桥梁工程简支梁课程设计

1、桥梁工程课程设计任务书一、设计题目1 . 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计二、设计基本资料1标准跨径（计算跨径）：20m（19.5m） 、25m（24.5m）、30m（29.5m）。2 .桥面净空：净-0.5m （栏杆）+8m （车道）+0.5m （栏杆）、净-8.5+2 X1.0m （人行道）、净-9.25+2 x 1.0m （人行道）+2X 0.5m （栏杆）。3 .设计荷载：公路-I级，人群3.5KN/m2;公路-II级，人群3.0KN/m2c4 .截面形式：空心板、T型截面、箱型截面。5 . 结构重要性系数：1.0。6 .材料：钢筋：主筋采用m级钢筋（HRB400,其他钢筋采用II级钢筋

2、 （HRB335；混凝土： C4d7 .材料容重：水泥碎24 KN/m3,钢筋碎25 KN/m3,沥青碎21 KN/m3三、设计内容1. 荷载横向分布系数计算2主梁的设计计算（恒载、活载及人群）3行车道板的设计计算（悬臂板、铰接悬臂板、单向板）4横隔梁设计计算5桥面铺装设计四、要求完成的设计图及计算书1 .钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（可手工制图或 CADffi图）2 .桥面构造横截面图（可手工制图或 CADB图）3荷载横向分布系数计算书4主梁内力计算书5行车道板内力计算书6横隔梁内力计算书五、参考文献1 桥梁工程（第 3 版） ，邵旭东、金晓勤主编，2012，武汉理工出版社。2 梁桥（公路

3、设计手册）， 2005，人民交通出版社。3 桥梁计算示例集（砼简支梁（板）桥），易建国主编，2002，人民交通出版社。4 中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准（ JTGB01-2003） . 北京：人民交通出版社，2004。5中华人民共和国行业标准. 公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）含条文说明. 北京：人民交通出版社，2004。6 中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） 。六、课程设计学时1. 学时安排：1 周 （第 9周 ）。七、附注1 . 课程设计可2 人一组。2 . 设计标准跨径、净宽、 设计荷载和截面形式可随机

4、组合，但每组不准重合。设计基本资料1标准跨径（计算跨径）： 20m（ 19.5m）3 .桥面净空：净-0.5m （栏杆）+8m（车道）+0.5m （栏杆）4 .设计荷载：公路-II级，人群3.0KN/m2。5 .截面形式：T型截面6 . 结构重要性系数：1.0。7 .材料：钢筋：主筋采用m级钢筋（HRB400,其他钢筋采用II级钢筋（HRB335；混凝土： C408 .材料容重：水泥碎24 KN/m3,钢筋碎25 KN/m3,沥青碎21 KN/m3桥梁设计说明桥梁设计包括纵.横断面设计和平面布置。1 . 纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径.桥梁的分孔.桥道的标高.桥上和桥头引道的纵坡

5、以及基础的埋置深度。（ 1）本梁桥标准跨径为25m（ 24.5m） （ 墩中心距离）。本桥的跨径较小，因此上部结构的造价较低，墩台的造价较高。为了结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。（ 2）桥上纵坡不大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。2 .横断面设计桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。（1）本梁桥桥面行车道净宽为：净-8.0+2 X0.5m （栏杆）为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面中央倾向两侧的1.5%-3.0%的横向坡度，本桥设置为1.5%。3 .平面布置（ 1） 桥梁的线形及桥头引道

6、要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。（ 2） 从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。必要时通常不宜大于45o ，在通航河流上则不宜大于5o。4 .桥面铺装为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。本桥设置5cm 厚沥青混凝土和8cm 厚 C40 混凝土作垫层的桥面铺装。5 .桥面伸缩缝为了保证桥跨结构在气温变化.活栽作用.混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝。一. 计算荷载横向分布系数1 .当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算508005

7、0ff.190190L 190.190横断面1#梁对于汽车荷载m oqi=12' q=0.448对于人群荷载m or1=r=1.2892#梁对于汽车荷载m oq2 = 0.5对于人群荷载mor2 =0.2893#梁对于汽车荷载m oq2=0.5对于人群荷载m or2=T1 r=02 .当荷载位于跨中时此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为 L/B=24.5/9=2.72>2可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数mcq,本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5,梁间距为1.9米。a12+a2+a32+a42+a52=36.1m21#梁横向影响线的竖

8、标值:1SC1301801#梁影响线ii =0.615 =-0.2由“11、”15绘制1#梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载mcp1=1 06 5.5 3.7 2.4 0.6)=0.6422 5.7对于人群荷载0.6 ,- 0.5、mcri = %i = x (5.7 +0.3 + ) = 0.6585.722#梁横向影响线的竖标值：2#梁影响线21 =0.425 =0汽车荷载1 0.4,- -一、八mcq2=-x X (7.4 + 5.6 + +4.3 + 2.5) =0.5212 7.6对于人群荷载mcr2 = r2 =0.658主梁内力计算4:E帽里上拄=nt/r>

9、tr TrrrrrTrrrTrr,rrrrrTTrrrTrrir一 一 一一 二，一ii -Vg- LL L 一 " 0 ¥ ¥ * F L r r 瑞口L- l oJ 8L乜4900149004900J4900 U 'z L包载集度(1)主梁：gip18M1.30 + 0.08；0.14 M (1.90-0.18) M25 = 10.58kN(2)横隔梁对于边主梁：g2=<1，000.08 0.141.9-0.180.15 0.16 , 5 25/24.5 = 0.72kN/m222对于中主梁：g2 =2 0.72 = 1.44kN/m(3)桥面铺

10、装层：1 /、g3 = ?.02父8M21 十-x (0.06+0.12)父8 M 245 = 4.13kN / m (4)栏杆和人行道：g4=2.00kN/m作用于边主梁的全部恒载强度:g = ', gi =10.58 0.72 4.13 2.00 =17043kN / m作用于中主梁的全部恒载强度：g =10.58 1.44 4.13 2.00 =18.15kN/m2.包载内力的计算1/4跨中弯矩影 响线0.753L/41/4跨弯矩影 响线1/4跨剪力影1支点剪力影0.15响线响线截面位置内力剪力Q (kN)弯矩 M ( kN nj)x=0213.250x=1/4106.76980

11、.85x=1/201307.8计算公式：M =g_*x-gx*x 22Q =9(1 -2x)23. 活载内力1 . 汽车荷载冲击系数主梁横截面图结构跨中处的单位长度量:mc cG 19.18 1039.81=1955.148kg /m主梁截面形心到T梁上缘的距离:=20.23cm = 0.2023m10 (250-16) 10/2+90 16 45y 二10 (250-16)+90 16跨中截面惯性矩:13213Ic= (2.5 -0.16) 0.13 (2.5 -0.16) 0.1 (0.2023 -0.1)20.16 0.93 0.16 0.9 (0.45 -01212_ _4= 0.02

12、12m查表 E 取 2.8x1010pa二 二 瓦 3.143.25 1010 0.0212f 2， c26.57 Hz21 ； mc2 7.52 1955.148-1 -0.45所以冲击系数：1. =1 0.45 -1.452. 汽车荷载作用公路一II级均布荷载 qk -10.5KN /m对于集中荷载，当lE5时，R=180KN/m；当l之50时，R=360KN/m当5 <l <50时，采用内插法公路一II为公路一I级的0.75倍贝（Jqk =0.75 10.5 =7.875KN /m= 178.5kNPk =0.75180 360 180 19.5-5IL 50 -5当计算剪力

13、时候”2 178.5 =214.2kN计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数之=1.0跨中弯矩影响线如下图3. 跨中弯矩的设计，“16m2由于跨中弯矩横向分布系数1#、4#梁最大，所以只需计算1#、4#梁的弯 矩，计算如下：对于1#梁车道均布荷载作用下Ml2，qk=(1口)L mcq1,qk w y-1)1.45 1 0.642 7.875 7 0.916 16 )=64.37kN m车道集中荷载作用下MiP =(1 -乂外出一丫卜2, Pk7.5=1.45 1 0.8571 143 彳=333.224KN m跨中人群荷载最大弯矩M i 二mc，P。=0.85 3 0.9375

14、 -2.39KN m2,r对于2#和3#梁计算公路一n级汽车活载的跨中弯矩：MQ1k 1 =(1)L _mca2_PkLyk(1 J)U _mcQ2-qkQik ,2cq 乙cq 乙 k7.5= 1.45 1 0.755 143 1.45 1 0.755 7.875 7.03 = 354.136KN m4计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：氏=3 1 =3KNM 1 二mcr21Por j =0.755 3 7.03=15.92KN mQ2k一4. 跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图：, :. I P对于1 #和4#梁计算公路一n级汽车活载的跨中剪力:Qoik,o Ki+：）l_ mcqiL

15、PkLyk （i：i： -）_7.5=1.45 1 0.8571 143 1.45 1 0.8571 7.875 7.03 =402.027 KN4计算人群荷载的跨中剪力：Q l =mcr11Por=0.8571 3 7.03 =17.926KNQ2k,二2对于2 #和3#梁计算公路一n级汽车活载的跨中剪力：QQ1k,0 =（1 '）1_ Mq2£Jyk . （1 . 口）_ _mcq2LqkJ7.5=1.45 1 0.755 143 1.45 1 0.755 7.875 7.03 = 354.136KN m4计算人群荷载的跨中剪力：Q l =mcr2LPo=0.4375 3

16、 7.03 -9.23KNQ2 kL25. 支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示：1x121 l 7.5 = 3.75m2 27 5横向分布系数变化区段的长度a = ?-1.875= 1.875m2对于1 #和4#梁附加三角形重心影响线坐标一 ，1，C ,y =1： 17.51.875 /7.5 =0.9173QU0=(1”亚 mcqi0h 冉什嗯叫1岫"(1+2*_|况-mj)q_y1875=1.45 1 0.8571143 7.5/4 1.451 0.85717.875 7.03 1.451 2(0.740.857刊7.875 0.917 263.24KN计算人群荷载的支点剪力

17、:QQ2k,0a= mcr1 POr" 2mor1 - % R y= 0.85 3 7.03 17521.5-0.85 3 0.2023 = 18.29KN对于2 #和3#梁计算公路一R级汽车活载的支点剪力（如下图所示）QQ1k0=(1 J)L KCq2_PkM (1儿 _2(1) .|_%-叫2一疝丫=1.45 1 0.755143 7.5/4 1.451 0.755 7.875 7.03 1.4511.875x2(0.740.755)7.875 0.2023=353.41KN6. 1/4 跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如下图计算人群荷载的跨中弯矩:人群荷载集度:POr = 3

18、1 = 3KNMQ2k：4= mcr11POrL0.675 3 43.336 = 87.756 KN m对于2#和4#梁1/4 M计算公路一I级汽车活载的1/4跨弯矩：MQ1k,（1川 mcq2-PkM（1）-2&二= 1.234 1 0.53 184.5 4.031 1.234 1 0.53 7.875 43.336 = 709.605KN m计算人群荷载的跨中弯矩:人群荷载集度:POr =3 1 = 3KNM 1 = mcr21Porl_j =0.4375 3 43.336 =56.879 KN mQ 2kq对于3#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨弯矩：MQ1k 1 =（1 用曲

19、83 H & ° ）一下83%Qik，4cq3cq 3 k= 1.234 1 0.4 184.5 4.031 1.234 1 0.4 7.875 43.336 = 535.551KN m计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：Por =3 1 =3KNM 1 =mcr21P0rH - 0.4 3 43.336 =52.003KN mq2k,4公路-II级Q1/4影响线187.5KN10.5.5KN/mi 口 口 口 rm人群荷载7. 1/4 跨剪力的计算 1/4跨剪力影响线如下图：Q1/4影响线1313 21.5 ）211 = 0.75 = 0.75 = 6.047m2 422

20、对于1 #和5#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨剪力：QQ1k,0 =（1+；）l_ mcq1_Pk,k . （1+：）!_ _mcqi_qj_j= 1.234 1 0.66 221.4 0.75 1.234 1 0.66 7.875 6.047 = 174.021KN计算人群荷载的跨中剪力：Q l =mcrJPOr=0.675 3 6.047 =12.245KNQ2k,2一对于2 #和4#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨剪力：QQ1k,0 =（1 ,）l_ mcqzRLyk . （1 .）_ 队2爪= 1.234 1 0.53 221.4 0.75 1.234 1 0.53 7.875

21、6.047 = 139.745KN计算人群荷载的跨中剪力：Q l =mcr2L_POrL-0.4375 3 6.047 = 7.933KNQ2k,2对于3#梁计算公路一I级汽车活载的跨中剪力：QQ1k,0 =（1+ L）|_ mcq3.Pk J/k ' （1；i!1 -）_ _Klcq3_qk_1 1=1.234 1 0.4 221.4 0.75 1.234 1 0.4 7.875 6.047 = 105.468KN计算人群荷载的跨中剪力：Q l =mcr3LP0=0.4 3 6.047 =7.253KNQ2k cr3 or 28. 荷载组合nnroSud = ro （Z rGi SG

22、ik + rQ1Sq1k + *cZ rQj Sqjk ）其中 rGi =1 . 0,rQ1 =1.2 ,i =1j =2rQj =1.2, ro=1.0,电=0.8跨中弯矩组合:梁洋小（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、4134.859402.20717.927744.7472、3141.820351.7919.491673.321跨中剪力组合:梁洋(KN/m)活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、40115.8072.391164.8082、30101.3361.266143.288支点剪力组合:梁洋小（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、5228.203

23、244.37627.439646.70172、4239.134204.95110.565585.7253239.134159.5889.932521.50781/4跨弯矩组合:梁洋小（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、5922.362883.66087.7562442.2452、4964.008709.60556.8792213.9613964.008535.55152.0021964.8231/4跨剪力组合:梁洋小（KN/m活载（KN/m组合值（KN/m汽车人群1、5114.402174.2112.245394.89082、4119.567139.7547.933348.02

24、13119.567105.4687.253299.259三、行车道板计算由于主梁是用现浇混凝土的，具有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车 道板的计算1 .恒载内力的计算(1)计算每延米板的恒载g沥青混凝土面层:C25混凝土垫层：T梁翼板自重：合计：g1 =0.05 1,0 21 =1.05KN /mg2 =0,08 1,0 23 =1.84KN /mg3 =0.08 0.1421.0 25= 2.75KN/m3g = " g1 g2 g3 =5.64 KN /m i 1(2)计算每延米板条的包载内力、._ _1c 12 -0 2 o.弯矩：Mog =-gl025.64 ()2 =

25、2.284KNLm剪力：Qog =g|。=5.64 0.9 = 5.076KN2 .活载内力的计算根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴 2MP=280kN计算。轮载分布：车轮着地尺寸a2Mb2 = 0,2父0,6m ,经铺装层按45角扩散后，在板顶的分布尺寸：a1 =a2 2H =0.2 2 0.13-0.46m b1 =b2 2H =0.6 2 0.13 = 0.86m经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽 度为：a =a1d 2l0 =0.46 1.4 2 0.9 =3.66m作用在每延米板条上的弯矩:2 1400.86、=1.234(0.9 - )4 3

26、.664= 16.167KNm作用在每延米板条上的剪力:P2 140Q =(1 J)E=1.234-23.601KNp 4a4 3.663 .内力组合安全等级二级，7=1.0, %1=1.2,。1=1.4 ggp 1按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为：Mud = 0( g1Mogp1Msp) = -1.2 2.284-1.4 16.167= 25.375KN mQud = M g1Qogp1Qsp)=1.2 5.076 1.4 23.601 = 39.133KN四横隔梁的计算1.确定作用在中横隔梁的计算荷载：_1_1_POq184.5 1 7.8751 2 5.35 =13