桥梁工程656资料

1、河南城建学院 桥梁工程课程设计说明书 课 程 名 称: 桥梁工程课程设计 题 目: 钢筋混凝土简支 T形梁桥设计 专 业: 土木工程专业 学 生 姓 名:闫领领 学 号 :011409155 指 导 教 师:王宏艳 开 始 时 间:2012 年 6 月 4 日 完 成 时 间:2012 年 6 月 8 日 课程设计成绩： 学习态度及平时 成绩（ 30） 技术水平与实际能 力（ 20） 创新（ 5） 说明书撰写质量（ 45） 总分 （100） 等级 年月日 指导教师签名： 目录 第一章 桥梁截面设计方案及说明 1. 设计目的和要求 2. 设计题目和内容 第二章 主梁荷载横向分布系数设计计算 1

2、当荷载位于支点 2. 当荷载位于跨中时 第三章 主梁的内力设计计算 1. 恒载集度 2. 恒载内力的计算 3. 汽车荷载冲击系数 4. 汽车荷载作用 5. 跨中弯矩的设计 6. 跨中剪力的计算 7. 支点截面剪力的计算 8. 1/4 跨弯矩的计算 9. 1/4 跨剪力的计算 10. 荷载组合 第四章 行车道板设计计算 1. 恒载内力的计算 2 活载内力的计算 3 内力组合 第五章 横隔梁的设计计算 1 确定作用在中横隔梁的计算荷载 2 内力计算 3 内力基本组合 第六章 参考文献 、设计题目 钢筋混凝土简支 T 形梁桥设计 、基本设计资料 （1）某三等跨公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸： A

3、、标准跨径： 17.50m B、计算跨径： 17.00m C、主梁全长： 17.46m D 、桥面宽度 : 净 -7 21.5m 人行 道 E、设计荷载：公路 - 级。 F 、设计安全等级：二级 G、桥面铺装：5cm沥青混凝土（23KN/m3），6cm厚水泥混凝土 （24 KN/m3 ）， 沥青混凝土 50mm 水泥混凝土垫层 60mm 主梁 混凝土 25KN/m3 图 1 桥梁横断面和主梁纵断面图（单位： cm) 如图 1所示，全桥共由 5片 T形梁组成，单片 T形梁高为 1.4m， 宽 1.8m ； 桥 上 的 横 坡 为 双 向 2%； 设 有 5 根 横 梁 。 第二章 主梁的荷载横向

4、分布系数计算 2.1 主梁荷载横向分布系数的计算 2.1.1 计算横向分布系数 （ 根据任务要求，用修正的偏心压力法计算） 因为每一片 T 型梁的截面形式完全一样，所以： = 1 a i a k ik = n n 2 ai i =1 5 式中， n=5， ai2 =2( 3.2 2 1.62 )m2 =25.60m2 i1 1+ 1 GT 其中主梁截面抗扭惯性矩为 ITcibit i3= 1 1.6 0.13+0.301 1.2 0.183=2.61 10 cm T i i i 34， 中性轴距离 160-18 10 10+18 130 130 160-18 10+18 130 h= 2 2

5、=42.34cm 主梁抗弯惯性矩 1 3 10 2 1 3 130 2 6 4 I c=160-18 103+ 160-18 10 42.34- + 18 1303+18 130 -42.34 =7.42 106 cm4 将 IT ,I c 带入 得到 =0.86 3.223.22 11=0.2+0.86 235.2.6=0.544, 15=0.2-0.86 32.52.6=-0.144 22=0.2+0.86 1.62 25.6 =0.286, 24=0.2-0.86 1.62 25.6 =0.114 3k =0.2 计算横向分布系数： 根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时，汽车荷载距

6、人行道边 缘距离不小于 0.5m，人群荷载取 3KN/m2 , 对于 3 号梁 图 2.1 横向分布系数计算图式(单位： mm) 从而可以各梁在不同荷载作用下的分布系数： 汽车荷载： m1汽 =0.5 (0.5+0.32+0.19+0.01)=0.523 m2汽 =0.5 (0.35+0.26+0.195+0.105)=0.459 3汽=0.5 (0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4 人群荷载： m1人 =0.555 m 2 人 =0.426 m 3人 =0.2 2.1.2 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数 剪力横向分图 2.2 梁端布系数计算图式(尺寸单位： mm) 汽车荷载： m1/

7、汽 =0.5 0.667=0.438 , m2/ 汽 =0.5 1.0=0.5 m3/汽=0.5 (1.00+0.2778)=0.59 人群荷载： m1/人 =1.656 , m 2/人 =0 ,m /3人 =0 主梁荷载横向分布系数汇总 梁号 荷载位置 公路 -I 级 人群荷载 15 跨中 0.523 0.555 支点 0.438 1.656 24 跨中 0.459 0.426 支点 0.5 0 3 跨中 0.4 0.2 支点 0.59 0 第三章 主梁的内力计算 3.1 永久作用效应 3.1.1 永久荷载： 假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担， 则永久荷载计算结果如下表所示 构建名

8、表 3.1 钢筋混凝土 T 形梁永久荷载计算表 构件尺寸（ mm） 单元构件体积及 算式 重度 3 KN/m 每米延重 KN/m 主梁 中 梁 边 梁 前面 铺装 9.4 25 11.21 1.41 0.705 沥青混凝土 0.07 混凝土垫层 0.084 25 25 23 24 1.518 0.759 1.61 1.56 2.177 栏杆及 人行道 25 2.5 5 2 作用于中主梁的恒载强度为： g=9.4+1.41+2.177+2=14.98KN/m 作用于边主梁全部恒载为 : g =9.4+0.705+2.177+2=14.28KN/m 恒载内力 l/4跨中弯矩影 l/4响线 3L/1

9、6 1/4跨弯矩影 响线 0.75 1/4跨剪力影 支点剪力影 0.15 响线 响线 恒载内力计算图式 计算主梁的弯矩和剪力，则： gl x gx 22 x gx(l 2 x) Qxg2lgxg2（l 2x） 主梁各计算面的恒载剪力和弯矩值，列于下表： 内力 截面位置 剪力 Q（ KN） 弯矩 M（KN m ） X=0 14.28 Q 17 121.4 127.3 M=0(0) 1 X= 4 14.28 Q (17 2 17 4) 60.7(63.7) 2 14.28 1717 M (17 ) 2 44 386.9(405.9) 1 X= 2 Q 0(0) 12 M 14.28 172 8 5

10、15.9(541.2) 注：表中版式所得结果为边主梁恒载内力，括号内为中主梁恒载内力 活载内力计算 主梁横截面图 公路 I 级集中荷 17 5 计算弯矩效应时 Pk 180 (1 ) 2K2N8 k 50 5 计算剪力效应时 Pk 1. 2 228 2 7K3.N6 公路 I 级均布荷载 qk 10. 5K N /m 计算冲击系数 结构跨中单位长度质量 mcG/g 14.28 103 / 9.81 1.456 103 Ns2 /m2 混凝土弹性模量 E：本题 C30 混凝土取 E2.80 1010 N /m2 由以上数据可得简支梁桥的基频： 3.14 2 172 3 1010 0.0742 1

11、.456 103 6.49Hz 按桥规规定 f 介于 1.5Hz 和 1.4Hz 之间，冲击系数按下式计算： (1 ) 1 (0.1767ln f 0.0157) 1 (0.176ln 6.49 0.0157) 1.3 因双车道不折减，故 1 3. 跨中弯矩的设计 ， 1l 1171 l 1736.125m2yk l 4.25m 24 244 由于跨中弯矩横向分布系数 1、 5梁最大，所以只需计算 1、 5梁的弯 矩，计算如下： 对于 1#梁 车辆荷载作用下 M l (1 )mcq1 Pk yk mcq1 qk 2 17 1.3 1 0.523 228 0.523 10.5 36.125 91

12、6.72KN m 4 跨中人群荷载最大弯矩 人群荷载集度 Por 3 1.5 4.5KN M lmcr1 Por0.555 4.5 36.125 90.22KN m 2l ,rcr1 or 对于 2#和 4#梁 计算公路级汽车活载的跨中弯矩： M Q1k,1 (1 )mcq2 Pk yk (1 )mcq 2 qk 1.3 1 0.459 228 4.25 1.271 0.42610.5 36.125804.5K4N m 计算人群荷载的跨中弯矩： 人群荷载集度：Por 3 1.5 4.5KN M 1 mcr 2 Por0.426 4.5 36.125 69.25KN m Q2k,12cr 2 o

13、r 对于 3#梁 计算公路级汽车活载的跨中弯矩： MQ2k,1 (1 ) mcq3 Pk yk (1 ) mcq3 qk 1.31 0.4 2284.251.31 0.410.536.12570.K1Nm 计算人群荷载的跨中弯矩： 人群荷载集度：Por 3 1.5 4.5KN M 1 mcr 3 Por0.2 4.5 36.125 32.51KN m Q2k,2 4. 跨中剪力的计算 跨中剪力影响线如下图： 1 l 1 17 1 2 2.125m2yk 0.5 2 4 2 2 2k 对于 1和 5#梁 计算公路级汽车活载的跨中剪力： QQ1k,0 (1 ) mcq1 Pk yk (1 ) mc

14、q1 qk 1.3 1 0.523 273.6 0.5 1.3 1 0.523 10.5 2.125 108.18KN 计算人群荷载的跨中剪力： Q l mcr1 Por0.555 4.5 2.125 5.31KN Q2k,2lcr1 or 对于 2和 4#梁 计算公路级汽车活载的跨中剪力： QQ1k,0 (1 ) mcq2 Pk yk (1 ) mcq2 qk 1.3 1 0.459 273.6 0.5 1.3 1 0.459 10.5 2.125 94.94KN 计算人群荷载的跨中剪力： Q l mcr 2 Por0.426 4.5 2.125 4.07KN Q2k,2 对于 3#梁 计算

15、公路级汽车活载的跨中剪力： QQ1k,0 (1 ) mcq3 Pk yk (1 ) mcq3 qk 1.3 1 0.4 273.6 0.5 1.3 1 0.4 10.5 2.125 4.07KN 计算人群荷载的跨中剪力： Q l mcr 3 Por0.2 4.5 2.125 1.91KN Q2k,2lcr 3 or 5. 支点截面剪力的计算 剪力影响线如下图所示： 1 1 2 1 l 17 8.5m 2 22 yk 1 横向分布系数变化区段 a 4.3 4.2m 的长度 2 对于 1和 5#梁 附加三角形重心影响线坐标 y 1 17 1 4.3 /17 0.917 3 QQ1k,0 (1 )

16、mcq1 qk (1 ) a2 moq1 mcq1 qk y (1 ) m0q1pk y 1.31 0.52310.5 8.5 1.31 4.2 (0.3750.523)10.5 0.917 1.3 1 0.375 273.61 155.79KN 计算人群荷载的支点剪力： a QQ 2k,0 mcr1 Por2 mor1 mcr1 Por y 4.2 0.555 4.5 8.5 0.438 0.523 4.5 1 30.77KN 2 对于 2和 4#梁 计算公路级汽车活载的支点剪力(如下图所示) ： QQ1k,0 (1 )mcq2 Pk yk (1 ) mcq2 qk(1 ) 2a moq2

17、mcq2 qk y 1.3 1 0.5 273.61 1.3 1 0.45910.5 18.6 1.27 1 4.3 (0.5 0.459) 10.5 1 177.84KN 计算人群荷载的支点剪力： a QQ2 k ,0 mcr2 Por2 mor 2 mcr2 Por y 0.426 4.5 8.5 4.2 0 0.426 4.5 0.917 12.60KN 对于 3#梁 计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示） QQ1k,0(1 )moq3Pk yk(1 )mcq3 qk(1 )a2 moq3mcq3qky 4.2 1.31 0.59 273.6 1 1.31 0.4 10.5 8.5

18、1.31 (0.59 0.4) 10.5 0.917计算人群 209.8K5N 荷载的支点剪力 a QQ2k,0 mcr3 Por2 mor3 mcr3 Por y 4.2 0.2 4.5 8.5 0 0.2 4.5 0.917 5.92KN 6. 1/4 跨弯矩的计算 1/4 跨弯矩的影响线如下图 MQ1k,1 (1 ) mcq1 Pk yk (1 ) mcq1 qk 1.3 1 0.523 3.188 228 1.3 1 0.523 10.5 27.1 687.66KN m 计算人群荷载的跨中弯矩： 人群荷载集度：Por 3 1.5 4.5KN M 1 mcr1 Por0.555 4.5

19、27.1 67.68KN m Q2k,14cr1 or 对于 2#和 4#梁 计算公路级汽车活载的 1/4 跨弯矩： MQ1k,1 (1 ) mcq2 Pk yk (1 ) mcq2 qk 1.3 1 0.459 228 3.188 1.3 1 0.459 10.5 27.1 603.51KN 计算人群荷载的跨中弯矩： 人群荷载集度：Por 3 1.5 4.5KN M 1 mcr 2 Por0.426 4.5 27.1 51.95KN m Q2k, 4 对于 3#梁 计算公路级汽车活载的 1/4 跨弯矩： MQ1k,14 (1 ) mcq3 Pk yk (1 ) mcq3 qk 1.3 1 0

20、.4 228 3.188 1.3 1 0.4 10.5 27.1 525.94KN m 计算人群荷载的跨中弯矩： 人群荷载集度：Por 3 1.5 4.5KN M 1 mcr 2 Por0.2 4.5 27.1 24.39KN m Q2k,14cr 2 or 7. 1/4 跨剪力的计算 1/4 跨剪力影响线如下图： 290.9KN 公路 -II 级 10.5KN/m Q1/4影响线 人群荷载 1 3l 24 2 2 yk0.75 对于 1和 5#梁 计算公路级汽车活载的 1/4 跨剪力： QQ1k,0 (1 ) mcq1 Pk yk (1 ) mcq1 qk 1.3 1 0.523 228 0

21、.75 1.3 1 0.523 10.5 4.78 173.64KN 计算人群荷载的跨中剪力： Q l mcr1 Por0.555 4.5 4.78 11.94KN Q2k, 对于 2和 4#梁 计算公路级汽车活载的 1/4 跨剪力： QQ1k,0 (1 ) mcq2 Pk yk (1 ) mcq2 qk 1.3 1 0.459 228 0.75 1.3 1 0.459 10.5 4.78 152.39KN 计算人群荷载的跨中剪力： Q l mcr 2 Por0.426 4.5 4.78 9.16KN Q2k, 2 对于 3#梁 计算公路级汽车活载的跨中剪力： QQ1k,0 (1 ) mcq3

22、 Pk yk (1 ) mcq3 qk 1.3 1 0.4 228 0.75 1.3 1 0.4 10.5 4.78 132.8KN 计算人群荷载的跨中剪力： Q l mcr 3 Por0.2 4.5 4.78 4.3KN Q2k, 2 8. 荷载组合 ro sud n ro (rGi sGik i1 n rQ 1sq1kcrQj sQJK ) 其 中 rGi 1 . 2， j2 rQ1 1.4 ， rQj 1.4 ， ro 1.0 ， c 0.8 梁号 荷载类别 弯矩 M/(KN.m) 剪力 Q/KN 跨中 1/4 跨 跨中 1/4 跨 支点 1号 5 号 34 恒载 515.9 386.9

23、 0 60.7 121.4 I 级荷载 916.72 687.66 108.18 173.64 160.07 人群荷载 90.22 67.68 5.31 11.94 30.77 基本组合 2003.53 1502.81 157.40 329.31 404.24 短期组合 834.06 625.56 35.41 118.90 197.74 长期组合 1099.74 824.86 63.56 166.14 238.36 梁号 荷载类别 弯矩 M/(KN.m) 剪力 Q/KN 跨中 1/4 跨 跨中 1/4 跨 支点 2号 恒载 541.2 405.9 0 63.7 127.3 4号 I 级荷载 8

24、04.54 603.51 94.94 152.39 232.17 人群荷载 69.25 51.95 4.07 9.16 12.60 基本组合 1853.36 1390.178 137.47 300.05 491.91 短期组合 816.45 612.38 30.84 67.36 203.78 长期组合 1043.66 782.82 55.19 154.92 264.91 梁号 荷载类别 弯矩 M/(KN.m) 剪力 Q/KN 跨中 1/4 跨 跨中 1/4 跨 支点 3号 恒载 541.2 405.9 0 63.7 127.3 I 级荷载 701.2 525.94 82.74 132.8 26

25、7.81 人群荷载 32.51 24.39 1.91 4.3 5.92 基本组合 1835.4 1379.4 108.8 259.7 463.6 短期组合 769.93 577.48 26.22 106.22 212.07 长期组合 951.24 713.49 46.46 74.89 277.42 三、 行车道板计算 12345 由于主梁是用现浇混凝土的， 其有很大的刚度， 所以按刚接的单向板进行行车 道板的计算 1. 恒载内力的计算 （ 1） 计算每延米板的恒载 g 沥青混凝土面层： g1 0.05 1.0 23 1.15KN /m C25 混凝土垫层： g2 0.06 1.0 24 1.4

26、4KN /m T梁翼板自重： 0.08 0.12 g31.0 25 2.5KN / m 32 合计： 3 gg1 g2 g3 5.09 KN /m KN /m i1 2)计算每延米板条的恒载内力 弯矩： M og1 gl021 5.09 (1.6 0.18)21.28KN m 2 2 2 剪力： Qog gl 5.09 0.71 3.61KN 2. 活载内力的计算 根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴 2 P 280kN计算。轮载分布：车轮 着地尺寸 a2 b2 0.2 0.6m ，经铺装层按 45 角扩散后，在板顶的分布尺寸： a1 a2 2H 0.2 2 0.11 0.42m b1 b2

27、 2H 0.6 2 0.11 0.82m 经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠， 所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽 度为： a a1 d 2l0 0.42 1.4 2 0.71 3.24m 作用在每延米板条上的弯矩： Msp (1 )4Pa(l0 b41) 1.3 42 31.4204(0.71 0.482) 14.18KN m 作用在每延米板条上的剪力： Qsp (1 ) P 1.3 2 140 28.52KN sp 4a 4 3.24 3. 内力组合 安全等级二级， 1.0 ， g1 =1.2 ， p1 =1.4 按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为： Mud ( g1

28、Mogp1M sp) 1.2 1.28 1.4 14.18 15.72KN m Qud( g1Qog p1Qsp) 1.2 3.61 1.4 28.52 44.26KN 四 横隔梁的计算 1.确定作用在中横隔梁的计算荷载： 11 Poq228.1 1 10.5 1 2 4.3 2 136.58KN oq 2 2 1 Por qor r 4.5 1 2 4.3 1 19.4KN 2 2. 内力计算 2与 3主梁间 r r 截面弯矩 M 2 3影响线： P=1 作用在 1梁时： rM1 11 1.5d 21 0.5d 1 1.5d 0.544 1.5 1.6 0.373 0.5 1.6 1.5 1.6 0.8 P1 作用在 5梁时 rM5 15 1.5d 25 0.5d 0.144 1.5 1