桥梁设计计算实例桥梁课程设计

1、课程设计 课 程 名 称： 桥 梁 工 程 学 生 姓 名： 云 玉 贵 学 号： 1200504047 指 导 教 师： 李 积 珍 专 业 年 级： 交通土建二班 所在学院和系： 土木工程学院 青海大学土木工程学院课程设计任务书专业土木工程专业（交通土建方向）班级2012交通（1）、（2）班人数39+40=79人一、设计题目钢筋混凝土简支梁上部结构计算二、设计条件（基础资料）第一组 1标准跨径：30.00m 2计算跨径：29.50m 3主梁预制长度：29.80 m 4桥面净宽:净7+2×1.0m学生名单：余亮 叶真 王玉龙 晁增凯 程芸华 王增斌 冯宏建 苗亚楠 梅春 云玉贵 第

2、二组 1标准跨径：30.00m 2计算跨径：29.50m 3主梁预制长度：29.80 m 4桥面净宽:净9+2×1.0m学生名单：赵和胜 尤国强 邓海龙 王郁昌 李占君 王开放 马玉龙 马吉祥 马文杰 冶晓伟 第三组 1标准跨径：20.00m 2计算跨径：19.50m 3主梁预制长度：19.80 m 4桥面净宽:净9+2×1.0m学生名单：秦忠瑞 张磊 李继元 彭齐祥 秦发东 马福鑫 乔鹏 韩黑买 马成栋 李吉录第四组 1标准跨径：20.00m 2计算跨径：19.50m 3主梁预制长度：19.80 m 4桥面净宽:净7+2×1.0m学生名单： 曹明宇 闫国栋 陈兴

3、 祁生强 马成龙 魏俊超 马睿 殷富刚 刘振斌 韩文平第五组 1标准跨径：25.00m 2计算跨径：24.50m 3主梁预制长度：24.80 m 4桥面净宽:净7+2×1.0m学生名单：陈以荣 刘航 陈生伟 严得民 何子文 李斌云 赵斌 蔡占玉 徐藏 康玺忠第六组 1标准跨径：25.00m 2计算跨径：24.50m 3主梁预制长度：24.80 m 4桥面净宽:净9+2×1.0m学生名单：郭寒 李月婷 姚海波 马真 马尔沙 杨占均 王淞 黄财安 杨占栋 相承栋第七组 1标准跨径：35.00m 2计算跨径：34.50m 3主梁预制长度：34.80 m 4桥面净宽:净9+2

4、15;1.0m学生名单：陈红维娜 杨体凯 吕志军 马生福 马德俊 马龙 甘满春 李生杰 张文安林军第八组 1标准跨径：35.00m 2计算跨径：34.50m 3主梁预制长度：34.80 m 4桥面净宽:净7+2×1.0m学生名单： 杨长攀 李吉珍 刘山兴 三明林 杨勇 史爽 王占全 董吉明 魏耀鑫其他细部构造、材料以及荷载由学生自行拟定。三、设计内容主梁的计算(包括部分配筋)横隔梁的计算(包括部分配筋)行车道板的计算(包括部分配筋)四、设计要求设计计算过程条理清楚，内容完整；设计步骤合理，设计图纸清晰；计算说明书一律用4纸打印（统一采用五号仿宋字体，标题用黑体），部分计算数据应该用表

5、格说明。五、工作计划序号时间工作安排备注12015.11.30-2015.12.1初步尺寸拟定22015.12.2-2014.12.5横向分布系数计算、主梁、横隔梁、桥面板内力计算32015.12.5-2014.12.6结构配筋计算，整理文本、图纸。42015.12.7提交设计报告六、考核方法及成绩评定标准考核方法主要以学生提交的设计报告为主，成绩评定方法如下：尺寸拟定（10%）；横向分布计算（20%）；主梁内力计算（20%）；横隔梁内力计算（20%）；桥面板计算（10%）；配筋（10%）；图纸及文本（10%）。七、附件及参考资料1 中华人民共和国交通部.JTJ 02189/JTGD60-20

6、04. 公路桥涵设计通用规范S.北京，人民交通出版社，20042 中华人民共和国交通部.JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范S.北京，人民交通出版社，20043 姚玲森. 桥梁工程M.北京：人民交通出版社，20084 邵旭东. 桥梁工程M.北京：人民交通出版社，20075 林元培. 桥梁设计工程师手册M.北京：人民交通出版社，2007任务下达日期 20 年 月 日完成日期 20 年 月 日指导教师（签名）：教研室主任（签名）：院长：学院盖章一： 基本资料: 1.标准跨径: 30m 2.计算跨径：29.5m 3.主梁预制长度：29.80m 4.桥面净空：7+2x1.

7、0m 二 ： 依据规范（1）公路桥涵设计通用规范（JTG D602004），简称桥规。（2）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）,简称公预规。（3）公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ 124-85),简称基规。三 ： 尺寸拟定 1主梁的详细尺寸 主梁间距：1.6m 梁高与跨径之比的经济范围为1/11-11/6跨径大的取用偏小的比值，所以梁高为1.3m 主梁肋宽度：b=0.2m 主梁的根数：（7m+2×0.75m）/1.6=5 桥面板厚为：8cm 公路二级荷载 2.行车道板的内力计算 考虑到主梁翼板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋,故行车道板可按两端固接和

8、中间铰接的板计算。 已知桥面铺装为2cm的沥青表面处治（重力密度为23kN/m）和平均9cm厚混泥土垫层（重力密度为24kN/m），C30 T梁翼板的重力密度为25kN/m。3. 结构自重及其内力4. 图铰接悬臂板计算图示（尺寸单位：cm）每米延板上的恒载沥青表面处治： =0.02×1.0×23=0.46kN/mC25号混凝土垫层： =0.09×1.0×24=2.16kN/mT梁翼板自重：=（0.08+0.14）/2×1.0×25=2.75kN/m每延米板宽自重：g= +=0.46+2.16+2.75=5.37kN/m每米宽板条的恒载

9、内力：弯矩：MAg=-gl=-×5.37×0.71=-1.35kN.m剪力：Q=g·l=5.37×0.71=3.81kN4.汽车车辆荷载产生的内力公路II级：以重车轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置，此时两边的悬臂板各承受一半的车轮荷载下图：图2-2 行车道板计算（尺寸单位：cm）后轴作用力140KN的着地长度为a2=0.2m,宽度b2=0.6m，铺装层的厚度H=0.09+0.02=0.11m垂直行车方向轮压分布宽度为：a1=a2+2H=0.20+2×0.11=0.42m。 b1=b2+2H=0.60+2×0.11=0.82m。最外两

10、个荷载的中心距离d=1.40m，则荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：a=a+d+2l=0.42+1.4+2×0.71=3.24m冲击系数取1+u=1.292，则作用于每米宽板条上的弯矩为： MAP= -（1+ u） =-1.292×） =-14.09kN.m作用于每米宽板条上的剪力为： Q=（1+u）=1.292×=27.92kN所以由书上112页得：行车道板的设计内力为：MA=MAg+MAp=-1.35-14.09=15.44KN.m QA=QAg+QAp=3.81+27.92=31.73KN 二主梁内力的计算 结构自重效应计算由计算跨径L=29.5，结构重要性系

11、数为1.0，每侧栏杆机人行道构件重量的作用力为5 kN/m（1） 结构自重集度主 梁：g=0.2×1.30+（0.08+0.14）/2×（1.60-0.2）×2.5=9.64 kN/m横隔梁：边主梁: g=1.00-（0.08+0.14）/2×（1.60-0.2）/2× ×5×=0.624 kN/m 图简支T梁主梁（尺寸单位：cm） 2 号梁：g=2×g=1.248 kN/m中主梁：g=2×g=1.248 kN/m桥面铺装层：g=0.02×7.00×23+（0.06+0.12）

12、5;7×24/5=3.57 kN/m 栏杆和人行道：g=5.0×=2.00 kN/m合计：边主梁：g= g+ g+2.00= 9.64+0.624+3.57+2.00=15.964 kN/m2 号梁：g=9.64+1.248+3.57+2.00=15.458kN/m中主梁：=9.64+1.248+3.57+2.00=15.458kN/m结构自重内力计算：梁内各截面的弯矩M和剪力Q的计算式：M=. x-gx .=（l-x）Q=-gx=（l-2x）其中：L为计算跨径X为计算截面到支点的距离表边主梁自重产生的内力内力截面位置x剪力Q（kN）弯矩M（kN.m）X=0 Q=157.0

13、M=0X=l/4×（29.5-2×）=79.07M=（29.5-）=584.1X=l/20M=×15.964×29.5=1736.58表2-2 2号梁自重产生的内力内力截面位置x剪力Q（kN）弯矩M（kN.m）X=0×29.5=164.280X=l/4×（）=82.14（）=606.8X=l/20×15.458×29.5=809.07表 中主梁自重产生的内力内力截面位置x剪力Q（kN）弯矩M（kN.m）X=0×29.5=164.280X=l/4×（）=82.14（29.5-）=606.8X=l/

14、20×15.458×29.5=809.073 汽车、人群荷载内力计算（1）荷载横向分布的计算荷载横向分布系数m的计算公式：汽 车：m=n2 人 群：m=用杠杆原理法计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数m。荷载位于指点时1号梁相应汽车-II级和人群荷载的横向分布系数，如图。 图杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm）1号梁：公路II级 m=n2=0.438 人群荷载m=1.422同样方法计算2 、3号梁梁端横向分布系数为:2号梁： 公路II级 m=0.500 人群荷载m= -0.4223号梁：公路II级 m=（0.938+0.250）/2=0.594 人群荷载m=

15、0 当荷载作用跨中时，1号边主梁的横向分布系数：宽跨比=0.40.5.故用偏心压力法计算横向分布系数ma） 求荷载横向分布影响线竖标n=5梁间距为1.60则:a+a=(2×1.60)+1.60+0+(-1.60) +(-2×1.60) =25.60m1号梁在2个边主梁处的横向影响线的竖标值为：=+=0.60=-0.20b）绘制荷载横向分布影响线，并按最不利布载，如图1-3所示。 图 刚性横梁法计算横向分布系数图示（尺寸单位：cm） c） 计算m 1号梁： 汽-II:m=(0.522+0.395+0.177-0.005)/2=0.504 人 群：m=0.620同样方法计算2

16、、3号梁的横向分布系数为:2号梁： 汽-II: m=0.455 人 群：m=0.3913号梁：汽-II: m=0.409 人 群：m=0.171×2=0.342（2） 均布荷载和内力影响线的面积计算汽-II均布荷载（kN/m）人群（kN/m）影响线面积（m 或m）影响线图示M10.5×0.75=7.8753.0×0.75=2.25=108.78Q7.8752.25=4.917Q7.8752.25=14.75注：10.5KN/m为公路-I级车道荷载的均布荷载标准值；计算跨径小于50m时，人群荷载标准值为3.0kN/m。（3）公路II级中集中荷载P的计算计算弯矩效应时

17、：P=0.75180+=208.5kN计算剪力效应时：P=1.2×208.5=250.2kN注：当计算跨径在5-50m之间时，P用直线内插求得。（4）计算冲击系数 A=0.3902m I=0.066146m G=0.3902×25=9.76 kN/mG/g=9.76/9.81=0.995kN.s/mC混凝土E取3×10N/mf= 5.713Hz 1.5Hzf14Hz =0.1767lnf-0.0157=0.292则1+=1.292（5）跨中弯矩M1/2的计算因双车道不折减，故=1。代入下式得：S=（1+）×× m q+mPyS= mq（6 ）支

18、点剪力的计算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7-4所示： 图 m沿跨长变化图在横行分布系数变化区段： m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为： 1号梁： =1×（29.5-×4.9）/29.5=0.917同理得 2号梁： =0.333 3号梁： =0.168由 Q=（1+u）×qm+（m- m） Q=（1+u） mPy得：1号梁：Q=1.292×1×7.875×0.504×9.85+（0.438-0.504）× 0.917=49.00 kN Q=1.292

19、15;1×0.438×214.92×1.0=121.62 kN则，在公路-II级作用下，1号梁支点的最大剪力为Q= Q+ Q=49.00+121.62=170.62kN同理得：2号梁：Q=1.292×1×7.875×0.455×9.85+（0.5-0.455）×0.333=45.64 kN Q=1.292×1×0.5×214.92×1.0=138.84 kN Q = Q+ Q=45.64+138.84=184.48 kN3号梁：Q=1.292×1×7.87

20、5×0.409×9.85+（0.594-0.409）×0.168 =41.76 kN Q=1.292×1×0.594×214.92×1.0=164.94 kN Q = Q+ Q=41.76+164.94=206.70 kN计算支点截面人群荷载最大剪力 Q=m×q×+（m-m）q×1号梁： Q=0.620×2.25×9.85+（1.442-0.620）×2.25×0.917=17.90 kN2号梁： Q=0.391×2.25×9.85+（

21、-0.442-0.391）×2.25×0.333=7.14 kN3号梁： Q=0.342×2.25×9.85+（0-0.342）×2.25×0.168=7.26 kN表剪力效应组合表（kN）梁号效应恒载人群汽车1158.1317.90170.62448.6703.482.48119.282164.287.14184.48463.4002.1474.46106.643164.287.26206.70494.6501.8866.9395.81主梁配筋：预制钢筋混凝土梁截面高度h=1.6m。翼板有效宽度为2.0，C40混凝土，HRB335钢

22、筋。一类环境。安全等级为二级。经复核满足要求。3. 横隔梁内力计算 对于具有多根内横梁的桥梁，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，故通常只需计算跨中横梁的内力，其它横梁可偏安全地访此设计。 下列计算横梁在2号和3号主梁之间r-r截面上的弯矩M和靠近1号主梁处截面的剪力Q。 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图7-7所示。 图横隔梁上计算荷载的计算图示纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时：P=108.65 kN计算剪力时：P=126.56 kN绘制中横隔梁的内力影响线按偏心压力法计算1、2号梁的横向分布系数影响线竖坐标值，M影响线以及剪力

23、影响线如图7-8所示。 图中横隔梁内力计算（尺寸单位：cm）P=1作用在1号梁轴上时（） =×1.5d+×0.5d-1×1.5d =0.6×1.5×1.6+0.4×0.5×1.6-1.5×1.6=-0.64P=1作用在5号梁轴上时 =×1.5d+×0.5d =(-0.20)×1.5×1.6+0×0.5×1.6=-0.48P=1作用在2号梁轴上时（=0.40，=0.30） =×1.5d+×0.5d-1×0.5d =0.40

24、15;1.5×1.6+0.30×0.5×1.6-0.5×1.6=0.40截面内力计算将求得的计算荷载P在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并入冲击影响力（1+），得： 表截面内力计算表 公路-II级弯矩MM=（1+）··P·=1.292×1×108.65×（0.92+0.29）=169.85 kN剪力QQ=（1+）··P·=1.292×1×126.56×（0.575+0.350+0.188-0.038）=175.78 kN 横隔梁内力组合由于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计。（1）承载能力极限状态内力组合（基本组合） M=0+1.4×169.85=237.79 kN.m Q=0+1.4×175.78=246.09 kN （2）正常使用极限