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1、桥梁工程课程设计任务书一、设计题目1. 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计二、设计基本资料1标准跨径（计算跨径） ： 20m（）、25m（）、30m（）。2 桥面净空：净（栏杆）+8m（车道）+ （栏杆）、净+2X（人行道）、 净+2X（人行道）+2X（栏杆）。3设计荷载：公路-I级，人群m；公路-u级，人群m。 4截面形式：空心板、 T 型截面、箱型截面。5. 结构重要性系数： 。6材料：钢筋：主筋采用川级钢筋（HRB4O0,其他钢筋采用U级钢筋（HRB335；混凝土： C407 材料容重：水泥砼24 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3三、设计内容1. 荷载横向分布系数计
2、算2主梁的设计计算（恒载、活载及人群； 3行车道板的设计计算（悬臂板、铰接悬臂板、单向板； 4横隔梁设计计算5桥面铺装设计四、要求完成的设计图及计算书1 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（可手工制图或CAD出图）2 桥面构造横截面图（可手工制图或 CAD出图）3荷载横向分布系数计算书4主梁内力计算书5行车道板内力计算书6横隔梁内力计算书五、参考文献1桥梁工程（第 3 版），邵旭东、金晓勤主编， 2012，武汉理工出版社。2梁桥（公路设计手册），2005，人民交通出版社。3桥梁计算示例集（砼简支梁（板）桥），易建国主编， 2002，人民交通 出版社。4. 中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（J
3、TGB01-2003）.北京: 人民交通出版社， 2004。5. 中华人民共和国行业标准 . 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2004） 含条文说明 . 北京:人民交通出版社， 2004。6. 中华人民共和国行业标准 .公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） 。六、课程设计学时1 .学时安排: 1 周（第9周）。七、附注1. 课程设计可 2人一组。2. 设计标准跨径、 净宽、设计荷载和截面形式可随机组合， 但每组不准重合。设计基本资料1 .标准跨径（计算跨径） : 20m（）2. 桥面净空：净（栏杆）+8m（车道）+ （栏杆）3 .设计荷载：公路-u级，
4、人群m。4. 截面形式：T型截面5. 结构重要性系数： 。6 .材料：钢筋：主筋采用川级钢筋（HRB400,其他钢筋采用U级钢筋（HRB335；混凝土： C407 .材料容重：水泥砼24 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3桥梁设计说明桥梁设计包括纵 . 横断面设计和平面布置。1. 纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径 . 桥梁的分孔 . 桥道的标高 . 桥上和桥头 引道的纵坡以及基础的埋置深度。(1) 本梁桥标准跨径为 25m ()(墩中心距离)。本桥的跨径较小，因此上部结 构的造价较低， 墩台的造价较高。 为了结构受力合理和用材经济， 分跨布置时要 考虑合理的
5、跨径比例。( 2)桥上纵坡不大于 4%，桥头引道纵坡不宜大于 5%。2. 横断面设计 桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面的 宽度决定于行车和行人的交通需要。(1)本梁桥桥面行车道净宽为：净+2X(栏杆)为了利于桥面排水，应根据不 同类型的桥面铺装， 设置从桥面中央倾向两侧的 %的横向坡度， 本桥设置 为 %。3. 平面布置(1) 桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形 及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。(2) 从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥 下路线斜交。必要时通常不宜大于 45o ，在通航河流上则不宜大
6、于 5o。4. 桥面铺装为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。本桥设置5cm厚沥青混凝土和8cm厚C40混凝土作垫层的桥面铺装。5. 桥面伸缩缝为了保证桥跨结构在气温变化 . 活栽作用 . 混凝土收缩与徐变等影响下按静力图 式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向 伸缩缝。一.计算荷载横向分布系数1 当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算横断面1#梁对于汽车荷载 m oqi=12q=对于人群荷载m or1= r =2#梁对于汽车荷载m oq2=对于人群荷载mor2 =3#梁对于汽车荷载m oq2=对于人群荷载m or2=n r=02. 当荷载位于跨中时此桥
7、在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为 L/B=9=2可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数mCq，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5,梁间距为米2 2 2 2 2a i +a2 +a3 +a4 +a = 1 #梁横向影响线的竖标值:1#梁影响线1115-0.2由11、15绘制1#梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载1 0.6 mcp15.5 3.7 2.4 0.60.6422 5.7对于人群荷载0.6/L rc c0.5、c CLCmcr1r1(5.70.3)0.6585.722#梁横向影响线的竖标值：2#梁影响线210.4250汽车荷载1
8、0.4mcq2(7.4 5.64.3 2.5) 0.5212 7.6对于人群荷载mcr2r2 0.658主梁内力计算1. 恒载集度(1)主梁:gi0 18 1 30 0.08 0.14 (1.90 0.18)25 10.58kN2(2)横隔梁对于边主梁：g21.000.08 0.1421.9 0.1820.15 0.1625 25/24.50.72kN/m对于中主梁：g22 0.721.44kN/m(3) 桥面铺装层:1g30.02 8 21 - (0.06 0.12) 8 24 /5 4.13kN/m2(4) 栏杆和人行道：g42.00kN /m作用于边主梁的全部恒载强度:g gi 10.5
9、8 0.72 4.13 2.00 17043kN/m作用于中主梁的全部恒载强度:2. 恒载内力的计算跨中弯矩影响线0.753L/41/4跨弯矩影响线支点剪力影响线0.151/4跨剪力影 响线截面位置内力剪力Q (kN)弯矩 M ( kN - n)x=00x=l/4x=l/20计算公式：M 么？ gx?x2 2 gQ -(l 2x)23. 活载内力1 .汽车荷载冲击系数主梁横截面图结构跨中处的单位长度量:meG 19.18 103g 9.811955.148kg /m主梁截面形心到T梁上缘的距离:10 (250-16) 10/2+90 16 4510 (250-16)+901620.23cm0.
10、2023m跨中截面惯性矩:132Ic (2.5 0.16) 0.13 (2.5 0.16) 0.1 (0.2023 0.1)2 120.0212m4 0.16 0.930.16 0.9 (0.45 012查表 E 取 2.8 1010pa3.142 7.52 0.453.25 1010 0.02121955.1486.57 Hz所以冲击系数：110.451.452. 汽车荷载作用公路一U级均布荷载 qk 10.5KN /m对于集中荷载，当I 5时，R 180KN/m ；当丨50时，R 360KN /m当5 I 50时，采用内插法公路一U为公路一I级的倍则 qk 0.75 10.5 7.875K
11、N/mPk 0.75 180 360 180 19.5 5178.5kN50 51.0当计算剪力时候Pk 1.2 1785 2142kN计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数跨中弯矩影响线如下图3. 跨中弯矩的设计，16m2由于跨中弯矩横向分布系数1#、4#梁最大，所以只需计算1#、4#梁的弯 矩，计算如下：对于1#梁车道均布荷载作用下M l (1 )g gmcq1gqk W yg )2，qk1.45 1 0.6427.875 7 0.916 1664.37kN?m车道集中荷载作用下M(1)g griq1gPcgyk2 , Pk7.51.45 1 0.8571 143333.2
12、24KN m4跨中人群荷载最大弯矩M |mcr1 gPorg0.85 3 0.9375 2.39KN m对于2#和3#梁计算公路一u级汽车活载的跨中弯矩:MQik；(1)g gmcq2gPkgyk (1)g 3mcq2gqkg7.51.45 1 0.755 1431.45 1 0.755 7.875 7.03 354.136KN m4计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：FOr 3 1 3KNM Q2k1mCr2gFOrgQ2 k,20.755 3 7.0315.92KN m4. 跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图：.:. I I-0.9375m2对于1 #和4#梁计算公路一U级汽车活载的跨中
13、剪力：Qqi k,o(i )g WcqigRgyk(i)g gmcqiSkg7 51.45 10.8571 1431.451 0.8571 7.8757.03402.027 KN4计算人群荷载的跨中剪力：Q 丨mcr1gPorg0.8571 3 7.03 17.926KNQ2k，2对于2 #和3#梁计算公路一U级汽车活载的跨中剪力：Qqk,0 (1 )g gmcq2gPkgyk (1)g 叫2眦7 51.45 1 0.755 1431.45 1 0.755 7.875 7.03 354.136 KN m4计算人群荷载的跨中剪力：Q 丨mcr2gPOrg0.4375 3 7.03 9.23KNQ
14、 2k,25. 支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示：). 1.横向分布系数变化区段的长度对于1 #和4#梁11 l17.53.75m227.52a1.8751.875m2附加三角形重心影响线坐标1y 17.51.875 /7.50.9173aQw) (1 )ggiqiggk (1 )g gnq1gig (1 )g g2gmoq1 mcqiSkgy1 8751.451 0.85711437.5/4 1.451 0.85717.875 7.03 1.451(0.74 0.8571)7.8750.917 263.24KNmcr1 POrImor1讥1P)rY计算人群荷载的支点剪力：A O7R1.
15、5 0.85 3 0.2023 18.29KN2QQ2k,00.85 3 7.03对于2 #和3#梁计算公路一U级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：! |! 1. 1 n.1 i iL 1 / M ? ? ? / ? M 1ft. r n. r $ Mr-* -2/ r= J .n_r 0J .21 r / r1 J M 1 1 M / i 1 i IM【-C.4i7LQqko (1 )ggmcq2gkgk (1(1)g a2gmoq2 mcq2 gqgy1.451 0.755143 7.54 1.451 0.7557.8757.03 1.451353.41KN1.8752(0.74 0.75
16、5)7.8750.20236. 1/4 跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如下图匸口61 I 3112 161 7.5 鼻二5 5.273m22 161：.67对于1#和4#梁 计算公路一I级汽车活载的1/4跨弯矩:MQ1k (1 )g gmcq1gPkgyk (1)ggmcq1gqkg1.234 1 0.66 184.5 4.031 1.34 1 0.66 7.875 43.336 883.660KN m计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：FOr 3 1 3KNM 1mcrigFOrgQ2k, -4对于2#和4#梁0.675 3 43.33687.756 KN m1计算公路一I级汽车活载的1
17、/4跨弯矩：M Q1k,1 (1)9 9%20瓠(1 )g gmcq2gqkg1.234 1 0.53 184.5 4.031 1.234 1 0.53 7.875 43.336 709.605KN m 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：Rr 3 1 3KNM 1 mcr2gPorg0.4375 3 43.336 56.879 KN m对于3#梁J- . 1rf忠/J 11 i11 / / 1 !Illi i 1 I i i I kr rI P J J J J I J I + 1 PT1计算公路一I级汽车活载的1/4跨弯矩：M Q1k(1 )g gmcq3gPkgyk (1 )g gmcq
18、3gqkg1.234 1 0.4 184.5 4.031 1.234 1 0.4 7.875 43.336 535.551KN m 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：Por 3 1 3KNM 1 mcr2cPorg0.4 3 43.336 52.003KN mQ2k，47. 1/4 跨剪力的计算1/4跨剪力影响线如下图：187.5KN10.5.5KN/m公路-II级Q1/4影响线rrn3KN/mMill Ml H H人群荷载Q1/4影响线1 311 3 21.520.750.75 6.047m22 422对于1 #和5#梁计算公路一 I级汽车活载的1/4跨剪力：Qq%0(1 )g gmcq
19、lgPkgyk (1 )g gmcqigqkg1.234 1 0.66 221.4 0.75 1.234 1 0.66 7.875 6.047174.021KN计算人群荷载的跨中剪力：Q 丨mcr1gFOrg0.675 3 6.047 12.245 KNQ2%对于2 #和4#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨剪力：QQ1k ,0 (1 )g gmcq2 gFkgyk (1 )g gmcq2gqkg1.234 1 0.53 221.4 0.75 1.234 1 0.53 7.875 6.047139.745KN计算人群荷载的跨中剪力：Q imcr2gF0rg0.4375 3 6.047 7.93
20、3KNQ2k，2对于3#梁计算公路一I级汽车活载的跨中剪力：QQ1k,0(1 )g gmcq3 gPkgyk(1 )g gmcq3gqkg1.234 1 0.4 221.4 0.751.234 1 0.4 7.875 6.047105.468KN计算人群荷载的跨中剪力:Q 丨mcr3gFOrg0.4 3 6.047 7.253KNQ2k,28. 荷载组合rosudro (rGi SGiki 1rQ1Sq1 knc rQj Sqjk )其中 rGi1.0 ,j 2rQ12 ,rQj 1.2, ro1.0 , c 0.8跨中弯矩组合:梁#恒载（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、42
21、、3跨中剪力组合:梁#恒载(KN/m)活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、402、30支点剪力组合:梁#恒载（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、52、431/4跨弯矩组合:梁#恒载（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、52、431/4跨剪力组合:梁#恒载（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、52、43三、行车道板计算由于主梁是用现浇混凝土的，其有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车 道板的计算1. 恒载内力的计算(1)计算每延米板的恒载g沥青混凝土面层：g10.05 1.0 211.05KN /mC25混凝土垫层：g20.08 1.0 23
22、1.84 KN /mT梁翼板自重：0.08 0.14g31.0 25 2.75KN /my32合计：3gg1 g2 g35.64 KN /m(2)计算每延米板条的恒载内力弯矩：1 2 1 2 0 2 2Mg 尹02 ? 5.64 ()2 2.284KNgm剪力：Qoggl 5.64 0.9 5.076KN2. 活载内力的计算根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴 2 P = 280kN计算。轮载分布：车轮 着地尺寸a2 b2 0.2 0.6m，经铺装层按45角扩散后，在板顶的分布尺寸：a1 a2 2H 0.22 0.130.46mb1 b2 2H 0.6 2 0.130.86m经分析，度为：车
23、后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽aa-id 2l00.461.4 2 0.93.66m作用在每延米板条上的弯矩:bp1.234 2 140 (0.94 3.660.86)Msp (116.167KNgm作用在每延米板条上的剪力:)1.234 2 14023.601KN4a4 3.663. 内力组合安全等级二级，0 1.0 ,g1=,p1 =按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为：Mud 0( g1Mogp1Msp)1.2 2.284 1.4 16.167 25.375KN mQudo( g1Qogp1Qsp) 1.2 5.076 1.4 23.60
24、1 39.133KN四横隔梁的计算1. 确定作用在中横隔梁的计算荷载：11FOq184.5 1 7.8751 2 5.35 134.381 KNq 221F0r qorg r 3 1 ? 2 5.35 1 16.05KN2. 内力计算2#与3#主梁间r r截面弯矩M? 3影响线:P=1作用在1 #梁时:Mr111 1.5d210.5d1 1.5d0.6 1.5 2 0.4 0.5 2 1.5 20.8P= 1作用在5#梁时Mr5 15 15d25 05d0.2 1.5 2 00.6P= 1作用在3#梁时:Mr3131.5d23 0.5d0.2 1.5 2 0.2 0.5 20.81#主梁处右截
25、面Q右剪力影响线：P=1作用于1#梁截面的右边时Q右= R 既器右=1i 0.6P=1作用于1#梁截面的左边时Q= R 1 既讣右=1i 10.4绘制的M 2 3和Q右的影响线如下图所示:541r公路-II级AM2-3影响线Q影响线弯矩的计算 公路 -II 级：M 2 3 (1 ) Poq yi1.222 1 134.381 (1.15 0.52) 274.237KN gm人群荷载：M 2 3 Por16.05 ( 1.29) 20.705KN gm剪力的计算：Q右 = 1.222 134.3810.575 0.395 0.285 0.085220.046KN人群荷载：右Q右Por16.05 ( 0.37)5.939 KN gm3. 内力基本组合：弯矩：M 1.4 274.237 0.8 1.4 ( 20.705)360.742KNgm剪力：Q =1.4 220.0460.8 1.4 ( 5.939)=301.413KN .m
