桥梁课程设计(设计文件)（完整版）

1、本word文档可编辑修改 一、设计资料1主梁跨径和全长标准跨径： L =20.00m (墩中心距离 )b计算跨径： L19.50m（支座中心距离）主梁全长 L19.96m（主梁预制长度）2桥面净空净1620.75（人行道） 20.25(栏杆)车道数： 4车道,横向折减系数：=0.673设计荷载公路-I级： q =10.5 kN/m, p =238 kNkk人群： q3.5KN/m2r 0.3冲击系数：安全等级： 2级,结构重要性系数：1.004材料钢筋直径 12mm时采用 II级钢筋,其余采用 I级钢筋。混凝土主梁采用 C40,人行道、栏杆及桥面铺装采用 C25。混凝土力学指标表弹性模量剪切模

2、量FckFtkFcdFtd泊松比热膨胀系数EcGc项目（MPa）（ MPa）（MPa）（ MPa）（MPa）（MPa）C4026.82.418.41.6532500130000.20.00001钢筋力学指标表项目HRB335335R235235f sk（MPa）f（MPa）sd280195fsd（ MPa）280195弹性模量 Es（ MPa）200000200000关注我 实时更新 最新资料 5主梁结构尺寸二、设计依据1、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）。2、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）。 三、设计内容以下内容为 4号主梁 的设计计算过

3、程。（一）主梁作用效应计算1)永久作用效应计算结构自重集度主梁g =0.181.30.20.082(0.140.08)/20.71224=10.1kN/m12 0.181.11 -0.080.140.080.910.180.1652419.5 1.969kN/m2中主梁g2横隔梁边主 g 1g2 0.985kN / m22梁桥面铺0.06 0.121624g30.0216 239 4.658kN/m装2层栏杆和人行道g4 529 1.11kN/m中主梁边主梁g 10.1 1.969 4.658 1.11 17.837kN / m合计g 10.1 0.985 4.658 1.11 16.853k

4、N / m4号主梁结构自重产生 的内力梁端支点处173.9101/4跨截面处86.96跨中截面处0剪力 Q（kN）弯矩 M（kN/m）635.86847.812) 4号主梁 的横向分布系数：1、计算梁端横向分布系数方法：杠杆原理法 q1 0.35 0.1= 0.7252m=0公路级：人群荷载：oq2m =ror2、计算跨中横向分布系数方法：修正偏心受压法宽跨比： B/L = 18/19.5 = 0.923 0.5故需考虑主梁 的抗扭刚度,因此用修正偏心受压法计算。(1)截面重心位置22200y200-181113018=37.57 cm (2)截面抗弯惯性矩2200

5、1811311218130321813065- 3 7 . 5 7I18211x 37.57-1212=0.07135 m4(3)截面抗扭惯性矩mI Lc b i t 13ii111 =0.055 M (=2208 kN m)此截面属于第一类 T形截面。求受压区高度x0MdM u fcdb x h0f26x2208 10 18.4 1500 x 11792解 的合适解： x = 70 mm 6900 mm22As钢筋叠高层数为 6层。混凝土保护层厚度取为： 30 d=28及满足规范规定 的 30 的要求。钢筋间横向净距： S = 180230231.6n= 56.8 40及 1.25d=35故

6、满足构造要求。、截面复核2已知设计受拉主筋面积： A =7390 mm, fsd 280Mpa。s由钢筋布置图求得 a：sa 30 31.6 3 124.8mm 125mms实际有效高度： h =1300125 =11750判定 T形截面类型fcdb h 18.4 1500 110 3.036kN mfffsd A 280 7390 2.069kN ms f b hf Assdcdff故此截面为第一类 T形截面。求受压区高度 xfcdb x f Asfsdfsd As 280 7390xf b18.4 1 5 0 0cdf= 75 h (=110)f正截面抗弯承载力xM ufcdb x h0f

7、2=18.4150075（117575/2）=2355 kN m 2208 kN m M u0M 截面配筋率Asbh07390100% 3.5% 0.2%180 1175m i n故截面复核满足要求。2) T梁斜截面设计计算剪力分配图（尺寸单位： mm,剪力单位： kN）腹筋设计截面尺寸检查根据构造要求,梁最底层钢筋 4 28通过支座截面,则支点截面有效高度： h =1300（30+31.6）=1238.400.51 10 3 f ckbh = 0.51 10 40 180 1238.430=719 kN V (=542 kN)0d截面尺寸符合设计要求。检查是否需要根据计算配置箍筋跨中截面：

8、0.5 10 f bh = 0.5 10 3 1.65 180 11753td0 = 174.49 kN支座截面： 0.5 10 f bh = 0.5 10 3 1.65 180 1238.43td0= 183.9 kN3因0Vd,l /2 119kN 0.5 10 f bh00Vd,0 542kN,故可在td梁跨中 的某长度范围内按构造配置箍筋,其余区段应按计算配置腹筋。计算剪力图分配由计算可知,在 l 1297mm 的长度区段内可按构造要求布置箍筋。1同时,根据规范规定,在支座中心线向跨径长度方向不小于 1倍梁高（h=1300 mm）范围内,箍筋 的间距为 100mm。距支座中心线 h/2

9、处 的计算剪力值 V：9 7 5 0 6 5 0V 5 4 2 1 1 9 1 1 9=513.8 kN9 7 5 0其中应由混凝土和箍筋共同承担计算剪力值 V 的 60%即：0.6V 308.28kN；应由弯起钢筋（包括斜筋）承担计算剪力值V 的 40%即： 0.4V 205.52kN,设置弯起钢筋（包括斜筋）区段 的长度为 4737 mm。箍筋设计拟采用8 的双肢箍筋,则箍筋截面面积：A 2 50.3 100.6mm2sv0计算支座截面和跨中截面 的纵筋配筋率 P和截面有效高度 h及其平均值：跨中截面： pl / 2 3.5 2.5,取 pl / 2 2.5； h 1175mm0支座截面：

10、 p 1.1； h 1238mm002.5 1.12平均值：p1.81175 12382h01206.5mm箍筋间距 S：va1 a 0.56 10 2 0.6p f A f bh022263cu,ksv svSv2V 21 1.1 0.56 10 6 2 0.6 1.840 100.6 195 180 1206.52=513.82= 257 mm 取 S =250mm 0.18% （满足要求）综上所述,在支座中心向跨径长度方向 的 1300 mm范围内设计箍筋间距 S =100 mm,而后至跨中截面统一 的箍筋间距取： S =250 mm。弯起钢筋及斜筋设计vv设架立钢筋为（ HRB235）

11、2 28,钢筋重心离主梁受压翼缘板上边缘距离： a 56mm。s弯起钢筋 的弯起角为 45,弯起钢筋末端与架立钢筋焊接。斜筋 的弯起角同样为 45,其两端分别与主受拉钢筋和架立钢筋焊接。弯起钢筋计算表弯起点1234mm1103107110401008i距支座中心距1103205.5213842174188.8712523214139.4939422294.3635离 x mmi分配 的计算剪力值 V kNsbi需要 的弯起面积 A mm2sbi可提供弯筋面1232（2 28）123212321232积 A mm2sbi弯筋与梁轴线交点到支座中心 的距离552165527263766xc mm注

12、：1、mm为弯起钢筋 的弯起高度,即钢筋上下截面中心线距离。i如：11300 30 31.6 2 56 31.6 1.51103mm2、 V kN为弯起钢筋 的计算剪力,按前一弯起点对应计算, Vsb1sbi 按 h/2处对应计算,即： V205.52kN。sb11333.33 Vsbi3、 Asbi, fsd 280Mpaf sdSin451333.33 205.52280 0.707如： Asb11384mm 2由计算表可知,弯起钢筋在梁端某一范围不足以满足斜截面 的抗剪需求,故须在梁上配制足够强度 的斜筋。在满足正截面抗弯承载力和规范 的要求下,对弯起钢筋和斜筋进行了重新布置,如下图：N

13、7： 32,N8： 28,N9： 25,N10： 20,N11： 32梁弯起钢筋和斜筋设计布置图（尺寸单位： mm）斜截面抗剪承载力复核示例： 距支座中心 h/2处斜截面抗剪承载力计算示意图（尺寸单位： mm）选定斜截面顶点位置假设斜截面投影长度 C = h= 1238 mm。则得选择 的斜截面顶端位置 A,其横坐标：x 9750 650 1238 7862mm抗剪承载力复核A处正截面上 的剪力 V及相应 的弯矩 M计算如下：xx2xLV Vl / 2 V Vl / 2x02 786219500119 542 119460kN4x 2M M 1xl / 2L24 786221950022207

14、 1772kN mA处正截面有效高度： h 1222mm0M x772广义剪跨比： m1.37 3V h0 460 1.222x斜截面投影长度： C 0.6mh 0.6 1.7 1.2220=1 m 1.238 m11斜角：tan h c tan 1.222 10=50.7斜截面内纵向受拉主筋有 4 28,相应 的主筋配筋率： As1 0 0bh0100 24631.1 2.5180 1 2 3 8取1.1箍筋配筋率： （取 S 250mm）vAsvsvbSv100.6100% 0.22%0.18%min180 250与斜截面相交 的弯起钢筋有 2N7（2 32）、2N4（2 28）33V a

15、 a a 0.45 10 bh 2 0.6 p f cu,kf sv 0.75 10 f sdA Sinssdu1230so1 1 1.1 0.45 10 3 180 12222 0.6 1.1 40 0.22% 1 9 50.75 10 3 2 8 0 1 6 0 81 2 3 20.7 0 7714.2kN Vx 460kN故距支座中心为 h/2处 的斜截面抗剪承载力满足设计要求。其余截面用类似 的方法验算,得下表：斜截面抗剪承载力计算表斜截面cmM h 0xVxxi xVCsv1 9100 1238 7862 460 7721222 1.37 1.01 1.110.22% 7142 83

16、50 1238 7112 428 10333 7450 1222 6228 389 13061222 1.98 1.45 1.111206 2.78 2.01 1.680.22% 6580.22% 6734 6650 1222 5428 354 15235 5750 1206 4544 316 17281206 3.56 2.58 1.681190 4.59 3.28 2.270.22% 6360.22% 6496 4850 1206 3644 277 18997 3950 1190 2760 239 20301190 5.76 4.11 2.271174 7.24 5.10 2.870.22

17、% 5960.22% 609从表中计算数据可以看出,每个斜截面 的抗剪承载力都符合要求。 3）其它钢筋设计因梁高 h=1300mm为防止梁纵向水平收缩裂缝和梁整体刚度 的考虑：故在梁两腰处设置水平分布钢筋, HRB335 2 20。（三）主梁 的变形及裂缝计算梁跨中挠度及预拱度计算4C40混凝土弹性模量： E = 3.2510 Mpac5级钢筋弹性模量： Es=210 MpaE 3.25 104s截面换算系数：6.154Es2 105Ec在进行梁变形计算时,应取梁与相邻梁横向连接后截面 的全宽度受压翼板计算：ff即 b 2000mm ； h 110mm T梁换算截面 的惯性矩 I和 I计算cr

18、0a、判断 T梁开裂截面类型1b x2A h xs 0fEs2122000 x 6.15 7 3 9 0 1 1 7 5 x22x 45.4x 5 3 4 0 20解得合适解： x 210mm h 110mmf此截面为第二类 T形截面。b、 I和 I 的计算cr0A b b hEssffAb6.15 7390 2000 180 110180136522 A h b b hEs s 0ffBb2 6.15 7390 1175 2000 180 1102180715699.862开裂截面受压区高度： xA B A21365 715699.86 1 3 6 5 240.9mm h 110mm （与判

19、断结果相符）f开裂截面 的换算截面惯性矩 I 为：cr3b x3 b b x hfffA h x 2I crEss0332000 2413 2000 180 241 110 336.15 7 3 9 01 1 7 52 4 12154.7615 10 mm 4T梁全截面换算截面面积：A bh b b hf1 As0fEs180 1300 2000 180 110 6.15 1 7390472258.5mm 2全截面换算截面受压区高度：2bh 2b b h1 A h0s1212ffEsxA0212121802000 180 110 5.15 7390 11754 7 2 2.5 8440mm全截

20、面换算截面惯性矩 I：022hf1h2133b b hfffI 0bh bhxb b h xf121221 A h x 2Ess0213130021180 1300 180 130044012122311022000 180 110 2000 180 110 4405.15 7390 1175 440 2109.3711 10 mm4计算开裂构件 的抗剪刚度 全截面抗剪刚度：B 0.95EcI 004101540.95 3.25 10 9.3711 102.8933 10 mm开裂截面抗剪刚度：B crE Ic cr3.25 10 4.7615 1010 1.5475 10 mm4415全截面

21、换算截面受拉区边缘 的弹性抵抗矩：I 0W0h x109.3711 1081.09 10 mm31300 440全截面换算截面面积矩：12122b x2fb b x hf fS011222000 44022000 180 440 110279.45 10 mm3塑性影响系数：2S0W02 9.45 1071.09 1081.7 3 4开裂弯矩：M crftkW01.734 2.4 1.09 108 453.61kN m开裂构件 的抗弯刚度：B0B(M crM crM sB0)2 1 () 2M sBcr2.8933 101522453.611322.73453.612.8933 10151.5

22、475 101511322.73 151.6371 10 N mm2主梁跨中截面 的长期挠度值对 C40混凝土,挠度长期增长系数1.45。受弯构件在使用阶段跨中截面 的长期挠度值：5M L2sWl48B5 1322.73 10 19500261.45 46.4mm151.6371 1048在结构自重作用下跨中截面 的长期挠度值：25M LGWG48B5 847.81 10 19500261.45 29.7mm481.6371 1015按可变荷载频遇值计算 的长期挠度值：W W WGQlL46.4 29.7 17mm33mm600故符合规范要求。预拱度设置在荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响

23、下主梁跨中处产生L 的长期挠度为 W 46mml12mm,故需设置预拱度。16001预拱度： WGWQ213017 42mm2主梁跨中截面处 的预拱度为 42mm,沿梁长按二次抛物线设置。梁裂缝宽度验算荷载短期效应组合弯矩：M 1322.73kN ms荷载长期效应组合弯矩：M 1114.05kN ml系数：因采用带肋钢筋,故： C 11M cM s1114.05C 1 0.521 0.51.421322.73 C 13M s钢筋应力ss：ss0.87h As01322.73 1060.87 1 1 7 57 3 9 01 7 .51M p a换算直径 d：由于主梁骨架为焊接钢筋骨架故d 1.3

24、 28 36.4mm纵向受拉钢筋配筋率：As73900.035 0.02bh 180 11750取：0.02最大裂缝宽度：30 dssW C C C3fk12E 0.28 10s175.12 10530 36.41 1.42 10.28 10 0.020.17mm Wf0.2mm故满足规范要求。（四）主梁支座设计支座形式：板式橡胶支座设计计算已知：支座压力标准值 R 412.92kN,其中由结构自重引起 的反力标ck准值 RGk 173.91kN,由公路级和人群荷载引起 的支座反力标准值分别为 234.47kN和 4.54kN。由公路级和人群荷载 p 3.5kN /m2r作用下产生 的跨中挠度

25、 f 1.7cm。假设主梁 的设计计算温差30。确定支座平面尺寸选定支座 的平面尺寸：a b 24 18 432cm2 采用中间层橡胶片厚度 t 0.5cm计算支座 的平面形状系数：ab18 24S10.3 82t a b2 0.5 18 24橡胶支座 的平均容许应力10000kpac计算橡胶支座 的弹性模量：E 5.4G S2je25.4 1 10.3 5 7.29M p a验算橡胶支座 的承压强度：Rckcab412.929558k p a（验算合格）c0.24 0.18确定支座厚度主梁 的计算温差为30,温度变形由梁两端 的支座均摊,则每一支座承受 的水平位移：1t l2110 5 30 1950 24 0.2961cm2计算汽车荷载制动力 H：T按规范规定,对于 19.5m桥跨,一个设计车道上公路级车道荷载总量为： 10.5 19.5 238 442.75kN。则其制动力标准值为442.75 10% 44.3kN,但规范规定,其制动力不 的小于 90