--桥梁工程简支梁课程设计

1、如果文档合适请下载打赏支持目录1. 设计资料与结构布置 21.1 设计资料 21.2 结构布置 22. 主梁恒载内力计算 42.1 恒载集度计算 42.2、恒载内力计算 43 主梁活载内力计算 63.1 支点处荷载横向分布系数 63.2 跨中荷载横向分布系数 73.3 荷载横向分布系数汇总 93.4各梁弯矩MI2、MI4和剪力QI2、QI4计算 93.5 计算支点截面剪力 134. 主梁内力组合 185. 横隔梁内力计算（以中横隔梁为例） 206. 行车道板的计算 237. 截面的设计、配筋、与验算 258. 参考文献 31附录 .桥型总体布置图 错误 !未定义书签。131.设计资料与结构布置

2、1.1 设计资料1.1.1 跨径 标准跨径： ?= 18? 计算跨径： ?= 17.5? 主梁全长： ?= 17.96?1.1.2 桥面净宽净8m （行车道）+ 2X1 （人行道）。1.1.4 设计荷载公路U级，人群荷载3.0kN/m2，结构重要性系数r01.0。1.1.5 桥面铺装4cm 厚沥青混凝土面层， 其下为 C25 的混凝土垫层， 设双向横坡， 坡度 为 1.5%。两侧人行道外侧桥面铺装厚 10cm（ 4cm 厚沥青面层和 6cm 厚混 凝土垫层）。1.1.6 材料混凝土：主梁C40,钢筋混凝土重度为25kN/m3; 沥青混凝土面层，重度为 23kN/m3； C25 混凝土垫层，重度

3、为 24kN/m31.1.7 主梁数及横隔梁数 主梁数： 5;横隔梁数： 5。1.2 结构布置根据设计资料及装配式简支梁桥的构造要求，现拟定结构尺寸如下：主梁高 1.3m，主梁间距为1.6m，梁肋宽为18cm, T形梁翼缘板与腹板交接处厚14cm， 翼缘悬臂端厚8cm。设置五根横隔梁，横隔梁上缘16cm，下缘14cm。100 r和 0j, 1W 11=1. SS i=l, 5S.180180 j 190 1旳435灼5435:435frps141丿丿,*,/ jf r f .r ,. y y z r - m j- - x r zp丿j -亠 ” .1” pza厂r-丿,r ./- 1o贰T4

4、1617962.主梁恒载内力计算2.1恒载集度计算1?=-(0.08 + 0.14)2X(1.8 - 0.1820.14 + 0.162)X5 X2517.5=0.77?/?主梁：0.08 + 0.14 “、?=:0.18 X1.3+ ()(1.8 - 0.18) X25 = 10.31?/?横隔梁:对于边主梁:对于中主梁：？ = 2? = 1.54?/?桥面铺装层:? = 0.04 X8 X23 +(0.06 + 0.015 X4 + 0.06)2X 8 X 24 /5 = 4.93?/?栏杆和人行道：g4 52/5 2KN / m合计：对于边主梁：?= E?c= 10.31 + 0.77

5、+ 4.93 + 2 =:18.01?/?对于中主梁：?=刀？= 10.31 + 1.54 + 4.93 + 2 =:18.78?/?2.2、恒载内力计算计算内梁与边梁的恒载内力2.2.1支点截面：x=0边梁内梁M=0?17.5?=厂18.。1 X= 157.59?17.5?=厂18.78 x= 164.33?2.2.2 1/4 截面:x= l/4边梁?=_ 517.08?3?_ 3 X 18.01 X17.5232 _32?17.5?_ 18.01 X、_ 78.79?44内梁3? 3 X 18.78 X17.52?_ 539.19?3232?17.5?_ 18.78 X、_ 82.16?4

6、42.2.3跨中截面x_ l/2Q_0边梁? 18.01 X17.52?_ 689.45?8 8内梁? 18.78 X17.52?_ 718.92?8 8表2-1主梁恒载内力f内力截面位置X剪力Q (kN)弯矩 M (kN.m)x_0157.59(164.33)0x_l/478.79(82.16)517.08 (539.19)x_l/20689.45 (718.92)注：括号（）内值为中主梁内力3主梁活载内力计算3.1支点处荷载横向分布系数按桥规规定：汽车荷载距人行道边缘不小于 0.5m。在横向影响线 上确定荷载横向最不利的布置位置。采用杠杆原理法计算。卜亠丁ii4oisoisoiso140P

7、i丹Fi刍50 啓 1807 130T la：7图3T支点处各主梁横向分布情况支点处各主梁横向分布情况如下表：表3-1支点横向分布系数梁号车道何载人群何载1（ 5）号梁0.944?2?i=2= 0.472?-= 1.52 (4)号梁1?2= = 0.5?2- 03号梁1 + 0.278?3-20.639?+ ? = 1.290 X 1 X 0.633 X2(7.875 X38.28 + 172.5 X4.375) = 862.4?人群荷载的跨中弯矩：? = ?= 0.7 X3 X38.28 = 80.39? 2?公路-U级车道荷载的跨中剪力：? = (1 + ?+ 1.2? 2?=1.290

8、X1 X 0.633 X (7.875 X2.19 + 207 X 0.5)=98.60?人群荷载的跨中剪力：?尸?= 0.7 X3 X2.19 = 4.60? 2?公路-U级车道荷载的1/4跨弯矩：?= (1 + ? ?,?+ ? = 1.290 X 1 X 0.633 X(7.875 X28.71 + 172.5 X3.28) = 646.63?人群荷载的1/4跨弯矩：?= ?%?= 0.7 X3 X28.71 = 60.29? 4?公路-U级车道荷载的1/4跨剪力：? = (1 + ? ?/?,?1(?+ 1.2? ?4?=1.290 X1 X 0.633 X (7.875 X 4.29

9、 + 207 X0.75)=154.36?人群荷载的1/4跨剪力：?驾?= ?%?= 0.7 X3 X4.29 = 9.01? 4?表3-4跨中弯矩M丄，剪力Q丄，四分点弯矩 M L，剪力Qi计算表2244序 号截面荷载类型qk或 qrP k1+卩me3或ySSiS1#5#M l2公路-n级7.875172.51.2900.63338.28246.15862.4y = ?/4= 4.375616.25人群何载3/0.738.2880.39?3?二？ 2公路-n级7.8752071.2900.6332.1914.0898.600.584.52人群何载3r /0.72.194.60M l公路-n级

10、7.875172.51.2900.63328.71184.62646.81y = 3?/16=3.28462.19人群何载3/0.728.7160.29Qi4公路-n级7.8752071.2900.6334.9227.59154.36y =0.75126.77人群何载3/0.74.929.012#4#M i2公路-n级7.875172.51.2900.51738.28201.05704.374.375503.32人群何载3/0.4538.2851.68Qi2公路-n级7.8752071.2900.5172.1911.5080.530.569.03人群何载3/0.452.192.96M l4公路

11、-n级7.875172.51.2900.51728.71150.79528.143.28377.35人群何载3/0.45528.7138.76Qi4公路-n级7.8752071.2900.5174.9225.84129.380.75103.54人群何载3/0.454.926.643#M i2公路-n级7.875172.51.2900.438.28155.55544.974.375389.42人群何载3/0.438.2845.94Qi2公路-n级10.52071.2900.42.198.9062.310.553.41人群何载3/0.42.192.63M i4公路-n级7.875172.51.29

12、00.428.71116.66407.613.28291.95人群何载3/0.428.7134.45Qi4公路-n级7.8752071.2900.442.919.99100.100.7580.11人群何载3/0.44.925.903.5计算支点截面剪力3.5.1 1 号及5号梁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15如果文档合适请下载打赏支持11111a=4.4Ll1=17.53207KM/10. 7S5KN/HlbLJiwnir._ _ _一 =Q聚晌线y=0.S16图3-4支直剪力计尊图武横向分布系数变化区段长度：？?= - 4.35 = 4.4?m变化区荷载重心处的

13、内力影响线坐标为：4.4)/17.5 = 0.916?= (17.5 -影响线面积为：3 =2 =8.75m在均布荷载qk作用下剪力:?,?均=(1 + m ?+ 2(?$ - ?)?=1.290 X1 X 7.8754.4X 0.633 X 8.75 + (0.472 - 0.633) X 0.916 = 52.97kN 在集中荷载Pk作用下剪力：?,?集=(1 + Q ?)?1.2 ?= 1.290 X1 X 0.472 X 207 X1=126.04?则公路-U级作用下,1号及5号梁支点的最大剪力为：?,?= ?,?均 + ?,?集=52.97 + 126.04 = 179.01kN计算

14、支点截面人群荷载最大剪力：?r =?+ 2 ? ?0 -?774.4=0.7 X 8.75 X3 + X3 x(1.5- 0.7) X0.916=23.21kN1 435q価4.35L4.351P113.5.2 2 号及4号梁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QJ1=17.50207KN/n0. 785KN/m517堆略-珂级U-0.4Ey=0. 916图3-5支点剪力计算图式人群Q影响线在均布荷载qk作用下剪力：?,?均=(1 + 山？7?77?+ 2(?$ - ?=1.290 X 1 X 7.8754.4X0.517 X8.75 + (0.5- 0.517) X0.

15、916 = 45.61kN在集中荷载Pk作用下剪力：?,?猱=(1 + 山?)?1.2 ?= 1.290 X 1 X0.5 X207 X 1=133.52?则公路-n级作用下,1号及5号梁支点的最大剪力为:?,?= ?,?均 + ?,?集=45.61 + 133.53 = 179.13kN计算支点截面人群荷载最大剪力：? = ?+ 2?(?0 - ?)?4.4=0.45 X8.75 X 3+ X3 x(0- 0.45) X0.916 = 10.91kN2Q射响绒* 3y=0.9163-6支点薜力计算凰式3.5.3 3号梁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：14.36俎”

16、 354. 35t4.361-1佔q丨1=17,50207KN/110.785KN/1M14bJ1rLCH 川- iil=G.4处路-工1级在均布荷载qk作用下剪力:?,?均=(1 + 山?+ 2(?$- ?1.290 X1 X 7.875X 0.4 X 8.75 + 44(0.639 - 0.4) X 0.916 = 40.45kN在集中荷载Pk作用下剪力：?,?集=(1 + 山？?？0 ?1.2 ?= 1.290 X1 X 0.639 X 207 X1=170.63?则公路-n级作用下,1号及5号梁支点的最大剪力为：?,?= ?,?鈞 + ?,?集=40.45 + 170.65 = 211

17、.08kN计算支点截面人群荷载最大剪力： ? = ?+？?(？?)- ?4.4=0.4 X8.75 X3+ X3 x(0- 0.4) X 0.916 = 8.08kN354主梁内力组合依桥通规采用基本组合：?0?5= ?(?+ ?+ ?永久荷载分项系数?= 1.2;汽车荷载分项系数？?= 1.4；人群荷载分项系数?= 1.4;对人群？?= 0.8,结构重要性系数？= 1表4-1 1号及5号梁弯矩剪力组合表序号荷载类型弯矩剪力荷载类型跨中四分点梁端跨中四分点梁端(1)结构自重616.25517.080078.79157.59(2)汽车何载862.40646.63098.60154.36179.0

18、1人群荷载80.3960.2904.609.0123.21(4)1.2X (1)739.50620.500094.55189.111.4 X (2)11270.36905.280138.04216.10250.610.8X 1.4X (3)90.0467.5205.1510.0926.00Sud=(4)+(5)+(6)2099.901592.980143.19320.74465.72表4-2 2号及4号梁弯矩剪力组合表序号持抹米开U弯矩剪力何载类型跨中四分点梁端跨中四分点梁端(8)结构自重718.92539.190082.16164.33(9)汽车荷载704.37528.14080.53129

19、.38179.13(10)人群何载51.6838.7602.976.6410.91(11)1.2X (1)862.70647.030098.59197.20(12)1.4 X (2)986.12739.400112.74181.13250.78(13)0.8X 1.4X (3)57.8843.4103.337.3912.22(14)Sud=(4)+(5)+(6)1906.701429.840116.07287.11460.20表4-3 3号梁弯矩剪力组合表序号荷载类开U弯矩剪力荷载类型跨中四分点梁端跨中四分点梁端(15)结构自重718.92539.190082.16164.33(16)汽车何载

20、544.97407.61062.31100.10211.08(17)人群何载45.9452.1402.635.908.08(18)1.2X (1)862.70647.030098.59197.20(19)1.4 X (2)762.96570.65087.23140.14295.51(20)0.8X 1.4X (3)51.4558.4002.956.619.05(21)Sud=(4)+(5)+(6)1677.111276.08090.18245.34501.765. 横隔梁内力计算(以中横隔梁为例)1) 、确定作用在中跨横隔梁上的计算荷载 对于垮中横隔梁的最不利荷载布置，如图 5-1所示。L40

21、 QD丄35徐35 354. 355-1跨中横隔梁的受载图式尺寸单 位；m;轴重力单位：KN)纵向一行车轮荷载对中横隔梁的计算荷载为：1 1?= 2 刀？= 2(140 X 1 + 140 X 0.678) = 117.46?2) 、绘制中横隔梁的内力影响线在前面已经算得1号梁的横向影响线竖坐标值为：? = 0.60, ? = -0.20同理可算得2号梁和3号梁的横向影响线竖坐标值为：?21 = 0.40, ?25 = 0? = 0.20, ?35 = 0.20a.绘制弯矩影响线对于2号和三号梁之间截面的弯矩？_3影响线可计算如下： P=1作用在1号梁轴上时：?-3 )1 = ?1 X 1.5

22、?+ ?21 X0.5?- 1 X 1.5?=0.6 X1.5 X1.8 + 0.4 X0.5 X1.8 - 1.5 X 1.8 = -0.72 P=1作用在5号梁轴上时：?-3 )5 = ?5 X 1.5?+ ?25 X0.5?= -0.6 X 1.5 X1.8 + 0 X0.5 X 1.8=-0.54P=1作用在5号梁轴上时：x 1.6，就可?-3 )3 = ?3 X 1.5?+ ?23 X0.5?= 0.2 X 1.5 X1.6 + 0.2 X0.5=0.72有了此三个竖标值和已知影响线折点位置（即所计算截面的位置） 绘出？_3影响线如何5-2所示。b.绘制剪力影响线对于1号梁处截面的？

23、?右影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时：? = ?，即?右=?初 1绘制的？?影响线，女口图 5-2 （ b ） 所b)lD do图朴-7中橫隔梁内力影响线CR寸单位：“3）、截面内力的计算将求得的计算荷载？在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响（1 + ?，则得: 弯矩？-3?-3 = (1 + ?刀?= 1.290 X1 X 117.46 x (1.03+ 0.40)=216.68?剪力?右=(1 + ?刀?=1.290 X1 X 117.46 X (0.589 + 0.389 + 0.244 + 0.044) = 191.83?鉴于横隔梁的恒载内力甚小

24、，计算中可略去不计，则按极限状态设计的 计算内力为：?(?2-3 ) = 0+ 1.4X216.68 = 303.35?右?1= 0 + 1.4X191.83 = 268.56?6. 行车道板的计算1) 每延米板上的恒载g：沥青混凝土面层？?=O.O4X1.O X23 = 0.92KN/mC25混凝土垫层？ = 0.06 X 1.0 X 24 = 1.44KN/mT梁翼板自重？ = 0.08：14 X1.0 X25 = 2.75KN/m 合计：g =刀？?尸 5.11?/?2) 每米宽板条的恒载内力：弯矩？?存-?= - 1 X5.11 X0.812 = -1.68?/?2 2剪力？?尸?=

25、5.11 X0.81 = 4.14?(二)车辆荷载产生的内力查规范可知，后轮作用力为P=140KN,后轮着地长度为？=0.20?, ?=0.60?,则得：?= ?+ 2?= 0.20 + 2 X0.10 = 0.40?= ?+ 2?= 0.60 + 2 X0.10 = 0.80?荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：?= ?+ 2?0?+ ?= 0.40 + 2 X0.81 + 1.4= 3.42?冲击系数：1 + 卩=1.290作用于每米宽板条上的弯矩为：2?2 X1400.80?= - (1 + ?(?-) = -1.290 X-X(0.81 -)? ?7 4? 044 X3.42 4 1=-1

26、6.23?作用于每米宽板条上的剪力为：2?2 X140?= (1 + ?= 1.290 X= 26.61?4?4 X 3.42(三)荷载组合恒+汽?= 1.2?+ 1.4?= -1.2 X 1.68+ 1.4(-16.23 ) = 24.74?= 1.2?+ 1.4?= 1.2 X4.14 + 1.4 X26.61 = 42.22?7. 截面的设计、配筋、与验算1)配置主筋由弯矩基本组合图可知，1号梁？?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=10.5,则主梁有效高度？。= ?- ?= 130 - 10.5= 119.5?由T

27、型截面受压翼板厚度尺寸，可得翼板平均厚度?=0.11m,按公预规规定，翼缘计算宽度？?按下式计算，并取其中最小值：/ ?=-=17.5/5=2.5m3?=1.8m(相邻两主梁轴间距)?=b+12?尸0.18+12X 0.11=1.5m已知1号梁跨中弯矩？尸2099.90皿卩4按公预规规定，式中：?受压区钢筋面积，？?=0;? 混凝土轴心抗压设计强度，C30混凝土，？?方13.8MPa；b T型截面腹板厚度，b=0.18m；?-?T型截面受压区翼沿板计算宽度，?=1.50m?结构重要性系数，取1.02099.90W 13.8X 1030.18 ?(1.195?) + (1.500.18) X 0

28、.11 X (1.195 0.11/2)?-2.39 ).148=0求解得到？=-0.060m，则此截面属于第一类T型梁，中性轴在翼缘内。按下式计算xqM dfcdbfXh。 -22099.90 0.20%2)持久状态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:? =280 X 65.3513.8 X150=8.84cm截面抗弯极限状态承载力为：?C?= ?0- 2)= 13.8 X103 X1.5 X0.0884 X(1.194- 0.0884/2 )=2103.99KN ?m 2099.90KN ?m满足要求。3 根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配置由内力组合表可知，支点剪

29、力效应以3号梁为最大为偏安全设计，一律用3号梁 数值，跨中剪力效应以1号梁最大，一律以1号梁为准。?亍 501.76KN?= 143.19KN假定有232通过支点，按公预规规定，构造要求：a=1/2X 3.45+3=4.15 (cm)?0=h-a=130-4.15=125.85 (cm)按公预规规定，构造需要满足要求? 0.51 X10-3 V?k?(?)?即 501.76 (KN) =0.51 X 10-3 v30 X180 X 1258.5 = 632.79KN按公预规规定0.50 X10-3 ? = 0.5 X 10-3 X1 X1.39 X180 X 1258.5 = 157.44KN

30、0冒0Qop 危.0图旷1 (尺寸单位:cm)由内插可得，距梁高h/2处的剪力效应？?=454.895KN,其中:?= 0.6? = 0.6 X454.895 = 272.937KN2?= 0.4? = 0.4 X 454.895 = 181.958KN?2相应各排弯起钢筋位置与承担的剪力值见下表7-1斜筋排次弯起点距支座中心距离(m)承担的剪力值(KN)斜筋排次弯起点距支座中心距离(m)承担的剪力值(KN)11.2165.13933.481.74022.3125.50644.544.138表7-1b.各排弯起钢筋的计算，按公预规规定，与斜截面相交的钢筋的抗剪能力 (KN)按下式计算：3Vsb

31、 0.75 10 ftdAsbSin s已知本设计用: 按下式计算：協?=280MPa, ?=45，故相应于各排钢筋弯起钢筋的面积?=?0.75 X10-3 X?sin?而式中：0.75 X10-3 x 翻?sin?9=0.14857则每排弯起钢筋的面积为：?= 181.958/0.14857 = 1224.73(?)弯起 2 28; ?= 1232.09(?)?i?牙 165.139/0.14857 = 1111.52(?)弯起 2 28; ? 1232.09(?)?2?3= 125.506/0.14857 = 845.16(?)弯起 2 28; ?萨 1232.09(?)?3?尸 81.7

32、40/0.14857 = 550.18(?)弯起 2 28; ?厉 1232.09(?)?4?5= 44.138/0.14857 = 297.086 (?)弯起 2 14; ?= 308(?)?5在近跨中处，增设214辅助斜筋。按公预规规定，弯起钢筋的弯起点,应设在按抗弯强度计算不需要该钢筋的截面以外不小于?0/2夕卜，本设计满足要求。C.主筋弯起后持久状况承载能力极限状态正截面承载能力校核：计算每一弯起 截面的抵抗弯矩时，由于钢筋根数不同，其钢筋的重心亦不同，则有效高度?0 大小不同，此处系估算，可用同一数值，其影响不会很大。232钢筋的抵抗弯矩为：?340.0884? = 2?1(?0-)=2 X280X 103X8.043 X104X(1.194 - 2)=518.01KN228钢筋的抵抗弯矩为：?340.0884? = 2?2(?0 - 2)= 2