桥梁工程课程设计计算书

1、桥梁工程课程设计 专 业：土木工程（道桥方向） 班 级： 2011 班 学生姓名： 周欣树 学 号： 2011104227 指导教师： 、确定纵断面、横断面形式，选择截面尺寸以及基本设计资料 1 桥面净宽：净 7 2 1.0 荷载： 公路级 人群 3.0kN m2 人行道和栏杆自重线密度 - 5.0kN m 2 跨径及梁长：标准跨径 Lb 13m 计算跨径 L 12.40m 主梁全长 L 12.96m 3 材料 钢筋：主筋用 HRB400级钢筋，其他用 HPB335级钢筋 混凝土： C40，容重 25kN m3 ; 桥面铺装采用沥青混凝土；容重 23kN m3 4. 构造形式及截面尺寸 梁高

2、: h 1.0m 梁间距：采用 5 片主梁，间距 1.8m。 采用三片横隔梁，间距为 6.2m 梁肋：厚度为 18cm 桥面铺装：分为上下两层，下层为 C25砼，路缘石边处厚 6.0cm ；上层为沥青砼， 5.0cm。桥面采用 1.6%横坡。 桥梁横断面及具体尺寸： （见作图） 二、确定主梁的计算内力 （ 一） 计算结构自重集度（如下表） （二）计算自重集度产生的内力（如下表） 注：括号（）内值为中主梁内力值 根据计算经验，边梁荷载横向分布系数大于中梁，故取边梁进行计算分析。 （三）支点处（杠杆原理法） 由图可求得荷载横向分布系数： 1 汽车荷载： moq0.333 oq 2 人群荷载： mo

3、r 1.222 四）跨中处（修正刚醒横梁法） 1、主梁的抗弯惯性矩 I x 平均板厚： H 1 10 12 2 11cm I x 1 162 113 x 12 162 11 27.86 11 2 2 2 1 3 100 18 1003 18 100 27.86 12 2 2 、主梁 3291237.58cm4 0.03291m4 的抗扭惯性矩 ITi 对于 T 形梁截面，抗扭惯性矩计算如下：见下表 3. 计算抗扭修正系数 主梁的间距相等，将主梁近似看成等截面，则得 1 Gl 12Ea2i I i ITi ? ? ? 其中： It - 全截面抗扭惯距 Ii?- 主梁抗弯惯距 ? ?L- 计算跨径

4、 G- 剪切模量 G=0.4E ai - 主梁 I 至桥轴线的距离 计算得 0.946 1 满足 4. 采用修正后的刚醒横梁法计算跨中荷载横向分布系数 此桥有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为： 故可近似按偏心压力法来计算横向分布系数 mc，其步骤如下： 1）、求荷载横向分布影响线竖标 本桥梁各根主梁的横截面均相等，梁数 n=5，梁间距为 1.80m，则： 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值 ij表示单位荷载 P=1 作用于 j 号梁轴上时， i 号梁轴上所受的作用，计算如下表 梁号 1 0.5784 0.3892 （2）、画出边主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载，如图计算

5、荷载横向分 布系数：绘制横向分布系数影响线图，然后求横向分布系数。 由公式可以求出边主梁跨中横向分布系数： 据分析可知，边主梁四分点处的横向分布系数与跨中横向分布系数相同。 5. 计算均布荷载和内力影响线面积 计算值如表： 6. 计算公路 - 级中集中荷载 Pk 计算弯矩效应时： Pk 0.75 180 360 180 12.4 5 157.2kN k 50 5 计算剪力效应时： Pk 1.2 157.2 188.64kN 7. 取冲击力系数 0.15 8. 计算跨中弯矩和四分点弯矩 因双车道不折减，故1 ，计算结果如下表： 9. 计算支点截面汽车荷载最大剪力 横向分布系数变化区段长度为 6.

6、2m，变化区段荷载重心处影响线竖标 即： 10. 计算支点截面人群荷载最大剪力 （五）主梁内力组合 计算结果见下表： 三、确定横隔梁的计算弯矩 （一）确定作用在跨中横隔梁上的计算荷载 对于跨中横隔梁的最不利布载如图所示： 纵向一列车轮对于中横隔梁上的计算荷载为： 根据经验可知： 2、3 号主梁间横隔梁间的横隔梁弯矩最大，故取 2、 3 号梁间的横隔 梁中间的截面为计算截面。 二）绘制中横隔梁的弯矩影响线 按修正偏心压力法求，计算横向分布影响线图如下： P=1 作用于 1 号梁轴上时 11 0.5784, 15 0.1784 P=1 作用于 2 号梁轴上时 12 0.3892, 22 0.294

7、6 P=1 作用于 5 号梁轴上时 15 0.1784 有已学的影响线只是可知 M r 的影响线必定在计算截面处有突变，绘出影响线。 （三）截面内力计算 将求得的计算荷载 Poq 在相应的影响线上按最不利布载， 对于汽车荷载并计入冲击力系 数 1 ： （四）内力组合（鉴于横隔梁的自重很小，计算时忽略不计） 基本组合： M max 0 1.4 169.4 237.16kN.m 四、行车道板的内力计算 （一）结构自重及其内力（按纵向 1m宽的板条计算） 1. 每延米板上的结构自重 g 桥面铺装层： g1 3.67 kN m T 梁翼缘自重： g2 4.46 kN m 总计： g g1 g2 8.1

8、3 kN m 2. 每米宽板条的恒载内力 (二) 可变荷载效应 将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为 P=140KN，轮压分布宽度如图所示。 车辆荷载后轮着地长度为 a2=0.20m，宽度为 b2=0.60m，则 a1=a2+2H=0.20+2 (0.02+0.09)=0.42m b1=b2+2H=0.60+2 (0.02+0.09)=0.82m 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： a=a1+d+2l 0=0.48+1.4+2 0.81=3.5m 由于这是汽车荷载局部加载在 T梁的翼板上，故冲击系数取 1+ =1.3 。 作用于每米宽板条上的弯矩为： 作用于每米宽板条上的剪力为： (三)

9、 . 内力组合 根据作用效应组合的规定，基本组合计算如下： 所以，行车道板的设计内力为： M A 25.60kN.m QA 44.94kN 五、支座选择、支座尺寸的拟定及验算 主梁采用 C40混凝土，支座处梁肋宽度为 30cm，梁两端采用等厚的橡胶支座。支座反 力为： Rck 245.05kN ，其中结构自重引起的支座反力标准值 Rck 97.2kN ，公路- 级汽车 荷载引起的反力标准值 Rck 143.1kN ，人群荷载引起的反力标准值为 Rck 7.44kN ，汽车荷 载和人群荷载作用下产生的跨中挠度 f 0.74cm ，温差 t 36 C （一） . 确定支座平面尺寸 选定支座的平面尺

10、寸为 a b 18 20 360cm2 ，采用中间层橡胶片厚度 t 0.5cm 1. 计算支座的平面形状系数 S 2. 计算其弹性模量 3. 验算其承压强度 j Rck245.05 6807kPa j 10000kPa （合格） j a b 0.18 0.20 j （二）. 确定支座厚度 1. 主梁的计算温差为 t 36 C 温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移 g为 2. 为了计算汽车荷载引起的水平位移 p ，先要确定每一支座上的制动力 HT ，对于 12.4m 的桥跨，一个设计车道上公路 - 级车道荷载总重为： 7.875 12.4 157.2 254.85kN ，其制 动力

11、标准值为 254.85 10% 25.5kN ；按桥规，不得小于 90kN。 经比较，取总的制动力 为 90kN 参与计算， 5 根梁总共有 10 个支座，每个支座的水平力为 Kbk 90 10 9kN 3. 确定需要的橡胶片总厚度 te 不计汽车制动力： te 2 g 2 0.354 0.708cm 计入汽车制动力： tegF0.616cm 0.7 Fbk 2Geab 桥规的其他规定： te 0.2a 3.6cm 选用 4 层钢板和 5 层橡胶片组成的支座，上下橡胶片厚 0.25cm，中间层厚 0.5cm，薄钢 板厚 0.2cm，则： 橡胶片总厚度： te 3 0.5 2 0.25 2cm

12、0.708cm并 3.6cm 4. 支座总厚： h t e 4 0.2 2.8cm 三）. 验算支座的偏转情况 1. 支座的平均压缩变形为： 按桥规的规定，尚应满足 c.m 0.7te ，即 0.0347cm 0.7t e 0.14cm （合格） 2. 计算梁端转角 设子结构自重作用下，主梁处于水平状态。已知汽车及人群荷载作用下跨中挠度 f 0.74cm ， c.m 3. 验算偏转情况 即： 0.0347cm 18 0.0019 0.0171 （合格） 2 四）. 验算抗滑稳定性 1. 支计算温度变化引起的水平力 2. 验算稳定性 则： 50.625kN 17.92kN （合格） 以及 :NG

13、 0.3 97.2 29.16kN 1.4HT 8.92kN （ 合格 ） 结果表明，支座不会发生滑动。 （五）. 支座选配 选用 GJZ 300 400 47（CR） 六、计算配筋 （一）. 主梁计算配筋 1 号梁 Md值最大，考虑到设计施工方便，并留有一定的俺去储备，故按1 号梁计算弯 矩进行配筋。 设钢筋的保护层为3cm，钢筋重心至底边距离为a=18cm,则主梁的有效高度为 h0 h a 82cm。已知边主梁跨中弯矩 M d 919.111kN .m 。翼缘计算宽度 bf 180cm 。 1. 判断截面类型 故为第一类 T 形截面。 2. 计算受拉钢筋截面面积 As 解得： x 0.034m bh0 0.46m 采用 8 根直径为 28mm的钢筋， As 4926mm2 钢筋布置见图。 故配筋率满足要求。 3. 主梁斜截面承载力计算 根据桥规，在钢筋混凝土梁的支点处，至少有两根并不少于总根数20%的下层受拉钢 筋通过。初步拟定梁底两根钢筋通过。 经验算，需通过配置腹筋来抗剪，计算结果见下表： （二）. 横隔板计算配筋 1. 经验可知，跨中 2、3号梁接头处，弯矩最大。以其为标准进行计算配筋。 取 as 80 mm h0 800 80 720mm 设计弯矩为： M1 1 237.16kN.m 0.16 0.15 近似以 b 0.155m 2 2. 计算受拉钢筋面积