桥梁工程课程设计

1设计设计说明设计资料计算内容课程设计报告书主要内容课程设计要求课程设计参考资料计算书()结构自重及其内力()汽车车辆荷载产生的内力()内力组合()行车道板配筋()恒载计算()活载计算主梁内力组合主梁截面设计、配筋及验算主梁受力钢筋配置截面抗弯承载力验算斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算横隔梁内力计算主梁变形验算()验算主梁的变形()预拱度计算支座的设计计算()确定支座的平面尺寸()确定支座的厚度()验算支座的偏转情况()验算支座的抗滑稳定性：2设计设计说明本设计是学生学完《桥梁工程》后进行的综合基本训练，也是对学生学习情况的检验。通过课程设计，使学生较系统地复习和巩固所学的课程知识，熟悉桥梁的横向分布系数的算法，熟悉公路桥涵设计内力计算、荷载组合以及荷载效应不利组合的采用，掌握T形梁的基本构造TT算方法和过程，加强运算、绘图和文字说明等基本技能的训练；学会查阅技术资料和书刊，提高综合应用的能力。桥面净宽净×主梁跨径及全长标准跨径计算跨径(墩中心距离)(支座中心距离)主梁全长(主梁预制长度)全设计荷载汽车级；人群荷载钢筋——直径≥时采用级钢筋，其余采用级钢筋。混凝土——主梁采用，人行道、栏杆及桥面铺装采用。沥青表面处治厚(重力密度为)，混凝土垫层厚~(重力密度为)，梁的重力密度为。3设计)行车道板的内力计算和组合计算主梁的荷载横向分布系数用杠杆原理法求支点截面的横向分布系数，用偏心压力法求跨中截面的横向分布系数。主梁内力计算横隔梁内力计算主梁配筋主梁变形验算4设计(1)4号主梁跨中处及支点处横向分布系数mc、mo(支点处按“杠杆原理法”计算，跨中按“修正偏心受压法”计算)；(4)荷载组合和4号主梁的控制内力：弯矩组合(1/4跨、1/2跨)、剪力组合(梁端、1/2；(5)横隔梁的内力计算，梁的变形和挠度计算以及梁支座的设计计算；(6)截面配筋：按极限状态法设计纵向受力钢筋、箍筋、弯起钢筋、纵向水平防裂钢筋；(7)绘制主梁构造图和钢筋布置图(包括主梁纵断面图、横断面图(含支座处、1/4跨及跨中)、一片钢筋明细表(其中钢筋明细表的格式为：编号、直径、每根长度、数量、共长)；(1)计算资料采用16开纸用钢笔书写(2)设计图纸一律采用铅笔绘制，幅面采用3号图纸(197X420)需要时可按边长的1/3均按标准格式。，[]《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范》–)人民交通[]姚玲森，《桥梁工程》出版社：人民交通出版社，5设计计算书()结构自重及其内力①每延米板上的结构自重沥青表面处治混凝土垫层梁翼板自重合计2②每米宽板条的恒载内力Q=gl=5.371=5.37kNAg0()汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为，轮压分布宽度车辆荷载后轮着地长度为a=0.20m，宽度b=0.60m则212板的有效分布宽度：①荷载在跨径中间3333l2计算剪力时：a=a+d+=0.42+1.4+=2.49m133②荷载在板的支承处1由于这是汽车荷载局部加载在梁的翼缘板上，故冲击系数取1+=1.3汽车荷载作用于每米宽板条上的跨中弯矩为6设计op8a282.52214.35kNm自重荷载作用于每米宽板条上的跨中弯矩为M1gl2og82.685kNmMMM14.352.68517.04kNmoopog跨中弯矩：MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM中M支点弯矩：MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM(()内力组合①承载能力极限状态内力组合计算udAgAcudAgAgM27.078kNm所以，行车道板的设计内力为udQ107.58kN②正常使用极限状态内力组合计算udAgAcudAgAg7设计(4)行车道板配筋<1>行车道板的尺寸复核①正截面：矩形截面板的抗弯极限承载力：MMMMMMMMMMMMMMMMMMM跨中MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM中MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMM中。MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMM所以尺寸合格<2>行车道板配筋①支点处MMMMMMMMMMMMMMMM解得：MMMMMMMMMMMMMMMMMMMM②跨中处MMMMMMMMMMMMMMMM<3>行车道板配筋验算①支点处MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM8设计抗弯承载力MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMMMMMMM②跨中处有效高度MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM抗弯承载力MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM支MMMM所以混凝土和构造钢筋满足抗剪要求()恒载计算M=glx-gxx=gx(l-x)x222利用公式Q=gl-gx=g(l-2x利用公式x22梁横对于边主隔梁梁对于中主梁桥面铺装层栏杆和人行道249设计i对于边主梁对于中主梁合计1x=4剪力()2221x=Q=02()活载计算24(4)18计算活载(车道荷载)和人群荷载引起截面内力(跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力)。①号梁横向分布系数对于汽车荷载对于人群荷载Oq22Orr设计i123456789i=1nna29240ii=1n=15=n=15=-0.9=0.051ii=1由n、n绘制＃梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置4149对于汽车荷载cq42q2对于人群荷载crr②均布荷载和内力影响线面积计算均布荷载均布荷载和内力影响线面积计算表人群影响线面积影响线图式MM2=l28M=l2329=l32Qm02③公路Ⅰ级中集中荷载计算K50-5K2m=G=0.4225=1.07kg/mcg9.81面形心到梁上缘的距离：yy1.200.18(1.20/2)=0.34m0.11(20.18)+1.200.18c122m2凝土取3.251010Paf=则冲击系数c=c⑤跨中弯矩M、处弯矩M、跨中剪力Q、处剪力Q计算见下表l/2l/4l/2l/4因双车道不折减，故=1((或)q截面荷载类型1(Kn/m)公路ⅠM2公路Ⅰ级公路Ⅰ1级公路Ⅰ级111111111111111111Mkrk级1⑥支点截面汽车荷载剪力Q计算0横向分布系数变化区段的长度a=一3.85=2设计附加三角形重心影响线坐标：=0.916 (3)0junKc20c20ji0K00jun0ji⑧支点截面人群荷载剪力Q计算r2控制设计的计算内力确定荷载类荷载类别梁端结构自重汽车荷载人群荷载①②③剪力()梁端跨中序号①②③⑦矩跨中ds设计h0。s形梁受弯构件翼缘计算跨度b/的确定：f按计算跨度l考虑：b/l0f0nh：f/f/fh所以b/f采用的混凝土，则a1f=afb/h/1cffh0/f×××××d所以该形截面为第一类形截面，应按宽度为b/的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。f02Mh2=10860afb/1cf1779.57106=＜h/f不会超筋Sf280f1.6545td=45f280选用根直径为和根直径为的钢筋，则：A2s设计钢筋布置图如上图所示，钢筋的重心位置：66666666666666666666666(66666666666666)6666666666混凝土保护层厚度取且大于66666，实际有效高度为按照截面实际配筋面积计算截面受压区高度为：fA2806346cdfM=f×××()cdf02足要求。设计4.3斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算截面尺寸检验由内力基本组合表可以知道VVd1/2假设最下排根钢筋没有弯起而直接通过支点，则有：fbh=0.5110一3401801147=665.94KNcu,k0yV495.0=495.0KN0d端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件yV0.510一3afbh，可不需要进行斜截面抗剪强度计算，仅0d2tdo按构造要求设置钢筋yV495.0=495.0KN0d2tdo因此，yV0.510一3afbh，应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。0d2td04.3.2检查是否需要根据计算配置箍筋跨中截面支座截面因为()()所以可以在梁，，跨中的某长度范围内按构造配置箍筋，其余区段应该按计算配置箍筋。在下图所示的剪力包络图中，支点处剪力计算值，跨中处剪力计算值，，设计的截面距跨中截面的距离可由剪力包络图按比，在长度内可按构造要求配置箍筋。；v4682参照有关箍筋的构造要求，选用在支座中心向跨中方向长度不小于倍梁高范围内，箍筋间距取用设计段，箍筋间距可取为，其他梁段箍筋间距为。A/(bS)svvA/(bS)svv××××均满足最小配箍率钢筋不小于的要求。()最大剪力V/取用距支座中心处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担的剪力dV/，弯起钢筋(按d°弯起)承担剪力V/不大于d()计算第一排(从支座向跨中计算)弯起钢筋时，取用距支座中心处由弯起钢筋承()计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时，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。由内插法可得，距支座中心处的剪力效应为csd××相应各排弯起钢筋位置及承担的剪力值见于下表：起钢筋的位置与承担的剪力值计算表钢筋钢筋排次弯起钢筋距支座中心距离()承担的剪力值()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：sbsdsf设计f式中，f—弯起钢筋的抗拉设计强度()cdAsb——在一个弯起钢筋平面内弯起钢筋的总面积()9——弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角s排弯起钢筋的面积计算公式如下：syVA=osb=sb0.75103fsin90.75103VVsb=sb算得每排弯起钢筋的面积如下表：排弯起钢筋面积计算表每每排弯起钢筋实际面积弯起钢筋数目A'()ΦΦΦΦ每排弯起钢筋计算面积A()弯起排数由于钢筋根数不同，则钢筋的重心位置也不同，有效高度的值也不同。为了简化计算，可用Φ钢筋的抵抗弯矩为MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMΦ钢筋的抵抗弯矩为MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM跨中截面的钢筋抵抗弯矩2第一排钢筋弯起处正截面承载力为第二排钢筋弯起处正截面承载力为设计第三排钢筋弯起处正截面承载力为第四排钢筋弯起处正截面承载力为第五排钢筋弯起处正截面承载力为钢筋弯起后相应各正截面抗弯承载力梁梁区段支座中心点点点点点点点点截面纵筋ΦΦΦΦΦΦΦ有效高度h()h抗弯承载力(。)受压区高度()全梁抗弯承载力校核图设计支座中心线梁跨抵抗弯矩图弯矩包络图斜截面抗剪强度验算位置为：()距支座中心处截面。()受拉区弯起钢筋弯起点处截面。)锚于受拉区的纵向主筋开始不受力处的截面。()箍筋数量或间距有改变处的截面。()构件腹板宽度改变处的截面。设计支座中心支座中心线梁跨抵抗弯矩图弯矩包络图斜截面抗剪验算截面图式算的界面有：距支点处截面—，相应的剪力和弯矩设计值分别为：距支点中心距支点中心距支点中心Vd处截面—d处截面—Vd处截面—M·d(第一排弯起钢筋弯起点)，相应的剪力和弯矩设计值分别Md·(第二排弯起钢筋弯起点及箍筋间距变化处)，相应的剪力M·d(第三排弯起钢筋弯起点)，相应的剪力和弯矩设计值分别M·d设计距支点中心处截面—(第四排弯起钢筋弯起点)，相应的剪力和弯矩设计值分别dMd·d最大剪力时的弯矩M。最大剪力在计算出斜截面水平投影长度值后，可内插求得。d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：sbs(2+0.6P)fpfcs式中，V—斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪能力设计值()V—与斜截面相交的普通弯起钢筋的抗剪能力设计值()A—斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积()为1响系数，取3svSvvp—箍筋的配筋率，ρsvSvv计算斜截面水平投影长度为式中，—斜截面受压端正截面处的广义剪跨比，m=M/(Vh)，当，取ddoV—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dM—相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值(·)d—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()为简化计算可近似取值为≈(可采用平均值)斜截面—：斜截面内有Φ纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：设计ρA/(bS)Svv斜截面截割两组弯起钢筋ΦΦ，故斜截面—：斜截面内有VVΦ纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：ρ1001608A/(A/(bS)Svvρ斜截面截割两组弯起钢筋ΦΦ，故VV斜截面—：斜截面内有Φ纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：SvvρA/(bSSvvN斜截面截割两组弯起钢筋ΦΦ，故设计V斜截面—：斜截面内有VΦ纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：ρ100=2.441801099A/(A/(bS)Svvρ斜截面截割两组弯起钢筋ΦΦ，故VV钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载力不足而破环的原因，主要是由于受拉区纵向钢筋锚固不好或弯起钢筋位置不当而造成的，故当受弯构件的纵向钢筋和箍筋满足规范构造要求，可不进行斜截面抗弯承载力计算。内力计算()纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：设计111ykN111oq2kk22orr2()绘制中恒隔梁的内力影响线nrrnrrrrrrnrrrrrrnrrrrrrnrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrnrrnrrrrrrnrrrrrrnrrrrrrnrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrnrrnrrrrrrnrrrrrrnrrrrrrnrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrP用于计算截面的右边时r右rrrrP用于计算截面的左边时1即n=n=0.351r右剪力影响线如下图r设计设计公路Ⅰ级公路Ⅰ级影响线影响线()截面内力计算(PPP)，则得下表：oq弯矩PPP剪力P公路(()内力组合(鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计)承载能力极限状态内力组合基本组合P右PPPPPPPPPPPPPPPPPPPP用极限状态内力组合设计MMMMMMMMMMMMMMMMMMM右MMMMMMMMMMMMMMMMM跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩M=592.5kN.m，汽车产生的最大弯矩(不及冲击系数)为591.5kN.m，人群产生的最大弯矩为11.8kN.m，主梁开裂构件等效截面的抗弯()验算主梁的变形频遇值产生的跨中长期挠度：5(MM)L25(0.7591.5+11.8)10315.52f=1.6sGK=1.648B481.75109600600()预拱度计算5ML25(592.5+0.7591.5+11.8)10315.52f=1.6s=1.648B481.7510916001600应设计预拱度5(M+M)L2f=1.6GK248B应做成平顺曲线算设计RRRRRRRRR，R公路一级和人群荷载引起的支座反力标准值分别为和；公路一RR级和人群荷载RRRRRRRRRR作用下产生的跨中挠度，根据气象资料，主梁的计算温差()确定支座的平面尺寸选定支座的平面尺寸为RRRRRRRRRRRRRRRR，采用中间层橡胶片①计算支座的平面形状系数：RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR故得橡胶支座的平均容许压应力RRRRRRRRRRRR。②计算橡胶支座的弹性模量RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR③验算橡胶支座的承压强度RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR()确定支座的厚度①主梁的计算温差为RRRRRR，温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移R