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桥梁工程课程设计第一篇 设计资料及设计概况1、 设计资料1、 设计名称：简支T梁桥设计2、 设计荷载：公路级荷载3、 桥面净宽：11+0.52=12m4、 基本烈度：6度（按7度采取抗震措施）5、 计算跨径：以21.8m为例 2、 主要材料1、 上部结构构造：除防撞护栏采用C25混凝土和桥面铺装采用C30混凝土外，其余均采用C50混凝土。2、 下部结构构造：墩帽、台帽及防撞挡块采用C25混凝土，前墙、侧墙顶采用C20混凝土，墙身采用C15小石子混凝土砌石块，基础采用C15小石子混凝土砌片石。3、 桥型与结构1、 上部结构：本桥采用跨径21.8m的简支桥面连续预应力混凝土T型梁，共两孔。每孔由6片T梁组成，主梁间距2.0m，梁高1.65m，梁宽2.0m。桥面横坡为2%，桥面铺装采用等厚度布置，横向坡度由帽梁上的支座垫石形成。桥面板与横隔板顶、底面均设2%的单向横坡，梁肋底面水平。2、 下部结构：本桥桥址地质岩石为微风化粒斑玄武岩，力学强度高，允许承载力为3000kPa,因此采用石砌扩大基础，重力式桥台。4、 结构设计1、 支座：采用板式橡胶支座。2、 伸缩缝：采用GQF-C60NR型天然胶密封橡胶带的伸缩装置。第二篇 简支T梁桥设计一、 行车道板计算公路级，桥面铺装为8cm厚水泥混凝土及5cm沥青混凝土（均采用C30混凝土），T梁翼板采用C50混凝土。其中：沥青混凝土容重为23kN/m3水泥混凝土容重为24kN/m3C50混凝土容重为25kN/m3（一） 恒载及内力（以纵向1m宽板条进行计算）1、 每延米板上的恒载g5cm沥青混凝土面层 g1=0.051.023=1.15 kN/m8cm水泥混凝土垫层 g2=0.081.024=1.92 kN/mT梁翼板自重 g3=0.151.025=3.75 kN/m故 g=g1+g2+g3=1.15+1.92+3.75=6.82 kN/m2、 每米宽板条的恒载内力弯矩 Mag=18gl2=186.8222=3.41 kNm剪力 （二） 活载后轮作用力P=2140 kN，轮压分布如上图所示，后轮着地长度为a2=0.2m，宽度为b2=0.6m，故a1=a2+2H=0.2+20.13=0.46m, b1=b2+2H=0.6+20.13=0.86m。荷载的有效分布宽度为：，与2l/3=22/3=1.33m比较，取较大值1.33m。a=1.33md=1.4m，在跨径内仅单个车轮荷载。冲击系数为 1+=1.3则1m宽简支板条的跨中汽车荷载弯矩为：a=a1+t=0.46+0.15=0.61m与l/3=2/3=0.67m比较，取较大者0.67m。矩形部分的合力： 三角形部分的合力：由Q影响线的比例关系得：则汽车引起的支点剪力为：（三） 内力组合及行车道板内力1、 承载能力极限状态： 2、 正常使用极限状态： 又因t/h=0.15/(1.65-0.15)=0.11/4(即主梁抗扭能力大)跨中弯矩：支座弯矩：故最不利内力出现在支座处，二、 主梁内力计算（一） 恒载内力计算1、 计算结构自重集度（假设每侧栏杆及人行道构件重量的作用为5kN/m）主梁g1=0.21.65+0.152-0.225=15.0 kN/m横隔梁边主梁中主梁g2=20.66=1.32kN/m桥面铺装层栏杆和人行道合计边主梁中主梁2、 结构自重内力计算边主梁结构自重产生内力 内力截面位置x剪力Q（kN）弯矩M（kNm）X=0Q=250.264M=0X=l/4X=l/2Q=0中主梁结构自重产生内力 内力截面位置x剪力Q（kN）弯矩M（kNm）X=0Q=257.458M=0X=l/4X=l/2Q=0（二） 活载内力计算1、 用杠杆原理法计算靠近主梁支点处的荷载横向分布系数分布系数：1号梁 公路级 mq=q2=1+0.12=0.55 人群荷载 mr=r=1.3752号梁 公路级 mq=q2=1+0.1+0.352=0.725 人群荷载 mr=r=03号梁 公路级 mq=q2=1+0.1+0.352=0.725 人群荷载 mr=r=02、 用偏心压力法计算跨中截面荷载横向分布系数宽跨比B/l=12/21.8=0.55，接近于0.5，且具有可靠横向连接。该桥可按偏心压力法计算横向分布系数。1号梁：汽车荷载：人群荷载：mcr=r=0.578 2号梁：汽车荷载：人群荷载：mcr=r=0.4133、4号梁：汽车荷载：人群荷载：三、 主梁弯矩、剪力计算1、 荷载横向分布系数汇 荷载横向分布系数汇总梁号截面位置汽车荷载人群荷载备注1#跨中mc0.73850.578按“偏压法”计算支点m00.5501.375按“杠杆法”计算2#跨中mc0.62850.413按“偏压法”计算支点m00.7250按“杠杆法”计算3#跨中mc0.5950.333按“偏压法”计算支点m00.7250按“杠杆法”计算2、 均布荷载和内力影响线面积计算均布荷载和内力影响线面积计算 类型截面公路级（kN/m）人群荷载影响线面积（m2或m）Ml210.50.75=7.8753.00.75=2.2518l2=1821.82=59.41m2Ml47.8752.25332l2=33221.82=44.55m2Ql27.8752.25(12)221.80.5=2.73m2Q07.8752.251221.81=10.9m23、 公路级集中荷载Pk计算计算弯矩效应时：Pk=0.75180+360-18050-5(21.8-5)=0.75247.2=185.4 kN计算剪力效应时：Pk=1.2185.4=222.5kN4、 冲击系数取1+=1.35、 跨中弯矩Ml4,Ml2，跨中剪力Ql2计算：两车道横向折减系数=1截面内力计算的一般公式为1#梁截面荷载类型pk或qk(kN/m）pk(kN)1+mcS（kNm或kN）siSMl2公路级7.875185.41.30.738559.41449.16 1419.23 5.45970.06 人群2.2510.57859.4177.26Ml4公路级7.875185.41.30.738544.55336.82 1064.45 4.08857.94 人群2.2510.57844.5557.94 Ql2公路级7.875222.51.30.73852.7320.64 127.45 0.5106.81 人群2.2510.5782.733.55 2#梁截面荷载类型pk或qk(kN/m）pk(kN)1+mcS（kNm或kN）siSMl2公路级7.875185.41.30.628559.41382.26 1207.83 5.45825.57 人群2.2510.41359.4155.21Ml4公路级7.875185.41.30.628544.55286.65 905.90 4.088619.25 人群2.2510.41344.5541.40Ql2公路级7.875222.51.30.62852.7317.57 108.46 0.590.90 人群2.2510.4132.732.543#梁截面荷载类型pk或qk(kN/m）pk(kN)1+mcS（kNm或kN）siSMl2公路级7.875185.41.30.59559.41361.88 1143.45 y=l4=5.45781.57 人群2.2510.72559.4196.91 Ml4公路级7.875185.41.30.59544.55271.37 857.62 y=316l=4.088586.25 人群2.2510.72544.5572.67 Ql2公路级7.875222.51.30.5952.7316.63 102.68 0.586.05人群2.2510.7252.734.45 6、 支点剪力Q0计算：计算支点剪力效应的横向分布系数的取值为：a. 支点处按杠杆原理法计算的b. l/43l/4按跨中的横向分布系数c. 支点l/4处在和之间按照直线变化汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式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。横向分布系数变化区段长度：a=1/421.8=5.45m对应于支点剪力影响线的荷载布置，如图所示，影响线面积为=1221.81=10.9m1号主梁：计算支点截面车道荷载最大剪力 Q0，q=1+mcqk+1.2pky+Q0,q =1.310.7385（7.87510.9+1.2185.41）+ =296.00+附加三角形荷载重心处的影响线坐标为： y=0.917且故公路-级荷载的支点剪力为：计算支点截面人群荷载横向分布，如图所示人群荷载的支点剪力为：Qor=mcpr+a2(m0-mc)pry=0.5782.2510.9+125.45(1.375-0.578)2.250.917=18.66kN1号主梁的支点最大剪力：同理：2号主梁：计算支点截面车道荷载最大剪力 Q0，q=1+mcqk+1.2pky+Q0,q =1.310.6285（7.87510.9+1.2185.41）+ =251.91+附加三角形荷载重心处的影响线坐标为： y=0.917且故公路-级荷载的支点剪力为：计算支点截面人群荷载横向分布，如图所示人群荷载的支点剪力为：Qor=mcpr+a2(m0-mc)pry2号主梁的支点最大剪力：3号主梁：计算支点截面车道荷载最大剪力 Q0，q=1+mcqk+1.2pky+Q0,q =1.310.595（7.87510.9+1.2185.41）+ =238.48+附加三角形荷载重心处的影响线坐标为： y=0.917且故公路-级荷载的支点剪力为：计算支点截面人群荷载横向分布，如图所示人群荷载的支点剪力为：3号主梁的支点最大剪力：综上所述：主梁内力组合序号荷载类别弯矩M（kNm）剪力（kN）梁端四分点跨中梁端跨中（1）结构自重0257.4580.00（2）汽车荷载01064.45 1419.23 127.45（3）人群荷载072.6796.914.45（4）1.2（1）01262.83 1683.78 308.95 0.00 （5）1.4（2）01490.23 1986.92 395.21 178.43 （6）0.81.4（3）081.39 108.54 20.90 4.98 （7）Sud=4+5+(6)02834.45 3779.24 725.05 183.41 四、 横隔梁内力计算横隔梁内力计算本设计跨径内3根横隔梁,鉴于桥梁跨中处的横隔梁受力最大,通常可只计算跨中横隔梁的内力,其余横隔梁可偏安全的选用相同的截面尺寸和配筋。确定作用在跨中横隔梁上的计算荷载 假设荷载在相邻横隔梁之间按杠杆原理法分布，计算图式见图2-22。图2-22 跨中横隔梁计算荷载计算图式（尺寸单位：m）纵向一列汽车车道荷载轮重分布给该横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时 kN计算剪力时 kN跨中横隔梁的内力影响线通常横隔梁弯矩为靠近桥中线位置的截面较大，而剪力则在靠近两侧边缘处的截面较大。所以，如图所示，取A截面计算横隔梁的弯矩，取1号梁右截面计算横隔梁的剪力。1、绘制弯矩影响线各主梁的横向分布影响线竖标值以求得，的影响线竖标可计算如下：P=1作用在1号梁上时（）P=1作用在6号梁上时（）P=1作用在3号梁上时（）由此三点可作出A点的弯矩影响线如图图2-23 跨中横隔梁内力影响线图（单位尺寸：mm）2、绘制剪力影响线对1号主梁处截面的剪力的影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时：（即1号梁的荷载横向影响线,见图2-6）P=1作用在计算截面以左时：-1绘出影响线如图2-23所示。截面内力计算1、内力标准值计算 kN.m kN2、内力组合（由于横隔梁的自重很小，计算中忽略不计）承载能力极限状态内力基本组合，见表2.32。承载能力极限状态内力基本组合 表2.32基本组合 kN.m kN正常使用极限状态内力组合，见表2.33。正常使用极限状态内力组合 表2.33短期效应组合 kN.m kN、五、 主梁变形的计算B=0.95EcIc =0.953.4510100.157=5.15109 Nm2短期荷载效应作用下的跨中截面挠度f=548msl2B由已知数据可知，汽车产生的最大弯矩为1348.62kNm，人群产生的最大弯矩为77.26kNm。按桥规规定，验算主梁的变形时，不计入结构自重产生的长期挠度，汽车不计入冲击力，则 fs=548103(1348.62+77.26)21.825.15109=1.3710-2m（=1.425） fs1=fs=1.95cml600=2180600=3.63cm挠度满足要求六、 支座的选定 支座反力标准值N为 710.58kN，主梁的计算温差为。1) 确定支座平面尺寸选定板式橡胶支座的平面尺寸为，采用中间层橡胶片厚度。（1） 计算支座的平面形状系数S：8（2） 计算橡胶支座的弹性模量：（3） 验算橡胶支座的承压强度：（合格）2) 确定支座的厚度（1） 主梁的计算温差，温度变形由两端的支座均摊，则每一支座的水平位移为：（2） 为了计算汽车荷载制动力引起的水平位移，首先要确定作用在每一支座上的制动力，对于21.8m桥跨，一个设计车道上公路-I级车道荷载总重为： ，则其制动力标准值为，但按桥 规，不得小于90。经比较，取总制动力为90参与计算，六根梁共12个支座，每个支座承受水平力。（3）