(完整word版)桥梁工程课程设计全过程

1、第一章设计任务书1. 1 基本设计资料跨度和桥面宽度标准 跨径 ：25.00m计算 跨径 ：24.5m预制 梁长 ：24.96m桥面 净空 ：净 7m（行 车道 ） 2× 0.75m 人 行道技术标准荷载标准：公路级，人行道和栏杆自重线密度按单侧 5.0kN/m 计算 ，人群 荷载 3kN/m 2设计安全等级：二级主要材料及重度混凝土：选用 C30，铺装层选用 C25钢筋：直径直径 >=12mm时采用 HRB335钢筋直径 <12mm时采用 R235钢筋材料重度：泥混凝土 23KN/m3；钢筋混凝土25KN/m3 ；沥青混凝土23KN/m31构造形式及截面尺寸757007

2、52cm厚沥青混凝土C25混凝土垫层 612mm5%8004182611112345160031236246242496/2图 1 桥梁横断面和主梁纵断面图（单位：cm）如图 1 所 示， 全桥 共由 5 片 T 形 梁 组成 ，单 片 T 形梁 高为 1.6m ，宽 1.6m ； 桥上 的横 坡为 双 向 5%，坡 度 由 C25 混 凝土 混凝 土桥 面铺 装控制；设有 5根横梁。第二章主梁的荷载横向分布系数计算2.1 主梁荷载横向分布系数的计算偏心压力法计算横向分布系数此桥在跨度内设有横隔梁，且有较大的横向连接刚性，城中长度比为 l/B=19.5/5*1.8=2.2>2, 管偏心压

3、力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数比。因为每一片 T 型梁的截面形式完全一样，所以：52ij1/ nai e/ aii 152222=25.6m2式中， n=5，×（3.21.6ai=2）mi12表 1ij值计算表梁号i 1i 2i3i 4i 510.60.40.20-0.220.40.30.20.1030.20.20.20.20.2计算横向分布系数：根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于 0.5m，人群荷载取 3KN/m2 , 栏杆及人行道板每延米重取5.0KN/m，人行道板重以横向分布系数的方式分配到各主梁上5018013018012345

4、0.03750.1880.60.3500.6840.575一号梁影响线0.0810.2750.1940.3880.442二号梁影响线0.2三号梁影响线0.2图 2 横向分布系数计算图式3从而可以各梁在不同荷载作用下的分布系数：汽车荷载： m1汽 =0.5 ×(0.575+0.35+0.188-0.0375)=0.538m2汽 =0.5 ×(0.388+0.275+0.194+0.081)=0.469m3汽 =0.5 ×(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4人群荷载： m1人 =0.684m2人 =0.442m3人 =0.2 ×2=0.4杠杆原理法计算

5、梁端剪力横向分布系数q人q人160160160160501801号梁0.87511.42221800.4222号梁1.001801301803号梁1.000.250.938图 3梁端剪力横向分布系数计算图式（尺寸单位：cm）4汽车荷载： m/=0.5 ×0.875=0.438m/=0.5 × 1.0=0.51汽2汽m3/汽 =0.5 ×(0.938+0.25)=0.594人群荷载： m/=1.2222 m /=-0.422m/=01人2 人3 人5第三章主梁的内力计算3.1永久作用效应永久荷载：假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，则永久荷载计算结果如下表所示

6、表 2 钢筋混凝土T 形梁永久荷载计算表构建名构件尺寸（ mm）单位长度体积重度每米延重160080140主梁16000.4442511.10710180110中0.049251.23横梁120016001090隔梁边1500.0245250.61梁沥青混凝土1600（2cm） 0.032210.679020桥面混凝土垫层铺装(9cm)0.144233.311803.98栏杆及人行道5.06人行道重力平均分配到各个主梁为：2KN/m表 3各梁的永久荷载值( 单位（ KN/m）梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层总计1(5)11.10.6123.9817.702(4)11.11.2323.981

7、8.31311.11.2323.9818.31永久作用效应计算表 4影响线面积计算表项目计算面积影响线面积lM1/2401ll1 l 2 =75.03/248l613l32/M1/41ll =56.27l0163232200/1V1/ 221l11 l =3.0625)/1( 122228011l1V0024.5 12.25227表 5永久作用效应计算表M 1/ 2 (KN/M)M 1/ 4 (KN/M)V0 (KN)梁号qqq0q 00q 00q 01（ 5）17.6375.031323.0817.6356.27992.2717.6312.25216.022（ 4）18.2675.03137

8、0.0018.2656.271027.4318.2612.25223.67318.2675.031370.0018.2656.271027.4318.2612.25223.673.2可变作用效应汽车荷载冲击系数计算：结构的冲击系数和 结 构 的 基 频 f相关，计算公式为mcG11.05 103kg / m1128kg / mg9.81I C =1 ×(160-18)×11 3 +(160-18)×(53.8-11) 2122+ 1 × 18×1603 +18×160×( 160 -53.8)2cm4122-2=11.78

9、× 10 m4fEI c11.78 10 23.010102l 2mc2 24.521128Hz 4.62Hz由于 1.5Hz f14Hz , 那么：0.1767 Inf0.0157 0.255由此可得： 1+=1+0.255=1.2553.2.2 公路 - 级均布荷载 q Kq K =10.5 × 0.75KN/m=7.875KN/m360180PK =24.5 5 180 ×0.75KN/m =193.5KN505QK =193.5 ×1.2=232.2KN8表 6公路 - 级车道荷载及其影响线面积计算表项目顶点位置2PK (KN)0q K (KN/

10、m)M1/2l/2处7.875193.575.03M1/4l/4处7.875193.556.27V1/ 2l/2处7.875193.512.25V0支点处7.875193.53.06每延米人群荷载： q 人 =3×0.75KN/m=2.25KN/m可变作用弯矩效应计算弯矩计算公式： M1qK0PK yk，由于只能布置两车道，则车道荷载横向折减系数为 1，荷载横向分布系数沿主梁纵向均匀变化，因此沿主梁的纵向相同。表 7 公路 - 级车道荷载产生的弯矩计算表(KN· M)梁号内力m1+q K0PKy kMM1/20.53875.036.1251199.171M1/40.5385

11、6.274.594898.78M1/20.4691.2557.87575.03193.56.12510454.382M1/40.466956.274.594783.69M1/20.475.036.125891.583M1/40.456.274.594668.709表 8人群荷载产生的弯矩计算表 (KN·M)梁号内力mq 人0MM 1/20.68475.03115.471M 1/40.68456.2786.60M 1/20.4222.2575.0374.622M 1/40.42256.2755.96M 1/20.475.0367.533M 1/40.456.2750.64永久荷载作用分

12、项系数：Gi1.2汽车荷载作用分项系数：Q1 1.4人群荷载作用分项系数：Qj1.4基本组合公式如下：mn0 Sud0gi SgikQ1 SQ1kcQj SQjk（ c0.8 ）i 1j 2表 9弯矩基本组合计算表(KN· M)梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩组合值M1/21323.08115.471199.173395.861M1/4992.2786.60898.782546.00M1/21370.0074.621045.383191.112M1/41027.4355.96783.692392.76M1/21370.0067.53891.582967.853M1/41027.4

13、350.64668.702225.8110可变作用剪力效应计算在进行可变作用的剪力计算时，应计入横向分布系数沿主梁纵向桥跨方向的影响。通常按如下方法处理：先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应; 再用支点剪力荷载分布系数/ 并考虑支点至l/4为直线变化来计算剪力效应。1） 跨中截面剪力 Vl / 2 的计算公式为： Vm 1qk0Pk yk表 10公路 - 级车道荷载产生的跨中剪力计算表Vl / 2 (KN)梁号内力m1+q K0PKy k剪力1vl / 20.53894.682vl / 20.4691.2557.8753.06232.20.585.233vl / 20.470.39表 11人群

14、荷载产生的剪力计算表(KN)梁号内力mq 人0剪力效应1vl / 20.6844.712vl / 20.4422.253.063.053vl / 20.4002.76112） 支点处剪力 V0 的计算1/120.9170.5380.5380.4380.4381号梁0.5000.5000.4690.4692号梁0.4000.4000.5940.5943号梁l/4l/2l/4图 4 汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式12q人=2.25KN/m0.1960.0831.000.9171.4221.4220.6840.6846.12512.256.1251号梁0.40.43号梁2.25N/m0.4442

15、0.442-0.4422号梁-0.442图 5 人群荷载产生的支点剪力计算图式（单位：cm）13在汽车荷载作用下，横向分布系数如图4 所示 , 支点处剪力计算如下：1 号梁：V0 =1.255232.2 × 1.0 ×0.438+7.875 ×(24.5/20.538-0.75 24.5/40.1 0.5-0.25 24.5/8 0.1 2/3)=190KN2 号梁：V0 =1.255 232.2× 1.0 ×0.5+7.875×(24.5/20.469+0.7524.5/40.0310.5+0.2524.5/80.0312/3)=2

16、04.4KN3 号梁：V0 =V0 =1.255232.2 ×1.0 ×0.4+7.875 ×(24.5/20.4-0.75 24.5/4 0.194 0.5+0.25 24.5/80.194 2/3)=226.9KN在人群荷载作用下，横向分布系数如图5 所示，支点处剪力计算如下：1 号梁：V0 1人= 0.5×24.5 ×0.684 ×2.25+ 24.51.422 0.684 2.25 11 =23.52KN8122 号梁：V0 2人= 0.5×24.5 ×0.442 × 2.25+ 24.50.44

17、2 0.442 2.25 11 =6.72KN8123 号梁：V0 3人24.50 0.4 2.2511= 0.5× 24.5 ×0.4 × 2.25+=8.50KN8123) 剪力效应基本组合基本组合公式为：nn0 Sud0Gi SGikQ1k SqikcQj SQjki 1j2各分项系数和弯矩基本组合相同。14表 11剪力效应节本组合表( 单位： KN)梁号内力永久荷载人群汽车荷载基本组合值V0216.0223.52190.00552.521V1/ 204.7194.68137.80V0223.676.72204.44566.742V1/ 203.0582.5

18、3118.53V0223.678.50226.90596.343V1/ 202.7670.39101.61第四章主梁截面设计、配筋及验算4.1主梁受力钢筋配置由弯矩基本组合计算表9 可以知道， 1 号梁 Md =3395.86KNM最大，因此按1 号梁的弯矩进行配筋计算。设钢筋净保护层厚度为30mm，钢筋重心至底边距离为as =105mm，则主梁的有效截面高度为：h0 =h- as =1600-105=1495mm。按照公预规 5.2.3公式：x'0 M df cdbx h0''hf'''2 b fb hf h02f sd As h0as'

19、;'式中： As: 受压区钢筋面积， As 取零；f cd： 混凝土轴心抗压设计强度， C30 混凝土， f cd=13.8MPa；b： T 形截面腹板厚度 ， b=0.18m；'： T 形截面受压区翼缘板计算宽度，'bfbf =1.58m；0：结构重要性系数，=1.0;015将参数带入公式可求得受压区高度 x=10.8cm<11cm; 按公预规条 f sdAs=f cdbf X2As=13.8 ×1.58 ×0.108/280=8410mm选用 1032 和 220 钢筋：As =80.43+6.28=86.71>84.10cm 28.

20、0160.014.053.8160.0图 6 钢筋布置图（单位：cm）钢筋布置图如图6 所示，钢筋的重心位置：as =asi yi =2×（ 3.142 × (5 × 3.45+1.1)+8.043 × (4.5+3.5+2.5+1.5+0.5) ×asi3.45）/ （3.1421+5× 8.043 ）=9.33cm16实际有效高度：h0=h-a-y =160-3-9.33=147.67按照公预规要求，含筋率 u 满足规范要求：U=As/b f h0 )=86.11/(158 ×147.67)=0.37%>0.2%4

21、.2 截面抗弯承载力验算按照截面实际配筋面积计算截面受压区高度x 为：xf y As86.71280/ =13.8=11.14cm=111.4mm1 f c bf158截面抗弯极限状态承载力为：Mf c b/f x h0x=13.8 ×1000×1.58 × 0.1114 ×（ 1.4767-0.1114/2）2=3451.56KN·m3395.86KNm所以承载力满足要求。4.3 斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算4. 3.1 斜截面抗剪承载力计算由表 11 剪力基本组合表可以知道，支点剪力以3 号梁为最大，考虑安全因素，一律采用 3 号梁的剪力

22、值进行抗剪计算，跨中剪力以1 号梁为最大， 一律以1 号梁的剪力值进行计算。Vd 0 =596.34KNVd1/ 2 =101.61KN假设最下排 2 根钢筋没有弯起而直接通过支点，则有：a=4.73cm，ho=h-a=160-4.73=155.27cm根据公预规条规定，构造要求需要满足：0.5110 3f cu,k bh 00.51 10 3301801552.7780.7KN>0Vd1.0596.34596.34KN端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件0Vd0.5 10 32 f td bho ，可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅按构造要求设置钢筋170 Vd1.0596.34 59

23、6.34 KN0.5 10 32 f td bh o0.510 31.0 1.39 180 1552.7 194.24KN因此， 0Vd > 0.5103fbh ，应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。2td0弯起钢筋设计（1）按公预规条与条规定：最大剪力 Vd/ 取用距支座中心h/2 处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担的剪力VCS/ 不小于 60%Vd/ ，弯起钢筋（按 45°弯起）承担剪力 Vsb/ 不大于 40%Vd/ 。（2）计算第一排（从支座向跨中计算）弯起钢筋时，取用距支座中心 h/2 处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。（ 3）计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋

24、时， 取用前一排弯起钢筋下面弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。弯起钢筋配置及计算图式如下图：12251601m1m1m1m1m0.4Vd596.40.6Vd137.8图 7 弯起钢筋配置及计算图式（尺寸单位：cm）18由内插法可得，距支座中心h/2 处的剪力效应 V'd 为Vd'596.34 137.8 122580137.8 KN=566.40KN1225则， Vcs'0.6Vd' =0.6 ×566.40KN=339.84KNVsb'0.4Vd' =0.4 × 566.40KN=226.57KN相应各排弯起钢筋的位置见

25、图41 及承担的剪力值见于下表：表 12 弯起钢筋的位置与承担的剪力值计算表钢筋排次弯起钢筋距支座中心距离（ m）承担的剪力值（ KN）11.2208.5922.2193.5833.2156.1844.2118.7555.281.3266.243.89各排弯起钢筋的计算。 与斜截面相交的弯起钢筋的抗剪承载力按下式计算：Vsb0.75 10 3 f sdsin s式中，f cd 弯起钢筋的抗拉设计强度（MPa）Asb 在一个弯起钢筋平面内弯起钢筋的总面积（mm2）s弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角f sd =280MPa，s=45°，所以各排弯起钢筋的面积计算公式如下：oVsbVsbVsb

26、Asb3 f sdsin s0.75 10 3280 sin 450.1480.75 1019计算得每排弯起钢筋的面积如下表：表 13 每排弯起钢筋面积计算表每排弯起钢筋计算面每排弯起钢筋实际弯起排数积（mm2）弯起钢筋数目'Asb面积Asb（）mm211404.642321608.621303.572321608.631051.722321608.64800.002321608.65547.612206286295.562206282在靠近跨中处，增设2 根 20mmHRB335级的辅助斜钢筋，面积为628mm主筋弯起后持久状况承载力极限状态正截面承载力验算：计算每一弯起截面的抵抗弯

27、矩时， 由于钢筋根数不同， 则钢筋的重心位置也不同， 有效高度 ho 的值也不同。为了简化计算，可用同一数值，影响不会很大。232 钢筋的抵抗弯矩 M 为1M 12fs As1（ hox ）= 228010 38.04310 4 （1.1940.091）22=517.29KN· m220 钢筋的抵抗弯矩 M 为2M 2（x ）2801033.14104（1.1940.091）2f s As1 h o= 222=201.95KN·m跨中截面的钢筋抵抗弯矩M28010 386.71104(1.4770.1114 )2=3050.75KN全梁抗弯承载力校核见图8：203395.8

28、63450.75图 8 单位 KNm箍筋设计220.2106( 20.6P) f cu,k Asv f svbh o箍筋间距公式为13SV2（o AVd）式中，1 异号弯矩影响系数，取1.03 受压翼缘板的影响系数，取值1.1P斜截面内纵向受拉钢筋百分率，P=100， = AS /( bh o ) ，当P>2.5时，取 P=2.52Asv 同一截面上箍筋的总截面面积（mm）f sv 箍筋的抗拉强度设计值，选用HRB235钢筋，则 f sv =195MPab用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的梁腹宽度（mm）ho 用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的有效高度（mm）用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值

29、分配于混凝土和箍筋共同承担的分配系数，取值为0.6Vd 用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值（KN）选用 28 双肢箍筋，则面积Asv =1.006 支座中心 ho/2 处是主筋为21232 A s=16.08cm2，有效高度 ho=160-3-d/2=160-3-3.45/2=155.28cm；U=AS /( bh o ) =16.086× 100%/(18×125.8)=0.713%, 则 P=100u=0.713 ，最大剪力设计值 Vd =596.34KN把相应参数值代入上式得1.0 21.120.2 10 6(2 0.60.713)30 100.6 195 180 15

30、52.82Sv（0.621.0 596.34）=214mm参照有关箍筋的构造要求，选用Sv=200mm在支座中心向跨中方向长度不小于1 倍梁高范围内，箍筋间距取用100mm由上述计算，箍筋的配置如下：全梁箍筋的配置为28 双肢箍筋，在由支座中心至距支点2.3m 段，箍筋间距可取为100mm，其他梁段箍筋间距为200mm。箍筋配筋率为：当间距 Sv=100mm时， sv = Asv /( bSv ) =100.06 ×100%/(100×180)=0.56%当间距 Sv=250mm时， sv = Asv /( bSv ) =100.06 ×100%/(200

31、5;180)=0.0028%均满足最小配箍率HRB235钢筋不小于 0.18&的要求。斜截面抗剪验算斜截面抗剪强度验算位置为： （1）距支座中心 h/2 处截面。（2）受拉区弯起钢筋弯起点处截面。 (3 ）锚于受拉区的纵向主筋开始不受力处的截面。 （4）箍筋数量或间距有改变处的截面。 （5）构件腹板宽度改变处的截面。221-12-23-34-45-56-6h/2M 1/4 =2546KN · MM 1/2 =3395.86KN ·MV d=596.34KN596.34KN1225cm图 9进行斜截面抗剪验算的界面有：距支点 h/2 处截面 1 1，相应的剪力和弯矩设

32、计值分别为：Vd =566.39KNM d =426.39KN· m距支点中心 1.20m 处截面 2 2（第一排弯起钢筋弯起点） ，相应的剪力和弯矩设计值分别为：Vd =551.47KNM d =630.24KN· m距支点中心 2.20m 处截面 3（3 第二排弯起钢筋弯起点及箍筋间距变化处） ，相应的剪力和弯矩设计值分别为：Vd =513.99KNM d =1108.15KN·m23距支点中心 3.20m 处截面 4 4（第三排弯起钢筋弯起点） ，相应的剪力和弯矩设计值分别为： Vd =476.56KNM d =1540.77KN· m距支点中心

33、4.20m 处截面 5 5（第四排弯起钢筋弯起点） ，相应的剪力和弯矩设计值分别为： Vd =439.13KNM d =1928.08KN· m距支点中心 5.20m 处截面 6 6（第五排弯起钢筋弯起点） ，相应的剪力和弯矩设计值分别为： Vd =401.70KNM d =2270.60KN· m距支点中心 6.20m 处截面 7 7（第六排弯起钢筋弯起点） ，相应的剪力和弯矩设计值分别为： Vd =364.27KNM d =2566.81KN· m验算斜截面抗剪承载力时，应该计算通过斜截面顶端正截面内的最大剪力Vd 和相应于上述最大剪力时的弯矩M d 。最大剪

34、力在计算出斜截面水平投影长度C 值后，可内插求得。按照公预规条规定：受弯构件配有箍筋和弯起钢筋时，其斜截面抗剪强度验算公式为：oVdVcsVsboVcsVsb Vsb0.75 10 3 f sdAsbsin sVcs130.45 10 3 bho （20.6P） f cu,ksvf sv式中， Vcs 斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪能力设计值（KN）Vsb 与斜截面相交的普通弯起钢筋的抗剪能力设计值（KN）2Asb 斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积（mm）1 异号弯矩影响系数，简支梁取值为1.03 受压翼缘的影响系数，取1.1sv 箍筋的配筋率，sv = ASv /(bSv )计

35、算斜截面水平投影长度C为 C=0.6mh o式中， m斜截面受压端正截面处的广义剪跨比，（）m M d /Vd ho ，当 m>3.0，取m=3.0Vd 通过斜截面受压端正截面内由使用荷载产生的最大剪力组合设计值24M d 相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值（KN·m）ho 通过斜截面受压区顶端处正截面上的有效高度，自受拉纵向主钢筋的合力点至受压边缘的距离（mm）为简化计算可近似取C值为C ho （ho 可采用平均值），则有C=（149.5+155.28 ）× 0.5=152.39cm有 C值可内插求的个斜截面顶端处的最大剪力和相应的弯矩。斜截面 11：斜截面内有三

36、组232 纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：P=10016.08631.75=100152.3918 sv = ASv /(bSv ) =0.56%则有，Vcs11.01.10.4510 31801523.9（20.61.75）300.56%195=579.9KN斜截面截割两组弯起钢筋2 32，故Vsb1 =0.7510 328048252sin 45 =716.49KNVcs1 +Vsb1 =579.9+716.49=1296.39>566.39KN斜截面 22：斜截面内有截割两组232 纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：P=10016.08621.17=100152.39

37、18sv = ASv /(bSv ) =0.28%则有，Vcs21.01.10.4510 31801523.9（20.61.17）300.28%195=386.09KN斜截面截割两组弯起钢筋2 32，故Vsb2 = 0.7510 32803217.2sin 45 =477.66KNVcs2 +Vsb2 =386.09+477.66=863.75KN>551.47KN25斜截面 33：斜截面内有两组232 纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：P=10016.08621.17=100152.3918sv = ASv /(bSv ) =0.28%则有，Vcs21.01.10.4510 31801523.9（20.61.17）300.28%195=386.09KN斜截面截割两组弯起钢筋2 32，故Vsb2 = 0.7510 32803217.2sin 45 =477.66KNVcs2 +Vsb2 =386.09+477.66=863.75KN>513.99KN斜截面 44：斜截面内有 2 32+2 20 纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：P=1006.2816.08