桥梁工程简支梁课程设计.

1、桥梁工程课程设计任务书一、设计题目1. 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计二、设计基本资料1标准跨径（计算跨径） ：20m（19.5m）、25m（24.5m）、30m（29.5m）。2 .桥面净空：净-0.5m （栏杆）+8m（车道）+0.5m （栏杆）、净-8.5+2 x 1.0m （人行道）、净-9.25+2 x 1.0m （人行道）+2X 0.5m （栏杆）。3 .设计荷载：公路-I级，人群3.5KN/m2;公路-U级，人群3.0KN/m2。4. 截面形式：空心板、 T 型截面、箱型截面。5. 结构重要性系数： 1.0。6. 材料：钢筋：主筋采用川级钢筋（HRB400,其他钢筋采用U级钢筋

2、（HRB335）; 混凝土： C40。7 .材料容重：水泥砼24 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3三、设计内容1. 荷载横向分布系数计算2. 主梁的设计计算（恒载、活载及人群）3. 行车道板的设计计算（悬臂板、铰接悬臂板、单向板）4. 横隔梁设计计算5. 桥面铺装设计四、要求完成的设计图及计算书1. 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（可手工制图或CAD出图）2. 桥面构造横截面图（可手工制图或 CAD出图）3. 荷载横向分布系数计算书4. 主梁内力计算书5. 行车道板内力计算书6横隔梁内力计算书五、参考文献1桥梁工程（第 3 版），邵旭东、金晓勤主编， 2012，武汉理

3、工出版社。2梁桥（公路设计手册），2005，人民交通出版社。3桥梁计算示例集（砼简支梁（板）桥），易建国主编， 2002，人民交通 出版社。4. 中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（JTGB01-2003）.北京:人民交通出版社， 2004。5. 中华人民共和国行业标准 . 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） 含条文说明 . 北京:人民交通出版社， 2004。6. 中华人民共和国行业标准 .公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） 。六、课程设计学时1 .学时安排: 1周（第9周）。七、附注1. 课程设计可 2人一组。2. 设计标准跨径、 净宽

4、、设计荷载和截面形式可随机组合， 但每组不准重合。设计基本资料1. 标准跨径（计算跨径） : 20m（ 19.5m）2. 桥面净空：净-0.5m （栏杆）+8m（车道）+0.5m （栏杆）3. 设计荷载：公路-U级，人群3.0KN/m。4. 截面形式：T型截面5. 结构重要性系数： 1.0。6 .材料：钢筋：主筋采用川级钢筋（HRB400,其他钢筋采用U级钢筋（HRB335；混凝土： C4O7 .材料容重：水泥砼24 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3桥梁设计说明桥梁设计包括纵 .横断面设计和平面布置。1. 纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径 .桥梁的分孔 .

5、桥道的标高 .桥上和桥头引 道的纵坡以及基础的埋置深度。(1) 本梁桥标准跨径为25m(24.5m)(墩中心距离)。本桥的跨径较小，因此上 部结构的造价较低， 墩台的造价较高。 为了结构受力合理和用材经济， 分跨布置 时要考虑合理的跨径比例。( 2)桥上纵坡不大于 4%，桥头引道纵坡不宜大于 5%。2. 横断面设计 桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面的 宽度决定于行车和行人的交通需要。(1)本梁桥桥面行车道净宽为：净-8.0+2 x 0.5m (栏杆)为了利于桥面排水， 应根据不同类型的桥面铺装， 设置从桥面中央倾向两侧的 1.5%-3.0%的横 向坡度，本桥设

6、置为 1.5%。3. 平面布置(1) 桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形 及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。(2) 从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥 下路线斜交。必要时通常不宜大于 45o ，在通航河流上则不宜大于 5o 。4. 桥面铺装为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。本桥设置 5cm厚沥青 混凝土和 8cm 厚 C40 混凝土作垫层的桥面铺装。5. 桥面伸缩缝为了保证桥跨结构在气温变化 .活栽作用 .混凝土收缩与徐变等影响下按静力图 式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向 伸缩缝。一

7、.计算荷载横向分布系数1 当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算50800、1901勺0L 1?.190横断面1#梁对于汽车荷载对于人群荷载m oq1=q=0.448m on= =1.2892#梁对于汽车荷载m卿=0.5对于人群荷载mor2 =0.2893#梁对于汽车荷载m oq2=0.5对于人群荷载m or2=n r=02. 当荷载位于跨中时此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为 L/B=24.5/9=2.722可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数mcq，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5,梁间距为1.9米。22222 cc a 2a1 +a2 +a3

8、 +a4 +a5 =36.1m1 #梁横向影响线的竖标值：20ISC1801#梁影响线ii =0.615 =-0.2由11、15绘制1#梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载mcp1065.5 3.7 2.4 0.6 A0.6422 5.7对于人群荷载0.60.5men = ri(5.7 亠 0.3) = 0.6585.722#梁横向影响线的竖标值：2#梁影响线n 2i = 0.425 =0汽车荷载1 04meq2(7.4 5.64.3 2.5) = 0.5212 7.6对于人群荷载mer2二r2 =0.658主梁内力计算一水洗混歩土垫尝Gizm20L 180 J130一 180

9、II111. 恒载集度(1) 主梁：gi 二 0.18 1.30。.笃014 (1.90_0.18)25 = 10.58kN(2) 横隔梁对于边主梁：二 CC 0.08+0.14 1.9-0.18： 0.15 + 0.16 匕 一cf g2 =1.00 疋汽x 5沁 25/24.5= 0.72kN /mJ 22 ：2对于中主梁：g2 =2 0.72 = 1.44kN/m(3) 桥面铺装层：_ 1 1g3 二 0.02 8 21(0.06 0.12)8 24 /5 =4.13kN/m(4) 栏杆和人行道：g2.00kN/m作用于边主梁的全部恒载强度：g 八 gi =10.58 0.72 4.13

10、 2.00 = 17043kN / m作用于中主梁的全部恒载强度：g =10.58 1.44 4.13 2.00 =18.15kN/m2. 恒载内力的计算跨中弯矩影响线0.753L/41/4跨弯矩影 响线1/4跨剪力影支点剪力影响线0.15响线截面位置内力剪力Q (kN)弯矩M ( kN - mx=0213.250x=l/4106.76980.85x=l/201307.8计算公式：M =少x-gx2 2Q =9(1 -2x)23. 活载内力1 .汽车荷载冲击系数主梁横截面图结构跨中处的单位长度量：G 19 18103口。=空=_= 1955.148kg /mg 9.81主梁截面形心到T梁上缘的

11、距离：10 (250-16) 10/2+90 16 4510 (250-16)+9016二 20.23cm 二 0.2023m跨中截面惯性矩:13213Ic (2.5 -0.16) 0.13 (2.5 -0.16) 0.1 (0.2023 -0.1)20.16 0.93 0.16 0.9 (0.45 -C12 124= 0.0212m查表 E 取 2.8x1O10par 兀El?3.14|3.25x1010 x0.0212f 2， c26.57 Hz21；讥 2 7.52 1955.148 -0.45所以冲击系数：110.45 =1.452.汽车荷载作用公路一U级均布荷载 qk -10.5KN

12、 /m对于集中荷载，当I乞5时，R=180KN/m ；当丨_ 50时，耳= 360KN/m当5 I : 50时，采用内插法公路一U为公路一I级的0.75倍则qk =0.75 10.5 = 7.875KN /mPk= 0 75 辺！|180 十360 -18.(19.5 5 J =178.5kN50 -5当计算剪力时候Pk九2 178.5 =214.2kN计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数=1.0跨中弯矩影响线如下图3. 跨中弯矩的设计，门=16m2由于跨中弯矩横向分布系数1#、4#梁最大，所以只需计算1#、4#梁的弯 矩，计算如下：对于1#梁车道均布荷载作用下l2，qk=(

13、1W y）1.45 1 0.6427.875 7 0.916 16 =64.37kNm车道集中荷载作用下M丄厂（仆）站叔山2, Pk7.5 -1.45 1 0.8571 143333.224KN m4跨中人群荷载最大弯矩M i 十上。=0.85 3 0.9375 =2.39KN m 尹对于2#和3#梁计算公路一u级汽车活载的跨中弯矩：M Qik,厂（1+卩山+（1+卩）上_吆2九山7.5 = 1.45 1 0.755 1431.45 1 0.755 7.875 7.03 = 354.136KN m4计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：監=3 1 -3KNM 1 二 口說巳 八 0.755 3

14、 7.03 = 15.92KN mQ2 k24. 跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图:二 0.9375m2对于1 #和4#梁计算公路一U级汽车活载的跨中剪力:QQ1k,0 =（1h；）L EcqlPkJk （二）-hcqhk- 17 5-1.45 1 0.8571 1431.45 1 0.8571 7.875 7.03 =402.027 KN4计算人群荷载的跨中剪力：Q 丨二讥罷卩。0.8571 3 7.03 7.926KNQ2k,丄2对于2 #和3#梁计算公路一U级汽车活载的跨中剪力：QQ1k,0 二（1）L mcq2LPkk - （j-mcqqj-1-17 5 -1.45 1 0.755

15、1431.45 1 0.755 7.875 7.03 =354.136KN m4计算人群荷载的跨中剪力：Q 丨二 mcr2LFOr0.4375 3 7.03 = 9.23KNQ2k丄2 支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示：1121 l 7.5 = 3.75m= 0.85 3 7.03 - 对于2 #和3#梁 计算公路一U级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：227 5横向分布系数变化区段的长度a二一5-1.875= 1.875m2对于1 #和4#梁附加三角形重心影响线坐标y i7.51.875 /7.5 =0.917I 3丿4水,0 =（1）L mcm 说从（1）L 一去（1 叫 _|_ 叫

16、5 - mcqi q_ y=1.45 1 0.8571143 7.5/4 1.451 0.85717.875 7.031.4511.875x2(0.740.8571)7.875 0.917 263.24KN计算人群荷载的支点剪力:aQQ2k,0二 mcr1 FOr 门 2 mr1 -mcr1FOr Y1.5-0.85 3 0.2023 =18.29KNd 07G./ Il IQC斗 75QQik,o=(i 叽 mCq2_RLyk(3113汉7 52“1 I 1 7.5二 5.273m2)L_mq2_q(i 忙_2叫申-电41 O7c=1.451 0.755143 7.5M 1.451 0.75

17、5 7.875 7.03 1.451(0.740.755)7.8750.20232=353.41KN6. 1/4 跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如下图计算人群荷载的跨中弯矩:人群荷载集度：P, = 3仁3KNMQ2k 丄4mCrlF0丄0.675 3 43.336 =87.756 KN m对于2#和4#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨弯矩:MQ1k,1=(1+卩出 mcq2Lpkik +(1 + 4)&九42蜕厲= 1.234 1 0.53 184.5 4.031 1.234 1 0.53 7.875 43.336 = 709.605KN m计算人群荷载的跨中弯矩:人群荷载集度：FOr =

18、 3 1 = 3KNM 1 二 mcr2LPor0.4375 3 43.336 = 56.879 KN mQ2k,7对于3#梁:If1 1/ .H / 7 1 F 1 3l1 3 21.520.750.75 二 6.047m 422对于1 #和5#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨剪力：L LJ 1 11* 1 1 11 l：:r/ r计算公路一I级汽车活载的MQ1k厂0 +叽呱3卩+ （仆）了叽3山肿= 1.234 1 0.4 184.5 4.031 1.234 1 0.4 7.875 43.336 = 535.551KN m计算人群荷载的跨中弯矩:人群荷载集度:M 1 二=0.4 3 43

19、.336 = 52.003KN mQ2k，47. 1/4 跨剪力的计算1/4跨剪力影响线如下图：187.5KNQ1/4影响线10.5.5KN/m人群荷载Q1/4影响线3KN/mI lh Mj Lnm公路-II级Qq%。=（=） L mcqi_PkLyk - （JL Lmcq/kZ=1.234 1 0.66 221.4 0.75 1.234 1 0.66 7.875 6.047 =174.021KN计算人群荷载的跨中剪力：Q l -mcrJ_Po;0.675 3 6.047 =12.245KNQ2k,-对于2 #和4#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨剪力：Qq%0 =（1）L mcq2 _Pk

20、 |_Yk （1）_ LmcqqJ1=1.234 1 0.53 221.4 0.75 1.234 1 0.53 7.875 6.047 =139.745KN计算人群荷载的跨中剪力：Q i =mcr2LRrLl0.4375 3 6.047 =7.933KNQ2k,2对于3#梁计算公路一I级汽车活载的跨中剪力：QQ1k,0 =（1 川丄）L mq3l_Pk_yk （1 川丄）L cq3_qk= 1.234 1 0.4 221.4 0.751.234 1 0.4 7.875 6.047 = 105.468KN计算人群荷载的跨中剪力：Q 丨=mcr3LFO=0.4 3 6.047 =7.253KNQ2

21、k丄cr3 Or28.荷载组合rSudn-ro （ 一 rGi SGiki =1nrQ1Sq1k c 二rQj SQJK ）其中Gi = 1 . 0,j =2rQj “2 ,ro =1.0 ,c =0.8跨中弯矩组合:梁#恒载（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、4134.859402.20717.927744.7472、3141.820351.7919.491673.321跨中剪力组合:梁#恒载(KN/m)活载（KN/m）组合值（KN/m汽车人群1、40115.8072.391164.8082、30101.3361.266143.288支点剪力组合:梁#恒载（KN/m活载（KN

22、/m组合值（KN/m汽车人群1、5228.203244.37627.439646.70172、4239.134204.95110.565585.7253239.134159.5889.932521.50781/4跨弯矩组合:梁#恒载（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、5922.362883.66087.7562442.2452、4964.008709.60556.8792213.9613964.008535.55152.0021964.8231/4跨剪力组合:梁#恒载（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、5114.402174.2112.245394.89082、

23、4119.567139.7547.933348.0213119.567105.4687.253299.259三、行车道板计算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 21 =1.05KN /mC25混凝土垫层：g2 =0.08 1.0 23 =1.84KN /mT梁翼板自重：0.08 0.14g31.0 25= 2.75KN/mU32合计：3g 八 g1 g2 g3 =5.64 kn /mi =1(2)计算每延米板条的恒载内力1 1 202弯矩：Moggl025.64 (

24、)2 = 2.284KNLm剪力：Qog 二 gh：=5.64 0.9 = 5.076KN2.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 b =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 =0.22 0.13=0.46md = b2 2H = 0.6 2 0.13 = 0.86m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 = ay d 210 = 0.46 1.4 2 0.9 二 3.66 m作用在每延米板条上的弯矩：Msp二（1 柑仏-号）,CC, 2x140/CC 0.86、=1.234(0.9)4x3.664= 16.167KNLm作用在每延米板条上的剪力：P2x140Qsp=(1)1.23423.601KNp4a4 3.663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 二认 g1Mg p1Msp）八 1.2 2.284-1.4 16.167= 25.375KN mQud 二认 g1Qogp1Qsp）=1.2 5.