桥梁课程设计书

1、桥梁工程课程设计装配式预应力混凝土简支 T 型梁姓名：余将学号：1252010721班级：路桥一班专业：土木工程（道路与桥梁方向）指导老师：沈明燕目录设计资料 桥梁跨径及桥宽3设计荷载3桥面铺装3材料及施工工艺3材料性能参数 3 设计依据3计算方法4设计任务 横断面布置 4 主梁内力计算 4设计过程 主梁间距与主梁片数 5主梁跨中截面主要尺寸及主梁截面细部尺寸拟定 5截面几何特性6截面效率指标6横截面沿跨长的变化 6 横隔梁的设置6恒载内力计算7活载内力计算7装配式钢筋混凝土简支 T 形梁桥设计资料1 桥梁跨径及桥宽标准跨径： 40.9m 主梁全长： 40.72m 计算跨径： 40.5m桥面净

2、宽： （ 0.5+1+14+1+0.5 ）m=17m（防撞栏 +人行道 +四车道 +人行道 + 防撞栏）桥面横坡： 2.0%2 设计荷载 : 公路级，人群荷载 3.0KN/m23 桥面铺装沥青表面处治 2cm（重力密度为 kN/m2），混凝土垫层厚 612cm（重力密 度为 24kN/m2），T 梁的重力密度为 25kN/m24 材料及施工工艺混凝土：采用 C40 混凝土。预应力钢筋采用 1*7（ 7股）钢绞线，标准强度 f pk=1860Mpa； 普通钢筋采用 HRB335级和 R235级钢筋； 钢板：锚头下支撑垫板，支座垫板等均采用普通 A3 碳素钢。 按后张法施工工艺制作主梁，采用 70

3、mm的波纹管和 OVM锚具。5 材料性能参数（1）混凝土 强度等级为 C40，主要强度指标： 强度标准值： f ck=26.8Mpa，f tk =2.4Mpa 强度设计值： fcd=18.4Mpa,ftd=1.65Mpa 弹性模量： Ec=3.25*10 4Mpa（ 2）预应力钢筋采用 1*7 标准型 15.2-1860- -GB/T 5224-1995 钢绞线 抗拉强度标准值： fpk=1860Mpa， 抗拉强度设计值： fpd=1260Mpa 弹性模量： Ep=1.95*105Mpa 相对界限受压区高度： a=0.4 ， pu=0.2563（ 3）普通钢筋a. 纵向抗拉及构造普通钢筋采用

4、HRB335.其强度指标 抗拉强度指标： fsk=335Mpa 抗拉强度设计值： fsd=280Mpa 弹性模量： Es=2.0*10 5Mpab.采用的 R235 钢筋，其强度指标抗拉强度指标： fsk=235Mpa 抗拉强度设计值： fsd=195Mpa 弹性模量： Es=2.1*10 5Mpa6 设计依据（1）交通部颁公路桥涵设计通用规范 JTG D60-2004 简称“规范”；（ 2）交通部颁公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTGD62-2004 简称“公预规”；（3）交通部颁公路桥涵地基与基础设计规范 JTJ 024-85.7 计算方法： 极限状态法装配式钢筋混凝土简支 T

5、形梁桥设计任务1、横断面布置（1）用 AUTOCAD绘制桥梁平、 纵、横断面图，并绘制中梁与边梁的结构图；（2）主梁间距与主梁片数；（3）主梁跨中截面主要尺寸拟定；（4）主梁截面细部尺寸；（5）计算截面几何特性；（6）计算截面效率指标 p（要求 p在 0.5以上）；（7）横断面沿跨长的变化；（8）横隔梁设置；2、主梁内力计算（1）恒载内力计算A. 一期恒载集度；B. 二期恒载集度；C. 恒载内力。（2）活载内力计算A. 冲击系数和车道折减系数；B. 计算主梁的荷载横向分布系数（跨中截面按修正刚性横梁法；支点 截面剪力按杠杆法）；C. 计算活载内力（跨中截面、 1/4 截面、变化截面、支点截面）

6、。（3）内力组合A. 基本组合（用于承载能力极限状态计算）；B. 短期组合（用于正常使用极限状态计算）；C. 长期组合（用于正常使用极限状态计算）；装配式钢筋混凝土简支 T 形梁桥设计过程一、横断面布置1 、主梁间距与主梁片数桥面净宽为( 0.5+1+14+1+0.5 )m=17m；拟定翼板宽度中主梁为 4*2.4m， 边主梁为 2*2.45m，选定为 7片 T梁。桥面板采用钢板绞接。2 、主梁跨中截面主要尺寸拟定根据公路桥涵设计通用规范 ( JTGD60-2004)，梁的高跨比的经济范围在 1/11 到 1/16 之间，此设计中计算跨径 40.5m，拟定采用的梁高为 2.35m。3 、主梁截

7、面细部尺寸T 梁翼板厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满 足主梁受弯时上翼板的受压的强度要求。拟定翼板厚度为 1.2m，由于跨径较大， 翼板根部加厚到 2.2m，以抵抗翼板根部较大的弯矩。腹板厚度不宜小于梁高的 1/8 ，拟定腹板厚度为 0.18m。 马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的。设计实践表明，马蹄面积占 截面总面积 10%20%为合适。拟定马蹄宽度为 0.4m，高度为 0.39m，马蹄与腹板 交接处作三角形过渡，高度 0.11m，以减小局部应力。4、横截面布置桥梁平、纵、横断面图，中梁与边梁的结构图如 CAD附图所示：5 、计算截面几何特征分块号分块面积Ai

8、 （mm2）yi(mm)Si=Ai *y i (mm3)(y u-y i )(mm)Ix=Ai(yu-yi)2(mm4)Ii(mm4)12664006015984000776.95222081.61E+111.07E+09293000153.314256900683.65222084.35E+108.64E+073352800980345744000-143.04777927.22E+091.54E+114121002033.424604140-1196.4477791.73E+104.44E+0751560002155336180000-1318.0477792.71E+113.33E+08

9、合 计880300836.95222087367690405.00E+111.55883E+11=Ku+Kb/h上核心距 Ku889.98662940.608310024上核心距 Kb509.1264254I6.56E+116 、计算截面效率指标 预应力混凝土梁，其内力偶臂 Z 所能变化的范围越大，则在预加力 Npe 相同的条件下， 其所能抵抗外弯矩的能力也就越大， 也即抗弯效率效率越高。 在 保证上、下缘混凝土不产生拉应力的条件下， 内力偶臂 Z 可能变化的最大范围只 能在上核心距 Ku 和下核心距 Kb 之间。因此，截面抗弯效率可用参数 =Ku+Kb/h （h 为梁的全截面高度）来表示。I

10、上核心距： K uA yu下核心距： K bIb A yb=（Ku+Kb）/h=（890+509）/2350=0.59> 0.57 、横隔梁的设置在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直 接在荷载下的主梁弯矩很大。 为减小对主梁起主要控制作用的跨中弯矩， 当跨度 较大时应设置较多的横隔梁。拟定设置七道横隔梁，其边主梁间距为 7m，中主 梁间距为 6.5m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为 2.3m。中横隔梁的高度为1.96m，厚度为 20m、主梁内力计算1 、恒载内力计算结构自重集度计算表（ kN/m）主梁 g122.06横隔梁对于边主梁 g22.25对于中主梁

11、g2'1.92桥面铺装层 g35.24栏杆和人行道 g41.43合计对于边主梁30.98对于中主梁30.65一期恒载g1+g2+g2'=26.231二期恒载g3+g4=6.669边主梁自重产生的内力内力 横面位置 x剪力 Q（kN）弯矩 M（ kN.m）x=0边主梁571.591137.03边主梁00中主梁565.44中主梁0x=1/4边主梁285.80568.52边主梁3954.707866.8303中主梁282.72中主梁3912.1326x=1/2边主梁00边主梁5272.9310489.107中主梁0中主梁5216.171x=1/8边主梁428.69852.77边主梁2

12、306.914588.9843中主梁424.08中主梁2282.08572 、活载内力计算（1）冲击系数和车道折减系数： 冲击系数的计算采用以结构基频为指标的方法。 按结构不同的基频， 汽车引起的的冲击系数在 0.05-0.45 之间变化，其计算方法为当 f<1.5Hz 时=0.05当 1.5Hz<f<14Hz 时=0.1767lnf-0.0157当 f>14Hz 时=0.45式中： f- 结构基频（ Hz） 基频计算公式如下：EIc2l2mcmc结构跨中处的单位长度质量为：mc= 22.06 *103/9.81=2248.72 （ N.s2/m2）Hz)结构基频为：f

13、=3.14/（2*40.52）*SQRT（3.25*1010*0.595/2248.72）=2.97 根据基频可计算出汽车荷载冲击系数为=0.1767lnf-0.0157=0.177按桥规规定两车道的车道折减系数为 1，本设计为四车道，在计算可变 作用效应时需进行车道折减，四车道折减 33%，但折减后的效应不得小于两车道 设计车道的荷载效应。横向折减系数为 0.67.（2）主梁的荷载横向分布系数（跨中截面按偏心压力法，支点截面按杠 杆原理法）一、当荷载位于跨中处时（偏心压力法）由图可知，此桥设有 5道横隔梁， 具有可靠的横向联系， 且承受结构的长 宽比为：40.5l 40.52.396 >

14、;2B 5 2.4 2 2.45故可按偏心压力法来计算横向分布系数 mc本桥各根主梁的横截面均相等， 梁数 n=7，中梁间距为 2.4m，边梁间距为2.45m，则72*2.4+2.452 2 2 2 2 2 2 2 ai a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 i12+(2*2.4)2+2.42+0+(-2.4)2+(-2*2.4)2+(2*2.4+2.45)2=162.73m2如下面所示 a1-a7 的值7.254.82.40-2.4-4.8-7.25a1a2a3a4a5a6a752.5623.045.7605.7623.0452.56162.725如下表为前 4 号主梁相对的主梁的横向影

15、响线的竖标值1 号梁111213 14 15 16170.4660.3570.2500.1430.036-0.071-0.1802 号梁212223 24 25 26270.3570.2840.2140.1430.0720.001-0.0713 号梁313233 34 35 36370.2500.2140.1780.1430.1070.0720.0364 号梁41 42 43 44 45 46 470.1430.1430.1430.1430.1430.1430.143由此可画出 1、2、3、4号梁的影响线， 5、6、7号梁的影响线与 3、2、1 号梁 对称，如下图所示1号梁的活载横向分布系数分

16、别计算如下：汽车荷载mcq 1 q =1/2* (0.433+0.352+0.295+0.214+0.156+0.076+0.018-0.062-0.12 )=0.681 人群荷载11mcrr 11 xr =0.494x2号梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载mcqq =1/2* (0.334+0.281+0.243+0.19+0.151+0.099+0.06+0.007-0.031 ) =0.667人群荷载22mcrrxr =0.375x3号梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载mcq 1 q =1/2* ( 0.238+0.212+0.193+0.166+0.147+0.121+

17、0.101+0.075+0.056 ) =0.655人群荷载33mcrrxr =0.259x4号梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载mcq 1 q =1/2*6*0.143=0.429人群荷载mcrr 33 xr =0.143x1 号梁2 号梁3 号梁4号梁汽车荷载 mcq0.6810.6670.6550.429人群荷载 mcr0.4940.3750.2590.143二、当荷载位于支点处时（按杠杆原理法）根据桥规 JTG D60规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置 位置，例如，对于汽车荷载，汽车横向轮距为 1.8m，两列汽车车轮的横向最小 间距为 1.3m，车轮距离人行道缘石最

18、少为 0.5m。1号梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载mcq 1 q =1/2*0.694=0.347人群荷载mcrr =1.2552号梁的活载横向分布系数分别计算如下： 汽车荷载1mcqq =1/2* (0.306+0.958+0.417)=0.840cq 2 q人群荷载mcrr =0.2553号梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载1mcqq =1/2* ( 0.042+0.583+0.667+0.125 ) =0.709人群荷载mcrr =04号梁的活载横向分布系数分别计算如下： 汽车荷载mcq 1 q =1/2* (0.333+0.875+0.375)=0.791人群荷载m

19、crr =05号梁的活载横向分布系数分别计算如下： 汽车荷载mcq 1q =1/2* (0.625+0.833+0.083)=0.770人群荷载mcrr =06号梁的活载横向分布系数分别计算如下：汽车荷载mcq 12q =1/2* (0.165+0.907)=0.536人群荷载mcrr =07 号梁的活载横向分布系数与 1 号梁活载横向分布系数相同1 号梁2 号梁3 号梁4 号梁5 号梁6 号梁汽车荷载 mcq0.3470.8400.7090.7910.7700.536人群荷载 mcr1.2550.2550000（3）计算可变作用效应 根据桥规，公路一级的的均布荷载标准值 qk 和集中荷载标准

20、值 pk 为： qk =10.5 （ kN/m）计算弯矩效应时： pk =180+（360-180）/ （50-5）*（40.5-5 ）=322（kN）计算剪力效应时： pk =1.2*322=386.4 （kN）在可变作用效应计算中，对于横向分布系数的取值作如下考虑：支点处横 向分布系数取 m0 ，从支点到第一根横梁段，横向分布系数从 m0直线过渡到 mc ， 其余梁段均取 mc 。1、跨中截面最大的弯矩和最大剪力跨 中截面qk 或 qr （ kN/m）pk（kN）1+mc 或 yS（ kN.m或 kN）荷载类型M公路一级10.53221.1770.681170.2012554.9539.2

21、25人群30.84170.201428.907Q公路一级10.5386.41.1770.6814.613129.7630.500人群30.844.61311.624由上表可求出：M跨中公 （1 ）mc（qkpk y） =2371.778 （ kN/m ）M跨中人 mcqr =428.907 （ kN/m ）Q跨中公 （1 ）mc（qkpk y） =119.489 （kN）Q跨中人mcqr =11.624（ kN）2 、四分点截面最大弯矩和最大剪力L/4 处截面qk 或 qr （ kN/m）pk（kN）1+ mc 或 yS（kN.m 或 kN）荷载类型M公路一级10.53221.1770.681

22、127.6561916.2846.919人群30.84170.201428.907Q公路一级10.5386.41.1770.68111.531220.6540.750人群30.8411.53129.059由上表可求出：Ml/4公 （1 ）mc（qkpk y） =1778.897 （ kN/m ）Ml/4人 mcqr =428.907（kN/m ）Ql/4公 （1 ）mc（qkpk y） =204.071 （kN）Ql /4人mcqr =29.059（ kN）3、支点面处的最大剪力支 点 处截面qk 或 qr（ kN/m）pk（kN）1+mc或 yS （ kN.m 或 kN）荷载类型Q公路一级10.5386.41.1770.68118.45311.5441人群30.8418.4546.494由上表可计算出：Q支点公 （1 ）mc（qkpk y） =288.654 （kN）Q支点人 mcqr =46.494（ kN）4、变化点截面处最大弯矩和最大剪力（ L/8 ）L/8 处截 面qk 或 qr（ kN/m）pk（kN）1+mc或 yS（ kN.m或 kN