某桥梁课程设计报告任务书.doc

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1、桥梁工程课程设计专 业：交通工程班 级：一 班学 号：姓 名：指导老师：谢发祥 付春雨第一章 设计任务书1.1 基本设计数据1.1.1 跨度和桥面宽度一级公路，设计时速601) 标准跨径：13m（桥墩中心距离）2) 计算跨径： 12.5m（支座中心距离）3) 主梁全长： 12.96m（主梁预制长度）4）桥面宽度（桥面净空）：净-4+20.5m1.1.2技术标准1) 设计荷载标准：一级公路，人行道和栏杆自重线密度按单侧6kN/m计算，人群荷载3.5kN/m22) 环境标准：类环境3）设计安全等级：一级1.1.3 主要材料1) 混凝土：混凝土简支T梁及横梁采用C40混凝土；桥面铺装上层采用0.03

2、m沥青混凝土，下层为0.060.13m的C30混凝土，沥青混凝土重度按23kN/m3,混凝土重度按25kN/m3计。2） 钢筋：主筋用HRB335，其它用R2351.1.4 构造形式及截面尺寸横断面图616616纵断面第二章 主梁的荷载横向分布系数计算2.1主梁荷载横向分布系数的计算2.1.1 刚性横梁法计算横向分布系数因为每一片T型梁的截面形式完全一样，所以：式中，n=3，=2（3.6）m=32.4 m计算横向分布系数：根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m，人群荷载取3KN/m,栏杆及人行道板每延米重量取6.0KN/m，人行道板重以横向分布系数的

3、方式分配到各主梁上。横向分布系数计算结果:横向分布系数计算结果: 梁号 汽车 挂车 履带车 人群 1 1.010 0.515 0.228 0.258 2 0.667 0.333 0.333 0.3332.1.2 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数计算方法：杠杆原理法结果描述：活载信息: 横向分布系数计算结果: 横向分布系数计算结果: 梁号 人群 汽车 挂车 履带车 1 1.406 0.469 0.172 0.000 2 0.000 0.594 0.469 0.000第三章 主梁的内力计算3.1 永久作用效应3.1.1 永久荷载：假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，则永久荷载计算结果如下表

4、所示构件名构件尺寸（mm）单位长度体积重度每延米重量主梁0.295257.375横隔梁中梁0.03688250.922边梁0.01840250.461前面铺装1608015030沥青混凝土（3cm）0.045231.035混凝土垫层9.5cm)0.1425253.56254.5975栏杆及人行道6人行道重力按人行道板横向分布系数分配至各梁的板重为：由于横向分布系数均相同，板q=4各梁的永久荷载汇总结果见下表：梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层总计1(9)7.3750.46144.597516.43352(8)7.3750.92244.597516.89453(7)7.3750.92244.5

5、97516.89454(6)7.3750.92244.597516.894557.3750.92244.597516.8945项目计算面积影响线面积=19.53=14.65(=1.56)6.25 2）永久作用效应计算见下表梁号M1/2 /kN.mM1/4/kN.mV0/kNqqqqqq1(9)16.433519.53320.9516.433514.65240.7516.43356.25102.712(8)16.894519.53329.9516.894514.65247.5416.89456.25105.593.2 可变作用效应3.2.1 汽车荷载冲击系数计算：冲击系数取1.33.2.2 公路

6、-级均布荷载qq=10.50.75KN/m=7.875KN/m计算弯矩时：P=0.75KN/m =157.5KN/m计算剪力是：P=157.51.2=189KN/m项目顶点位置qPl/2处7.875157.519.53l/4处7.875157.514.65l/2处7.8751891.56支点处7.875189 5.75每米延重量人群荷载：q=3.51KN/m=3.5KN/m3.2.3 可变作用弯矩效应计算弯矩计算公式：，由于只能布置单车道，则车道荷载横向折减系数为1，荷载横向分布系数沿主梁纵向均匀变化，因此沿主梁的纵向相同。公路-级车道荷载产生的弯矩计算表梁号内力m1+qPyM11.0101.

7、37.87519.53157.54.351101.51 1.01014.652.34635.38 20.66719.534.35727.43 0.66714.652.34419.61 人群荷载产生的弯矩计算表梁号内力mqM10.258 319.5315.120.25814.6511.34 20.33319.5319.51 0.33314.6514.64永久荷载作用分项系数： 汽车荷载作用分项系数：人群荷载作用分项系数： 基本组合公式如下： （）弯矩基本组合计算表梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩组合值1320.9515.121101.511948.42240.7511.34635.38119

8、4.312329.9519.51724.431437.46247.5414.64419.61905.003.2.4 可变作用剪力效应计算:在进行可变作用的剪力计算时，应计入横向分布系数沿主梁纵向桥跨方向的影响。通常按如下方法处理：先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应;再用支点剪力荷载分布系数并考虑支点至l/4为直线变化来计算剪力效应。1） 跨中截面剪力的计算公式为：公路-级车道荷载产生的跨中剪力计算表梁号内力m1+qPy剪力11.0101.37.8751.56251890.5140.2320.6671.37.8751.56251890.592.61人群荷载产生的剪力计算表梁号内力mq剪力效应1

9、0.25831.56251.209420.33331.56251.56092） 支点处剪力的计算汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式人群荷载产生的支点剪力计算图式（单位：cm）在汽车荷载作用下，横向分布系数如图4所示,支点处剪力计算如下：1号梁：=1.3 1.07.8757.751.014+3.152（0.469-1.010）0.916=72.46KN=1.01.31890.4961=121.87KN= + =194.332号梁：=1.01.37.8757.750.594+3.152（0.667-0.594）0.916=48.21KN=1.01.31890.6671=163.88KN= + =2

10、12.09KN在人群荷载作用下，横向分布系数如图5所示，支点处剪力计算如下：1号梁：=0.25837.75+3.152（1.406-0.258）30.916=10.97KN2号梁：=0.33337.75+3.152（0-0.333）30.916=6.30KN3) 剪力效应基本组合基本组合公式为：各分项系数和弯矩基本组合相同。剪力效应节本组合表 (单位：KN)梁号内力永久荷载人群汽车荷载基本组合值1102.7110.97194.33410.6701.2094140.23198.022105.596.30212.09432.2101.560992.61131.84第四章 主梁截面设计、配筋及验算4

11、.1 主梁受力钢筋配置由弯矩基本组合计算表9可以知道，1号梁M=1948.42KNm最大，因此按1号梁的弯矩进行配筋计算。设钢筋净保护层厚度为28mm，钢筋重心至底边距离为=180mm，则主梁的有效截面高度为：=h-=1000-180=820mm。T形梁受弯构件翼缘计算跨度的确定：按计算跨度考虑：=/3=11500/3=3833mm按梁净间距考虑：=1600mm按翼缘高度考虑：/=90/820=0.110.1，不受此项限制所以=1600mm.采用C40的混凝土，则=1.0，=19.1MPa.18.4MPa(-0.5)=1.019.1160090(820-0.590) =2131.56KNmM=

12、1403.854KNm所以该T形截面为第一类T形截面，应按宽度为的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。39.84mm =0.56820=459.2mm 不会超筋=4058.37mm0.2 则0.26%=6.76%0.26% 不会少筋选用4根直径为40mm和6根直径为18mm的HRB335钢筋，则：=6553mm8.0100.0160.012.0钢筋布置图如图6所示，钢筋的重心位置：=2（35.62.54+28.62,54+212.54+12.912.57+ 4.812.57）/（412.57+62.54）=13.40cm4.2截面抗弯承载力验算按照截面实际配筋面积计算截面受压区高度x为：=6.2

13、32cm=62.32mm截面抗弯极限状态承载力为：=184001.60.06232（0.820-0.06232/2） =2047.32KNm1948.42KNm所以承载力满足要求。4.3斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算4.3.1斜截面抗剪承载力计算由表11 剪力基本组合表可以知道，支点剪力以2号梁为最大，考虑安全因素，一律采用2号梁的剪力值进行抗剪计算，跨中剪力以1号梁为最大，一律以1号梁的剪力值进行计算。 =432.21KN =198.02KN 假设最下排2根钢筋没有弯起而直接通过支点，则有：a=4.8cm，ho=h-a=110-4.8=95.2cm 端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件，可不

14、需要进行斜截面抗剪强度计算，仅 按构造要求设置钢筋因此，应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。4.3.2弯起钢筋设计（1）最大剪力取用距支座中心h/2处截面的数值，其中混凝土与箍筋共同承担的剪力不小于60%，弯起钢筋（按45弯起）承担剪力不大于40%。（2）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h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。 （3）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。弯起钢筋配置及计算图式如下图：弯起钢筋配置及计算图式（尺寸单位：mm）由内插法可得，距支座中心h/2处的剪力效应Vd为 KN=405.98K

15、N 则，=0.6405.98KN=243.59KN =0.4405.98KN=162.39KN相应各排弯起钢筋的位置见图41及承担的剪力值见于下表：弯起钢筋的位置与承担的剪力值计算表钢筋排次弯起钢筋距支座中心距离（m）承担的剪力值（KN）10.6162.3921.2146.1531.8105.2342.473.6653,133.15 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：式中， 弯起钢筋的抗拉设计强度（MPa） 在一个弯起钢筋平面内弯起钢筋的总面积（mm2） 弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角=300MPa，=45，所以各排弯起钢筋的面积计算公式如下：计算得每排弯起钢筋的

16、面积如下表：每排弯起钢筋面积计算表弯起排数每排弯起钢筋计算面积（mm2）弯起钢筋数目每排弯起钢筋实际面积（mm2）11093.0223216092983.7123216093708.292259824495.792259825223.13214308在靠近跨中处，增设2B16的辅助斜钢筋，面积为402mm主筋弯起后持久状况承载力极限状态正截面承载力验算：计算每一弯起截面的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，则钢筋的重心位置也不同，有效高度ho的值也不同。为了简化计算，可用同一数值，影响不会很大。232钢筋的抵抗弯矩M1为 = =355.167KNm225钢筋的抵抗弯矩M2为= =216.9KNm跨中

17、截面的钢筋抵抗弯矩 =1447.4KN全梁抗弯承载力校核图全梁抗弯承载力验算图式 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 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 4.3.3箍筋设计箍筋间距公式为 式子中，异号弯矩影响系数，取1.0 受压翼缘板的影响系数，取值1.1 P斜截面内纵向受拉钢筋百分率，P=100，=，当 P2.5时，取P=2.5 同一截面上箍筋的总截面面积（mm2） 箍筋的抗拉强度设计值，选用HRB235钢筋，则=210MPa b用于抗剪配筋设计的最大剪力截面的梁腹宽度（mm） 用于抗剪配筋设计的最大剪力

18、截面的有效高度（mm） 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，取值为0.6 用于抗剪配筋设计的最大剪力设计值（KN）选用2B10双肢箍筋，则面积=1.57cm2；距支座中心ho/2处是主筋为232，As=16.09cm2；有效高度ho=100-2.8-d/2=100-2.8-3.2/2=95.6cm；=16.09100%/(1695.6)=0.743%,则P=100=0.743，最大剪力设计值=432.21KN把相应参数值代入上式得 =237mm参照有关箍筋的构造要求，选用Sv=250mm在支座中心向跨中方向长度不小于1倍梁高范围内，箍筋间距取用100mm由上

19、述计算，箍筋的配置如下：全梁箍筋的配置为210双肢箍筋，在由支座中心至距支点2.508m段，箍筋间距可取为100mm，其他梁段箍筋间距为250mm。箍筋配筋率为：当间距Sv=100mm时，sv=157100%/(100160)=0.981%当间距Sv=250mm时，sv=157100%/(250160)=0.393%均满足最小配箍率HRB235钢筋不小于0.18&的要求。第五章 主梁的裂缝宽度验算最大裂缝宽度按下式计算： 式中钢筋表面形状系数，取1.0 作用长期效应影响系数，长期荷载作用时，=1+0.5/，和 分别为按作用长期效应组合和短期效应计算的内力值 与构件受力性质有关的系数，取1.0

20、d纵向受拉钢筋直径，当选用不同直径的钢筋时，改用换算直径， 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0.006时，取=0.006 钢筋的弹性模量，对HRB335钢筋，=2.0MPa 构件受拉翼缘宽度 构件受拉翼缘厚度 受拉钢筋在使用荷载作用下的应力按计算 按作用短期效应组合计算的弯矩值 受拉区纵向受拉钢筋截面面积取1号梁的跨中弯矩效应进行组合：短期效应组合：= =320.95+0.71101.51+1.015.12 =1107.13KN式中汽车荷载效应标准值 人群荷载效应标准值长期效应组合：= =320.95+0.41101.51+0.415.12 =767.602

21、KN受拉钢筋在短期效应组合作用下的应力为=14.93KN/m2把以上数据代入 =0.141mm130mm，假设正确。计算开裂截面换算截面惯性矩代入数据计算的： =5.29=1.71910NNmm2=Nmm2于是有， =Nmm2据上面的计算结果，结构跨中由自重产生的弯矩为MG=969.07KNm,公路级可变车道荷载=7.875KN/m， =157.5KN,跨中横向分布系数m=1.101，人群荷载=3.5KN/m，跨中横向分布系数=0.333.永久作用可变作用（汽车） = =3.62mm可变作用（人群）=1.84mm式中作用短期效应组合的频遇系数，对汽车=0.7，人群=1.0当采用C40至C80混凝土时，挠度长期增长系数=1.45至1.35，我们用的是C40混凝土，取=1.45，施工中可通过设置预拱度来消除永久荷载挠度，则在消除结构自重产生的长期挠度后主梁的最大挠度处不应超过计算跨度的1/600。=1.45（3.62+1.84）=5.46mm/1600=12500/1600=7.812mm故应设置预拱度，跨中预拱度为：支点=0，预拱度沿顺桥向做成平滑的曲线。