桥梁工程课程设计

1、桥梁工程课程设计报告书一 、设计资料1桥面净宽 净-7 +2 Xl.5m人行道2 主梁跨径及全长标准跨径 l0 =21.70m （墩中心距离）计算跨径 l =21.20m （支座中心距离）主梁全长 I全=21.66m （主梁预制长度）3 设计荷载公路 I 级；人群荷载 3.0 kN m24 设计安全等级二级5 桥面铺装沥青表面处厚 5cm （重力密度为 23 kN m3 ），混凝土垫层厚 6cm （重力密度为24 kN m3）, T梁的重力密度为25 kN m36 T 梁简图如下图沥青混凝土 50mm"水泥混凝土垫层60mm1!时 fr4豪主梁横截面图二、设计步骤与方法I 行车道板的

2、内力计算和组合（一）恒载及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）1）每延米板上的恒载g沥青表面 g1 : 0.05 X1.0 X23 1.15 kN m混凝土垫层 g2 :0.06 X1.0 X24 1.44 kN m0.08 0.14, 一T 梁翼板自重 g3: g31.0 252.75 kN m2合计：g=gi 5.34 kN m2 ）每米宽板条的恒载内力悬臂板长I。160 1820.71m1 2弯矩MAg gl2-5.34(0.71)21.35kNm2剪力 QAgglo 5.34 0.713.79 kN（二）汽车车辆荷载产生的内力1）将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为140kN，

3、轮压分布宽度如图5所示，车辆荷载后轮着地长度为a2 0.20m ，宽度b 2 0.60m ，则得：a1a22H0.22 x0.110.42 mb1b22H0.62 x 0.110.82m荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度:a a1 d 2Io 0.421.420.713.24m2）计算冲击系数口结构跨中截面的惯矩1 c :翼板的换算平均高度：h1281411 cm主梁截面重心位置:11130160 1811130 18 -2 2160 1811 130 1841.18 cm则得主梁抗弯惯矩:Ic 丄 160 18 113 16012181141.221121181222

4、26.63 106m4结构跨中处单位长度质量mcmcG 15.45 1039.81.5771032 2Ns /m混凝土弹性模量E:取 E 2.80 1010 N /由以上数据可得简支梁桥的基频:EIc3.142.802l2mc2100.06630003.790 Hz31.577 10按照桥规规定f介于1.5Hz和14Hz之间，冲击系数按照下式计算:1 10.1767Inf 0.0157 1.22由于这是汽车荷载局部加载在T梁的翼缘板上，故冲击系数取1+=1.223)作用于每米宽板条上的弯距为：Pb1140 20.82MAp 1lo 1.30.7114.18 kN mp4a 44 3.244作用

5、于每米宽板条上的剪力为：P140 2QAp11.328.52 kNp4a4 3.24(三) 内力组合1 )承载能力极限状态内力组合计算Mud 1.2MAg 1.4M AP 1.2 ( 1.35)1.4 ( 14.18)21.47 kN mQud 1.2QAg 1.4Qap 1.2 3.79 1.4 28.52 44.48 kN2）正常使用极限状态内力组合计算Mud MAg 0.7Map 1.35 0.7 （ 14.18）11.28 kN mQud QAg 0.7Qap 3.79 0.7 28.5223.75 kNn .主梁荷载横向分布系数计算（一）当荷载位于支点处时（应按杠杆原理法计算）根据公

6、路桥涵设计通用规范JTGD60-2004 ）规定，在横向影响线上确定 荷载沿横向最不利的布置位置。例如，对于车辆荷载，规定的车轮横向轮距为 1.8m，两列汽车车轮的横向最小间距为1.3m，车轮矩离人行道缘石最少为0.5m。车辆荷载maxAq人群荷载maxA（r1#梁Pq-q 0.438Pq2 q qP 0.751.656Por由此可得1号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为m）q1 0.438 和 mor1 1.656 （5号同 1 号）同理可得2号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分 别为：L=|hJ1 112井梁moq20.5和 mor2 0 （4号

7、同 2号）同理可得3号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分 别为3 #梁moq3 0.594 和 mor3 0 （二）当荷载位于跨中时（考虑用修正偏心压力法计算）对抗扭修正系数的计算：由于Itncbt3133-1.6 0.113 0.300 1.19 0.18332.79 10 3m41.40221.25 1.62.6520.85GIt百本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5,梁间距为1.6米，则5222345aja?a3a4a5i 11号梁横向影响线的竖标值为25.6m2aj0.2 0.85 0.4 0.54a10.2 0.85 0.40.14115-n由11、15绘制1

8、号梁横向影响线，如下图示最不利荷载位置1 #梁影响线Xqi和Xr分别表示影响线于是，1号（5号同1号）梁荷载横向分布系数计算如下（以 零点至汽车车轮和人群荷载集度的横坐标距离）：车辆荷载:mcr1 =qq2 q3q4)1 11(Xq1Xq2 Xq3xq4)0.455人群荷载:mcr1 xr0.564x同理可得2号、4号梁的荷载横向分布系数:2#梁影响线1a221n 2=0.285 ;na：i 1车辆荷载：mcq2 =0.115 ；1a；25_n 2=0.115n2aii 1人群荷载：mcr 2=0.313同理可得3号梁的荷载横向分布系数:3 #梁影响线比0 2 .1n0.2 ；352ani 1

9、n2i 10.2车辆荷载：mcq3=0.4 ；人群荷载：mcr3=0.2（三）主梁荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路-I级人群何载1,5跨中0.4550.564支点0.4381.6562,4跨中0.1150.313支点0.503跨中0.40.2支点0.5940川.主梁内力计算（一）恒力内力计算1.恒载集度25 9.76 kN/m主梁：gi0.18 1.3°.°8 °14 1.6 0.182横隔梁:对于边主梁:1.000.08 0.1421.60 0.1820.15 5 2521.200.056kN /m对于中主梁：1g22 0.0560.112 kN/mg2桥面

10、铺装层：g30.05 7 23 0.06 7 243.63 kN/m栏杆和人行道:2g45-52 kN/m作用于边主梁全部恒载 g为：ggi9.76 0.0563.63 215.45 kN/m作用于中主梁的恒载集度为：g1gi9.76 0.112 3.63 215.50 kN/m2.恒载内力支点剪力影响线3L/40.750.25跨中弯矩影 响线1/4跨弯矩影 响线1/4跨剪力影 响线边跨弯矩剪力影响线计算主梁的弯矩和剪力,2qlx *qlx2 ；2 2Qx2ql qx；（二）活载内力计算1.公路-1级中集中荷载计算弯矩效应时计算剪力效应时公路-1级中均布荷载2.冲击系数口110.17671n

11、fPk计算PkPkqk主梁个计算截面的恒载剪力和弯矩值，列于下表中剪力Q (kN )弯矩M(kN m)x 015 45Q'21.2 163.8(164.3)2M 0(0)1x4小 15.45 c 21.2 Q 21.2 2 2481.9(82.2)15.45 21.2 一 c 21.2M 21.2 244651.0(653.1)1x2Q 0(0)1 2M - 15.45868.0(870.8)8注：表中算式所得结果为边主梁恒载内力，括号内为中主梁恒载内力21 2 51801246 kN50 51.2 238295.2 kN10.5 kN/m0.01571.22因双车道不折减，故E =1

12、3.跨中弯矩M |计算2跨中弯矩影响线如下图II1II1-1.i r«r r1 JI I I I I MU一一一广1 21 2 2 |影响线面积： l221.2256.18 m2； y 5.3884由于跨中弯矩横向分布系数1号，5号梁最大，所以只需计算计算如下：(1) 对于1号梁公路-I级汽车活载的跨中弯矩：M11mcq1 qkpky1.22 1 0.455 10.5 56.182q人群荷载的跨中弯矩：M1mcr1pr0.564 3 1.5 56.18 142.58kN mr2(2 ) 对于2号和4号梁公路-I级汽车活载的跨中弯矩：M11 mcq2 qkpky1.22 1 0.115

13、 10.5 56.182q1号，5号梁的弯矩,246 5.31051.19kN m246 5.3265.68kN m人群荷载的跨中弯矩M1mcr2pr0.313 3 1.5 56.18 79.13 kN mr2(3) 对于3号梁公路-I级汽车活载的跨中弯矩：M11 mcq3 qkpky1.22 1 0.4 10.5 56.18 246 5.3 924.12kN m2q人群荷载的跨中弯矩M1mcr3 pr0.2 3 1.5 56.18 50.56 kN mr24. 跨中剪力Qi计算2跨中剪力影响线如下图：鉴于跨中剪力Qi影响线的较大坐标位于跨中部分，故也采用全跨统一的荷载横向分布2系数mcq来计

14、算。1 1 2影响线面积为：21.2 0.5 2.688 m ; y 0.52 2(1 ) 对于1号和5号梁公路-I级汽车活载的跨中剪力：Q11 mcq1 qkpky 1.22 1 0.455 10.5 2.688 295.2 5.3 97.60kN2q人群荷载的跨中剪力:Q1mcr1qr0.564 3 1.5 2.688 6.82kNr2(2) 对于2号和4号梁 公路-I级汽车活载的跨中剪力:Qi 12qmcq2 qkpky1.22 1 0.115 10.5 2.688 295.2 5.324.67kN人群荷载的跨中剪力：Q1mcr2qr0.313 3 1.5 2.688 3.79 kNr2

15、(3) 对于3号梁公路-I级汽车活载的跨中剪力:Q；q1mcq3 qk Pky1.22 10.410.5 2.688 295.2 5.385.80kN人群荷载的跨中剪力Qlmcr3.qr.0.2 3 1.5 2.688 2.42 KNr25. 支点剪力Q。算剪力影响线如下图所示:影响线面积为:1 21.2210.6m2;y=i横向分布系数变化区段的长度:21.2a=24.855.75m附加三角形重心影响线坐标:21.2 -321.25.750.910(1) 对于1#和5#梁公路一一I级汽车活载的支点剪力Q0均qk mcq1mcq1 y1.225 75105 O.455 10.6 飞。4380.

16、4550.91061.21KNQ0集m0q1Pky=1.22 1 0.438 295.2157.74kNQ0Q0均Q0 集 61.21 157.74 218.95kN人群荷载支点剪力：Q°r mcr1qram or1 -m cr1(2) 对于2#和4#梁564 3 1.510.6晋(1,6560.564)3 1.5 0.910=39.76kN公路一一I级汽车活载的支点剪力:qk mcq2m cq2=1.22 X1 X10.5 x0.115 X10.6+5 x(0.5-0.1152)X0.910=28.52kNQ0集1m0q2P<y =1.22 X1 X0.5 X295.2 X1

17、=180.07kNQo Qo 均 Q0集 =208.59kN人群荷载的支点剪力:Q0rmcr2qr2 mor2-mcr2 Y=0.313 X4.5 X10.6+5.752(0-0.313 )X4.5 X0.910=11.25kN(3) 对于3#梁公路一一I级汽车活载的支点剪力:Q0 均1qk mcq3a2 moq3mcq3y5.75=1.22 X1 X10.5 X0.4X10.6+X(0.5940.4 )X 0.9102=60.82kNQ0集1m0q3Pky =1.22 X1 X0.594 X295.2 X1=213.92kNQ0Q0均 Q。集=274.74kN人群荷载的支点剪力：aQ0rmc

18、r3qr口。3-口“3 丫25.75/=0.2 X4.5 X10.6+X(0 0.2 ) X4.5 X0.9102=7.19kN16. -跨弯矩计算4影响线面积1 3=XXl2=31.74m 22 163y=X18.4=3.45(1) 对于1#梁:按公路I级汽车荷载:4M cq1 ( q k+ Pky)=1.22 X0.455 X(10.5 X42.135+246 X3.975 )=788.39kN m人群荷载的跨中弯矩:M r =0.564 X4.5 X42.135=106.94kN m4(2 ) 对于2#梁:按公路I级汽车荷载:Ma =1.22 X1 X0.115 X(10.5 X42.1

19、35 + 246 X3.975 ) =199.26kN m4人群荷载的跨中弯矩:M r =0.313 X4.5 X42.135=59.35KNm4(3)对于3#梁:按公路一级汽车荷载:Mq 1.22 0.4 (10.5 42.135 + 246 3.975)693.09 kN m4人群荷载的跨中弯矩：Mr=0.2 X4.5 X42.135=37.92kNm417. 跨截面的剪力41/4跨剪力影响线如下图:公路-II级Q1/4影响线287.04KN10.50KN/mhl"c. '人群荷载Q1/4影响线3.0KN/m0.75y=0.75m-mcq1 ) yX0.75 )-mcq1

20、) y X0.75 )1 33影响线面积 =X x| X =5.96m 2 ;2 44(1 ) 对于1#梁：aQq = ( 1+ Qqk【mcq1 + 一 ( m0q142=1.22 X0.498 X(10.5 X5.18+233.6=139.49KNQr =0.713 X4.5 X5.18=16.62KN4(2 ) 对于2#梁：aQq =( 1+ 口) q k m cq1 + ( m0q14 2=1.22 X0.132 X(10.5 X5.18+233.6=36.97KNQr =0.322 X4.5 X5.18=7.51KN4(3) 对于3#梁：Qq =4a /乐叫1 +2 (m0q1-mc

21、q1) y=1.22 X0.4 (10.5 X5.18 + 233.6 X0.75 ) =112.04KNQr =0.2 X4.5 X5.18=4.66KN4（三）荷载组合永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相结合，其效应组合表达式为如下:0GiSGiki 1Q1 Elk总结为:当恒载为最大时：组合值当汽车荷载最大：组合值=1.35 X恒荷载+1.4 X汽车荷载+0.8 X1.4 X人群荷载= 1.2 X恒荷载+1.4 X汽车荷载+0.8 X1.4 X人群荷载主梁内力计算组合值如下表跨中弯矩组合梁号恒载活载组合值汽车人群1,5868.01051.19142.582,4870.8265.68

22、79.133870.8924.1250.56跨中剪力组合梁号恒载活载组合值汽车人群1,5097.606.822,4024.673.793085.802.42支点剪力组合梁号恒载活载组合值汽车人群1,5163.8218.9539.762,4164.3208.5911.253164.3274.747.191/4跨弯矩组合梁号恒载活载组合值汽车人群1,5651.0788.39106.942,4653.1199.2659.353653.1693.0937.921/4跨剪力组合梁号恒载活载组合值汽车人群1,581.9157.6415.132,482.239.848.39382.2138.585.36IV

23、 .横隔梁内力计算1、确定作用在中横隔梁上的计算荷载：对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如图纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：11计算弯矩时：P0q =Fkyk+ qk k2211=X238 X1+X10.5 X4.85=144.463kN22POr= qor or =4.5 X4.85=21.825KNMr的影响线竖2、绘制中横隔梁内力影响线按偏心压力法算得1、2、3号梁的荷载横向分布影响线竖坐标值，则标可计算如下：11=0.54 ,15= - 0.14 ;21=0.285 ,25 =0.115 ；13=°2 ,23 =0.2P=1作用在1号梁轴上时：M = 11 X1.5d+21 X0.5d 1 X1.5d=0.54 X1.5 X1.6+0.285 X0.5 X1.6 1 X1.5 X1.6= - 0.88P=1作用在5号梁轴上时:Mr5 =15 X1.5d + 25 X0.5d=(-0.14 )X1.5 X1.6 + 0.115 X0.5 X1.6= - 0.24P=1作用在3号梁轴上时:Mr3 =13 X1.5d + 23 X0.5d=0.2 X1.5 X1.6 + 0.20 X0.5 X1.6=0.64有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可以绘出M r