桥梁工程课程设计教学提纲

1、湖南理工学院桥梁工程课程设计书姓名：【海浪】班级：土木四班学号：1411260*指导老师：王光辉专业：土木工程院别：土建学院20114 年 6 月九日目录1 基本设计资料2 简支 T 型梁桥的构造和布置3 主梁间距与主梁片数拟定4 主梁截面相关主要尺寸的拟定5 T 型梁桥的相关构造图示6 横隔梁的设置及尺寸拟定7 截面几何特性的计算8 主梁内力计算9. 活载内力计算（修正刚性梁法）10. 荷载组合11. 行车道板内力计算12. 横隔梁内力计算13. 施工图绘制预制装配式钢筋混凝土简支T 型梁桥设计基本设计资料完成预制装配式钢筋混凝土公路简支T 梁桥设计。1、标准跨径：30m2、桥面净宽：净 9

2、+2 1.5m3、汽车荷载：公路 - 级4、人群荷载：3.0kN/m 2简支 T 型梁桥的构造和布置：结构尺寸拟定上部结构采用30m装配式预应力混凝土T 型梁主梁高度： 2.0m行车道板尺寸： 9.0m梁肋尺寸： 0.2m梁间距： 2.2m标准跨径： 30m计算跨径： 29.16m主梁全长： 29.96m支点距端顶： 0.40m主梁间距与主梁片数拟定在 T 型梁桥跨径较大时， 适当增大主梁高和加宽主梁间距能够获的较好的经济性， 同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标很有效，因而在条件许可的情况下可适当加宽 T 梁翼板。同时根据设计资料要求：桥面净宽：净 9+21.5m。因此，初拟定主梁间距为 2.

3、2m，共采用五片主梁。主梁截面相关主要尺寸的拟定对于梁高，预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在 1/15-1/25 之间。当建筑高度不受限制时，增大梁高是比较经济的方案， 因为增大梁高可节省预应力钢束用量， 而增加梁高一般只是腹板加高， 混凝土用量增加不多。 本设计取用主梁高度为 2.0m。本设计取预制 T 梁的翼板宽度为 180cm,厚度取用 20 , 翼板根部加厚到 26 , 以抵抗翼缘根部较大的弯矩。 由于腹板所受内力很小，从腹板本身的稳定条件考虑， 腹板厚度不小于其高度的十五分之一，故取腹板厚度为 16cm.对于马蹄，其基本尺寸由布置预应力钢束的需要确定的, 且实践表明 ,

4、 马蹄面积占截面总面积的10%-20%为合适。据此初拟定马蹄宽度 56 , 高度 30 。马蹄与腹板交接处做成45 度斜坡，以增大局部折点出的局部承载力。在 T 型梁桥的设计中为减轻主梁的安装重量， 同时增强桥梁的整体性，在预制 T 梁间设置 40cm的湿接缝。T 型梁桥的相关构造图示根据上述确定的T 梁桥的构造参数及主梁截面相关尺寸，其相关构造图示如下：内梁构造图示边梁构造图示2182190022200020002200335656简支 T型梁桥跨中截面横断面图2515045045015025水泥混凝土垫层（ 3-9.75)cm10cm 沥青混凝土面层路缘石0.0150.015垫层砂浆湿接缝

5、220220220220900横隔梁的设置及尺寸拟定为减小在荷载作用下对主梁起主要控制作用的弯矩和挠曲变形，同时也使得作用在主梁上的荷载均匀的分布和传递。通常在跨中设置一道横隔梁，当跨度较大时，四分点处也可以设置横隔梁。本设计在两支座中心线间每隔4.86m 设置一道横隔梁，横隔梁在沿 T 型梁桥纵向布置、截面尺寸及计算图示如下所示：内梁半立面图14985664048648621 12181918019034462000519708181319020 05 91031跨径中线00520348612 22181801934 28220781815656边梁半立面图431498跨径中线0026603

6、4048648648643334420019199011011090602022300005970120308181356565-5剖面图4864864869018120222901【相关说明：本桥梁设计主梁采用登高形式，横截面的T 梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分和腹板为配合钢束弯起而从第一道内横隔梁开始向支点逐渐抬高。 】截面几何特性的计算T 型梁桥跨中截面计算图示（表格下方）内梁标准计算图示191801961012344602边梁标准计算图示20180191 612020810510518101803356031856根据截面尺寸跨中截面几何特性利用Excel 计算汇总如下：预应力简支 T

7、梁截面（跨中）几何特性计算分AiyiSi =Ai *y iI idi =ys-y iIx=Ai *d i *diI=I i +Ix块(cm2)(cm)(cm3)(cm4)(cm)(cm4)(cm4)名内梁称翼缘板3600103600012000067.81616556541.05516676541.055三角承托27622607255255.816859864.198860416.198腹板3000952850005625000-17.184885847.2756510847.275下三角324164531365832-86.1842406556.8462412388.846马蹄1680185

8、310800126000-10769019426450.6908880691008I=45886644.065外梁翼缘板3600103600012000066.81616071852.2216191852.219三角承托43822963687654.8161316108.8861316984.886腹板3000952850005625000-18.184991952.71746616952.717下三角324164531365832-87.1842462729.3572468561.357马蹄1680185310800126000-10833

9、19788277.3319042694572I=46382628.510【 说明：内梁截面形心至上缘距离 y sSi691008Ai77. 816cm8880外梁截面形心至上缘距离 y sSi694572Ai76. 816cm 】9042截面效率指标的检验（的期望值在0.45-0.55之间）对于内梁：上核心距KsI45886644. 065Aiy x888042. 292cm122. 184下核心距KxI66. 405Aiy scm截面效率指标= KsK x0. 5430. 5h对于外梁 ：上核心距KsI46382628. 510Aiy x904241. 643cm123. 184下核心距Kx

10、I66. 779Aiy s截面效率指标= KsK x0. 5420. 5h综上计算可知，对于初始拟定的主梁跨中界面尺寸是合理的。主梁内力计算【总述：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，可分别求得各主梁控制截面（取跨中、四分点、支点截面）的恒载和最大活载内力，然后再进行主梁内力组合。】恒载内力计算【说明：预制T 梁采用 C40 混凝土，重度为25KN/?3 ，沥青混凝土重度取为24KN/?3 】1恒载集度换算：(1) 预制梁自重对于内梁：a. 跨中截面计算，主梁的恒载集度g =0.8880 25=22.2KN/mb. 由于马蹄抬高所增加重量折算成恒载集度g4

11、20. 60 0. 30 4. 86 0. 18 25 / 29. 96 0. 219KN/m2c. 由于腹板加厚所增加的重量折算成恒载集度g （1. 38480. 8880）（0. 44. 86） 2 25/ 29.962. 3464 K / 2主梁端截面面积 =56200+62202+286=13848 m2对于横隔板：隔梁体积：0. 590. 1820. 460. 06320. 1801. 500. 990. 700. 902220. 35388 m端横隔梁体积0. 590. 280. 06320. 1801. 500. 810. 700. 90220. 264456 m横隔梁的重量换算

12、成恒载集度为：g（4）（0. 353885） （0. 2644562）25 / 29. 961. 9178 KN/m所以，预制内梁总的恒载集度：g1 =22.2+0.219+2.3464+1.9178=26.6832KN/m同上算得：对于外梁：g =0.9042 25=22.605N/mg 2 =0.219KN/mg 3 =2.3464 KN/mg =(0.35388 5+0.264456 2） 22529.96=0.9589KN/m所以，预制外梁总恒载集度：g1 =22.605+0.219+2.3464+0.9589=26.1293KN/m（2）二期恒载集度换算对于内梁：现浇T 梁翼板恒载集

13、度g =0.20 0.4 25=2.0KN/m对于外梁：现浇T 梁翼板恒载集度g=0.200.2 25=1.0KN/m拟定：一侧栏杆1.86 KN/m人行道3.0 KN/m桥面铺装层：10cm沥青混凝土： 0. 109. 02421. 6 KN/mC40混凝土垫层： (0.03+0.0975)/2=0.06375 m0.063759.0 25=14.34375 KN/m若两侧栏杆，人行道和桥面铺装均平摊给5 片主梁，则：g=(1.86 2+3.0 2+21.6+14.34375)/5=9.133 KN/m所以：二期恒载集度内梁： g2 =2.0+9.133=11.133KN/m外梁： g2 =

14、1.0+9.133=10.133 KN/m2. 恒载内力计算简支 T 型梁桥的内力计算图示如下所示：gABl=2916QxMxxxl-xMx=x(l-x)/2弯矩影响线Qx=1-l(1-2x)Qx=l(1-2x)剪力影响线设左支点距内力计算计算截面的距离为x, 则在荷载集度作用下，主梁弯和剪力的计算公式分别为：2?=(1-)* ?/2 =(1-2 )*gl/2相关计算截面内力利用excel 计算汇总如下 ：恒载内力计算计算数据内力l=29.16ml2=850.3056m项目gMx=gx(l-x)/2(KN m)Q=g(1d-2x)/2(KN)四分点跨中支点四分点跨中支点07.2914.5807

15、.2914.58g1（KN/m)26.683202127.082 2836.109389.0411 194.52050内梁g2（KN/m)11.1330887.4799 1183.307162.3191 81.159570g1（KN/m)26.129302082.927 2777.236380.9652 190.48260外梁g2（KN/m)10.1330807.7637 1077.018147.7391 73.869570活载内力计算（修正刚性梁法）1冲击系数和车道折减系数计算冲击系数：结构基频f1EI c2mc2l【其中： l-结构计算跨径（ m）（l=29.16m ）E-I c-结构材料

16、的弹性模量(N/m2) E4结构跨中截面的截面惯矩(m )取为3.25 10 4 Mpa.mc- 结构跨中处的单位长度质量(kg/m)G- 结构跨中处每延米结构重力(N/m)g- 重力加速度 (m/s 2) 】f 13. 25101045886644.06510 826. 6832 103/ 9.814. 326 Hz2 29. 162因为 1.5Hzf14 Hz则：0. 1767l n f0. 01570. 1767l n4.3260. 01570.243又因为设计是双车道，所以不需要考虑汽车荷载折减，即车道折减系数 =1.02. 计算主梁的荷载横向分布系数跨中的荷载横向分布系数mc本桥跨内

17、设有七道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为：L/B=29.16/（52.20 ） =2.652所以可按修正刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数 mca. 计算主梁的抗扭惯矩I T对于 T 形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：m3I T =ci bi t i【其中： bi 和 ti 相应为单个矩形截面的宽度和厚度；Ci 矩形截面抗扭刚度系数；M梁截面划分成单个矩形截面的个数。】对于跨中截面，主梁的抗扭惯性矩I T 计算图示如下图，I T 相关计算数据见下表：跨中截面抗扭惯矩计算图示191801196081234463,1226,93201931856跨中截面I计算表r分块名

18、称bi (cm)t i (cm)ci=34?翼缘板22021.380.0971/30.007167内梁腹板139.62200.1430.3030.003384马蹄56390.6960.190.0063120.016863b. 计算抗扭修正系数主梁的间距相同，同时将主梁近似看成等截面，则：=11 GIT (L)2EI B【其中： G 材料的剪切摸量， G=0.425EL材料的计算跨径，l=29.16mI T主梁抗扭惯矩，I T=0.016863m4I 截面惯性矩，I 内=45886644.065cm4 】则： =10. 425E 29. 1620. 01686311. 042E 0. 45886

19、644065 112=0.897c. 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖标值：ij =1+ai a jn52aii 1其中： n=5则：5ai 2 =4.4 22+2.2 22=48.4m2i 1计算所得各横向影响线竖标值梁号Ai (m) i1 i51，54.40.5588-0.15882，42.20.37940.0206300.20.2d. 计算荷载横向分布系数1，2，3 号梁的横向影响线和最不利布载，见下图1509001501010220220220220人群荷载汽车荷载1807510 4018013048一号梁16883,18804,56,21878,871,2324256655350二

20、号梁46484208,9,29,91,3,1,7212476224330三号梁2跨中的横向分布系数计算图示说明：荷载作用点的横向影响线的竖标值为上图所示标竖100标.值除以对于 1 号梁：汽车荷载： mcq= 11i= 1 (0.5263+0.3801+0.2746+0.1284)=0.654722人群荷载： mcr =0.6278对于 2 号梁：汽车荷载： mcq= 12i= 1 (0.3612+0.2794+0.2203+0.1385)=0.499722人群荷载： mcr =0.4180对于 3 号梁：汽车荷载： mcq= 13i = 1 (0.2+0.2+0.2+0.2)=0.422人群

21、荷载： mcr =0.2支点的荷载横向分布系数m0按杠杆原理法绘制荷载横向影响线并进行布载，1、2、3 号梁的横向影响线和最不利不载图示：支点的横向分布系数m0 计算图示150900150101022022022022075 汽车荷载人群荷载501804060,812318,18汽车荷载5018013018048601,18,09381,104汽车荷载18013018080110,981,104说明：荷载作用点的横向影响线的竖标值为上图所示标竖标值除以100.对于 1 号梁：汽车荷载： m =11i=1（ 0.8182+0）=0.40910q22人群荷载： m =1.38640r对于 2 号梁

22、：汽车荷载： m =12i=1 (0.1818+1.0+0.4091)=0.795450q22人群荷载： m =00r对于 3 号梁：汽车荷载： m =13i=1 (0.1818+1.0+0.4091)=0.795450q22人群荷载： m0r =0横向分布系数汇总荷载类别梁号汽车人群活载横向分布系数汇总表mcmo1号梁2号梁3号梁1号梁2号梁3号梁0.65470.49970.40.40910.795450.795450.62780.4180.21.3864003. 计算活载内力【说明：为了简化计算，当有多道内横隔梁时，设 mc 从第一道内横隔梁向 m0 直线性过渡 , 横向分布系数沿跨内部分

23、的变化不大 , 一般按不变化的 mc 计算。】按桥规规定：公路级车道均布荷载为：?=10.5 KN/m?360- 80集中荷载为： ? =?50-5 29.16 - 5+ 180=276.64KN计算剪力时 : P K=276.64 1.2=331.968 KN人群荷载 :?=3.0 1.5=4.5 KN/m?活载内力计算公式为：M Q1K(1) (qk mcpk mc y)M Q2Kqr mcQQ1K(1) (qk mcpk mc y)QQ2Kqr mca. 计算跨中截面最大弯矩和最大剪力计算图示如下图：（表格下面）对于集中力、均布荷载作用下各计算截内力利用excel 计算汇总如下表：跨中截

24、面内力计算表梁号1号梁2号梁3号梁荷载类别集中力均布荷载集中力均布荷载集中力均布荷载1+1.2431.2431.2431.2431.2431.243Pi276.6410.5276.6410.5276.6410.5yi7.297.297.29最大弯矩 i106.2882106.2882106.2882m0.654760.49970.4iMmax=2549.392Mmax=1545.825Mmax=1557.594Pi331.96810.5331.96810.5331.96810.5yi0.50.50.5最大剪力 i3.6453.6453.645mi0.65470.49970.4Qmax=166.

25、222Qmax=126.869Qmax=101.556q k=10.5KN/m0.40910.6547一号梁 m c二号梁 mc0.795450.49970.79545三号梁 m c0.400p k=331.968KN0.5000.500剪力影响线q k=10.5KN/mp k=276.64KN7.29弯矩影响线b、人群最大剪力及弯矩MQ2Kqr mcQQ2 Kqr mc1号梁：Mmax4. 50. 6278106. 2882300. 275KNmQmax4. 50. 62783. 64510. 297KN2号梁：Mmax4. 50. 418 106. 2882199. 928KNmQmax

26、4. 50. 4183. 645 6. 856KN3号梁：Mmax4. 50. 2106. 288295. 659KNmQmax4. 50. 23. 6453. 281KNb. 四分点截面的最大弯矩和最大剪力计算图示如下：qk=10.5KN/mp k=331.968KN0.750.25剪力影响线qk=10.5KN/mp k=276.64KN5.4675弯矩影响线对于集中力、均布荷载作用下各计算截内力利用excel 计算汇总如下表：四分点截面内力计算表梁号1号梁2号梁3号梁荷载类别集中力均布荷载集中力均布荷载集中力均布荷载1+1.2431.2431.2431.2431.2431.243Pi276

27、.6410.5276.6410.5276.6410.5yi5.46755.46755.4675最大弯矩i79.71679.71679.716mi0.65470.49970.4Mmax=1912.043Mmax=1459.367Mmax=1168.195Pi331.96810.5331.96810.5331.96810.5yi0.750.750.75最大剪力i8.2018.2018.201mi0.65470.49970.4Qmax=272.691Qmax=208.131Qmax=166.605b、人群最大剪力及弯矩Mmaxmqc1号梁：Mmax4. 50. 627879. 716 225. 20

28、6KNmQmax4. 50. 62788. 20123. 169KN2号梁：Mmax4. 50. 41879. 716149. 946KNmQmax4. 50. 4188. 20115. 426KN3号梁：Mmax4. 50. 279. 71671. 744KNmQmax4. 50. 28. 2 7. 381KNc. 支点截面的最大剪力计算图示如下：qk=10.5KN/mpk=331.968KN1.0剪力影响线pk=331.968KN0.40910.6547一号梁pk=331.968KN0.79545二号梁0.4997pk=331.968KN0.79545三号梁0.400对于集中力、均布荷载作

29、用下各计算截内力利用excel 计算汇总如下表：支点截面最大剪力计算表梁号1号梁2号梁3号梁荷载类别集中力均布荷载集中力均布荷载集中力均布荷载1+1.2431.2431.2431.2431.2431.243Pi331.96810.5331.96810.5331.96810.5yi111最大剪力 i14.5814.5814.58mi0.65470.49970.4Qmax=354.736Qmax=301.283Qmax=241.171.人群最大剪力bQmc q1m mc4. 86 y人qrmax201号梁：Qmax0. 62784. 514. 5811. 38640. 62784. 860. 94

30、54. 549. 0292KN2 号梁 : ? = 4.5 0.3997 14.58 = 26.22 ?3号梁：Qmax4. 50. 214. 5813. 122KN荷载组合1按承载能力极限状态设计时作用效应的组合永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相结合（基本组合），其效应组合表达式为如下：? = ? ? + ? ?+ ? ?0 ?0? ? ? ? ? ? 2其中： ?为结构重要性系数，本桥梁设计按安全等级二级取?=001.0? 为永久作用分项系数，取值为? = 1.2? 为汽车荷载作用分项系数，取值为?= 1.4? 为人群荷载作用分项系数，取值为? =1.4?为人群荷载组合系数，取值为

31、?= 0.8?2按正常使用极限状态设计时作用效应的组合a. 作用短期效应组合其效应组合表达式为： ? =? +? ? ? ?其中： ?为第 j 个可变作用效应频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力）取 ? = 0.7 ，人群荷载取 ? = 1.0。b. 作用长期效应组合其效应组合表达式为： ? = (? +?)? ?2? ?其中： ? 为第 j 个可变作用的准永久值系数，汽车荷载（不计2?冲击力）取 ?= 0.4，人群荷载取 ? = 0.4。22根据前面计算所得简支T 梁的内力值， 按设计所需进行各种内力效应组合计算， 进而求得控制设计的计算内力。其组合计算利用excel 计算汇总如下：一号梁的内力组合表荷载类别跨中截面四分点截面支点截面第一期恒载第二期恒载总恒载汽车荷载人群荷载基本效应组合短期效应组合长期效应组合Mmax (KNm) Qmax (KN) Mmax (KNm) Qmax (KN) Mmax (KNm)Qmax (KN)2777.2360.0002082.927190.4830.000380.9651077.0180.000807.48073.8700.000147.7393854.2540.0002890.4072