桥梁工程课程设计.doc

《桥梁工程课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁工程课程设计.doc（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、成绩嘉应学院土木工程学院 桥梁工程课程设计姓名： 专业： 道路与桥梁工程 班级： 学号： 完成日期： 指导教师： 目录一、设计资料：11.结构形式及基本尺寸12.桥面布置13.材料24.设计荷载25、主梁跨径和全长：标准跨度 20m。26、计算方法：极限状态法37、结构尺寸：38、设计依据39、参考资料4二、主梁的计算41、主梁的抗弯惯性矩Ix42、计算结构自重集度53、结构自重内力计算64、活载内力计算6三、配筋计算171、配置主筋172.持久状况截面承载能力极限状态计算193根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置204.箍筋配置21四、持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算271、最大裂缝宽度按

2、下式计算272、持久状况正常使用极限状态下的挠度验算28五.行车道板的计算311、结构自重及其内力（按纵向1m宽板条计算）31（1）每延米板上的结构自重g31（2）每米宽板的恒载内力312、汽车车辆荷载产生的内力323、内力组合33装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算一、设计资料：1.结构形式及基本尺寸 某公路装配式简支梁桥，双车道，桥面宽度为净 -9+2x1m，主梁为装配式钢筋混凝土简支T 梁，桥面由五片T梁组成，主梁之间的桥面板为铰接，沿梁长设置35道横隔梁（横隔梁平均厚度为16cm），桥梁横截面布置见图1 2.桥面布置 桥梁位于直线上，两侧设人行道，宽度为 1m，桥面铺装为2cm厚的沥青混凝土

3、，其下为C25混凝土垫层，设双面横坡，坡度为1.5% 。横坡由混凝土垫层实现变厚度，两侧人行道外侧桥面铺装厚度8cm（2cm厚沥青混凝土和6cm混凝土垫层）。 3.材料 1）主梁： 混凝土： C25，C30（容重为25 KN/ ） 主 筋：II级钢筋； 构造钢筋： I级钢筋 2） 桥面铺装：沥青混凝土（容重为23 KN/m3 ）；混凝土垫层C25（容重为23KN/m3 ） 4）人行道：人行道包括栏杆荷载集度为6 kN/m； 4.设计荷载 汽车荷载：公路I级车道荷载和车辆荷载； 人群荷载： 3.0 KN/； 5、主梁跨径和全长：标准跨度 20m。装配式钢筋混凝土T形梁桥总体特征 表1标准跨径（

4、m）计算跨径（ m）梁长（ m）梁高（ m）高跨比支点肋宽（ cm）跨中肋宽（ cm）h（ cm）h2（ cm）梁肋变化长度（从支截面点算起）（ cm）横隔梁数最大吊重t109.59.960.91/1130181220237312.01312.512.961.11/1230181220237316.91615.515.961.31/12.330181220237422.82019.519.961.51/13.330181220479532.56、计算方法：极限状态法7、结构尺寸： 如图，全断面五片主梁，五根横梁 8、设计依据、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D622004），

5、人民交通出版社； 、（JTG D622004）条文应用算例，袁伦一，鲍卫刚，人民交通出版社； 9、参考资料 、结构设计原理叶见曙主编，人民交通出版社、桥梁计算示例集（梁桥）易建国主编，人民交通出版社、桥梁工程姚玲森主编，人民交通出版社、公路桥涵标准图公路桥涵标准图编制组，人民交通出版社、公路桥梁设计手册梁桥（上、下册） 人民交通出版社、桥梁计算示例丛书混凝土简支梁(板)桥(第二版) 易建国主编人民交通出版社二、主梁的计算1、主梁的抗弯惯性矩Ix求主梁截面的重心位置ax（图1-1） 平均板厚：截面重心位置：=11735092.33cm42、计算结构自重集度主梁自重横隔梁折算荷载中主梁边主梁桥面铺

6、装层栏杆和人行道 合计边主梁中主梁3、结构自重内力计算 主梁恒载内力位置内力边梁中梁弯矩（knm）剪力（kn）弯矩（knm）剪力（kn）X=00223.960234.00X=l/4818.84111.98855.56117.00X=l/21091.7901140.7504、活载内力计算（1）支点处荷载横向分布系数（杠杆原理法）按桥规4.3.1条和4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m，人群荷载取3KN/m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置。上图为支点处各主梁的横向分布情况（尺寸单位：cm）各梁支点处相应于公路级和人群荷载的横向分布系数计算梁号公路级人群荷载1（5）号梁m

7、0q1=0.818/2=0.409mor1=1.2732（4）号梁m0q2=（1.000+0.182）/2=0.591mor2=03号梁m0q3=0.591mor3=0（2）跨中荷载横向分布系数（偏心压力法） 此桥设有横隔梁，具有强大的横向连结刚性且承重结构的跨宽比为：2，可按偏心压力法计算横向分布系数mc1）求荷载横向分布影响线坐标 本桥梁各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为2.20m，则：=（22.2）2+（2.2）2+0+（-2.2）2+（-22.2）2=48.4m21号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为：=2（4）号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为： 3号梁在两边主梁处的横

8、向影响线的竖标值为： 2）画出各主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载 上图为跨中处各主梁的横向分布情况（尺寸单位：cm）3）计算荷载横向分布系数mc梁号汽车荷载人群荷载1（5）号梁Mcq=（0.564+0.400+0.282-0.118）=0.682Mcr=0.6552（4）号梁mcq=（0.382+0.300+0.241+0.159+0.100+0.018）=0.600Mcr=0.4273号梁mcq=（0.200+0.200+0.200+0.200）=0.400Mcr=0.2002=0.400（3）荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置 公路级人群荷载备注1（5）号梁跨中mc0.6820.

9、655按“偏心压力法”计算支点mo0.4091.273按“杠杆法”计算2（4）号梁跨中mc0.6000.427按“偏心压力法”计算支点mo0.5910按“杠杆法”计算3号梁跨中mc0.6000.400按“偏心压力法”计算支点mo0.7960按“杠杆法”计算均布荷载和内力影响线面积计算表截面类型公路级均布荷载（KN/m）人群（KN/m）影响线面积（m2或m）影响线图线M1/210.53.01.0=3.0=2=19.52=47.53m2M1/410.53.0=35.65 m2Q1/210.53.0=2.438Q010.53.0=1=9.75（4）公路级集中荷载Pk计算 计算弯矩效应时：Pk=1.0

10、【180+（19.5-5）】=238kN 计算剪力效应时: Pk=1.2238=285.6kN（5）计算冲击系数A=0.5932m2 = 0.1174m4 G=0.593225=14.83kN/m mc=G/g=14.83/9.81=1512kg/mC30混凝土E取3.01010Pa f=6.302（Hz）介于1.5Hz和14Hz之间，按桥规2.3.4条规定，冲击系数按照下式计算： =0.1767lnf-0.0157=0.3083 则可得：1+=1.3083（6）各梁的弯矩M1/2、M1/4和剪力Q1/2计算因双车道不折减，故=1。1） 计算公路I级荷载的跨中弯矩 a、对于1或5号梁 b、对于

11、2或4号梁 c、对于5号梁 2） 计算人群荷载跨中弯矩 a、对于1或5号梁 b、对于2或4号梁c、对于5号梁 3） 计算车道活载跨中截面最大剪力a、对于1或5号梁 b、对于2或4号梁 c、对于5号梁 4） 计算人群荷载跨中剪力 a、对于1或5号梁 b、对于2或4号梁 c、对于5号梁 （8）计算支点截面汽车荷载最大剪力 绘制车辆荷载和人群荷载横向分布系数沿桥方向的变化图形以及支点剪力影响线如下图1）对于1或5号梁 2）对于2或4号梁 3）对于5号梁（9）计算支点截面人群荷载最大剪力1）对于1或5号梁 2）对于2或4号梁3）对于5号梁 （10）主梁内力组合 承载能力极限状态内力组合计算 永久荷载作

12、用分项系数: =1.2 汽车荷载作用分项系数：=1.4 人群荷载作用分项系数：=1.4弯矩（KNm）剪力（KN）组合表梁号内力结构自重汽车荷载人群荷载1或5M1/21091.791480.2093.403150.10M1/4705.36676.6944.251855.748Q1/20150.224.79194.71Q0223.96208.2923.32530.402或4M1/21140.751302.2360.892941.58M1/4803.99529.0330.01746.242Q1/20132.163.12170.06Q0234.00300.849.61642.683M1/21140.7

13、51302.2357.042937.50M1/4803.99396.9827.021558.388Q1/20132.232.93169.84Q0234.00383.749.01746.45三、配筋计算1、配置主筋由弯矩（KNm）剪力（KN）组合表01可知，1号梁Ma值最大，考虑到施工方便，偏安全地一律按1号梁计算弯矩进行配筋。设钢筋净保护层为3cm，钢筋重心至底边距离a=14cm，则主梁有效高度由图所知T形截面受压翼板厚度尺寸，可得翼板平均厚度: 按公预规第4.2.2规定，翼板计算宽度按下式计算，并取其中最小值。（1） 判定T形截面类型 所以是第一类截面。（2） 求受压区高度，可得 整理后，可

14、得出合适解为 （3） 求受拉钢筋面积 将代入方程，可得（4）钢筋布置 选用，外径分别为35.8mm 和31.6mm，As =6434 +2463=8897mm2主筋布置如图所示，主筋为两片焊接骨架校核钢筋净距：48.4mm30mm(5)验算最小配筋率正截面抗弯承载力，求得正截面抗弯承载力为 又故截面复核满足要求。2.持久状况截面承载能力极限状态计算按截面实际配筋值计算受压区高度x 为：截面抗弯极限状态承载力为： 满足规范要求。3根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置（1）抗剪强度上、下限复核由剪力组合效应表可知，支点剪力效应以2号梁为最大，为偏安全设计，一律采用2号梁数值。跨中剪力效应以1 号梁为最

15、大，一律以1 号梁为准按公预规5.2.9和 5.2.10 条规定，距支点h / 2 处的第一个计算截面的截面尺寸控制设计，应满足下列要求：根据构造要求，仅保持最下面两根钢筋2B32 通过支点，其余各钢筋在跨间不同位置弯起或截断。,支点截面的有效高度,将有关数据代入上式得：距支点h / 2 处的剪力组合设计值=746.45kN181.41730.552.5时，取P=2.5。 Asv同一截面上箍筋的总截面面积（mm2）； fsv箍筋的抗拉强度设计值，选用R235钢筋，则fsv=195MPa； b用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的梁腹宽度（mm）； h0用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的有效高度（mm）

16、； 用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值分配于混凝土和箍筋共同承担的分配系数，取=0.6； Vd用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值（KN）。选用28双肢箍筋（R235， 195 sv f = MPa ），则面积Asv=101mm ；距支座中心h / 2处的主筋为232. Asv=1609mm.=1452.1mm代入上式,可得 =138.49 mm按照有关箍筋的构造要求，选用=100mm。根据公预规9.3.13 条规定，在支座中心向跨径方向长度不小于1 倍梁高范围内，箍筋间距不宜大于100mm。配箍率当间距Sv=100mm时，=101/(100180)=0.56% 综上可知，符合规范要求（四）斜截面抗

17、剪承载力验算斜截面抗剪强度验算位置为:1) 距支座中心h/2(梁高一半)处截面。2) 受拉取弯起钢筋弯起点处截面。3) 锚于受拉区的纵向主筋开始不受力处的截面。4) 箍筋数量或间距有改变处的截面。5) 构件腹板宽度改变处的截面。因此，本设计要进行斜截面抗剪强度验算的截面包括（如图）；1）距支点h/2处截面1-1，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=455.2217KNMd=227.6490 KNm2）距支点0.926处截面2-2，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=437.2630KNMd=374.0170 KNm3）距支点1.776处截面3-3，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=396.533K

18、NMd=676.800KNm4）距支点2.5505处截面4-4，相应的剪力和弯矩设计值分别为Vd=359.233KNMd=918.579 KNm验算斜截面抗剪承载力时，应该计算通过斜截面顶端正截面内的最大剪力Vd和相应于上述最大剪力时的弯矩Md。最大剪力在计算出斜截面水平投影长度C值后，可内插求得；相应的弯矩可从按比例绘制的弯矩图上量取。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式中 斜截面内混凝土与箍筋共同的抗剪能力设计值（KN）；与斜截面征缴的普通弯起钢筋的抗剪能力设计值（KN）；斜截面内在同一弯起平面的普通弯起钢筋的截面面积（mm2）；异号弯矩影响系数，简支梁取1.0；受压

19、翼缘的影响系数，取1.1；箍筋的配筋率，。计算斜截面水平投影长度C为C=0.6mh0式中 m斜截面受压端正截面处的广义剪跨比，m=Md/(Vdh0),当m3.0时，取m=3.0；Vd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（KN）；Md相应于上述最大剪力时的弯矩组合设计值（KNm）；h0通过斜截面受压区顶端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（mm）。为了简化计算可近似取C值为Ch0（h0可采用平均值），则C=(1452+1365)/2=1408.5mm由C值可内插求得各个截面顶端处的最大剪力和相应的弯矩斜截面1-1：斜截面内有236的纵向钢筋，则纵向

20、受拉钢筋的配筋百分率为P=100=100=101/(100180)=0.56%则Vcs1=1.01.10.4510-31801408.5 =472.46KN斜截面截割2组弯起钢筋232+232，故Vsb1=0.7510-3280(1609+1609) sin45=477.849KNVcs1+ Vsb1=（472.46+477.849）KN455.222KN斜截面2-2：斜截面内有236的纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为：P=100=101/(100180)=0.56%则Vcs1=1.01.10.4510-31801408.5=472.46KN 斜截面截割2组弯起钢筋232+232，故Vs

21、b2=0.7510-3280(16092) sin45=477.849KN由图12可以看出，斜截面2-2实际共截割3排弯起钢筋，但由于第三排弯起钢筋与斜截面交点靠近受压区，实际的斜截面可能不与第三排钢筋相交，故近似忽略其抗剪承载力。以下其他相似情况参照此法处理。Vcs2+ Vsb2=472.46+477.849=950.309KN437.263KN斜截面3-3：斜截面内有236+232的纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为P=100=100=1.394=157/(250180)=0.349%则Vcs3=1.01.10.4510-31801408.5 =408.06kn斜截面截割2组弯起钢筋2

22、32+232，故Vsb3=0.7510-3280(16092) sin45=477.849KNVcs3+ Vsb3=408.06+477.849=885.909KN396.533KN斜截面4-4：斜截面内有236+232的纵向钢筋，则纵向受拉钢筋的配筋百分率为P=100=1002.5 取P=2.5=157/(250180)=0.349%则Vcs4=1.01.10.4510-31801408.5 =453.29kn斜截面截割2组弯起钢筋232+216，故Vsb4=0.7510-3280（1609+402） sin45=291.54KNVcs4+ Vsb4=453.29+298.618=751.9

23、08KN359.233KN 所以斜截面抗剪承载力符合要求。（五）持久状况斜截面抗弯极限承载能力验算钢筋混凝土受弯构件斜截面抗弯承载能力不足而破坏的原因，主要是由于受拉区纵向钢筋的锚固不好或弯起钢筋位置不当造成，故当受弯构件的纵向钢筋和箍筋满足构造要求时，可不进行斜截面抗弯承载力计算。四、持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算1、最大裂缝宽度按下式计算式中 C1钢筋表面形状系数，取C1=1.0；C2作用长期效应影响系数，长期荷载作用时，C2=1+0.5Nl/Ns, Nl和Ns分别为按作用长期效应组合和短期效应组合计算的内力值；C3与构件受力性质有关的系数，取C3=1.0； d纵向受拉钢筋直径，当

24、用不同直径的钢筋时，改用换算直径de，本设 计中；纵向受拉钢筋配筋率，对钢筋混凝土构件，当0.02时，取=0.02；当l/1600=9.69mm故应设置预拱度，跨中预拱度为=1.42517.374+0.5(7.648+3.006)=32.349mm，支点=0，预拱度沿顺桥向做成平顺的曲线。五.行车道板的计算1、结构自重及其内力（按纵向1m宽板条计算）（1）每延米板上的结构自重g 沥青表面处治g10.021.023=0.46KN/m C25混凝土垫层g20.0601.023=1.38KN/mT梁翼板自重g31.025=4KN/m合计g=5.84KN/m（2）每米宽板的恒载内力 2、汽车车辆荷载产

25、生的内力 将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上（图3-1），后轴作用力为P=140KN，轮压分布宽度如图3-2所示。车辆荷载后轮着地长度为a2=0.20m，宽度为b2=0.60m，则 a1=a2+2H=0.20+20.11=0.42m b1=b2+2H=0.60+20.11=0.82m 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度： a=a1+d+2=0.42+1.4+21.01= 3.84m 由于20=2.025m，故冲击系数取1+=1.3。 作用于每米宽板条上的弯矩为： KNm 作用于每米宽板条上的剪力为： 3、内力组合 承载能力极限状态内力组合计算（表3-2）： 表3-2基本组合KNmKN 正常使用极限状态内力组合计算（3-3） 表3-3基本组合KNmKN