河南理工大学桥梁课程设计文库

1、桥梁工程课程设计计算说明书题目名称： 钢筋混凝土T形简支梁的设计姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 2014年7月1日目 录1.基本资料11.1 结构形式及基本尺寸11.2 桥面布置11.3 材料11.4设计荷载12.桥梁基本构造12.1主梁尺寸12.1.1主梁高12.1.2主梁的间距12.1.3主梁腹板厚度22.1.4主梁上翼缘厚度22.2横隔梁尺寸22.2.1横隔梁高度22.2.2横隔梁的肋宽22.2.3横隔梁间距23.行车道板的计算33.1恒载及其内力33.1.1每延米板上的恒载g33.1.2每米宽板条的恒载内力33.2车辆荷载产生的内力33.3内力组合43.3.1承载能力极限状态

2、的基本组合43.3.2正常使用极限状态的短期效应组合44.荷载横向分布系数计算44.1杠杆原理法44.2修正偏心压力法64.2.1计算I和IT64.2.2计算横向影响线坐标值74.3荷载横向分布系数汇总85.主梁内力计算95.1恒载内力的计算95.1.1恒载集度95.1.2恒载内力95.2活载内力的计算105.2.1计算车道荷载的跨中弯矩115.2.2计算人群荷载的跨中弯矩125.2.3计算跨中截面车道荷载最大剪力135.2.4计算跨中截面人群荷载最大剪力135.2.5计算支点截面汽车荷载最大剪力145.2.6计算支点截面人群荷载最大剪力155.3内力组合156.横隔梁的内力计算176.1确定

3、计算荷载176.2绘制中横隔梁的内力影响线186.2.1梁的横向影响线竖坐标值186.2.2绘制弯矩影响线186.2.3绘制剪力影响线196.2.4截面内力计算196.2.5内力组合207.支座设计与计算217.1确定支座平面尺寸217.2确定支座的厚度217.3验算支座偏转情况227.4验算支座的抗滑稳定性24参考文献252一.基本资料1.1 结构形式及基本尺寸 某二级公路装配式简支梁桥，双车道，标准跨径为20m，计算跨径19.6m，实际梁长19.96m。桥面宽度为净 3.5（行车道）×2+0.75（人行道）×2+2 0.25（栏杆）=9.0m，主梁为钢筋混凝土简支T 梁

4、，桥面由5片T梁组成，主梁之间的桥面板为铰接，沿梁长设置5道横隔梁（横隔梁平均厚度为18cm）。1.2 桥面布置 桥梁位于直线上，两侧设人行道，宽度为0.75m，桥面铺装为5cm厚的沥青混凝土（=23kN/m3），其下为厚度6cm厚的C30混凝土垫层（=24kN/m3），设双面横坡，坡度为1.5%。 纵坡坡度为3.0%。，两侧人行道外侧桥面铺装厚度8cm（2cm厚沥青混凝土和6cm混凝土垫层）。 1.3 材料桥面铺装层容重=23kN/m3，C30垫层容重=24kN/m3，其他部分=25kN/m3。主筋采用级钢筋，其他用级钢筋，混凝土标号C40。1.4设计荷载公路级，人群3.0kN/m2，每侧栏

5、杆及人行道的重量按5 kN/m计，由公路级车道荷载乘以0.75算出均布荷载标准值：由内插法计算集中荷载标准值：二.桥梁基本构造 2.1主梁尺寸2.1.1主梁高混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比在1/111/18之间，本设计梁的高跨比取1/16，所以梁高取为1.6m。2.1.2主梁的间距装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般选在1.62.2之间，本桥选用1.6m，桥梁横断面由5片主梁组成。2.1.3主梁腹板厚度钢筋混凝土T型梁的梁肋的厚度通常取0.15m0.18m，所以本设计中梁肋厚度为0.18m。2.1.4主梁上翼缘厚度T型之间采用横向铰接，端部厚度一般不小于10cm，T梁在与梁肋相连处的

6、翼缘板厚度不应小于梁高的1/10，所以本设计中上翼缘板端部厚度为10cm，根部厚度为15cm。2.2横隔梁尺寸2.2.1横隔梁高度横隔梁的高度一般取主梁高度的3/4左右，本设计中横隔梁高度取1.1m。2.2.2横隔梁的肋宽横隔梁的肋宽常用15cm18cm，预制时做成上宽下窄的楔形以便于脱模，所以本设计中横隔梁梁肋上部为18cm，下部为16cm。2.2.3横隔梁间距横隔梁间距为5m，所以本设计中共有5片横隔梁。主梁的横、纵断面图如图1（a）、1（b）所示：图1（a）桥梁横断面布置图1（b）桥梁横隔梁布置三.行车道板的计算3.1恒载及其内力以纵向1m宽的板条进行计算。3.1.1每延米板上的恒载g沥

7、青混凝土面层g1：C40 混凝土垫层g2：T形梁翼板自重g3： 合计：3.1.2每米宽板条的恒载内力悬臂版悬挑长度： 弯矩：剪力：3.2车辆荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰缝轴线上，P=140kN，汽车荷载后轮的着地长度为 =0.2m，宽度为=0.6m，则得：图2.T梁翼板所构成的铰接悬臂板荷载对于悬臂根部的有效宽度：b=对于悬臂根部的有效分布宽度:a=+d+=0.42+1.5+2×0.71=3.34m冲击系数：作用于每米宽板条上的弯矩为： 3.3内力组合3.3.1承载能力极限状态的基本组合弯矩组合： 剪力组合： 3.3.2正常使用极限状态的短期效应组合弯矩组合：剪力组合：四.

8、荷载横向分布系数计算支点处的横向分布系数4.1杠杆原理法首先绘制1到4号梁的荷载横向影响线，如图2所示：图3 支点处的横向分布系数（尺寸单位：cm）计算过程如下：1号梁：汽车荷载 人群荷载 2号梁：汽车荷载 人群荷载 （影响线为负故不布载）3号梁：汽车荷载 人群荷载 4.2修正偏心压力法求跨中荷载横向分布系数4.2.1计算I和IT五根主梁的横截面均相同，故它们的抗弯惯性矩相等，故 计算抗弯惯性矩I和抗扭惯性矩图四.梁的细部构造翼板的换算平均高度：截面面积：截面对上缘边的静矩：主梁截面重心：主梁抗弯惯矩：主梁的抗扭惯性矩，其中、相应为单个矩形截面的宽度和厚度；为矩形截面的抗扭刚度系数，根据t/b

9、按照下边的表格计算，m为梁截面划分成单个矩形截面的块数。t/b10.90.80.70.6<0.1c 0.1410.155 0.171 0.189 0.209t/b 0.5 0.4 0.3 0.2 0.11/3c0.2290.250 0.270 0.291 0.312表一 矩形截面抗扭刚度系数对于翼板：t/b=12.5/160=0.0781<0.1,查表得c=0.333对于梁肋：t/b=18/137.5=0.131,查表得c=0.312计算抗扭修正系数由下个表格4567N1.0671.0421.0281.021当n=5时，取1.042，并取G=0.425E,代入用修正刚性横梁法，求出

10、1号梁横向影响线竖标值为： 同理求出2号梁横向影响线竖标值为： 求出3号梁横向影响线竖标值为：图五 杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm）各梁横向分布系数计算过程如下1号梁：汽车荷载 人群荷载 2号梁：汽车荷载 人群荷载 3号梁：汽车荷载 人群荷载 4.3荷载横向分布系数汇总用修正刚性横梁法计算跨中荷载横向分布系数，采用杠杆原理法计算支点处的横向分布系数，将各梁的横向分布系数汇总如表1所示。表二 荷载横向分布系数汇总梁号截面位置汽车荷载人群荷载备注1号梁跨中mc0.4320.311按“修正刚性梁法”计算支点mo0.4381.422按“杠杆原理法”计算2号梁跨中mc0.4930.256按“

11、修正刚性梁法”计算支点mo0.5000按“杠杆原理法”计算3号梁跨中mc0.5000.200按“修正刚性梁法”计算支点mo0.5940按“杠杆原理法”计算五.主梁内力计算5.1恒载内力的计算5.1.1恒载集度主梁：横隔梁：对于边主梁：对于中主梁：桥面铺装层：栏杆和人行道：作用于边主梁的全部恒载g为：作用于中主梁的全部恒载g为：5.1.2恒载内力计算横载在主梁中产生的剪力和弯矩Mx=Qx= =表1.边主梁（1、5号梁）恒 载 内 力表三 边主梁（1；5号梁）恒载内力计算表 计算数据=19.60m =384.16项 目X=0X=l/4X=l/2X=0X=l/4X=l/200.2500.50000.

12、2500.50000.09380.1250.5000.2500恒载0645.03860.04175.587.760表四 中主梁（2；3；4；号梁）恒载内力计算表 计算数据=19.6m =384.16项 目X=0X=l/4X=l/2X=0X=l/4X=l/200.2500.50000.2500.50000.0940.1250.5000.2500恒载0670.6894.13182.4891.240.2活载内力的计算 .影响线面积计算表项目计算图示影响线面积M1/2=1/8×L2=1/8×19.62=48.02M1/4=3/32×L2=3/32×19.62=3

13、6.02Q1/2=1/4 19.6 0.5=2.45Q0=1/2× L =1/2×19.6=9.80图6.L/4截面弯矩 图7.跨中截面弯距图8.跨中截面剪力图9.L/4截面剪力图10.支点处剪力5.2.1计算车道荷载的跨中弯矩 车辆荷载集中荷载作用下的计算公式为： 车道荷载作用下的计算公式为：对于人群荷载计： 查询公路工程技术标准双车道折减系数=1（2） 计算汽车荷载的冲击系数按照公路桥涵设计通用规范对于简支梁桥，桥梁的自振频率为由前文计算 钢筋混凝土重力密度，则查公路钢筋混凝土及预应力混凝桥涵设计规范钢筋混凝土标号C40的弹性模量为：由公路桥涵设计通用规范4.3.2 ,

14、知道，当1.5Hz14 Hz荷载的冲击系数为：则则对于1号梁：车道荷载 :跨中弯矩：M=1.4050.432(193.44.9+7.87548.02)=804.72KN·m弯矩： M =1.4050.432（193.43.675+7.87536.02)=603.56KN·m跨中剪力：Q=1.4050.432(193.40.5+7.8752.45)=70.4KN剪力： Q=1.4050.432(193.40.75+7.8754.39)=109.02KN支点剪力：Q=1.4050.438(193.41+7.8757.80)=164.21KN人群：qr= 3跨中弯矩M =0.31

15、10.75348.02=33.60 KN·m 弯矩: M =0.3110.75336.02=25.20 KN·m跨中剪力：Q=0.3110.7532.45=1.71KN 剪力： Q=0.3110.7534.39=3.07KN支点剪力：Q=1.4220.7539.80=31.36KN则对于2号梁：车道荷载 :跨中弯矩：M=1.4050.493(193.44.9+7.87548.02)=918.35KN·m弯矩： M =1.4050.493（193.43.675+7.87536.02)=688.79KN·m跨中剪力：Q=1.4050.493(193.40.5

16、+7.8752.45)=80.34KN剪力： Q=1.4050.493(193.40.75+7.8754.39)=110.78KN支点剪力：Q=1.2770.5(193.41+7.8757.80)=162.7KN人群：qr= 3跨中弯矩M =0.2560.75348.02=27.66 KN·m 弯矩: M =0.2560.75336.02=20.74 KN·m跨中剪力：Q=0.2560.7532.45=1.411KN 剪力： Q=0.2560.7534.39=2.53KN支点剪力：Q=0则对于3号梁：车道荷载 :跨中弯矩：M=1.4050.5(193.44.9+7.8754

17、8.02)=931.38KN·m弯矩： M =1.4050.50（193.43.675+7.87536.02)=698.57KN·m跨中剪力：Q=1.4050.50(193.40.5+7.8752.45)=81.49KN剪力： Q=1.4050.50(193.40.75+7.8754.39)=126.19KN支点剪力：Q=1.4050.5(193.41+7.8757.80)=190.12KN人群：qr= 3跨中弯矩M =0.200.75348.02=21.61KN·m 弯矩: M =0.200.75336.02=16.20 KN·m跨中剪力：Q=0.20

18、0.7532.45=1.10KN 剪力： Q=0.200.7534.39=1.98KN支点剪力：Q=0综上所述：表五 1号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M（kN）剪力（kN）梁端四分点跨中梁端跨中（1）恒载0645.03860.04175.50.00（2）汽车荷载0603.56804.72 109.0270.4（3）人群荷载025.2033.603.071.71（4）1.2（1）0774.036103204210.60（5）1.4（2）0844.9841126152.698.56（6）0.81.4（3）028.22437.6323.43841.92（7）01647.22195.6366.6100

19、.48 表六 2号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M（kN）剪力（kN）梁端四分点跨中梁端跨中（1）恒载0670.6894.13176.500.00（2）汽车荷载0688.79918.35162.780.34（3）人群荷载020.7427.662.531.41（4）1.2（1）0804.721072.9211.800（5）1.4（2）0964.301285.7227.8112.5（6）0.81.4（3）023.330.982.841.58（7）01792.32389.6442.4114.08表七 3号主梁内力组合序号荷载类别弯矩M（kN）剪力（kN）梁端四分点跨中梁端跨中（1）恒载0670.689

20、4.13176.500.00（2）汽车荷载0689.57931.38190.1281.49（3）人群荷载016.221.611.981.1（4）1.2（1）0804.721072.96211.80（5）1.4（2）0965.41303.9266.2114.1（6）0.81.4（3）018.1424.22.21.2（7）01788241480115.4 六.横隔梁的内力计算 6.1确定作用在中横隔梁上的计算荷载本设计跨径内3根横隔梁,鉴于桥梁跨中处的横隔梁受力最大,通常可只计算跨中横隔梁的内力,其余横隔梁可偏安全的选用相同的截面尺寸和配筋。对于跨中横隔梁的最不利荷载布置。纵向一列车道荷载对中横隔

21、梁的计算荷载为：汽车荷载：6.2绘制中横隔梁的内力影响线已经算得1号梁2号梁和3号梁的横向·影响线竖坐标值： ， ， ，对于2号和3号主梁之间截面的弯矩M2-3影响线可计算如下：P=1作用在1号梁轴上时：P=1作用在5号梁轴上时：P=1作用在3号梁轴上时：有了这三个竖标值和已知影响线折点位置，就可绘出M2-3影响线对于1号主梁处截面的影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时： 即 P=1作用在计算截面以左时： 即 即 =0.292-1=-0.78图11 横隔梁的内力影响线6.2.4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荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击作用(

22、l+)，则得：弯矩M2-3：= 1.405×1.0×116.69×(0.88+0.74+0.63+0.49).= 449.2kN.m剪力：= 1.405×1.0×116.69×(0.286+0.235+0.2+0.145)=142kN6.2.5内力组合鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可略去不计，则按极限状态设计的计算内力为：七.支座设计与计算（采用板式橡胶支座）7.1确定支座平面尺寸 1）最大的支座反力 恒载 ： 骑车荷载： 人群荷载： 则按承载能力极限状态设计时，永久作用和可变作用设计值效应的基本组合如下： 初步选定板式橡胶支座的平

23、面尺寸为 的矩形如下图图12 梁端底面局部承压计算面积示意图（尺寸单位：cm）局部承压的强度条件为： 式中 C40的 ， 则： 由此可得 计算支座的平面形状系数S，采用中间层橡胶片厚度t=0.5cm，则： >8故得橡胶支座的平均容许压应力 ，并得出橡胶支座的弹性模量为： 按弹性理论验算橡胶支座的承压应力： l <10000kPa（满足要求）7.2确定支座的厚度支座的高度由橡胶层厚度和加劲钢板厚度两部分组成，应分别考虑计算。支座水平放置，且不考虑混凝土收缩与徐变的影响。温差35时引起的温度变形，由主梁两端均摊，则每一支座的水平位移为:式中：构件计算长度，因此，不计入制动力时kN由于小于公路级汽车荷载制动力的最低限值165kN，故制动力标准值取165kN。本桥为