湖南农业大学课程论文--桥梁工程课程设计

1、精品 料推荐桥梁工程课程设计（一）设计资料1、桥面净宽 : 净 7+20.75人行道2、主梁跨径及全长标准跨径： l b=13.00m（墩中心距离）计算跨径： l=12.50m（支座中心距离）主梁全长： l 全= 12.96m（主梁预制长度）3、设计荷载：汽车级；人群荷载4.0 kN/m 2 。4、材料 :钢筋：主筋用级钢筋，其他用级钢筋。混凝土： 25号。5、桥面铺装：沥青表面处厚2cm（重力密度为 23 kN/m 3 ），C25混凝土垫层厚 9cm（重力密度为 24 kN/m 3 ），C30T梁的重力密度为 25 kN/m 3 。6、T梁简图如下：图 1横剖面图 2纵剖面1精品 料推荐图

2、3主梁截面尺寸 ( 尺寸单位： cm)（二）设计步骤方法一、行车道板计算（1）恒载及内力1、每延米板上的恒载g：沥青混凝土面层 g1： 0.02 1.0230.46kN/mC25混凝土垫层 g2： 0.09 1.0242.16kN/mT 梁翼板自重 g ：0.080.141.0252.75kN/m3:2合计： ggi5.37kN/m2、每米宽板条的恒载内力弯矩M Ag1 gl 0215.370.82-1.72kN m22剪力Q Agg l 0 5.370.8 4.30kN（2）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140kN，轮压分布宽度如图，车辆荷载后轮着地长度为a2

3、0.20m ，宽度 b20.60m 则：a1a22H0.220.110.42mb1b22H0.620.110.82m恒载对于悬臂根部的有效分布宽度：aa12l0d0.4220.81.43.42 m冲击系数：11.3作用于每米宽板条上的弯矩和剪力为：M Ap1Pb11.31400.82l 0440.87.92kN m4a3.4242精品 料推荐QAp 12P21401.3426.61kN4a3.42（3）荷载组合恒+汽：M AM AgM Ac1.72( 7.92)9.64kN mQudQAgQAg4.326.6130.91kN所以行车道板的设计内力为：M A9.64kNmQA30.91kN二、主

4、梁的荷载横向分布系数计算1、杠杆原理法求支点截面的横向分布系数1 号梁的荷载横向分布影响线如图4（b）所示：图 4杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位： cm）对于车辆荷载，规定的车轮横向轮距为 1.80m，两列汽车车轮的横向最小间距为 1.30m，车轮距离人行道缘石最少为 0.50m。求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，就克得到横向所有荷载分布给1 号梁的最大荷载值为：车辆荷载：人群荷载： max A1rrPr0.751.422 Por所以 1 号梁在车辆荷载和人群荷载横向分布系数分别为：moq0.438mor1.4223精品 料推荐2、偏心压力法求跨中截面的横向分布系数此桥在跨度内设有横隔

5、梁，具有强大的横向连接刚性，且承重结构的长度比为：l12.501.6042B 5故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数mc。本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n5 ，梁间距 1.60m，则：5ai2a12a22a32a42a52(2 1.60) 21.60 20 ( 1.60) 2( 2 1.60) 225.6m 2i 11 号梁横向影响线的竖标值为：1a121(21.60) 20.20 0.40 0.6011n525.6n2aii11a120.200.400.2011nnai2i1由 11 和15 绘制 1 号梁横向影响线，如图5（b）所示，并确定汽车荷载的最不利荷载位置。设零点至

6、 1 号梁位的距离为 x ，则：x41.60 x0.600.20解得 :x4.80m设人行道缘石至 1 号梁轴线的距离为，则：(7.041.60)20.3m所以 1 号梁的荷载横向分布系数为：车辆荷载：1mcq2q1( q1q 2q 3q 4 )2111 ( xq1xq 2xq 3xq4 )2x10.602.801.500.30)0.5382(4.604.80人群荷载： mcr11 xr0.60(4.800.300.75) 0.684x4.8024精品 料推荐图 5偏心压力法横向分布系数（尺寸单位：cm）三、主梁内力计算（1）恒载内力计算1、恒载集度主梁：g10.18 1.00.08 0.14

7、1.600.18 258.41kN/m2横隔梁：0.750.080.141.600.1852520.155对于边主梁：g220.71kN/m12.5对于中主梁：g2120.71 1.42kN/m桥面铺装层：g30.027.00230.097.002453.67kN/m栏杆和人行道： g4 =5.02=2.00kN/m5作用于边主梁的全部恒载g 为： ggi8.410.71 3.67 2.00 14.79kN/m作用于中主梁的恒载强度为：g18.411.423.672.0015.5kN/m2、恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力，计算图示如图6 所示，则：5精品 料推荐M xgl xgx xgx l

8、x222Qxglgxg l2x22图 6恒载内力计算式各计算截面的剪力和弯矩值，如表1 所示。表 1边主梁恒载内力内力剪力 Q(kN)弯矩 M ( kNm )截面位置xx0Q 14.7912.592.44M 0x1Q14.79(12.512.546.22M14.7912.5(12.512.5216.65422)24)44x1Q14.79(12.5 212.5 )0M14.7912.5(12.512.5 )288.87222222（ 2）活载内力计算1、荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路 - 级人群荷载跨中 mc0.5380.684边主梁支点 mo0.4381.4222、计算公路 - 级荷载的

9、跨中弯矩翼梁的换算平均高度：81411cmh2主梁截面重心位置：6精品 料推荐(16080)111110018100ax2229.3cm(16080)1110018结构跨中截面的惯矩：I c1(160 80)113(160 80) 11(29.311)2118 1003 18 100 (10029.3) 21221220.031718m 3结构跨中处单位长度质量：mc14.791031.508103 Ns 2/m 29.81C30 混凝土弹性模量：E3.01010 N/m 2所以简支梁桥的基频：fEI c3.143.010100.0317187.94Hz2l 2mc212.5 21.50810

10、3因为 1.5Hz f 14Hz ，所以0.1767lnf0.0157(1)1(0.1767ln7.94 0.0157)1.35双车道不折减，1qk10.5kN/m,Pk180(112.55)210kN1 l 21505w12.5219.53m2 ， y1 l3.125得到：884M 1 q(1 )mcq (qk w Pk y)21.35 1 0.538 (10.5 19.53210 3.125)625.57kN m3、计算人群荷载的跨中弯矩：M 1rmcr pr w20.684 (40.75) 19.5340.08kN m4、计算跨中截面车道活载的最大剪力鉴于跨中剪力 Q1 影响线的较大坐标

11、位于跨中部分，如图7，故也采用全跨统一的荷载2横向分布系数 mcq 来计算。Q1的影响线面积：w11 12.5 0.5 1.563m2227精品 料推荐故得：Q1,q1.35 10.538 (10.51.5631.2 210 0.5)103.43kN25、计算跨中截面人群荷载最大剪力Q1 ,r0.684(4.00.75) 1.563 3.21kN26、计算支点截面车道荷载最大剪力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8 所示。横向分布系数变化区段长度：a13.4m12.5 2.8528（a）所示。对应于支点截影响线的荷载布置，如图影响线面积为：w112.516.25m2因

12、此，Qo ,q(1)mc( qk w1.2 Pk y)Qo,q1.35 1 0.538 (10.5 6.251.2 210 1)Qo, q230.69kNQo, q附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：1(12.513.4)y30.942, 且 momc12.5所以可得：Qo,q 1.35 1 3.4 (0.4380.538)10.50.942(0.4380.538)1.2 210 136.29kN2故公路 - 级荷载的支点剪力为：Qo ,q230.69(36.29)194.4kN7、计算支点截面人群荷载最大剪力人群荷载横向分布系数如图8（b）所示。人群荷载的支点剪力为：Qormc prwa (

13、mo mc ) pry20.684(4.00.75)6.253.4 (1.4220.684)(4.00.75)0.942216.38kN8精品 料推荐图 7跨中剪力计算图示图 8支点剪力计算图示9精品 料推荐图 9效应组合设计值包络图四、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10 所示。纵向一行车轮荷载对重横隔梁的计算荷载为：Poq1Pi yi12(140 1 140 0.509) 105.63kN2图 10 跨中横隔梁的受载图示（尺寸单位：m；轴重单位： kN ）（2）绘制中横隔梁的内力影响线1 号梁的横向影响线竖标值为：110.60,150.

14、202 号梁的横向影响线竖标值为：210.40,2503 号梁的横向影响线竖标值为：310.20,350.201、绘制弯矩影响线对于 2 号和 3 号主梁之间截面的弯矩M 2 3 影响线课计算如下：P=1 作用在 1 号梁轴上时：10精品 料推荐M1.5d0.5d11.5d(23)111210.61.51.60.40.51.61.51.60.64P=1 作用在 5 号梁轴上时：M1.5d0.5d(23)51525(0.20)1.51.600.51.60.48P=1 作用在 3 号梁轴上时：M1.5d0.5d(23)313230.201.51.60.200.51.60.64绘制出的弯矩影响线如图

15、11（a）所示。2、绘制剪力影响线对于 1 号主梁处截面的 Q1右 影响线可计算如下：P=1 作用在计算截面以右时：右R1 ，即右Q1111iP=1 作用在计算截面以左时：Q1右R1 1，即1iQ右1i1绘制得出的剪力影响线如图11（b）。（3）截面内力计算将求得的计算荷载Poq 在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响 (1) 1.35 ，则：弯矩 M 2 3 ：M 2 3 (1)Poqy1.351105.63(0.920.29)172.55kNm剪力 Q1右 ：右PoqyQ1 (1 )1.351105.63(0.5730.350.1880.038)153kN鉴于横隔

16、梁的恒载内力甚小，计算中可略去不记，则按极限状态设计的计算内力为：M max,(2 3)01.4172.55241.57kNmQmax,右 e01.4153214.2kN11精品 料推荐图 11中横隔梁内力影响线（尺寸单位： m）五、横隔梁内力计算跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩M GK 288.87kNm ，汽车产生的最大弯矩（不及冲击系数）为 625.57kNm ，人群产生的最大弯矩为40.08kNm ，主梁开裂构件等效截面的抗弯刚度 B1.750109 N m 2 。（1）验算主梁的变形可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度：f 1.65( M s M GK )L21.65 (0.7 625.5740 .08)103 12.52