土木--桥梁课程设计

1、课程名称：桥梁工程设计题目: 钢筋混凝土简支T形梁桥设计院 系： 土木工程系 专 业： 呵 呵 学 号： 00000000000 姓 名： 哈哈哈 指导教师： 西南交通大学峨眉校区 2013年 6月5 日课 程 设 计 任 务 书专 业 姓 名 学 号 开题日期：2013 年 5 月 日 完成日期：2013 年 5 月 26 日题 目 钢筋混泥土桥梁设计 一、设计的目的 通过本次钢筋混泥土桥梁设计，要求学生掌握课堂所学知识。 二、设计的内容及要求 2.1设计内容要求： 1）计算桥面板的内力 。 2) j计算主梁内力 。 三、指导教师评语 四、成 绩 指导教师 (签章) 年 月 日 目录第一章

2、工程概况- 1 -一、 工程概况- 1 -二、 设计资料- 1 -第二章 尺寸拟定- 1 -一、主梁高度- 1 -二、梁肋厚度- 1 -三、翼缘板的厚度- 1 -四、马蹄尺寸- 2 -五、横隔梁间距及厚度- 2 -六、变截面位置- 2 -第三章 行车道板的计算- 3 -一、恒载及内力计算- 3 -二、活载及内力计算- 4 -第四章 主梁内力计算- 5 -一、恒载内力计算- 5 -二、 活载内力计算- 7 -第五章 荷载效应组合- 14 -一、组合类型- 14 -二、组合计算- 15 -第六章 截面验算=- 16 -一、 持久状况承载能力极限状态计算- 16 -二、持久状况正常使用极限状态计算-

3、 16 -第一章 工程概况1、 工程概况二级公路桥梁，行车道板宽为8.5m，人行道宽度为0.75m，全桥每跨采用5片预制刚劲混泥土T形梁。每片梁的行车道板宽度为2m2、 设计资料1、计算跨径：2、设计荷载：公路级荷载； 预制横隔梁的重力密度为3、主要宽度尺寸：行车道宽度为 8.5m，人行道宽度为 0.75m， 每片梁行车道板宽2.00m4、行车道板间连接形式：刚性连接5、铺装层及其各项指标：桥面铺装层外边缘处为2cm的沥青表面处治（重力密度）和6cm厚的混凝土三角垫层（重力密），桥面横坡 1.5%。6、其他数据：弹性模量7、设计依据：公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）、公路钢筋混凝

4、土及预应力混凝土桥梁设计规范（JTG D622004）第二章 尺寸拟定一、主梁高度公路普通钢筋混凝土梁高跨比的经济范围约为1/111/16；随跨度增大而取较小值,本课程设计采用1500mm的主梁高度二、梁肋厚度 常用的梁肋厚度为15cm - 18cm，视梁内主筋的直径和钢筋骨架的片数而定。无预应力箍筋时，不得小于1/15，经综合考虑，本课程设计采用梁肋厚度18cm。三、翼缘板的厚度根据受力特点，翼缘板的厚度通常都做成变厚度，即端部较薄,向根部逐渐加厚，为保证翼缘板与梁肋联结的整体性，翼缘板与梁肋衔接处的厚度不应小于主梁高度的1/12。本课程设计中，翼缘板厚度已给定。翼缘为15cm，根部为20c

5、m。四、马蹄尺寸马蹄尺寸本是预应力混泥土梁中有的结构，为了保证有足够的面积锚固预应力钢筋束而设置的就够。本设计中也用到马蹄形断面，拟定马蹄形高为35cm。底宽为35cm。具体尺寸如图1、图2所示。 图1（尺寸单位：cm） 图2 （尺寸单位：cm）五、横隔梁间距及厚度 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范中规定两横隔梁之间间距不得大于10m, 故沿在本设计中主梁纵向布置5道横隔梁。横隔梁的厚度拟定为15cm。横隔板间距=550cm。端部横隔梁距端部为35cm。横隔梁形式如下图所示。 图3 （尺寸单位：cm） 图4 （尺寸单位：cm）六、变截面位置 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范中规

6、定，当腹板宽度有变化时，其过渡段长度不应小于12倍腹板宽度差，本设计主梁采用等高形式。横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，为布置锚具的需要，在距离梁端150cm开始设置变截面。沿桥梁纵向从变截面位置开始到第二个挡板的范围内进行马蹄过渡，马蹄部分为配合钢筋束弯起开始向支点逐渐抬高在马蹄抬高，布置形式如下图。 图5 变截面结构尺寸图（尺寸单位：cm）第三章 行车道板的计算一、恒载及内力计算1、恒载计算1) 人行道重力集度：2) 栏杆重力集度：3) 桥面铺装重力集度： a、沥青： b、混凝土三角垫层： 4) T梁翼板自重： 则： 2、 恒载内力 二、活载及内力计算本设计中行车道板的计算按铰接板计算将后轮

7、作用于铰接缝上，后轴作用力为P=140kN，荷载作用图和轮压分布宽度如图6、图7所示。 图6 荷载作用示意图 图7 轮压分布宽度1、 车道板有效宽度计算通过查询 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范确定后轮着地宽度。 铺装层厚度 后轮着地面积按照的应力扩散角分布于混泥土板面。则作用于行车道板顶面的矩形荷载压力面积的边长为： 行车方向： 垂直于行车方向： 有效宽度 有效分布宽度发生了重叠，所以应重新计算有效宽度 有效宽度2、活载内力计算 冲击系数:公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）上第6条规定，汽车荷载的局部加载及在T梁、箱梁悬臂板上的冲击系数采用1.3。作用于每米宽板条上的弯矩

8、为：作用于每米宽板条上的剪力为：2、 荷载组合恒载与活载产生同号内力时，组合：恒载与活载产生异号内力时，组合：故行车道板的设计内力： 弯矩： 剪力：第四章 主梁内力计算一、恒载内力计算计算恒载时，通常将跨内横隔梁、桥面铺装层重量、人行道重量和栏杆重量平均分配各主梁。因此，对于等截面主梁的梁桥，其计算恒载为均布荷载。1、 重集度的计算（1） 主梁的重力集度 中截面面积 端截面面积 变截面末端面积主梁自重集度： （2）、横隔板自重集度 中横隔板面积 端横隔板面积 中主梁横隔板重力集度 边主梁横隔板重力集度（3）、人行道、栏杆和行车道板自重集度中主梁的重力集度：边主梁的重力集度：2、 主梁恒载引起的

9、内力（1） 支座处弯矩:中主梁 边主梁（2）支座处剪力：中主梁 边主梁（3）跨中弯矩： 中主梁 边主梁 （4）跨中剪力：中主梁 边主梁2、 活载内力计算1、 横向分布系数的计算因结构对称，故只须计算号梁，号梁，号梁的内力，号梁的内力与号梁的相同，号梁的内力同号梁的相同杠杆原理法计算支点处的横向分布系数根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置，对于汽车横向轮距为180cm,两辆汽车车轮的横向最小间距为130cm, 车轮距离人行道缘石最少为50cm.。由此，求出相应于荷载位置的影响线竖标后，可求得梁的横向分布系数。计算结果及其示意图如图8

10、所示。图8 号梁横向分布系数图号梁：可变作用（汽车）：图9 号梁横向分布系数图 号梁：可变作用（汽车）：图10 号梁横向分布系数 号梁：可变作用（汽车）：刚性横梁法求跨中横向分布系数对于此桥梁，主梁的横截面均相等，则各梁的相等，梁数n=5,梁间距为200cm, 号梁:图11 号梁横向分布系数图号梁:图12 号梁横向分布系号梁:图13 号梁横向分布系 2、活载内力计算1）、计算基频按桥规4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。简支梁的基频可采用下列公式计算：式中： 截面惯性矩，计算得 梁的弹性模量，取 计算跨径，取 跨中处单位长度的质量，计算得： ，则： 2）、

11、计算冲击系数根据桥梁规范，本桥的基频满足：，可计算出汽车荷载的冲击系数为：3）梁跨内力计算时的荷载计算根据桥规，公路II级的均布荷载标准值和集中荷载标准值为： 分布荷载： 计算弯矩时： 计算剪力时：4）内力计算截面弯矩计算的一般公式：式中： 所求截面的弯矩或剪力； 汽车荷载的冲击系数，对于人群荷载不计冲击系数； 多车道桥涵的汽车荷载折减系数； 车道荷载的均布荷载标准值； 使结构产生最不利效应的同号影响线面积； 车道荷载的集中荷载标准值； 所加载影响线中一个最大影响线峰值； 号梁的内力计算（影响线和纵向分布系数如图14所示）。 a、跨中弯矩 A、车道荷载布置图B、跨中弯矩影响线C、跨中剪力影响线

12、D、支座剪力影响线E、纵向分布系数分布图图14 边梁内力影响线 横向车队折减系数： b、 跨中剪力 c、支座处剪力（最大剪力）在计算主梁的最大剪力时（梁端截面），鉴于主要荷载位于所考虑一端的变化区段内，而且相对应的内力影响线坐标均接近最大值，故应该考虑该段内横向分布系数变化的影响，对位于靠近远端的荷载，鉴于相应影响线坐标值的显著减小，则近似取用不变的来简化计算 号梁的内力计算a、跨中弯矩 b、跨中剪力 c、支座处剪力（最大剪力） 号梁的内力计算a、 跨中弯矩 b、跨中剪力 c、支座处剪力（最大剪力） A、车道荷载布置图B、跨中弯矩影响线C、跨中剪力影响线D、支座剪力影响线E、纵向分布系数图15

13、 中梁内力影响线第五章 荷载效应组合一、组合类型1、按照承载力极限状态设计时的作用效应组合： 其中结构重要性系数按照公路桥涵设计通用规范规定的结构设计安全等级采用，对应于设计安全等级一级、二级、三级分别取、1.1、1.0、和0.92、 按照正常使用极限状态设计时作用效应的组合1）、作用短期效应组合其中指可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力）、人群荷载、风荷载、温度梯度作用、其他作用 2）、作用长期效应组合 其中指可变作用效应的频遇值系数，汽车荷载（不计冲击力）、人群荷载、风荷载、温度梯度作用、其他作用二、组合计算按照承载力极限状态设计时的作用效应组合：作用短期效应组合： 作用长期效应

14、组合： 各组合值按下列表所示：表1 跨中弯矩组合梁号跨中弯矩（kNm）承载力组合（kNm）短期效应组合（kNm）长期效用组合 （kNm）恒载活载号梁3565.161288.676082.33 4467.229 4080.628号梁3662.811026.545832.528 4381.3884073.426号梁3662.81774.7505480.022 205.1533972.710表2 跨中剪力组合梁号跨中弯矩（kNm）承载力组合（kNm）短期效应组合（kNm）长期效用组合 （kNm）恒载活载号梁0110.56154.9177.93244.224号梁088.14123.39661.69835.256号梁066.5293.12846.56426.608表3 支座剪力组合梁号支座剪力（kNm）承载力组合（kNm）短期效应组合（kNm）长期效用组合 （kNm）恒载活载号梁 314.11187.663639.661445.475389.176号梁332.828260.68764.346515.