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、设计根本资料2 .标准跨径计算跨径：20m 、25m 、30m .3 .桥面净空：净栏杆+8m车道+ 栏杆、净+2X 人行道、 净+2X 人彳T道+2X 栏杆.4 .设计荷载：公路-I级,人群n2;公路-R级,人群nio5 .截面形式：空心板、T型截面、箱型截面.6 .结构重要性系数：.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： 0418 .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

2、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、较接悬臂板、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 CAEte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,2021,武汉理工出版社.2 .?梁桥?公路设计手册,2005,人民交通出版社.3 .?桥梁计算例如集?碎简支梁板桥,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

3、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.?公路桥涵设计通用标准?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2 .课程设计可2人一组.3 .设计标准跨径、净宽、设计荷载和截面形式可随机组合,但每组不准重合.设计根本资料1 .标准跨径计算跨径：20m 2 .桥面净空：净栏杆+8m车道+ 栏杆3 .设计荷载：公路-r级,人群m.4 .截面形式：T型截面5 .结构重要

4、性系数：.6 .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： 0417 .材料容重：水泥碎24 KN/m,钢筋碎25 KN/m1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 引道的纵坡以及根底的埋置深度.(1)本梁桥标准跨径为 25m ()(墩中央距离).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

5、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+2X (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啕横向坡度,本桥设置 为3 .平面布置(1)桥梁的线形及桥头引道要保持平顺,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,应尽可能预防桥梁与河流或与桥下路线斜交.必要时通常不宜大于 45o ,在通航河流上那么不宜大于5°04 .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

6、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横断面1#梁对于汽车荷载moqi=12q=对于人群荷载mor1=r =2#梁对于汽车荷载moq2=对于人群荷载mor2 =3#梁对于汽车荷载m oq2=对于人群荷载m or2=T 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=9=>2可按刚性横梁法绘制影响

7、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,梁间距为米. 22222ai +a2 +a3 +a4 +a5 =1#梁横向影响线的竖标值：1#梁影响线1115 -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1 0.6 mcp15.5 3.7 2.4 0.60.6422 5.7对于人群荷载0.6 z_ _ _ _ 0.5、mcr1r1 (5.7 0.3 )0.6585.722#梁横向影响线的竖标值：2#梁影响线210.4250汽车荷载1 0.4 ,、mcq2 一 (7.4 5.64.3 2.5)0.5212 7.6对于人群荷载mcr2r

8、2 0.658二、 主梁内力计算、1.恒载集度(1)主梁：gi 0.18 1.30 0.08 0,4 (1.90 0.18)25 10.58kN(2)横隔梁对于边主梁:g21.000.08 0.1421.9 0.1825 25/24.5 0.72kN/m对于中主梁:g220.721.44kN / m(3)桥面铺装层:0.02 8 21(0.06 0.12) 824 /5 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:ggj 10.58 0.72 4.13 2.00 17043kN/m作用于中主梁的全部包载强度:g 10.58 1.44 4.13 2,0

9、0 18.15kN/m2,恒载内力的计算l/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=00x=l/4x=l/20计算公式：M 网x gx?- 22- g,、Q - (l 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：G 19.18 103mc 一 1955.148kg /mg 9.81主梁截面形心到T梁上缘的距离：10 (250-16) 10/2+90 16 45 y 20.23cm 0.2023m10 (250-16)+90 16跨中截面惯性矩：1

10、3213Ic (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 012120.0212m4查表 E 取 2.8 1010pa二 瓦 3.143.25 1010 0.0212f-21c 2 6.57 Hz2l ； mc2 7.52 1955.1480.45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l 5时,R 180KN/m；当l 50时,R 360KN /m当5 l 50时,采用内插法公路一H为公路一I级的倍那么 qk 0.75

11、 10.5 7.875KN/mPk 0.75 180 360 180 19.5 5178.5kN50 5当计算剪力时候PK 1.2 178.5 214.2kN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1.0跨中弯矩影响线如以下图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M l (1 )g gmcc11aqk W yg )2,qk1.45 1 0.642 7.875 7 0.916 1664.37kN ?m车道集中荷载作用下mlp (1 )g grtq1gP.gyk2 , Pk7.5

12、1.45 1 0.8571 143 一 333.224KN m4跨中人群荷载最大弯矩M lmcgPorg0.85 3 0.9375 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:MQik,1(1 )g gmcq2gPkgyk (1 )g cmcq2gqkg7.51.45 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：巳3 1 3KNM 1mcr2gP,rg0.755 3 7.03 15.92KN mQ2k,二4. 跨中剪力的计算跨中剪力影响线如以下图：, :. I P1 7.5 1

13、20.9375m22 2对于1 #和4#梁计算公路一n级汽车活载的跨中剪力:Qqi k,0(i )g WcqigRgyk (i )g WcqMkg7.51.45 1 0.8571 143 1.45 1 0.8571 7.875 7.03 402.027 KN 4计算人群荷载的跨中剪力：Q lmcr1gP0rg0.8571 3 7.03 17.926KNQ2k,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 )g gmcq2gPkgyk (1 )g gmcq2gqkg7.51.45 1 0.755 143 1.45 1 0.755 7.875 7.03 354.136

14、KN m4计算人群荷载的跨中剪力：Q lmcr2gp0rg0.4375 3 7.03 9.23KNQ2kL25. 支点截面剪力的计算剪力影响线如以下图所示：中127.5 3.75m22横向分布系数变化区段的长度7.5T1.875 1.875m对于1 #和4#梁附加三角形重心影响线坐标17.51.875 /7.5 0.9173QQ1k,0 (1 )g gmcqi况Wk (1a)g 西贝g (1 )g 岑gm)q1 mcqi gikgy1.451 0.85711437.5/4 1.451 0.85717.875 7.03 1.451 与5 (0.74 0.8571)7.875 0.917 263.

15、24KN计算人群荷载的支点剪力:Qq2k,0mcrl Pora2mor1mcr1POr N0.85 3 7.03175 1.5 0.85 3 0.2023 18.29KN 2对于2 #和3#梁计算公路一R级汽车活载的支点剪力如以下图所示QU,0 (1为事如况取(1 2a)g 5MFkg(1 为啰% 叫2gkW1.451 0.755143 754 1.451353.41KN0.755 7.875 7.03 1.4511.8752(0.74 0.755)7.8750.20236. 1/4 跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如以下图1 31- l 216计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度：巳3 1

16、3KNM imcMgFOrgQ2k, -4对于2#和4#梁0.675 3 43.336 87.756 KN m计算公路一I级汽车活载的1/4跨弯矩：M Qlk,： (1 )g gmcq2gPkgyk (1)ggmcq2gqkg1.234 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：F>r 3 1 3KNM 1mcr2gP0rg0.4375 3 43.336 56.879KN mQ 2kq对于3#梁灌计算公路一I级汽车活载的1/4跨弯矩：M QiQ (1 居9%3gpkgyk (1)g

17、gmcq3叫g1.234 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 3 KNM 1 mcr2gp0rg0.4 3 43.336 52.003KN mq2k,47. 1/4跨剪力的计算公路-II级Q1/4影响线187.5KN10.5.5KN/mi 口 口 口 rm人群荷载1/4跨剪力影响线如以下图：Q1/4影响线13c 1 3 21.5 八 20.75 - 0.75 6.047m22 422对于1 #和5#梁计算公路一I级汽车活载的1/4跨剪力：Qoik,0 (1 )g gm

18、cqigPkgyk (1 )g gmcqigqkg1.234 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 mcr1g2rg 0.675 3 6.047 12.245 KNQ2k,2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 )g gmcq2gPkgyk (1 )g grgikg1.234 1 0.53 221.4 0,75 1.234 1 0.53 7,875 6.047 139.745KN计算人群荷载的跨中剪力：Q mcr2g%g0.4375 3 6.047 7.933K

19、NQ2k,2对于3#梁计算公路一I级汽车活载的跨中剪力：QQ1k,0(1 )g gmcq3gPkgyk (1 )g gmcgqkg1.234 1 0.4 221.4 0.751.234 1 0.4 7,875 6.047 105.468 KN 计算人群荷载的跨中剪力:Q mcr3gP3rg0.4 3 6,047 7.253KNQ 2k, 28,荷载组合nr°Sud r0 ( r® SGiki 1rQ1Sq1 knc rQj SQJK )其中 rGi1,0 ,j 2rQ11,2 ,rQj1,2 , r.1.0, c 0,8跨中弯矩组合:梁洋e( KN/m活载KN/m组合值KN

20、/m汽车人群1、42、3跨中剪力组合:会KN/m梁洋(KN/m)汽车人群组合值KN/m1、402、30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、52、431/4跨弯矩组合:梁洋小KN/m活载KN/m组合值KN/m汽车人群1、52、431/4跨剪力组合:梁洋小KN/m活载KN/m组合值KN/m汽车人群1、52、43三、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:g1 0.05 1,0 21 1.05KN /mC25混凝土垫层:g20.08 1,0 23 1.84 K

21、N /mT梁翼板自重：g3 0.08 0.14 1,0 25 2.75KN /m23合计：gg1 g2 g3 5.64 KN / m1 1(2)计算每延米板条的包载内力、._ _1c 12 0 2 c弯矩：Mog -gl02 - 5.64 ()2 2.284KNgm剪力：Qogg|o 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2 P=280kN计算.轮载分布：车轮着地尺寸a2 b2 0.2 0.6m,经铺装层按45o角扩散后,在板顶的分布尺寸:a1 a2 2H 0,2 2 0.13 0.46mb1 b2 2H 0,6 2 0.13 0.86m经分析

22、,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：aa1d 2l00.46 1.4 2 0.9 3.66m作用在每延米板条上的弯矩:Msp (1A1.1.234 1404 3.6616.167KNgm(0.90.86)作用在每延米板条上的剪力:2 1401.23423.601KN4 3.663.内力组合平安等级二级,0 1.0, g1=, p1 =按承载水平极限状态下作用根本组合弯矩和剪力的设计值分别为：M ( a1Mo1Msp)1.2 2.284 1.4 16.167 25.375KN mud o g 1 ogp 1 spQudo( 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：11Foq184.5 1 7.8751 2 5.35 134.381 KNq 221For q0rg r 3 1 - 2 5.35 1 16.05KN2.内力计算2#与3#主梁问r r截面弯矩M2 3