桥梁工程课程设计完整版

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 X 1.5r人行道2 主梁跨径及全长标准跨径lo=21.70m （墩中心距离）计算跨径l =21.20m （支座中心距离）主梁全长l全=21.66m （主梁预制长度）3 设计荷载公路 I 级；人群荷载 3.0kN 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23kN m3），混凝土垫层厚6cm （重力密度 为24kN m3），T梁的重力密度为25kN m36 T 梁简图如下图主梁横截面图二、 设计步骤与方法I 行车道板的内力计算和组合（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

2、面 gi :0.05X 1.0 X 23 1.15kN m混凝土垫层 g2 :0.06X 1.0 X 24 1.44 kN mT 梁翼板自重 g3: g3008014 1.0 25 2.75 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 1820.71m弯矩MAg*gl21 5.34 (0.71)21.35kN m剪力 QAg glo 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，轮压分布宽度如图5所示，车辆荷载后轮着地长度为& 0.20m，宽度b 2 0.60m，则

3、得：a a2 2H 0.22x 0.110.42mb1 M 2H 0.6 2x 0.110.82m荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度：a a1 d 2lo 0.42 1.4 2 0.713.24m2）计算冲击系数卩结构跨中截面的惯矩Ic:1翼板的换算平均高度：h 8 1411cm21601118112130181601811130181141.22111182 18212a130主梁截面重心位置：a则得主梁抗弯惯矩：1 3Ic16018111601812221306 413041.26.63 10 m241.18 cm结构跨中处单位长度质量 mc:3G 15.45 10g91.577 103 N

4、s2/m2混凝土弹性模量E :取 E 2.80 1010 N/m2由以上数据可得简支梁桥的基频:_ 国 3.14(2.8010 0.06630002I2 ” mc22 1.577 1033.790 Hz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:110.1767In f 0.01571.22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:Map1 旦 i b1o4a 41.3140 24 3.240.71 陛414.18 kN m作用于每米宽板条上的剪力为:Qap1 1.3 40p4a 4 3.2428.52 kN（三

5、）内力组合1）承载能力极限状态内力组合计算Mud"1.2M Ag"1.4M AP匸2 (1.35) 1.4 (14.18)21.47 kN mQud 1.2QAg 1.4Qap 1.2 3.791.4 28.5244.48 kN2)正常使用极限状态内力组合计算Mud M Ag 0.7M AP 1.35 0.7 ( 14.18)11.28 kN mQud QAg 0.7Qap3.79 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

6、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。1#梁车辆荷载maxAq人群荷载0.438PqmaxAirP 0.75 1.656Por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 m°r1 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：2#梁m°q20.5 和 m°r20 （ 4号同 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

7、 别为3#梁m°q30.594 和 mor30（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：n由于It Cbt3i 11 1.6 0.113 0.300 1.19 0.1832.79 10 3m431.402l 21.22.652GIt l0.85El B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，贝U5345aia2a3a4 a5i 125.6m21号梁横向影响线的竖标值为1120.2 0.852 a1i 10.4 0.54152Q0.2 0.852a1i 10.40.14由1115绘制1号梁横向影响线，如下图示最不利荷载位置L i .L

8、 i )Anr-gig4J_一B 5 1.6于是，1号（5号同1号）梁荷载横向分布系数计算如下（以Xqi和Xr分别表示影响线零点至汽车车轮和人群荷载集度的横坐标距离）：车辆荷载：1mcr1 =-1q 2( q1q2q31 11 q4) kXq1 Xq2 Xq3 Xq4)0.455人群何载：mcr111xr0.564x同理可得2号、4号梁的荷载横向分布系数:Jill七一一oi5L2#梁影响线121 n=0.285;125_n=0.115车辆荷载：mcq2 =0.115；人群荷载：mcr2=0.313同理可得3号梁的荷载横向分布系数:3#梁影响线131na；10.2 ；352naii 10.2车辆

9、荷载：mcq3 =0.4 ；人群何载：mcr3=0.2（三）主梁荷载横向分布系数汇总梁号何载位置公路-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、*0.08 0.14主梁：g10.18 1.31.6 0.1825 9.76kN/m1 2横隔梁：对于边主梁：1.000.08 0.141.60 0.182 221.200.15 5 250.056kN /m对于中主梁：1g2 2 0.056 0.112 kN/mg2桥面铺装层：g30.05 7 23 0

10、.06 7 243.63 kN/m5栏杆和人行道:g42 kN/m作用于边主梁全部恒载 g为：ggi9.76 0.056 3.63 2 15.45 kN/m作用于中主梁的恒载集度为：g1gi 9.76 0.112 3.63 215.50 kN/m2.恒载内力l/4跨中弯矩影响线0.751/4跨弯矩影 响线1/4跨剪力影支点剪力影响线响线边跨弯矩剪力影响线计算主梁的弯矩和剪力,2qlx 珈2 ；2 212ql qx;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)M 0(0)1x -415.4521.

11、2Q21.2 22481.9(82.2)15.45 21.221.2M21.2244651.0(653.1)1x2Q 0(0)M 1 15.452868.0(870.8)810.1767ln0.01571.22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。（二）活载内力计算计算弯矩效应时1801 -计算剪力效应时1.2238公路-1级中均布荷载qk10.5kN/m1.公路-I级中集中荷载耳计算295.2 kN2.冲击系数口212 5246 kN50 5因双车道不折减，故E =1。3. 跨中弯矩M |计算2跨中弯矩影响线如下图影响线面积：1 2122l818 212 5618 m

12、 ； y 4 53由于跨中弯矩横向分布系数 如下：1号，5号梁最大，所以只需计算 1号，5号梁的弯矩，计算(1) 对于1号梁M112qmcq1 qkpky1.22 1 0.455 10.5 56.18 246 5.31051.19kN m公路-1级汽车活载的跨中弯矩: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-1级汽车活载的跨中弯矩:M11mcq2 qkpky 1.22 1 0.115 10.5 56.18 246 5.3265.68kN mq人群荷载的跨中弯矩M1mcr2pr0.313 3 1.5 56.18

13、79.13 kN mr2(3) 对于3号梁公路-I级汽车活载的跨中弯矩：M 11mcq3 qkpky 1.22 1 0.4 10.5 56.18 246 5.3924.12kN m2q人群荷载的跨中弯矩Mir2mcr3 pr0.23 1.5 56.18 50.56 kN m4. 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2的荷载横向分布系数mcq来计算。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：Q11mcq1 qk pky 1.22 1 0.45

14、5 10.5 2.688q2295.2 5.397.60kN人群荷载的跨中剪力:Q1mcr1qr 0.564 3 1.5 2.688 6.82 kNr2(2) 对于2号和4号梁 公路-I级汽车活载的跨中剪力:Q112qmcq2 qkpky1.22 1 0.11510.5 2.688295.2 5.324.67kN人群荷载的跨中剪力:Q1mcr2qr 0.313 3 1.5 2.688 3.79 kNr(3) 对于3号梁 公路-I级汽车活载的跨中剪力:Qi1 mcq3 qk Pky 1.22 1 0.410.5 2.688 295.2 5.385.80kN2q人群荷载的跨中剪力：Qlmcr3.q

15、r.0.2 3 1.5 2.688 2.42 KNr25. 支点剪力Q0算剪力影响线如下图所示:L.3ol影响线面积为：1 21.2 1 10.6m2 ； y=1221 2横向分布系数变化区段的长度：a=4.85 5.75m2121.2 5.75附加三角形重心影响线坐标:3Y 10.91021.2(1) 对于1#和5#梁 公路一一I级汽车活载的支点剪力1.22Q0集1qk mcq110.5 0.455moq110.6m°q1Pky=1.221mcq1 y5.75丁°438 O.4550.91。 6121KN0.438 295.2 1 157.74kNQo Q0均 Q0集 6

16、1.21 157.74218.95kN人群荷载支点剪力：Qor mcrQr- 口0和-口“1 Y25.75564 3 1.5 10.6(1.656 0.564) 3 1.5 0.910=39.76kN(2) 对于2#和4#梁公路一一I级汽车活载的支点剪力:qk mcq2a2 m°q2 mcq2、5.75 /小=1.22 X 1X 10.5X 0.115X 10.6+X( )X 0.9102=28.52kNQo集1m0q2Pky =1.22 X 1X 0.5X 295.2X 1=180.07kNQoQo均 Qo集 =208.59kN人群荷载的支点剪力:Qormcr2q r2 mor2&

17、quot;mcr2 丫5.75 /、=0.313X4.5X 10.6+( 0-0.313)X 4.5X 0.9102=11.25kN(3) 对于3#梁公路一一I级汽车活载的支点剪力:Qo均1a_qk叫32叫3叫3 y=1.22 X 1X 10.5X 0.4X 10.6+575 X( 0.594 0.4)X 0.910=60.82kNQ0集1m0q3P.y =1.22 X 1X 0.594X 295.2X 仁213.92kNQoQo均 Qo集 =274.74kN人群荷载的支点剪力：Qorm cr3q r2 口。3-口“3 Y25.75 /、=0.2 X 4.5X 10.6+ X( 00.2)X

18、4.5X 0.9102=7.19kN16. 跨弯矩计算4影响线面积=1 X 3 X l2=31.74m22 16y= X 18.4=3.4516(1) 对于1#梁:按公路I级汽车荷载:Mq =(1+ 卩)M cq1 ( qk+ Pky)=1.22X 0.455X( 10.5X 42.135+246X 3.975) =788.39kN m人群荷载的跨中弯矩:M r =0.564X 4.5X 42.135=106.94kN m4按公路I级汽车荷载：M a =1.22 X 1X 0.115X( 10.5X 42.135+ 246X 3.975) =199.26kN m4人群荷载的跨中弯矩:M r =

19、0.313X 4.5X 42.135=59.35KN m4(3)对于3#梁:*i_II-.“按公路一级汽车荷载:Mq 1.22 0.4 (10.5 42.135 +246 3.975)693.09 kN m人群荷载的跨中弯矩：M r =0.2 X 4.5X 42.135=37.92kN m417. 跨截面的剪力41/4跨剪力影响线如下图：287.04KN10.50KN/m人群荷载I H h3.0KN/mQ1/4影响线1 33影响线面积=X X IX =5.96m2; y=0.75m2 44(1) 对于1#梁：Qq =（1+ 卩）(m°q1 -mcq1)y=1.22 X 0.498X(

20、 10.5X 5.18+233.6X 0.75)=139.49KNQ： =0.713 X 4.5X 5.18=16.62KN4(2) 对于2#梁：Qq =（1+ 卩）-qk【mcq1 (m°q1 -mcq1)y=1.22 X 0.132X( 10.5X 5.18+233.6X 0.75)=36.97KNQr =0.322 X 4.5X 5.18=7.51KN4(3) 对于3#梁：4（1+ 卩）+ a ( moqi -mcqi) y2=1.22 X 0.4 (10.5X 5.18+ 233.6X 0.75)=112.04KNQr =0.2 X 4.5X 5.18=4.66KN4（三）荷

21、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:GiSGik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 X 1.4X人群荷载 =1.2 X恒荷载+1.4 X汽车荷载+0.8 X 1.4X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1,5868.01051.19142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56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

22、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 .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计算弯矩时：F缶=丄 Pk yk + - qk k2 2纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为:11

23、=一 X 238X 1+ X 10.5X 4.85=144.463kN22POr = q°ror =4.5 X 4.85=21.825KN2、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 计算如下：M r的影响线竖标可11 =0.54,21 =0.285,13 =°.2 ,15= - 0.14；25 =0.115 ；23 =0.2P=1作用在1号梁轴上时:Mr1 =11 X 1.5d+ 21 X 0.5d 1 X 1.5d=0.54X 1.5X 1.6+0.285X 0.5X 1.6 1X 1.5X 1.6= - 0.88P=1作用在5号梁轴上时:Mr5 = 15 X 1.5d+25 X 0.5d=(-0.14)X 1.5X 1.6+ 0.115X 0.5X 1.6= - 0.24P=1作用在3号梁轴上时：Mr3 =13 X 1.5d+23 X 0.5d=0.2 X 1.5X 1.6+ 0.20X 0.5X 1.6=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Mr影响线如图所示:3、绘制剪力影响线