桥梁工程课程设计计算书5

1、、设计资料1、桥面净空：净 8.5+2 1.0m 人行道；2、主梁跨径和全长：主梁：标准跨径 :Lb=22m计算跨径 :L=21.50m（ 支座中心距离 ）预制长度： L=21.96 （主梁预制长度）3、设计荷载：公路 - 级，人群 3.0KN/m2 ，每侧栏杆及人行道的重量按4.5KN/m 计，安全等级为二级，本桥设置 5cm 厚的沥青混凝土和 8cm 厚的 C25 混凝土作垫层的桥面铺装。结构尺寸 见 五、设计图纸、行车道板内力计算、恒载及其内力（以纵向 1m 宽的板进行计算） （ 1）、每延米上的恒载 g 的计算 ：沥青混凝土面层 g1 ：0.05 1.0 21=1.05KN/mC25

2、防水混凝土面层 g2 ：0.08 1.0 23=1.84KN/m0.09 0.14T形梁翼板自重 g3： 0.09 0.14 1.0 25 2.875KN /m 32合计： ggi 5.765.KN /m（2）、每米宽板条的恒载内力为1 2 1 2弯矩 M A,g2 gl02 2 5.765 0.902 2.335KN m剪力 QAg g l0 5.765 0.90 5 .189 KN2、车辆荷载产生的内力 将车辆荷载的后轮作用于铰逢轴线上，后轴作用力标准值 P=140KN ， 轮压分布宽度如图 所示，后轮着地着地长度为 a2 0.2m, 宽度为 b2 0.6m, 则 得：a1 a2 2H 0

3、.2 2 0.13 0.46m b1 b2 2H 0.6 2 0.13 0.86m荷载对于悬臂根部的有效宽度为： a a1 d 2l0 0.46 1.4 2 0.90 3.66m 由规范：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+u=1.3 作用于每米宽板条上的弯矩为：M A, p2P(1 ) 24Pa(l0 b41) 1.32 1404 3.66(0.900.86) 17.031KN m4作用于每米宽板条上的剪力为：2P 140 2QAp (1 ) 1.3 24.863KN Ap 4a 4 3.663、荷载组合：恒+汽MA M A,g MA,p 2.335 ( 17.0

4、31) 19.366 KN mQA QA,g QA, p 5.189 24.863 30.052 KN所以，行车道板的设计内力为：M A 19.366 KN mQA 30.052 KN三、 主梁横向分布系数计算：(1)计算支点主梁横向分布系数 当荷载位于支点处时，应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数。绘制梁的荷载横向分布影响线，如图 所示。在影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。并求出相应于荷载位置 的影响线竖标值。求荷载横向分布系数求出相应于荷载位置的影响线竖标值后， 就可得到横向所有荷载分布给 1 号梁的最大荷载值为：1、1 号梁荷载横向分布系数汽车荷载 max A1qPq q q Pq

5、0.875 Pq 0.4375 Pq2 2人群荷载： max A1rr Pr 1.00 1.375Pq故 汽车荷载： moq1 0.4375人群荷载： mor 1 1.375同理可算出2 号梁荷载横向分布系数汽车荷载： moq2 0.55 ，人群荷载不考虑号梁荷载横向分布系数mor 30汽车荷载： moq 0.5625 ，人群荷载：2）、计算跨中主梁横向分布系数宽跨比 B/l=21.5/10.5=0.4880.5故用偏心压力发来绘制各号梁的横向影响线，并计算横向分布系数 m本桥各根主梁的横截面相等， n=5 ，主梁间距为 2m ，则，ai2 a12 a22 a32 a42 a5212 2 2

6、2(2 2.0)2 2.02 0 ( 2.0)2 ( 2 2.0)2 40m21、1 号梁横向影响线的竖标值为：11由公式得： 112 a1 nai2i11 (2 2.0)2 0.65 40221a121 (2 2.0)215x 4 2.0 x 则： x=6m0.60.2n 0.2n n 2 5 40aii1绘制 1 号，5 号梁影响线如图 所示：进而由 11和 15计算横向影响线的零点位置，设零点到 1 号梁位的距离为 x，所以车辆荷载：11m 1 1( )cq 2 q 2 q1 q2 q3 q41 0.6(5.75 3.95 2.65 0.85) 0.6626人群荷载： mcr0.6(6

7、0.25 0.5) 0.6756.0同理算 2 号，4 号梁横向影响线的竖标值为：由公式得：1 a1 a2 1 2 2.0 2.0211n2 0.421 n n 2 5 40 aii11a1 a2 1252 ai2 2.0 2.040i1影响线如图 所示：所以车辆荷载：11 mcq 1 q 1 ( q1 q2 q3 q4)221 0.4 (7.75 5.95 4 .65 2.85) 0.53280.4 人群荷载： mcr(8 0.25 0.5) 0.437583 号梁横向影响线的竖标值为：由公式得： 311 a1 a3nn2ai0.235a1 a20.22ai影响线如图 所示：11所以车辆荷载

8、： mcq 2 q 2 (0.2 4) 0.4人群荷载： mcr0 .2 0 .2 0.4四、主梁内力计算1 、恒载内力计算 ：（1）恒载集度： 主梁： g1 0.20 1.30 0.09 0.14 （2.0 0.20） 25 11.675KN / m12横隔梁：对于边主梁0.695KN / m对于中主梁：1g2 2 0.695 1.39KN / mg21.00 (0.09 0.14) (2.0 0.20) 0.15 5 256.375KN / m21.5栏杆和人行道：g4 4.5 2 1.8KN / m45桥面铺装层：g30.08 8.5 21 0.09 8.5 23 5作用于边主梁的全部恒

9、载 g 为：g =gi 11.675 0.695 6.375 1.8 20.545KN / m作用于中主梁的恒载强度为：1g1 11.675 1.39 6.375 1.8 21.24KN / m2）恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力，计算图式如图M x g2x (l x)Qx g2 (l 2x)各计算截面的剪力和弯矩值，列于表截面位置 x剪力弯矩内力边主梁中主梁边主梁中主梁X=0220.859228.3300X=L/4165.644114.165890.337920.455X=L/2001187.1161227.2742、活载内力计算( 1)荷载横向分布系数见 三 主梁横向分布系数计算(1)汽车荷

10、载的冲击系数E：查表 C25 混凝土 E取 3.0 1010 PaIc ： 主梁截面重心位置：11.5 13038 .74 cmmc3G 20.545 103 g 9.812 22.094 103 NS* 1 2 /m2(200 20) 11.5 130 20简支梁桥的基频：10 EI c 3.14 3.0 1010 0.0773f12 c 23.574 Hz2l 2 mc 2 21.522094当 1.5Hz f1 14Hz=0.1767 ln f -0.0157=0.1767 ln 3.574 - 0.0157 =0.209 所以冲击系数： 1+ =1.209=1 ，双车道不折减公路级，

11、qk 10.5KN /m集中荷载 Pk， 计算跨径 L 5m 时， Pk =180KN ， L50m 时，Pk =360KN ， 5 L 50 采用直线内插求的公路级为公路级的 0.75 倍qk 10.5 0.75 7.875KN /m 21.5-5Pk 0.75 1802510.5-55（360-180） 184.5KN当计算剪力效应时， Pk , 1.2 184.5 221.4KN人群 级 Pr 3KN /m 人群 级 Pr 2.25KN /m2）内力影响线面积计算 （表 ）截面面 面 截面 面面 类型影响线面积 影响线图Ml1 2 1 2l 2 21.52 57.78288Ml43 2

12、3 2l 2 21.52 43.3432 32Ql21121.5 0.5 2.687522Ql41321. 5 0.75 6.0524Q011 21. 5 10.7521）跨中弯矩 M l/ 2计算对 1 号，5 号梁 公路级汽车活载的跨中弯矩：Ml/2,q (1 ) mcq1( qkpk y)21.51 0.66 (7.875 57.78 184 .5) 1154 .38 KN M人群荷载的跨中弯矩： M l M cr1 Pr0.675 3 0.75 57.78 87.75KN m2,r对于 2 号梁和 4 号梁 公路级汽车活载的跨中弯矩：M l /2,q (1 ) mcq2(qkw pk

13、y) 21.51 0.53 (7.875 57.78 184.5 )4927 .01KN M人群荷载的跨中弯矩： M l M cr2 Pr0.4375 3 0.75 57.78 56.88KN m2,r对于 3 号梁 公路级汽车活载的跨中弯矩：M l/ 2,q (1 )mcq3(qk w pky)21.51 0.40 (7.875 57.78 184.5 )4 699.63KN M人群荷载的跨中弯矩： M l M cr3 Pr0.4 3 0.75 57.78 52.00KN m2,r2)跨中剪力 Ql /2计算对 1 号，5 号梁 公路级汽车活载的跨中剪力：Ql/2,q (1 ) mcq1(q

14、k1.2pk y)1 0.66 (7.875 2.6875 1.2 184.5 0.5) 105.22KN人群荷载的跨中剪力： QlM cr1 Pr0.657 3 0.75 2.6785 3.96KNl2,rcr1 r对于 2 号梁和 4 号梁 公路级汽车活载的跨中剪力：Ql /2,q (1 ) mcq2(qkw 1.2pk y)1.228 1 0.53 (7.875 2.6875 184.5 1.2 0.5) 85.82KN人群荷载的跨中剪力： QlM cr2 Pr0.4375 3 1 2.6785 3.53KNl2,rcr 2 r对于 3 号梁 公路级汽车活载的跨中剪力：Ql /2,q (

15、1 ) mcq3(qkw 1.2pk y)1 0.40 (7.875 2.6875 1.2 184.5 0.5) 63.77KN人群荷载的跨中剪力： QlM cr3 Pr0.40 3 0.75 2.6785 2.41KNl2,rcr3 r13) 1 跨弯矩 Ml/4 计算l/ 4对 1 号，5 号梁公路级汽车荷载的1跨弯矩：4M l /4,q (1 )m cq1(q kp k y)31 0.66 (7.875 43.34 184 .521.5)16865 .82KN M1人群荷载的 1 跨弯矩：4M lM cr1 Pr0.675 3 0.75 43.34 65 .82KN m,r4对于 2 号

16、梁和 4 号梁公路级汽车荷载的11 跨弯矩：4M l /4,q (1 )m cq2(qkpk y)1 0.53 (7.875 43.34 184 .5 3 21.5)16695 .28KN M1人群荷载的 1 跨弯矩：M l M cr 2 Pr0.4375 3 0.75 43.34 42.66KN m44,r对于 3 号梁公路级汽车荷载的1跨弯矩：4M l /4,q (1 )m cq3(qkpk y)1 0.40 (7.875 43.34 184 .5 3 21.5)16524 .74KN M1人群荷载的 1 跨弯矩：M lM cr 3 Pr0.4 3 0.75 43.34 39.01KN m

17、4,r414) 1 跨剪力 Ql/4 计算4对 1 号，5 号梁公路级汽车荷载的11 跨剪力4Ql /4,q (1 )mcq1(qk 1.2pk y)1 0.66 (7.875 6.05 1.2 184.5 0.75) 170.51KN1人群荷载的 跨剪力： QlM cr1 Pr0.675 3 0.75 6.05 9.19 KN44l ,rcr1 r对于 2 号梁和 4 号梁1公路级汽车荷载的 跨剪力4Ql / 4,q (1 ) mcq2(qk 1.2pky)1 0.53 (7.875 6.05 1.2 184.5 0.75)人群荷载的 14 跨剪力：136.94KNQlM cr2 Pr0.4

18、375 3 0.75 6.05 5.96KN,r4对于 3 号梁1公路级汽车荷载的 1 跨剪力4Ql/4,q (1 ) m cq3( qk1.2pk y)1 0.40 (7.875 6.05 1.2 184.5 0.75)103.34KN1人群荷载的 1 跨剪力4QlM cr 2 Pr0.40 3 0.75 6.05 5.45KN4,r5)支点截面剪力的计算：作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线，如图1 横向分布系数变化区段的长度 a 21.5 5.35 5.4m2对应支点剪力影响线的荷载分布，如图 所示12 影响线面积 21.5 1 10.75m 22附加三角形荷载重心处影

19、响线坐标为：11 (21.5 5.4) y 3 0.91621.5汽车荷载的支点剪力：QA (1 )m(c qk1.2Pk y) QAaQA (1 ) (mo -mc)qk y (mo -mc) 1.2Pk y) 2对 1 号，5 号梁 公路级汽车活载的支点剪力：aQA (1 ) (mo -mc)qk y (mo -mc) 1.2pky)25.41 (0.4375 - 0.66) 7.875 0.916 (0.4375 - 0.66) 1.2 184.5 12-64.80KNQo,q (1 )mc(qk1.2pk y) Qo,q1 0.66 (7.875 10.75 1.2 184.5 1)

20、Qo,q244.21KNQo ,qQo,q244 .21 64.80 159 .41KN人群荷载的支点剪力：aQor mcpr(mo - mc)pr y25.40.675 3 0.75 10.75 (1.375 0.675) 3 0.75 0.916 218.22KN对于 2 号梁和 4 号梁 公路级汽车活载的支点剪力：Qo,q (1 )mc(qk1.2pk y) Qo,q1 0.53 (7.875 10.75 1 .2 184.5 1) Qo,q196.11KNQo, qQA (1 )a 2(mo - mc)qk y (mo - mc) 1.2pky)5.41 (0.55 - 0.53) 7

21、.875 0.916 (0.55 - 0.53) 184.5 1.2 125.82KNQo,q 199 .19 5.82 205.01KN人群荷载的支点剪力：Qor mc prw ( mo - mc)pr y25.40.4375 3 0.75 10.75 (0 0.4375) 3 0.75 0 .916 28.15KN对于 3 号梁 公路级汽车活载的支点剪力：Qo,q (1 )mc(qk1.2pk y) Qo,q1 0.40 (7.875 10.75 1.2 184.5 1) Qo, q148.01KNQo, qaQA (1 ) (mo -mc)qk y (mo - mc) 1.2pky)25.41 (0.563 - 0.4) 7.875 0.916 (0.563 - 0.4) 1.2 184.5 1247.47KNQo,q 148.01 47.47 195.48KN人群荷载的支点剪力：Qor mcpr2a(mo -mc)pr y5.40.40 3 0.75 10.75 (0 0.40) 3 0.75 0.9168.85KN3）主梁内力组合（表）梁号内力恒载汽车活载人群活载内力组合abc1.2a+1.4b+0.8c1号Ml4890.337865.8265.822333.208Ml21187