桥梁工程课程设计.doc

桥梁工程课程设计1、 设计资料 1、桥面净空：净14+21.50m 2、主梁跨径和全长：标准跨径lb=35.00m（墩中心距离），计算跨径：lj=34.50m（支座中心距离） 3、设计荷载：2004桥梁规范：公路-II级荷载，人群3.0kN/m 4、材料：主梁：混凝土C40， 容重26kN/m3， 桥面铺装： 防水混凝土厚6.517cm，容重25kN/m32、 桥梁尺寸拟定1、 主梁高度：h=1.8m 梁间距：采用9片主梁，间距1.8m。2、 横隔梁：采用五片横隔梁，间距为8.6m。3、 梁肋：厚度为18cm4、 桥面铺装：厚度为10cm5、 桥梁横断面及具体尺寸 主梁一般构造图上部结构横断面构造图3、 桥梁的计算 一、主梁的计算 1、主梁的抗弯惯性矩Ix Ix=0.1864m4 2、计算结构自重集度结构自重集度计算表 主梁横隔梁对于边主梁对于中主梁桥面铺装层栏杆和人行道合计对于边主梁对于中主梁 3、 结构自重内力计算表 边中主梁自重产生的内力截面位子X内力剪力Q（KN）弯矩M(KN*M)X=0（411.59）M=0（0）X=1/4（205.79）（2662.44）X=1/2Q=0 (0)（3549.92）注：括号（）内值为中主梁内力4、 汽车、人群荷载内力计算 （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，对于汽车荷载，汽车横向轮距为1.8m，两列汽车车轮的横向最小间距为1.3m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置。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（9）号梁2（8）号梁3（7）号梁4（6）号梁5号梁（2） 跨中荷载横向分布系数（偏心压力法） 此桥没有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为：；故可按偏心压力法来计算横向分布系数mc，其步骤如下： 1、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=9，梁间距为1.8m，则： 1（9）号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为： 2（8）号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为： 3（7）号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为： 4（6）号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为： 5号梁在两个边主梁处的横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3、计算荷载横向分布系数Mc梁号汽车荷载人群荷载1（9）号梁2（8）号梁3（7）号梁4（6）号梁5号梁 （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(9)号梁跨中mc0.6200.490按“偏心压力法”计算支点mo0.3611.417按“杠杆法”计算2(8)号梁跨中mc0.5250.400按“偏心压力法”计算支点mo0.5000按“杠杆法”计算3(7)号梁跨中mc0.4250.310按“偏心压力法”计算支点mo0.6390按“杠杆法”计算4(6)号梁跨中mc0.3000.210按“偏心压力法”计算支点mo0.6390按“杠杆法”计算5号梁跨中mc0.2200.220按“偏心压力法”计算支点mo0.6390按“杠杆法”计算(4) 、均布荷载和内力影响线面积计算 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）影响线图式Ml/2Ml/415.754.5Ql/215.754.5Q015.754.5（5） 、公路级集中荷载Pk计算 计算弯矩效应时： 计算剪力效应时：（6） 、计算冲击系数 A=0.6527m2 Ic=0.1864m4 G=0.652726=16.97KN/m G/g=16.97/9.81=1.730KN*s2/m2 C40混凝土E取3.251010N/m2 则 1+=1.144（7）、各梁的弯矩Ml/2、和剪力Ql/2计算 因双车道不折减，故梁号截面荷载类型qk或qr(KN/m)Pk（KN）(1+)mc或yS（KN*m或KN）SiS1或9号梁Ml/2公路级15.75223.51.1440.620148.781662.053029.328.6251367.27人群4.50.490148.78328.06Ml/4公路级15.75223.51.1440.620111.591264.592290.246.471025.65人群4.50.490111.59246.06Ql/2公路级15.75268.21.1440.6204.3148.15136.200.5人群4.50.4904.319.502或8号梁Ml/2公路级15.75223.51.1440.525148.781407.382565.158.6251157.77人群4.50.400148.78267.80Ml/4公路级15.75223.51.1440.525111.591055.581924.076.47868.49人群4.50.400111.59200.86Ql/2公路级15.75268.21.1440.5254.314077115.330.578.75人群4.50.4004.317.763或7号梁Ml/2公路级15.75223.51.1440.425148.781139.312076.558.625937.24人群4.50.310148.78207.55Ml/4公路级15.75223.51.1440.425111.59854.521557.596.47703.07人群4.50.310111.59155.67Ql/2公路级15.75268.21.1440.4254.3133.0093.370.563.75人群4.50.3104.316.014或6号梁Ml/2公路级15.75223.51.1440.300148.78804.221465.808.625661.58人群4.50.210148.78140.60Ml/4公路级15.75223.51.1440.300111.59603.191099.476.47496.28人群4.50.210111.59105.45Ql/2公路级15.75268.21.1440.3004.3123.3065.900.545.00人群4.50.2104.314.075号梁Ml/2公路级15.75223.51.1440.220148.78589.761074.928.625485.16人群4.50.220148.78147.29Ml/4公路级15.75223.51.1440.220111.59442.34806.286.47363.94人群4.50.220111.59110.47Ql/2公路级15.75268.21.1440.2204.3117.0848.330.533.00人群4.50.2204.314.27（8） 、计算支点截面汽车荷载最大剪力 绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图：M变化区荷载重心处的内力影响线坐标为 1 1和9号梁 则，公路级作用下，1#和9#梁支点的最大剪力为 则，支点截面人群荷载最大剪力为： 2 2和8号梁 则，公路级作用下，2#和8#梁支点的最大剪力为则，支点截面人群荷载最大剪力为：3 3和7号梁则，公路级作用下，3#和7#梁支点的最大剪力为则，支点截面人群荷载最大剪力为：4 4和6号梁则，公路级作用下，3#和7#梁支点的最大剪力为则，支点截面人群荷载最大剪力为：5 5号梁则，公路级作用下，3#和7#梁支点的最大剪力为则，支点截面人群荷载最大剪力为： AB CD E 其中A图表示1和9号梁，B图表示2和8号梁，C图表示3和7号梁，D图表示4和6号梁，E图表示5号梁。（9） 、内力组合1 承载能力极限状态内力组合计算 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：弯矩（KN*m）剪力（KN）组合表梁号内力结构自重汽车荷载人群荷载1或9号梁Ml/23496.203029.32328.067923.52 Ml/42622.162290.24246.065965.66 Ql/20136.209.50181.19 Q0202.68260.1251.82598.88 2或8号梁Ml/23549.922565.15267.807335.95 Ml/42662.441924.07200.865502.23 Ql/20115.337.76153.14 Q0205.79291.4525.10614.78 3或7号梁Ml/23549.922076.55207.556659.58 Ml/42662.441557.59155.674994.91 Ql/2093.376.01123.70 Q0205.79321.7519.45647.26 4或6号梁Ml/23549.921465.80140.605822.55 Ml/42662.441099.47105.454367.06 Ql/2065.904.0787.14 Q0205.79295.9713.18608.46 5号梁Ml/23549.921074.92147.295336.78 Ml/42662.44806.28110.474002.70 Ql/2048.334.2765.20 Q0205.79279.4716.71591.23 注：桥梁结构重要性系数，本例取为0.9 与其他可变荷载作用效应组合系数，本例取为0.8.2、正常使用极限状态内力组合计算可变作用效应的频遇值系数；汽车荷载（不计冲击力）取0.7，人群荷载取1.0；弯矩（KN*m）剪力（KN）组合表梁号内力结构自重汽车荷载人群荷载1或9号梁Ml/23496.203029.32328.065944.78 Ml/42622.162290.24246.064471.39 Ql/20136.209.50104.84 Q0202.68260.1251.82436.58 2或8号梁Ml/23549.922565.15267.805613.33 Ml/42662.441924.07200.864210.15 Ql/20115.337.7688.49 Q0205.79291.4525.10434.91 3或7号梁Ml/23549.922076.55207.555211.06 Ml/42662.441557.59155.673908.42 Ql/2093.376.0171.37 Q0205.79321.7519.45450.47 4或6号梁Ml/23549.921465.80140.604716.58 Ml/42662.441099.47105.453537.52 Ql/2065.904.0750.20 Q0205.79295.9713.18426.15 5号梁Ml/23549.921074.92147.294449.65 Ml/42662.44806.28110.473337.31 Ql/2048.334.2738.10 Q0205.79279.4716.71418.13 二、横隔梁的计算 对于具有很多根内横隔梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只要计算跨中横隔梁中间的内力，其他横隔梁可偏安全的仿此设计。 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下图：跨中横隔梁的受载图示（m） 纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为： 计算弯矩时： 计算剪力时：2、 绘制中横隔梁中间的内力影响线 由前面偏心压力法可计算得1、2、3、4号梁的荷载横向分布影响线竖坐标值如图，则Mr的影响线竖标可计算如下：P=1作用在1号梁轴上时（）：P=1作用在9号梁轴上时 P=1作用在2号梁轴上时（） 由已学的影响线的知识可知，Mr影响线在rr截面处有突变，根据连线延伸至截面，由此可绘出Mr影响线如图：3、 绘制剪力影响线 剪力最不利位置位于靠近1号梁的右边（或靠近9号梁的左边）。对于1号梁处截面的影响线可计算如下： P=1作用在计算截面以右时： 即 P=1作用在计算截面以左时： 即4、 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位置加载，对汽车荷载并计入冲击影响（1+），则得下表：公路级弯矩M3剪力5、 内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）：、承载能力极限状态内力组合基本组合、正常使用极限状态内力组合短期效应组合3、 行程道板的计算（一）、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板的结构自重g防水混凝土g10.1251.0=2.5KN/mT梁翼板自重g2合计 2、每米宽板的恒载内力 （2） 汽车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P=140KN，轮压分布宽度如图，车辆荷载后轮着地长度为，宽度为，则： 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：由于这是汽车荷载局部加载在T梁的翼板上，故冲击系数取1+=1.3作用于每米