桥梁工程课程设计计算书

桥梁工程》课程设计专 业：土木工程（道桥方向）班级：2011班 学生姓名： 周欣树 学号: 指导教师： 一、确定纵断面、横断面形式，选择截面尺寸以及基本设计资料1.桥面净宽：净一7+2X1.0荷载：公路一II级人群一3.0kNm2人行道和栏杆自重线密度-5.0kN,；m2.跨径及梁长：标准跨径L=13mb计算跨径L=12.40m主梁全长L=12.96m3.材料钢筋：主筋用HRB400级钢筋，其他用HPB335级钢筋混凝土：C40,容重25kN/m3；桥面铺装采用沥青混凝土；容重23kNm34.构造形式及截面尺寸梁高：h二1.0m梁间距：采用5片主梁，间距1.8m。采用三片横隔梁，间距为6.2m

梁肋：厚度为18cm桥面铺装：分为上下两层，下层为C25砼，路缘石边处厚6.0cm；上层为沥青砼，5.0cm。桥面采用1.6%横坡。桥梁横断面及具体尺寸：（见作图）二、确定主梁的计算内力（一）计算结构自重集度（如下表）（二） 计算自重集度产生的内力（如下表）注：括号（）内值为中主梁内力值根据计算经验，边梁荷载横向分布系数大于中梁，故取边梁进行计算分析（三） 支点处（杠杆原理法）由图可求得荷载横向分布系数：汽车荷载：m=三丫耳=°・333oq2人群荷载：m="—1.222orr四）跨中处（修正刚醒横梁法）1、主梁的抗弯惯性矩I*H=抑十12)H=抑十12)=11Cm1(11「21(100 AI=—x162X113+162X11X27.86-+—x18x1003+18x100x-27.86x12V2J12V2 丿平均板厚：22、主梁的=3291237.58cm4=0.03291m4抗扭惯性矩ITi对于T形梁截面，抗扭惯性矩计算如下：见下表.计算抗扭修正系数主梁的间距相等，将主梁近似看成等截面，则得其中：刀It全截面抗扭惯距Ii ---主梁抗弯惯距 L---计算跨径G---剪切模量G=0.4Ea—主梁I至桥轴线的距离i计算得0=0.946<1满足采用修正后的刚醒横梁法计算跨中荷载横向分布系数此桥有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为：故可近似按偏心压力法来计算横向分布系数mc，其步骤如下：（1）、求荷载横向分布影响线竖标本桥梁各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为1.80m,贝山按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值“力•表示单位荷载P=1作用于j号梁轴上时，i号梁轴上所受的作用，计算如下表ij梁号10.57840.3892（2）、画出边主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载，如图计算荷载横向分布系数：绘制横向分布系数影响线图，然后求横向分布系数。由公式可以求出边主梁跨中横向分布系数：据分析可知，边主梁四分点处的横向分布系数与跨中横向分布系数相同。计算均布荷载和内力影响线面积计算值如表：6•计算公路-n级中集中荷载pk计算弯矩效应时：P-0.75180+36°~1^0(12.4-5)二157.2kNk 50一5 _计算剪力效应时：P二1.2x157.2二188.64kNk7•取冲击力系数卩=0.158.计算跨中弯矩和四分点弯矩因双车道不折减，故1，计算结果如下表：9•计算支点截面汽车荷载最大剪力横向分布系数变化区段长度为6.2m，变化区段荷载重心处影响线竖标即：10•计算支点截面人群荷载最大剪力（五）主梁内力组合计算结果见下表：三、确定横隔梁的计算弯矩（一） 确定作用在跨中横隔梁上的计算荷载对于跨中横隔梁的最不利布载如图所示：纵向一列车轮对于中横隔梁上的计算荷载为：根据经验可知：2、3号主梁间横隔梁间的横隔梁弯矩最大，故取2、3号梁间的横隔梁中间的截面为计算截面。（二） 绘制中横隔梁的弯矩影响线按修正偏心压力法求，计算横向分布影响线图如下：P=1作用于1号梁轴上时6=0.5784,耳=0.1784）15P=1作用于2号梁轴上时6=0.3892,耳=0.2946）22P=1作用于5号梁轴上时615=—0.1784）有已学的影响线只是可知M的影响线必定在计算截面处有突变，绘出影响线。r三）截面内力计算将求得的计算荷载P在相应的影响线上按最不利布载，对于汽车荷载并计入冲击力系数（1十卩）:oq（四）内力组合（鉴于横隔梁的自重很小，计算时忽略不计）基本组合：M=0+1.4x169.4=237.16kN.mmax四、行车道板的内力计算（一）结构自重及其内力（按纵向1m宽的板条计算）1•每延米板上的结构自重g桥面铺装层：g1二3.67kN/mT梁翼缘自重：g二4.46kN;m2总计：g二g+g二8.13kNm12每米宽板条的恒载内力（二）可变荷载效应将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为P=140KN,轮压分布宽度如图所示。车辆荷载后轮着地长度为a=0.20m，宽度为b=0.60m，则22a=a+2H=0.20+2X（0.02+0.09）=0.42m12b=b+2H=0.60+2X（0.02+0.09）=0.82m12荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：a=a+d+2l=0.48+1.4+2X0.81=3.5m10由于这是汽车荷载局部加载在T梁的翼板上，故冲击系数取1+卩=1.3。作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米宽板条上的剪力为：三）.内力组合根据作用效应组合的规定，基本组合计算如下：所以，行车道板的设计内力为：M=—25.60kN.m Q二44.94kNAA五、支座选择、支座尺寸的拟定及验算主梁采用C40混凝土，支座处梁肋宽度为30cm，梁两端采用等厚的橡胶支座。支座反力为：R=245.05kN，其中结构自重引起的支座反力标准值R=97.2kN，公路-II级汽车荷载引起的反力标准值ck ckR=143.1kN，人群荷载引起的反力标准值为R=7.44kN，汽车荷载和人群荷载作用下产生的跨中挠度ck ckf=0.74cm，温差At=36°C。（一）.确定支座平面尺寸选定支座的平面尺寸为axb=18x20=360cm2，采用中间层橡胶片厚度t=0・5cm1•计算支座的平面形状系数S2.计算其弹性模量验算其承压强度R ck—R ck—axb245.050.18x0.20=6807kPa<o=10000kPa（合格）j二）.确定支座厚度1•主梁的计算温差为At=36OC温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移A为g为了计算汽车荷载引起的水平位移A，先要确定每一支座上的制动力H，对于12.4m的桥跨，一个设计车道pT上公路-II级车道荷载总重为：7.875x12.4+157.2二254.85kN，其制动力标准值为254.85x10%二25.5kN；按《桥规》，不得小于90kN。经比较，取总的制动力为90kN参与计算，5根梁总共有10个支座，每个支座的90水平力为K=矿9kN3•确定需要的橡胶片总厚度te不计汽车制动力：t>2A=2x0.354=0.708cmegA计入汽车制动力：t>g 二0.616cme0.7-—bk-2Gabe《桥规》的其他规定：t<0.2a二3.6cme选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下橡胶片厚0.25cm，中间层厚0.5cm，薄钢板厚0.2cm，则:橡胶片总厚度：t=3x0.5+2x0.25=2cm>0.708cm并<3.6cme支座总厚：h=t+4x0.2=2.8cme三）.验算支座的偏转情况支座的平均压缩变形为：按《桥规》的规定，尚应满足5 <0.7t，即c.m e0.0347cm<0.71=0.14cm（合格）e2•计算梁端转角0设子结构自重作用下，主梁处于水平状态。已知汽车及人群荷载作用下跨中挠度f=0.74cm,a03•验算偏转情况 5<—c.m 218x0.0019即：0.0347cm> =0.0171 （合格）2（四）.验算抗滑稳定性1•支计算温度变化引起的水平力2•验算稳定性则：50.625kN>17.92kN （合格）以及.卩N=0.3x97.2=29.16kN>1.4H=8.92kN（合格）GT结果表明，支座不会发生滑动。五）.支座选配选用GJZ300x400x47(CR)六、计算配筋一）.主梁计算配筋1号梁Md值最大，考虑到设计施工方便，并留有一定的俺去储备，故按1号梁计算弯矩进行配筋。设钢筋的保护层为3cm，钢筋重心至底边距离为a=18cm，则主梁的有效高度为h°=h-a=82cm。已知边主梁跨中弯矩M二919.111kN.m。翼缘计算宽度b=180cm。df判断截面类型故为第一类T形截面。计算受拉钢筋截面面积As解得：x=0.034mh=0.46m采用8根直径为28mm的钢筋，A=4926mm2s钢筋布置见图。故配筋率满足要求。主梁斜截面承载力计算根据《桥规》，在钢筋混凝土梁的支点处，至少有两根并不少于总根数20%的下层受拉钢筋通过。初步拟定梁底两根钢筋通过。经验算，需通过配置腹筋来抗剪，计算结果见下表：（二）.横隔板计算配筋1.经验可知，跨中2、3号梁接头处，弯矩最大。以其为标准进行计算配筋。取a=80mmsh=800—80=720mm0设计弯矩为：M=237.16kN.m1—1近似以b=近似以b=0.16+0.152=0.155m计算受拉钢筋面积A