 型刚构等 以及整体浇筑一次 落架的连续梁的结构不发生体系转换 按最终的结构体系计算恒载内力 一 恒载集度一 恒载集度 一 前期恒载 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 9 a 按跨中截面计算 主梁的恒载集度 mKNg 1 2125108440 4 1 b 由于马蹄抬高所形成四个横隔梁的三个三棱柱重力折算成的恒载集度 mKN 4492 0 96 49 251 0 26 0 7 0 15 0 44 2 49 12 2 4 g2 c 由于梁端腹板加宽所增加的重力折算成的恒载集度 mKNg 468 1 96 49 2515 0 16 2 54 0 8440 0 3586 1 2 3 上式中 1 3586 为梁端部截面积 2 m 270466043 118 2 1 d 边主梁的横隔板 尺寸见图 3 1 内横隔梁的体积 0 15 2 70 0 70 0 5 0 08 0 2 0 7 0 5 0 04 0 14 0 1 0 5 1 24 1 76 0 2 1 76 0 1 0 1961 3 m 端横隔梁体积 0 15 2 7 0 6 0 5 0 08 0 1943 0 6 0 5 1 24 1 76 0 2 1 76 0 1 0 1593 3 m mKNg 4538 0 96 49 251593 0 21961 0 3 4 e 前期恒载 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 10 边主梁的恒载集度为 mKNg i i 471 23g 4 1 前 二 后期恒载 一侧栏杆 mKN 52 1 一侧人行道 mKN 0 3 桥面铺装层 0 5 2 1 52 3 0 16 21216 212 mKN 若将两侧栏杆 人行道和桥面铺装层恒载笼统地均摊给五片主梁 则 mKNg 290 5 212 160 352 1 2 5 1 后 恒载内力 1 梁 计算表 表 3 1 项目g前 1 1 5 0 2 MKNgaaM i i 1 1 2g 2 i QlKN 跨中变化点四分点跨中变化点支点 0 50 0490 250 250 0490 0 5 1 0 1250 02330 0938 0 5 1 2 0 250 4510 5 g前23 4717009 7731306 6225257 321286 816517 415573 631 g后5 2901579 894294 4921184 92164 644116 617129 288 备注 l 48 88 l2 2389 254mm 2 m 二 恒载内力计算公式 具体见图例所示 设 x 为计算截面距支座的距离 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 11 图 3 2 恒载内力计算图式 令 l x 则 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为 式 3 1 glgl l x l x xl gxx gxx gl M 22 1 2 1 1 2 1 222 式 3 2 lg21 2 1 2 22 l g gx gl Q 第二节第二节 活载内力计算 活载内力计算 刚性横梁法 一 冲击系数和车道折减系数一 冲击系数和车道折减系数 一 冲击系数根据规范规定 单根主梁 2 8440 0 mA 2 53 77663109cmIc mNG 1 2125844 0 333 10151 2 81 9 1 21 mNSgGmc 根据简支梁基频计算公式 式 3 3 Hz m EI l f c c 164 2 10151 2 7766310953 0 103 88 4822 3 10 22 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 12 式 3 4 121 0 0157 0 1767 0 fln 求得 121 1 1 二 按桥规规定 对于双车道不考虑汽车荷载折减 即车道折减系数 1 0 二 计算主梁的荷载横向分布系数二 计算主梁的荷载横向分布系数 一 支点的荷载横向分布系数 m0 杠杆原理法 1 梁 可得 160 20160 1 x 875 0 x438 02 875 0 0 汽车 m 可得 160 240 1 y 50 1 r ny 同理 按图计算人行道上没有布载 这是因为人行道荷载引起的负反力 可得 2 梁 5 0 0 汽车 m0 0 0 人 m 2 梁 5 0 0 汽车 m0 0 0 人 m 2 从图 3 4 a 中可知 此桥没有刚度较大的横隔梁 且承重结构的长宽比为 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 13 26375 7 60 1 4 88 48 B l 故可按偏心压力法 刚性横隔梁法 来计算横向分布系数 mc 其步骤如下 先求 1 梁的荷载横向分布系数 a 求荷载横向分布影响线竖 本桥各根主梁的横截面均相等 梁数 n 5 梁间距为 1 60m 2 2222 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 5 1 2 60 256 126 106 16 12maaaaaa i i 1 梁在两个边主梁处的横向分布影响线竖标值为 0 6 式 3 6 11 n n i a a n 1 2 2 1 1 0 2 式 3 7 15 n n i a aa n 1 2 51 1 b 绘出荷载横向分布影响线 并按最不利位置布载 如图 3 4 b 所示 其中 人行道缘石至 1 梁轴线的距离为 1 30 1 0 0 30m 荷载横向分布影响线的零点至 1 梁位的距离为 x 可按照比例关系求得 2 0 6 14 6 0 xx mX80 4 并据次计算出 575 0 1 q 350 0 2 q 188 0 3 q 388 0 4 q 700 0 r c 计算荷载的横向分布系数1 梁的荷载横向分布系数分别计算如下 c m 汽车荷载 式 3 8 538 0 038 0 188 0 35 0 575 0 2 1 2 1 qcq m 人群荷载 式 3 9 700 0 2 0 1 30 0 80 4 80 4 600 0 11 r x m rcr 再可按同理求得 2 梁的荷载横向分布系数 其过程如下 a 求荷载横向分布影响线竖标 本桥各根主梁的横截面均相等 梁数 n 5 梁间距为 1 60m 2 2222 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 5 1 2 60 256 126 106 16 12maaaaaa i i 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 14 2 梁在两个边主梁处的横向分布影响线竖标值为 0 40 式 3 10 21 n n i a aa n 1 2 12 1 0 0 式 3 11 25 n n i a aa n 1 2 52 1 b 绘出荷载横向分布影响线 并按最不利位置布载 如图 3 4 c 所示 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 15 其中 人行道缘石至 2 梁轴线的距离为 1 30 1 6 1 0 1 9m 荷载横向分布影响线的零点至 2 梁位的距离为 x 可由图直接得出 并据次计算出 mX80 4 36 1 517 0 1 q 367 0 2 q 275 0 3 q 125 0 4 q c 计算荷载的横向分布系数600 0 r c m 2 梁的荷载横向分布系数分别计算如下 汽车荷载 642 0 125 0 275 0 367 0 517 0 2 1 2 1 qcq m 人群荷载 600 0 rcr m 同理求得 3 梁的荷载横向分布系数 其过程如下 见图 3 4 d a 求荷载横向分布影响线竖标 本桥各根主梁的横截面均相等 梁数 n 5 梁间距为 1 60m 3 2 2222 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 5 1 2 60 256 126 106 16 12maaaaaa i i 梁在两个边主梁处的横向分布影响线竖标值为 0 20 31 n n i a aa n 1 2 13 1 0 20 35 n n i a aa n 1 2 53 1 b 绘出荷载横向分布影响线 并按最不利位置布载 如图 3 4 d 所示 并据此计算出 计算荷载的横向分布系数 mcc rqqqq 200 0 4321 3 梁的荷载横向分布系数分别计算如下 汽车荷载 400 0 200 0 200 0 200 0 200 0 2 1 2 1 qcq m 人群荷载 200 0 rcr m 三 横向分布系数汇表 见表 3 2 梁的活载横向分布系数 梁号荷载类型 c m c m 汽车 级 0 5380 438 1 梁 人群 0 7001 500 汽车 级 0 6420 500 2 梁 人群 0 6000 000 3 梁汽车 级 0 4000 400 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 16 人群 0 2000 000 三 计算活载内力 对于无中间横隔梁或仅有一根中横隔梁的情况 跨中部分须用不变的 mc 从离支 点 L 4 处起至支点的区段内呈直线过渡至如图 3 5 a 所示 但本设计无中间横 x m 0 m 隔梁 因此不考虑此方法 对于有多根内横隔梁的情况 从第一根内横隔梁起向支点 mo直线过渡 如图 c m 3 5 b 所示 一 1 梁的活载内力计算 计算边主梁 即 1 梁 在公路 级和人群荷载 qr 3 0KN 作用下的跨中最大弯 矩 最大剪力以及支点截面的最大剪力 a 荷载横向分布系数汇总 表 3 3 荷载横向分布系数汇总 表 3 3 梁号荷载位置公路 级人群荷载 跨中 c m 0 5380 700 边主梁 支点 0 m 0 4381 500 b 均布荷载和内力影响线面积计算表 表 3 4 表 3 4 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 17 截面类型公路 级人群荷载影线线面积影响线图 式 2 1 M 10 5 0 75 7 875 3 0 0 75 2 25 1 8 48 882 298 66 2 m 2 1 Q 7 8752 25 1 2 1 2 L 0 5 6 11m 0 Q 7 8752 25 1 2 l 1 24 44 m c 公路 级中集中荷载计算 计算弯矩效应时 k P KN64 266588 48 550 180360 18075 0 计算剪力效应时 KNPk97 31964 2662 1 d 计算冲击系数 单根主梁 2 8440 0 mA 4 53 77663109cmIC NKG 1 2125844 0 333 10151 2 81 9 1 21 mNSgGmc 根据简支梁基频计算公式 Hz m EI l f c c 164 2 10151 2 7766310953 0 103 88 4822 3 10 22 121 0 0157 0 1767 0 fln 求得 121 11 e 跨中弯矩 跨中剪力 见表 3 5 2 1 M 2 1 Q 因双车道不折减 故0 1 表 3 5 S 截 面 荷载类型 qk或 qr Pk1 mc 或 y SiS 298 66 1418 4 5 公路 级 7 875 266 6 4 1 12 1 0 53 8 y 12 22 1965 1 0 3383 5 52 1 M 人群荷载 2 25 0 70 0 298 66470 39 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 18 6 1129 02 公路 级 7 875 319 9 7 1 12 1 0 52 8y 0 596 49 125 51 2 1 Q 人群荷载 2 25 0 70 0 6 119 62 f 计算支点截面汽车荷载最大剪力横向分布系数变化区段的长度 ma24 12 2 1288 482 1 变化区荷载重心处的内力影响线坐标为 917 0 88 48 124 123 188 48 1 y KNymmamqQ cck 85 1092 1 00 均 KNypQ k 10 151m1 110 集 则 公路 级作用下 1 梁支点的最大剪力为 计算支点截面人群荷载最大剪力KNQQQ95 266 000 集均 人群荷载引起的支点剪力 yqmmaqmQ rcrcr 2 00 0 7 2 25 0 5 1 48 88 12 24 2 1 5 0 7 2 25 0 917 KN59 48 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 3 6 a b c 所 示 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 19 h 1 梁在变化点截面处的弯矩和剪力计算 见表 3 6 由图 3 6 可得 i 计算四分点截面的最大弯矩 最大剪力440 0 变c m484 1 0 变 m 按等效荷载计算 公式为 kcq mS 1 变化点截面处的弯矩和剪力 表 3 6 S 截 面 荷载类型 qk或 qr Pk1 mc 或 y SiS 298 66 1160 0 7 公路 级 7 875 266 6 4 1 1210 44 y 12 2 2 1607 1 4 2767 2 1 M变 人群荷载 2 25 1 484298 66997 23 6 1 1 23 73 公路 级 7 875 319 9 7 1 1210 44 y 0 578 91 102 64 Q变 人群荷载 2 25 1 4846 1120 40 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 20 式 3 12 1 梁的四分点截面内力计算表 见下表 3 7 荷载类型项目 1 qk mc内力值 Mmax kN m 1 1217 875223 990 5381063 817公路 级Q max KN 1 1217 87513 750 53865 304 Mmax kN m 1 002 25223 990 700352 784 人群荷载 Q max KN 1 002 2513 750 70021 656 二 2 梁的活载内力计算 计算 2 梁在公路 级和人群荷载 qr 3 0KN 作用下的跨中最大弯矩 最大剪力 以及支点截面的最大剪力 a 荷载横向分布系数汇总 表 3 8 荷载横向分布系数汇总 表 3 8 梁号荷载位置公路 级人群荷载 跨中 mc0 6420 600 2 梁 支点 mo0 5000 00 b 均布荷载和内力影响线面积计算表 同下表 3 4 截面类型公路 级人群荷载影线线面积影响线图 式 Ml 2 10 5 0 75 7 875 3 0 0 75 2 2 5 1 8 48 882 298 6 6 Ql 27 8752 25 1 2 1 2 L 0 5 6 11m QO7 8752 25 1 2 l 1 24 44m c 公路 级中集中荷载计算 计算弯矩效应时 k P KN64 266588 48 550 180360 18075 0 计算剪力效应时 Pk 1 2 266 64 319 97KN d 计算冲击系数 1 1 121 e 跨中弯矩Ml 2 跨中剪力Ql 2见表 3 9 因双车道不折减 故 1 0 表 3 9 截荷载类型qk或Pk 1 mc 或 yS 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 21 面qrSiS 298 66 1692 65 公路 级7 875266 641 1210 642 y 12 222344 97 4037 62 Ml 2 人群荷载2 25 0 600298 66403 19 6 11 34 63 公路 级7 875319 971 1210 642 y 0 5115 14 149 77 Ql 2 人群荷载2 25 0 6006 118 25 f 计算支点截面汽车荷载最大剪力 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 3 7 a b c 所 示 横向分布系数变化区段的长度 a 1 2 48 88 12 2 12 24m m 变化区荷载重心处的内力影响线坐标为 0 333y KNymmamqQ cck 96 1352 1 00 均 KNypQ k 0m1 110 集 则 公路 级作用下 2 梁支点的最大剪力为 KNQQQ95 266 000 集均 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 22 g 计算支点截面人群荷载最大剪力 人群荷载引起的支点剪力 yqmmaqmQ rcrcr 2 00 KN24 30 h 2 梁在变化点截面处的弯矩和剪力计算 见表 3 10 由图 3 7 可得 mc 变 0 440 mo 变 1 484 变化点截面处的弯矩和剪力 表 3 10 S截 面 荷载类型 qk或 qr Pk1 mc 或 y SiS 298 66 1326 18 公路 级7 875266 641 1210 503 y 12 221837 26 3163 44M 变 人群荷载2 25 0 012298 668 06 6 1127 13 公路 级7 875319 971 1210 503 y 0 590 21 117 34 Q变 人群荷载2 25 0 0126 110 16 i 计算四分点截面的最大弯矩 最大剪力 按等效荷载计算 公式为 式 3 13 kcq mS 1 1 梁的四分点截面内力计算表 见下表 3 11 荷载类型项目1 qk mc内力值 Mmax kN m 1 1217 875223 990 6421269 462公路 级Q max KN 1 1217 87513 750 64277 928 Mmax kN m 1 002 25223 990 600338 975 人群荷载 Q max KN 1 002 2513 750 60020 809 三 3 梁的活载内力计算 计算 3 梁在公路 级和人群荷载 qr 3 0KN 作用下的跨中 四分点 变化点以 及支点截面的最大弯矩 最大剪力以及支点截面的最大剪力 a 荷载横向分布系数汇总 见下表 3 12 荷载横向分布系数汇总 梁号荷载位置公路 级人群荷载 跨中 mc0 4000 400 3 梁 支点 mo0 2000 00 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 23 b 均布荷载和内力影响线面积计算表 见下表 3 4 截面类型公路 级人群荷载影线线面积影响线图式 Ml 2 10 5 0 75 7 8 75 3 0 0 75 2 25 1 8 48 882 298 66 Ql 27 8752 251 2 1 2 L 0 5 6 11m QO7 8752 25 1 2 l 1 24 44m c 公路 级中集中荷载计算 计算弯矩效应时 Pk KN64 266588 48 550 180360 18075 0 计算剪力效应时 Pk 1 2 266 64 319 97KN d 计算冲击系数 1 1 121 e 跨中弯矩 Ml 2 跨中剪力 Ql 2见表 3 13 因双车道不折减 故 1 0 表 3 13 S截 面 荷载类型 qk或 qr Pk 1 mc 或 y SiS 298 66 1054 613 公路 级7 875266 641 1210 400 y 12 221461 04 2515 653 Ml 2 人群荷载2 25 0 400298 66268 794 6 11 21 575 公路 级7 875319 971 1210 400 y 0 571 737 93 312 Ql 2 人群荷载2 25 0 4006 115 499 f 计算支点截面汽车荷载最大剪力 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 3 8 a b c 所 示 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 24 横向分布系数变化区段的长度 a 1 2 48 88 12 2 12 24m m 变化区荷载重心处的内力影响线坐标为 0 167y KNymmamqQ cck 497 842 1 00 均 KNypQ k 0m1 110 集 则 公路 级作用下 2 梁支点的最大剪力为 KNQQQ497 84 000 集均 g 计算支点截面人群荷载最大剪力 人群荷载引起的支点剪力 yqmmaqmQ rcrcr 2 00 0 4 2 25 0 5 1 48 88 12 24 2 0 2 0 4 2 25 0 167 KN536 21 h 3 梁在变化点截面处的弯矩和剪力计算 见表 3 10 由图 3 6 可得 mc 变 0 440 mo 变 1 484 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 25 变化点截面处的弯矩和剪力 表 3 14 S截 面 荷载类型 qk或 qr Pk 1 mc 或 y SiS 298 661054 613 公路 级7 875266 641 1210 400 y 12 221461 04 2515 653 M变 人群荷载2 25 0 400298 662 688 6 11 21 575 公路 级7 875319 971 1210 400 y 0 571 737 93 312 Q变 人群荷载2 25 0 4006 110 055 i 计算四分点截面的最大弯矩 最大剪力 按等效荷载计算 公式为 kcq mS 1 1 梁的四分点截面内力计算表 见下表 3 11 荷载类型项目 1 qk mc内力值 max mKNM 1 1217 875223 990 400790 942 公路 级 max KNQ 1 1217 87513 750 40048 553 max mKNM 1 002 25223 990 400225 984 人群荷载 max KNQ 1 002 2513 750 40013 872 第三节第三节 主梁内力组合主梁内力组合 一 承载能力极限状态设计的组合一 承载能力极限状态设计的组合 根据 公路桥涵设计通用规范 公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时 可 采用两种组合 一 基本组合 永久作用的设计值与可变作用设计值效应相结合 其效应组合表 达式为 QjkQJCKQKCua SSGSr 11100 式中 承载能力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值 ua S 结构重要性系数 按本规范表 1 0 9 规定的结构设计安全等级采用 对应于 0 设计安全等级一级 二级和三级分别取 1 1 1 0 和 0 9 第 i 个永久作用效应的分项系数 应按所给表的规定采用 1c 第 i 个永久作用效应的标准值和设计值 kc S 1dc S 1 汽车荷载效应 含汽车冲击力 离心力 的分项系数 取 Q1 1 4 当某 kQ1 个可变作用在效应组合中其值超过汽车荷载效应时 则该作用取代汽车荷载 其分项 系数应采用汽车荷载的分项系数 对专为承受某作用而设置的结构或装置 设计时该作 用的分项系数取与汽车荷载同值 计算人行道板和人行道栏杆的局部荷载 其分项系数 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 26 也与汽车荷载取同值 SQjk SQjd 在作用效应组合中除汽车荷载效应 含汽车冲击力 离心力 外的其 他第 j 个可变作用效应的标准值和设计值 设计弯桥时 当离心力与制动力同时参与组合时 制动力标准值或设计值 按 70 取用 可以将表达式简化为 Sud 恒载内力 1 2 1 4 汽车荷载 0 8 1 4 人群荷载 二 偶然组合 永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应 一种偶然作用标准值效应相组 合 偶然作用的效应分项系数取 1 0 与偶然作用同时出现的可变作用 可根据观测资 料和工程经验取用适当的代表值 关于本设计的基本组合见表 3 16 3 17 3 18 1 梁内力组合表 表 3 16 弯矩 KN m 剪力 KN 序号荷载类型 支点 变化点四分点跨中支点变化点四分点跨中 1前期荷载01306 62 5257 32 7009 77 573 631 517 415 286 8160 2后期荷载0294 492 1184 92 1579 89 129 288 116 61764 6440 3总恒载 1 2 01601 11 6442 24 8589 67 702 919 634 032351 460 4汽车荷载02767 21 1063 82 3383 55266 95102 6465 304125 51 5人群荷载0997 23352 784470 3948 5920 421 6569 62 6 1 2 总恒载 01921 34 7730 69 10307 6 843 503 760 838 421 7520 7 1 4 汽车荷载 03874 09 1489 34 4736 97373 73143 696 91 4256175 714 8 0 8 1 4 人群荷载 01116 9395 118 526 837 54 420822 84824 254710 7744 9 0 7 汽车荷载 1 u 01727 96 664 293 2112 83 166 695 64 0928 40 778678 3738 10 0 4 汽车荷载 1 u 0987 408 379 596 1207 33 95 2542 36 6244 23 302144 785 11 0 4 人群荷载 0398 892 141 114 188 15619 4368 168 66243 848 12Sud 6 7 8 06912 33 9615 15 15571 4 1271 65 927 382 537 432186 488 13Ssd 3 9 5 04326 31 7459 32 11172 9 918 204 718 525 413 89587 9938 14Sld 3 10 11 02987 41 6962 95 9985 16 817 609 678 816 383 42448 633 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 27 2 梁内力组合表 表 3 17 弯矩 KN m 剪力 KN 序号荷载类型 支点 变化点四分点跨中支点变化点四分点跨中 1前期荷载01306 62 5257 32 7009 77 573 631 517 415 286 8160 2后期荷载0294 492 1184 92 1579 89 129 288 116 61764 6440 3总恒载 1 2 01601 11 6442 24 8589 67 702 919 634 032351 460 4汽车荷载03163 44 1269 46 4037 62135 95117 3477 928149 77 5人群荷载08 06338 975403 19 1 4010 1620 8098 25 6 1 2 总恒载 01921 34 7730 69 10307 6 843 503 760 838 421 7520 7 1 4 汽车荷载 04428 82 1777 25 5652 67190 33164 276 109 099 209 678 8 0 8 1 4 人群荷载 09 0272379 652 451 573 1 56910 179223 30619 24 9 0 7 汽车荷载 1 u 01975 39 792 706 2521 2684 89373 2721 48 6616 93 5227 10 0 4 汽车荷载 1 u 01128 79 452 975 1440 72 48 5103 41 8698 27 8066 53 4416 11 0 4 人群荷载 03 224135 59161 276 0 56040 0648 32363 3 12Sud 6 7 8 06359 18 9887 59 16411 8 1032 26 925 294 554 157 218 918 13Ssd 3 9 5 03584 56 7573 92 11514 1 786 411 707 464 420 931 101 773 14Sld 3 10 11 02733 13 7030 81 10191 7 750 869 675 966387 5956 7416 二 二 正常使用极限状态设计的组合正常使用极限状态设计的组合 根据 公路桥涵设计通用规范 公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时 应 根据不同的设计要求采用以下两种效应组合 1 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结合其效应 组表达式 式中 Ssd 作用短期效应组合设计值 Qjkjkcsd SSS 11 ij 第 j 个可变作用效应的频遇值系数 汽车荷载 不计冲击系数 1 0 7 人群荷载 1 1 0 风荷载 1 0 75 温度梯度作用 1 0 8 其他作用 1 1 0 ijSQjk 第 j 个可变作用效应的频遇值 兰州交通大学博文学院毕业设计 论文 28 短期效应组合的表达式可以简化为 Ssd 总恒载内力 0 7 汽车荷载 1 u 1 0 人群荷载 3 梁内力组合表 表 3 18 弯矩 KN m 剪力 KN 序号荷载类型 支点变化点四分点跨中支点变化点四分点跨中 1前期荷载01306 625257 327009 77573 631517 415286 8160 2后期荷载0294 4921184 921579 89129 288116 61764 6440 3总恒载 1 2 01601 116442 248589 67702 919634 032351 460 4汽车荷载02515 65 790 9422515 65 84 49793 312 48 55393 312 5人群荷载02 688225 984268 794 21 5360 05513 8725 499 6 1 2 总恒载 01921 347730 6910307 6843 503760 838421 7520 7 1 4 汽车荷载 03521 911107 323521 91118 296130 63767 9742130 637 8 0 8 1 4 人群荷载 03 01056253 102301 04924 12030 061615 53666 15888 9 0 7 汽车荷载 1 u 01570 88493 8981570 8852 763558 26830 318658 268 10 0 4 汽车