桥梁工程课程设计

1、桥梁工程课程设计一 设计资料 1.结构形式及基本尺寸 某公路装配式简支梁桥，双车道，桥面宽度为净-7+2x0.75m，桥梁位于直线上，两侧设人行道，宽度为0.75m。装配式钢筋混凝土简支T 梁，标准跨径为20米，计算跨径为19.5m。桥面铺装： C20防水混凝土2cm厚，容重24kN/m3，4cm厚沥青面层，容重23 kN/m3，设双面横坡，坡度为1.5% 。设计荷载：公路-级，人群荷载3kN/m2。2.材料 1）梁体 主梁混凝土： C30横梁混凝土： C25钢筋混凝土容重：25kN/m3 2）钢筋主 筋：热轧HRB400钢筋； 构造钢筋： 热轧HPB300钢筋二 主梁计算1. 标准跨度： 2

2、0m；2 .桥梁横断面如下图1和主梁细部尺寸见表1； 装配式钢筋混凝土T形梁桥总体特征 标准跨径（m） 计算跨径（m） 梁长 （m） 梁高（m） 高跨比 支点肋宽（cm） 跨中肋宽（cm） h（cm） h2（cm） 梁肋变化长度（从支截面点算起）（ cm） 横隔梁数 最大吊重 t 2019.519.961.51/13.330181220479532.53. 恒载内力计算； 计算恒载时，通常将跨内横隔梁的重量、桥面系的重量平均分配给各梁，因此，对于等截面梁桥的主梁，其计算荷载为均布荷载；在精确计算时，也可将恒载根据横向分布系数的计算原理进行横向分配的计算。 1）各主梁恒载计算及汇总 主梁断面项目

3、计算式单位梁号12、3表中：F主梁截面积（m2）横梁的片数、高度、宽度、净跨、容重；主梁片数；桥面净宽（m）；分别为沥青混凝土、垫层混凝土的容重与厚度乘积。主梁重量KN/M14.3514.35横梁分布于中梁的重量KN/M01.25分布于边梁的重量KN/M0.630桥面铺装重KN/M1.96196双侧人行道及栏杆重量平均值KN/M2.42.4合计KN/M19.3419.962）恒载内力计算 项目计算式单位梁号12、3恒载（见表3-1）KN/M19.3419.96弯矩M跨处KN-M689.44711.54跨中KN-M919.25948.72剪力V端点KN188.57194.61跨中KN00二）活荷

4、载内力计算 （1）有关系数及人群荷载 项目依据数值冲击系数桥规1第4.3.2条0.3多车道折减系数桥规1第4.3.1条1.0人群荷载 KN/m（R为人行道宽）2.25（2）简支梁内力影响线面积 内力影响线图形影响线面积（m或m2）35.6547.532.44（3）计算荷载横向分布系数用杠杆法求支点截面的横向分布系数；用刚性横梁法求跨中截面的横向分布系数。 （）计算支点处的荷载横向分布系数m0 按杠杆法在图3-1上绘出、号主梁的荷载横向分布影响线，并在其上布载，分别计算出汽车、人群的m0q和m0r值。（）计算跨中的荷载横向分布系数mc 按刚性横梁法在图3-2上绘出、号主梁的荷载横向分布影响线，分

5、别计算出汽车、人群的mcq和mcr值。(4)计算主梁跨中活载弯矩当计算简支梁各截面的最大弯矩和最大剪力时，可近似取用不变的跨中横向分布系数 m c 计算。 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成，为求得最大的内力，将集中荷载作用于影响线纵标最大的位置处，均布荷载引起的内力为均布荷载值乘以相应的影响线面积。注意应考虑汽车冲击力的影响。 计算人群荷载引起的内力时，注意人群荷载集度按一侧人行道计算，这是因为在计算人群荷载的横向分布系数时按单侧人群计算的。车道荷载 ： 人群荷载： 式中： 、 跨中截面由车道荷载、人群荷载引起的弯矩或剪力； 汽车荷载冲击系数， 由桥梁自振频率确定；多车道桥梁的汽车荷载折减系数

6、； 、跨中截面车道荷载、人群荷载的横向分布系数； PK 和qk 车道荷载的集中荷载和均布荷载标准值。 计算内力影响线纵标的最大值，也就是说，将集中荷载标准值作用于影响线纵标的最大的位置处，即为荷载的最不利布置； 人群荷载集度；跨中截面计算内力影响线面积；mcq、mcr汇总 活载梁号支座m0跨中mc汽车0.5020.7290.6730.7260.8350.62人群1.910.74900.5800.42由结构力学计算荷载影响线，计算出各主梁的内力：主梁跨中活载弯矩 活载截面位置梁号mcqKN/mM2PKNy弯矩（KN-m）车道荷载0.7291.37.8835.65178.53.656884.695

7、0.7261.37.8835.65178.53.656881.0540.621.37.8835.65178.53.656752.41550.7291.37.8847.53178.54.8751179.6250.2761.37.8847.53178.54.875446.60690.621.37.8847.53178.54.8751003.247人群荷载0.7491335.6503.65680.10560.581335.6503.65662.0310.421335.6503.65644.9190.7491347.5304.875106.7990.581347.5304.87582.70220.42

8、1347.5304.87559.887（5）计算主梁活载剪力（）计算主梁跨中截面活载剪力主梁跨中截面活载剪力 活载截面位置梁号mcqKN/mM2PKNy弯矩（KN-m）车道荷载0.7291.37.882.44178.50.5102.80380.7261.37.882.44178.50.5102.38080.621.37.882.44178.50.587.432人群荷载0.749132.44005.480.58132.44004.240.42132.44003.07（）计算主梁支点截面活载剪力对于支点截面的剪力或靠近支点截面的剪力，需计入由于荷载横向分布系数在梁端区段内发生变化所产生的影响。 由

9、车道荷载的集中荷载Pk 引起的支点截面剪力 当 时，将车道荷载的集中荷载Pk 作用于支点截面处，引起的支点截面剪力最大； 当 时，设车道荷载的集中荷载Pk 作用于距左支点 x 位置处，x值越大，PK 作用位置处的横向分布系数值 越大，而对应于Pk作用位置处剪力影响线的纵标越小，写出由车道荷载的集中荷载PK 引起的支点剪力计算式，利用高等数学求极值的方法，确定最不利的荷载布置。 由车道荷载的均布荷载qK 引起的支点截面剪力 求解按不变的 mc 计算由车道荷载均布荷载标准值qk 引起的内力值,与考虑横向分布系数变化区段均布荷载标准值qk 引起的内力变化值之和。注意后者合力点位置极其相应的影响线纵标

10、的取值。 车道荷载引起的支点截面剪力车道荷载引起的支点截面剪力等于集中荷载 PK 与均布荷载qK 引起的支点截面剪力之和。支点截面车道荷载剪力：式中 剪力影响线面积； m变化点至支点截面距离； 在范围内，m由mc改变形成的图形形心对应的剪力影响线竖标值； 与Pk位置对应的剪力影响线竖标值；与Pk位置对应的荷载横向分布系数值。图 3-3 荷载横向分布系数沿全桥的分布支点截面最大车道荷载剪力 计算图形梁号+171.93-7.28148.31276.84827577.01276.62467.129342.1310.08279.81452.33（4）人群荷载 人群荷载为均布荷载，由其引起的支点剪力与由

11、车道荷载的均布荷载 qK 引起的支点截面剪力计算方法相同。 支点截面最大人群荷载剪力 计算图形梁号=+121.915.4227.33216.96-3.0813.88312.29-2.0510.24三）主梁配筋计算(一)翼缘板宽度和中性轴位置的确定 h 图4-2主拉钢筋假定取4层叠焊筋(外径3.45)和2层(外径3.05)保护层3cm,则翼板厚度 （cm）16翼板宽度（cm）(第4.2.2条2)主梁间距170170650190混凝土轴心抗压强度设计值fcd(KN/cm2)1.38弯矩(KN-cm)2387546381.12判定中性轴位置: (二)受拉钢筋配置 主梁截面其中性轴在翼板内,故可按单筋

12、矩形截面进行设计(若在腹板内,则用双筋设计,不能用表4-4计,而自行列表计算)。 翼板宽度（cm）170钢筋面积(cm2) 62.21有效高度h0(cm)137.05钢筋配置As80.05强度设计值混凝土轴心抗压fcd(MPa)13.8配筋率0.77%混凝土轴心抗拉ftd(MPa)1.39,且0.22%钢筋抗拉fsd(MPa)280是否满足: 是跨中弯矩(KN-cm)238754相对界限受压高度0.550受压区高度 (cm)15.88是否满足: 是(三)剪力钢筋配置（1）斜截面抗剪承载力验算 截面尺寸要求验算(第5.2.9条2)抗剪承载力验算混凝土强度等级 (MPa)30混凝土轴心抗拉强度设计

13、值ftd(MPa)1.39剪力 (KN)71.03剪力 (KN)71.03抗剪上限(KN)377.11抗剪下限(KN)117.28是否满足: 是是否满足: 是 若满足,可不进行斜截面抗剪承载力验算,仅需按构造要求配置箍筋。二 桥面板计算一）确定行车道板的类型 根据实际情况，本桥桥面板之间为铰接。二）计算每延米板上的恒载 项目材料厚度（m）容重KN/m3恒载重 KN桥面铺装面层沥青混凝土H10.04H0.06r1230.92防水层C20混凝土H20.02r2240.48T形翼板C30混凝土r3254.00合计 5.4三）车辆轮载在板上的分布 计算假定： 充气车轮与桥面的接触面为 a1 b1的矩形面 其中，a1为行车向的着地长度，a1 =0.15m；