桥梁工程课程式设计

1、目录桥梁工程课程式设计任务书第 1 章 设计资料与结构布置31.1 设计资料3 1.2 结构布置3 1.3 设计概述6 第 2 章 主梁内力计算72.1 恒载内力计算72.2 汽车、人群荷载产生内力计算92.3 主梁内力组合9 第 3 章 主梁配筋设计213.1 跨中正截面强度计算213.2 斜截面承载力剪力筋设计233.3 全梁承载力校核263.4 裂缝验算29 3.5 变形验算29 总结32 致谢33 34参考文献桥梁工程课程设计任务书一、课程设计题目钢筋混凝土简支 T 梁桥主梁设计二、课程设计目的桥梁工程课程设计是桥梁设计的入门，通过设计进一步巩固钢筋混凝土基本原理的主要理论知识，是学生

2、掌握桥梁的设计原理和各种体系桥梁的受力特点， 同时重点掌握结构计算基本理论。结合课程设计与习题加深对桥梁工程课堂理论 教学内容的理解。培养学生的动手能力。三、基本要求1 掌握钢筋混凝土桥梁结构的设计原理、 步骤，结构构造和设计计算方法。2 熟悉并掌握桥梁工程现行规范运用。3 通过本课程的学习，具有设计一般桥梁结构的能力。四、基本资料标准跨径、桥面净宽、荷载等级、主梁及横隔梁数目 （按照自己的数据填写）五、基本内容1、提供钢筋混凝土简支 T 形梁桥设计计算书一份，基本内容如下：（ 1） 拟定桥面铺装、主梁截面尺寸及各部分尺寸（ 2） 主梁内力计算（ 3） 配筋设计与各种验算2、完成下列图纸绘制（

3、 1） 桥梁一般布置图（ 2） 主梁一般构造图（ 3） 主梁钢筋布置图六、课程设计依据1 公路桥涵设计通用规范 （JTG D60 2004 ）2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62 2004 ）3 公路砖石及混凝土桥涵设计规范4 公路桥梁荷载横向分布计算七、要求1. 熟读规范、标准，理论联系实际；2. 手工与计算机绘图相结合， 至少一张手工图， 均采用 3 号图纸；说明书用A4 纸，打印。3. 独立完成设计。桥梁工程课程设计文件撰写要求一、顺序要求（按照模板）封面目录任务书正文（包括设计总结、致谢、参考文献）二、字体及字号要求正文用小四号宋体；章节标题用小三号黑体；第1

4、 章 设计资料与结构布置1.1 设计资料1.1.1 跨 数：三跨标准跨经：采用标准跨径 13m 的钢筋混凝土简支梁，只进行桥梁的上部结构的计算12.96m 。计算跨径：相邻支座中心间距为 12.60m 。桥面宽度：净 7m (行车道) 2*0.75 (人行道)。1.1.2 设计荷载：由公路级，人群荷载 3.0kN/m, 结构重要性系数为。1.1.3 材料初步选定混凝土：主梁选用 C30 ，铺装层采用 C25 。钢 筋：直径时采用 HRB335 钢筋。直径时采用 Q235 钢筋。1.1.4 设计规范公路桥涵设计通用规范 (JTGD60-2004 )公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 ( J

5、TGD62-2004 )1.2 结构布置1.2.1 主 梁 高： 按照经济性原则，钢筋混凝土 T 型简支梁桥高跨比的经济 范围大约在之间，根据跨度小者取较大比值原则，本桥取， 则梁高为 1.12m ，设计时按照 1.3m 计算。1.2.2 主梁间距：按照任务书规定， 本桥采用五根主梁， 且主梁间距为 1.6m 。1.2.3 主梁梁肋宽：取梁肋宽为 0.20m形梁翼缘板尺寸：腹板交接处通常取不小于主梁高的，即 =0.083m ，本设计取 0.14m ，翼缘悬臂端取 0.1m 。1.2.5 横隔梁：按任务书规定设置五排横隔梁，梁高为主梁高的左右，即0.975m ，在靠近腹板处的横隔梁底缘到主梁顶距

6、离为 1m ， 厚度取 12 16cm 之间，本设计横隔梁下缘取 16cm ，上缘取 18cm 。4cm 厚的 C25 混凝土垫1.2.6 桥面铺装：采用 4cm 厚的沥青混凝土磨耗层，层。T 形梁横截面尺寸如图横隔梁布置桥面铺装、桥梁横断面1.3 设计概述在进行桥梁设计时，一般应先认真阅读设计任务书。然后根据任务书中所要求 的内容，进行桥面的铺装和主梁横隔梁的截面尺寸拟订。再根据设计任务书中所 给出的相关资料进行主梁、边梁等的内力计算。根据杠杆原理法算出支座处的荷 载横向分布系数，再根据偏心压力法（适用于高跨比小于 0.5 的窄桥，大于 0.5的采用正交异性板法）算出跨中处的荷载横向分布系数

7、，根据横向分布系数算出 端点处、跨中处和四分之一处的相应弯距和剪力，再根据其弯距和剪力大小，合理布筋并进行弯距、剪力、裂缝和变形的演算。最后，绘制出总图、包络图等各类所需图样，并编写钢筋明细表、计算混凝土用量，书写设计说明书。第 2 章 主梁内力计算2.1 恒载内力计算结构自重集度主梁=0.2 1.30+ (1.60-0.1) 25=11kN/m边=1.00 () ()525/12.6=1.53kN/m主横隔梁梁中=2 1.53=3.06kN/m主梁桥面铺装层=0.04 7.00 23+0.5 (0.02+0.04 )7.00 24/5=2.296kN/m（含防水层 ）栏杆和人行道=5 2/5

8、=2.00kN/m边主= =16.826kN/m合计梁中主=18.356kN/m梁边主梁结构自重产生内力截面面积内力剪力 Q(kN)弯矩 m(kN m)x=0边主梁Q= 15.47 12.60=1060中主梁Q= 16.45 12.60=115.640x=边主梁Q= 15.47 (12.60-2 )=53m= (12.60)=250.43中主梁Q= 16.45 ( 12.60-2 )=57.82m= (12.60)=273.21x=边主梁0m= 15.47 =333.91中主梁0m= 16.45 =364.272.2 汽车、人群荷载产生内力计算2.2.1 按杠杆原理法计算支点处横向分布系数：图

9、 2.1 杠杆原理法计算横向分系数图示 ( 单位 :mm)1#= 0.875=0.438=1.4222#= 1=0.5=03#= (1.7+0.2)=0.594 =02.2.2 按偏心压力法计算：设此桥有刚度强大的横隔梁 ,结构长宽比为： =0.6 接近 0.5 可按偏心压力法计算跨中横向分布系数； 半桥各根主梁横截面均相等 ,梁数 n=5,梁间距为 1.60m图 2.2 偏心压力法计算横向分布系数图示 ( 单位 :mm)1# 粱的横向影响线竖标值为：=+=25.60= =+=0.60= = 0.40=-0.20= (4.60+2.80+1.50-0.30)=0.538= (4.80+0.30

10、+)=0.6842# 梁的横向影响线竖标值为：= =+=0.40= = =0= (6.20+4.40+3.10+1.30)=0.484= (6.40+0.30+)=0.4423# 粱的横向影响线竖标值为：=0.2=0.4 =0.22.2.3 荷载横向分布系数汇总荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路 II 级人群荷载备注1# 5#跨中 mc0.5380.684按“偏心压力法”梁端 mo0.4381.442按“杠杆原理法”2# 4#跨中 mc0.4840.442按“偏心压力法”梁端 mo0.50按“杠杆原理法”3#跨中 mc0.40.2按“偏心压力法”梁端 mo0.5940按“杠杆原理法”2.2.

11、4 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公路-级人群影响线面积影响线图式截面(kN/m)(kN/m)10.5 0.753.0 0.75=19.845=7.875=2.257.8752.25=14.8847.8752.25=1.5757.8752.25=3.547.8752.25=6.32.2.5 公路 II 级中集中荷载计算：计算弯矩效应时：=0.75 180+ (12.48-5)=157.8kN计算剪力效应时： =1.2 157.8=189.36kN2.2.6 冲击系数取0.3 则 (1+ )=1.32.2.7 跨中弯矩 ,剪力 ,四分点弯矩计算表序号截面荷载类型qk

12、 或 qrP k1+umc或 ySSiS1#5#公路 -II 级7.875157.81.30.53819.845109.3456.953.15347.65人群荷载2.250.68419.84530.54公路 -II 级7.875189.361.30.5381.5758.6774.890.566.22人群荷载2.250.6841.5752.42公路 -II 级7.875157.81.30.53814.88481.975342.722.3625260.74人群荷载2.250.68414.88422.91公路 -II 级7.875189.361.30.5383.5462.02118.80.7556.

13、78人群荷载2.250.6843.545.452#4#公路 -II 级7.875157.81.30.48419.84598.34411.093.15312.75人群荷载2.250.44219.84519.74公路 -II 级7.875189.361.30.4841.5757.8067.370.559.57人群荷载2.250.4421.5753.52公路 -II 级7.875157.81.30.48414.88473.76308.322.3625234.56人群荷载2.250.44214.88414.80公路 -II 级7.875189.361.30.4843.5455.79106.90.755

14、1.07人群荷载2.250.4423.543.523#公路 -II 级7.875157.81.30.419.84581.26339.743.15258.48人群荷载2.250.219.8458.93公路 -II 级7.875189.361.30.41.5756.4555.680.549.23人群荷载2.250.21.5750.71公路 -II 级7.875157.81.30.414.88460.94254.82.3625193.86人群荷载2.250.214.8846.67公路 -II 级7.875189.361.30.43.5446.1588.270.7542.22人群荷载2.250.23.

15、541.59跨中弯矩 ,剪力 ,四分点弯矩计算表2.2.8 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1#5# 梁横向分布系数变化区段的长度 : = 3.15mm 变化区荷载重心处的内力影响线坐标为=1 (12.6- 3.15 )/12.6=0.917对于 1#5# 梁：=(1+)=1.3 17.875 0.538 6.3+ 3.15 (0.438-0.538) 0.917=36.2kN=1.3 1 0.438 189.36 1.0=107.82kN则公路-II 级作用下,1#6# 梁支点的最大剪力为：= =36.2+107.82=144kN计算支点

16、截面人群荷载最大剪力：=0.684 2.25 6.24 3.15 (1.422-0.684 )2.25 0.917=12.09kN对于 2#4# 梁：图 2.4 支点剪力计算图 （单位 :m）= (1+) =1.3 1 7.875 0.484 6.3+ 3.15 (0.5-0.484) 0.917=31.43kN=1.3 1 0.5 189.36 1.0=123.07kN则公路-II 级作用下,1#6# 梁支点的最大剪力为：= =31.43+123.07=154.5kN计算支点截面人群荷载最大剪力：=0.442 2.25 6.3 3.15 (0-0.442 )2.25 0.917=4.97kN

17、 对于 3# 梁：图 2.5 支点剪力计算图 (单位 :m)= (1+) = 1.3 17.875 0.4 6.3+ 3.15 (0.594-0.4) 0.917=29.45kN= = 1.3 10.594 189.36 1.0=146.16kN则公路-II 级作用下,1#6# 梁支点的最大剪力为：= =29.45+146.16=175.6kN计算支点截面人群荷载最大剪力：= 0.2 2.25 6.33.15 （0-0.2 ）2.25 0.917=2.185kN2.3 主梁内力组合序荷载类型弯矩剪力控制设计的计算内力确定1#5# 梁梁端四分点跨中梁端四分点跨中结构自重0250.43333.91

18、106530汽车荷载0342.72456.95139.37118.874.89人群荷载022.9130.5413.975.452.421.2(1)0300.52400.69127.263.601.4(2)0479.81639.73195.12166.32104.850.8 1.4 (3)025.6634.2015.656.102.71Sud =(4)+(5)+(6)0805.991074.62337.97236.02107.562#4# 梁3#梁序号荷载类型弯矩剪力梁端四分点跨中梁端四分点跨中结构自重0273.21364.27115.6457.820汽车荷载0308.32411.09154.8

19、106.967.37人群荷载014.819.745.433.523.521.2(1)0327.85437.12138.7769.3801.4(2)0382.49575.53216.72149.6694.320.81.4 (3)016.5822.116.083.943.94Sud =(4)+(5)+(6)0726.9251034.76361.57222.9898.26序号弯矩剪力荷载类型梁端四分点跨中梁端四分点跨中结构自重0273.21364.27115.6457.820汽车荷载0254.8337.74168.9188.2755.68人群荷载06.698.932.461.590.711.2(1)

20、0327.85437.12138.7769.3801.4(2)0356.72475.64236.47123.5877.950.8 1.4 (3)07.49102.761.780.80Sud =(4)+(5)+(6)0692.06922.76378194.7478.75第 3 章 主梁配筋设计3.1 跨中正截面强度计算3.1.1 确定翼缘板计算宽度=1074.62kN m; =805.99kN /m 确定翼缘板计算宽度(1) 简支梁计算跨径的 1/3 ：12600/3=4200(2) 主梁中心距： 1600(3) b+12: b+12=200+12 120=1640 故取翼缘板计算宽度 =160

21、0mm3.1.2 判断 T 型截面类型选取 335 钢筋， 30 混泥土，13.8MPa , 280MPa, 1.39MPa, =0.56;30+0.07h=121 , =1.0 ，ho=1300-121=1179 ;(-/2)= 13.8 1600 120 (1179-120/2)=2964.9kN m =1074.62kN m 中性轴在翼缘板内。属于第一类 T 型梁。3.1.3 计算混泥土受压高度：X= -=42.03=0.56 1179=660.24 且 X=120 所得的受拉钢筋截面面积为 =3314.37选 6 ? 28 钢筋，提供的截面面积为 3695 ，6 根钢筋，布置成三排，每

22、排 2 根， 所需的截面最小宽度：=2 2530 2 30.5=141 0.2%取=0.2%而=1.57%0.2% 配筋率满足公桥规要求 .3.1.4 承载力复核钢筋布置符合规范要求。判断 T 形截面的类型：X=46.86=805.99kN m 经检验，结构安全 .3.1.5 正截面尺寸图3.2 斜截面承载力、剪力筋设计3.2.1 验算截面尺寸=337.97kN= 200 1300-（30+）=658.68kN=337.97kN该 T 形粱满足尺寸要求。3.2.2 核算是否需要根据计算配置箍筋若满足则此粱段范围内可仅根据构造要求设置箍筋。= 1.0 180 1.65 1300- （ 30+ ）

23、 =163.88kN=107.56kN固在近跨中区段可仅根据构造要求设置箍筋。3.2.3 剪力钢筋设计（一）剪力图划分绘剪力图，如图 计算不需要配置计算剪力筋区段长度 x=643.81所以按计算设置剪力钢筋粱段长度为 =6300-643.81=5656.19 计算（距支座中心处截面的计算剪力）=1300/2=650 =107.56+ （337.97-107.56 ） =314.2kN 其中，应由混泥土和箍筋承担的计算剪力=0.6=188.52kN 应由弯起钢筋承受的计算剪力=0.4=125.68kN（二）箍筋设计采用直径为 ?8 的双肢箍筋， =2 50.3=100.6 ，一般受弯构件中箍筋常

24、按等间 距布置，为了计算简便，计算公式中纵筋配筋百分率 p 及截面有效宽度均取跨中 及支点截面的平均值。=100=100=100 =1.41=100=100 =0.52=0.97=1209.5 由式=457.01 取=450 并根据公桥规要求，支座中心至 h/2=550 范围内取 =100 ， =0.00118 （三）弯起钢筋设计：第一排弯起钢筋计算：根据公桥规规定，计算第一排弯起钢筋时取用距支座中心 h/2=550 处由第 一排弯起钢筋承担的剪力 vsb1 ，即 =122.58kN=846.39加韩 ? ，供给面积 1230.88846.39 。第二排弯起钢筋计算： 第二排弯起钢筋时，取第一

25、排弯起钢筋起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力值，此时，第一排弯起钢筋弯起段的水平投影长度计算如下 （设净保护层厚为 30 ，上部架立筋为 2 ? 34 ）=h-2 保护层厚- -=1300-2 30 34 30.5 20=1155.5 =107.56+ (337.97-107.56)-188.32=107.19kN=721.86弯起 2 ? 28 ，供给面积 1230.88721.86第三排弯起钢筋计算：= - =1155.5-30.5=1125 =107.56+(337.97-107.56) -188.52=66.05kN=444.7弯起 2 ? 28 ，供给面积 1230.88444.7第四

26、排弯起钢筋计算：= + =1125-30.5=1094.5 =107.56+(337.97-107.56) -188.52=26.016kN=175.2加焊 2 ? 16 ，供给面积 402175.23.3 全梁承载力校核跨中截面所能承担的最大弯矩计算X=46.86=120 、=13.8 1600 46.86 (1179- 46.86 )=1195.63kN m =1074.62kN mL/4 截面承载力校核弯起钢筋的水平投影长度 L 计算L=h/2+L=650+1155.5+1125=2930.5L/4=3150mm故： L/4 处的承载力为全梁最大承载力=805.99kN m 1195.6

27、3kN m故此截面安全3.3.3 绘制承载力图 :如图 3.1 并进行全梁承载力校核3.4 裂缝验算取荷载短期效应组合弯矩 :荷载长期效应组合弯矩 :对于短期静荷载 ,最大裂缝宽度为：长期荷载作用时 最大裂缝宽度为：3.5 变形验算C30 混凝土：按第二类计算T 梁全截面换算面积受压区高度计算开裂刚度全截面抗弯刚度全截面换算截面受拉区边缘是弹性抵抗矩全截面换算截面面积矩计算人群荷载和汽车荷载（不计冲击力）作用下梁的挠度符合要求 计算结构物恒载弯矩作用下梁的挠度 荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响产生的长期挠度 按公桥规规定必须设置预拱度预拱度跨中值总结历时半个月的桥梁设计课程设计，终于在今

28、天告一段落了 。通过本次课程设计 , 进一步巩固钢筋混凝土基本原理的主要理论知识 . 掌握 桥梁的设计原理和各种体系桥梁的受力特点，同时重点掌握了结构计算基本理论 和钢筋混凝土桥梁结构的设计原理、步骤，结构构造和设计计算方法。熟悉并掌 握桥梁工程现行规范运用 ,具有设计一般桥梁结构的能力。在本次课程式设计中 ,虽然查阅了很多的参与资料和现行规范 ,但还有很多方 面做的不够好 ,对规范应用还不够全面 ,设计中有些地方构造不太合理 ,有些细节问 题没考虑到 .本次钢筋混凝土简支 T梁桥主梁设计成果在安全、 经济上还不太合理 内力计算不太精确 .有了本次设计的经验 ,在以后的计中 ,应对设计做好总体上的布局 ,再对各各细 节加以考虑 ,仔细看规范与参考资料 ,避免设计上的一些失误 ,使结构更加合理 ,并 正确处理好荷载与承载能力之间的问题 .通过实践煅炼自已 ,提高所学知识与实践 结合的综合能力 .在这为期 13 天的桥梁工程课程设计中，我初步掌