(完整word版)桥梁工程课程设计(完整版)

1、桥梁工程课程设计报告书一 、设计资料1 桥面净宽净-7 +2×1.5m 人行道2 主梁跨径及全长标准跨径l0 =21.70m（墩中心距离）计算跨径l =21.20m（支座中心距离）主梁全长l全 =21.66m （主梁预制长度）3 设计荷载公路 I 级；人群荷载 3.0 kNm 24 设计安全等级二级5 桥面铺装沥青表面处厚 5cm（重力密度为 23 kN m3 ），混凝土垫层厚 6cm（重力密度为24 kN m3 ）， T梁的重力密度为 25 kN m 36 T梁简图如下图沥青混凝土 50mm水泥混凝土垫层 60mm主梁横截面图二、设计步骤与方法 . 行车道板的内力计算和组合（一）恒

2、载及其内力（以纵向1m 宽的板条进行计算）1）每延米板上的恒载g沥青表面 g1 ：0.05 ×1.0 ×231.15 kNm混凝土垫层 g2 ： 0.06 ×1.0×241.44 kNmT 梁翼板自重 g3 ： g30.080.141.0252.75 kN m2合计： g=gi5.34 kNm2）每米宽板条的恒载内力悬臂板长l 0160180.71m2弯矩 M Ag1 gl 215.34(0.71)21.35 kN ·m22剪力 QAggl 0 5.340.71 3.79kN（二）汽车车辆荷载产生的内力6001）将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，

3、后轴作用力为140kN ，轮压分布宽度如图 5 所示，车辆荷载后轮着地长度为a20.20m，宽度 b 20.60m，则得：a1a22 H0.22 ×0.110.42 mb1b 22 H0.62 × 0.110.82 m荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度：a a1 d 2 lo0. 4 2 1. 4 2 0. 7 1 3. 2 4 m2） 计算冲击系数 结构跨中截面的惯矩I c ：翼板的换算平均高度：h1cm814 11216018111113018130主梁截面重心位置：a2241.18 cm160181113018则得主梁抗弯惯矩：111 41.2 11211302I c1

4、60 18113160181821813041.26.63 106 m4122122结构跨中处单位长度质量mc ：G15. 4531 03Ns22mc9. 81. 577 10/ mg混凝土弹性模量E：取 E2.801010N / m2由以上数据可得简支梁桥的基频：fEI c3.142.80100.06630003.790Hz2mc21032l21.577按照桥规规定f 介于 1.5Hz 和 14Hz 之间，冲击系数按照下式计算：110. 1 7 6 7fl n0. 0 1 5 71. 2 2由于这是汽车荷载局部加载在T 梁的翼缘板上，故冲击系数取1+=1.223）作用于每米宽板条上的弯距为：

5、MA p1P lb11. 3 14020. 71 0. 8214.184ao43.2 44k N·m4作用于每米宽板条上的剪力为：QAp1P1.3140 22 8. 5kN24a43. 24（三）内力组合1）承载能力极限状态内力组合计算M u d 1. 2MA g1. M4AP1.2 ( 1.35) 1.4 ( 14.18)21. 47k N·mQu d 1. 2QA g1. Q4A P1. 2 3. 79 1. 4 28. 52 44. 48kN2）正常使用极限状态内力组合计算M u dMA g 0. 7M A P1.35 0.7( 14. 18)11. 28kN

6、3;mQQ0. 7Q3.79 0.7 28. 52 23. 75u dA gA PkN . 主梁荷载横向分布系数计算（一）当荷载位于支点处时（应按杠杆原理法计算）根据公路桥涵设计通用规范 JTGD60-2004 ）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，对于车辆荷载，规定的车轮横向轮距为 1.8m ，两列汽车车轮的横向最小间距为 1.3m ，车轮矩离人行道缘石最少为 0.5m 。1#梁车辆荷载m axA1qPq0. 4P38q2q人群荷载m axA1rPr 0. 7 5 1. 6P5o r6由此可得 1 号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为m0. 4

7、381.656（号同1号）oq1和 mor 15同理可得 2 号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为：2梁moq 20. 50（4号同 2号）和 mor 2同理可得 3 号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为3梁moq30. 5 9 4和 mor 30（二）当荷载位于跨中时（考虑用修正偏心压力法计算）对抗扭修正系数的计算：ncbt 3 11.6 0.1130.300 1.19 0.1832.79 10 3 m4由于 ITi 131. 4 0 2l2 1. 22.652B51.610. 8521 GIT lEI B本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=

8、5, 梁间距为1.6 米，则52223452aiaaaaa 2 5. 6mi 1123451号梁横向影响线的竖标值为111ai20.20.850.40.54nna12i 1151ai20.20.850.40.14nna12i 1由11 、15 绘制 1 号梁横向影响线，如下图示最不利荷载位置1梁影响线于是， 1 号（5 号同 1 号）梁荷载横向分布系数计算如下（以 xql 和 xr 分别表示影响线零点至汽车车轮和人群荷载集度的横坐标距离）：车辆荷载：mcr 1 = 1q1 ( q1q2q 3q 4 )111 (xq1 xq 2 xq 3 xq4 ) 0.455222x人群荷载：mcr 111

9、xr 0.564x同理可得 2 号、 4 号梁的荷载横向分布系数：2梁影响线1a221a2221nn=0.285 ； 25nn=0.11522aiaii 1i1车辆荷载：mcq 2 =0.115 ；人群荷载： mcr 2 =0.313同理可得 3 号梁的荷载横向分布系数：3梁影响线311a320.2 ； 351a320.2nnnnai2ai2i 1i 1车辆荷载： mcq3 =0.4 ；人群荷载： mcr 3 =0.2（三）主梁荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路 -级人群荷载跨中0.4550.5641,5支点0.4381.656跨中0.1150.3132,4支点0.50跨中0.40.23支点

10、0.5940 . 主梁内力计算（一） 恒力内力计算1. 恒载集度主梁：g10.18 1.30.080.141.60.18259.76 kN/m2横隔梁：对于边主梁：1.000.080.141.600.1822g221.20对于中主梁： g1220.0560.112kN/m桥面铺装层： g30.057230.067243.635栏杆和人行道：g4522kN/m5作用于边主梁全部恒载g 为： ggi9.760.056作用于中主梁的恒载集度为：g1gi9.760.1122. 恒载内力l/4跨中弯矩影3L/4响线0.751支点剪力影0.25响线0.15 5250.056kN / mkN/m3.6321

11、5.45 kN/m3.63215.50 kN/m1/4 跨弯矩影响线1/4 跨剪力影响线边跨弯矩剪力影响线计算主梁的弯矩和剪力，M x1 qlx 1 qlx 2 ；22Qx1 ql qx;2主梁个计算截面的恒载剪力和弯矩值，列于下表中剪力 Q（kN）弯矩 M(kN ·m)x 015.45M 0(0)Q21.2 163.8(164.3)21Q15.4521.2 2 21.2M15.4521.2 21.221.2x42424481.9(82.2)651.0(653.1)x1Q0(0)115.452868.0(870.8)M28注：表中算式所得结果为边主梁恒载内力，括号内为中主梁恒载内力。

12、（二）活载内力计算1. 公路 -级中集中荷载Pk 计算计算弯矩效应时Pk18021.25246 kN1550计算剪力效应时Pk1.2238 295.2kN公路 -级中均布荷载qk10.5kN/m2. 冲击系数 110.1767ln f0.01571.22因双车道不折减，故=1 。3. 跨中弯矩 M l 计算2跨中弯矩影响线如下图影响线面积：1 l 2121.2256.18 m2 ； yl5.3884由于跨中弯矩横向分布系数1 号， 5 号梁最大，所以只需计算1 号， 5 号梁的弯矩，计算如下：（ 1） 对于 1号梁公路 -级汽车活载的跨中弯矩：M 1q1mcq1 qkpk y 1.22 1 0

13、.455 10.5 56.18 246 5.3 1051.19kN·m2人群荷载的跨中弯矩：M 1mcr 1 pr0.5643 1.556.18142.58kN·mr2（ 2） 对于 2号和 4号梁公路 -级汽车活载的跨中弯矩：M 11mcq2 qkpk y1.22 1 0.11510.556.182465.3265.68kN·mq2人群荷载的跨中弯矩M 1rmcr 2pr0.3133 1.556.1879.13kN·m2（3）对于 3 号梁公路 - 级汽车活载的跨中弯矩：M 1 q1mcq 3 qkpk y 1.22 1 0.4 10.5 56.18

14、246 5.3 924.12kN·m2人群荷载的跨中弯矩M 1rmcr 3 pr0.2 3 1.5 56.18 50.56 kN·m24.跨中剪力 Q l计算2跨中剪力影响线如下图：鉴于跨中剪力Q l影响线的较大坐标位于跨中部分，故也采用全跨统一的荷载横向分布2系数mcq 来计算。影响线面积为：1121.20.52.688m2 ；y0.52 2（ 1） 对于 1号和 5号梁公路 - 级汽车活载的跨中剪力：Q1q1mcq1 qkpk y 1.22 1 0.455 10.5 2.688 295.2 5.3 97.60kN2人群荷载的跨中剪力：Q1 rmcr 1qr0.564 3

15、 1.5 2.688 6.82 kN2（ 2） 对于 2号和 4号梁公路 - 级汽车活载的跨中剪力：Q1q1mcq2 qkpk y 1.22 1 0.115 10.5 2.688 295.2 5.3 24.67kN2人群荷载的跨中剪力：Q1 rmcr 2 qr0.313 3 1.5 2.688 3.79 kN2（3）对于 3 号梁公路 - 级汽车活载的跨中剪力：Q1 q1m cq3 qkpk y 1.22 1 0.4 10.5 2.688 295.2 5.3 85.80kN2人群荷载的跨中剪力:Q lmcr3 .qr .0.2 3 1.5 2.688 2.42 KN2r5. 支点剪力 Q0 算

16、剪力影响线如下图所示：影响线面积为：121.2 1 10.6m2 ；y=12横向分布系数变化区段的长度：a= 21.24.855.75m221.215.75附加三角形重心影响线坐标： Y 130.91021.2（ 1） 对于 1#和 5#梁公路 I 级汽车活载的支点剪力Q均1qkm cq1a m oq1m cq1 y021.2210.50.4555.750.4550.91061.21KN10.60.4382Q0集1m0q1 Pk y=1.22 1 0.438295.2 1157.74kNQ0 Q0均 Q0集 61.21157.74218.95kN人群荷载支点剪力： Q0rm cr1qram o

17、r1 -mcr1 Y25. 755 6 431. 510. 6（1. 6 5 6 ）0. 5 6431. 50. 9 1 0 = 3 9. 7 6 k N2（ 2） 对于 2#和 4#梁公路 I 级汽车活载的支点剪力：aQ0均1qk m cq2m oq2m cq2 y2=1.22 ×1×10.5 ×0.115 ×10.6+5.75 ×（0.5-0.115 ）×0.9102=28.52kNQ0集1m0q2 Pk y =1.22×1×0.5 ×295.2 ×1=180.07kNQ0Q0均Q0集 =2

18、08.59kN人群荷载的支点剪力：Q0rm cr2 qram or2 -m cr2 Y2=0.313 ×4.5 ×10.6+ 5.75 （0-0.313 ）×4.5 ×0.9102=11.25kN（3）对于 3# 梁公路 I 级汽车活载的支点剪力：Q均1qk m cq3am oq3m cq3 y02=1.22 ×1×10.5 ×0.4 ×10.6+ 5.75 ×（0.5940.4 ）×0.9102=60.82kNQ0集1m0q3 Pk y =1.22 ×1×0.594 

19、15;295.2 ×1=213.92kNQ0Q0均Q0集 =274.74kN人群荷载的支点剪力：Q0rmcr3 qra2m or3 -m cr3Y=0.2 ×4.5 ×10.6+ 5.75 ×（00.2 ）×4.5 ×0.9102=7.19kN6. 1 跨弯矩计算4影响线面积= 1 × 3 ×l2=31.74m 2216y=3 ×18.4=3.4516（1） 对于 1# 梁：按公路 I 级汽车荷载：M q = （ 1+）M cq1 （ qk · + pk y）4=1.22 ×0.455

20、 ×（10.5 ×42.135+246 ×3.975 ）=788.39kN ·m人群荷载的跨中弯矩：M r =0.564 ×4.5 ×42.135=106.94kN·m4（2）对于 2# 梁：按公路 I 级汽车荷载：M a =1.22 ×1×0.115 ×（10.5 ×42.135 246 ×3.975 ） =199.26kN ·m4人群荷载的跨中弯矩：M r =0.313 ×4.5 ×42.135=59.35KN ·m4（3）对于 3

21、# 梁：按公路一级汽车荷载：M q 1.22 0.4 （10.542.1352463.975） 693.09 kN·m4人群荷载的跨中弯矩：M r =0.2 ×4.5 ×42.135=37.92kN·m47. 1 跨截面的剪力41/4 跨剪力影响线如下图：287.04KN10.50KN/m公路-II 级Q1/4影响线3.0KN/m人群荷载Q1/4影响线影响线面积= 1 × 3 ×l×3 =5.96m 2；y=0.75m244（1） 对于 1# 梁：Qq =（）· ·mcq1·+a （ m0q1-

22、mcq1） y1+qk 24=1.22 ×0.498 ×（10.5 ×5.18+233.6 ×0.75 ）=139.49KNQ r =0.713 ×4.5 ×5.18=16.62KN4（2）对于 2# 梁：Qq= （1+）· · mcq1· +a （ m0q1- mcq1） y qk24=1.22 ×0.132 ×（10.5 ×5.18+233.6 ×0.75 ）=36.97KNQ r =0.322 ×4.5 ×5.18=7.51KN4（ 3）

23、对于 3# 梁：Qq= （1+）· · mcq1· +a （ m0q1- mcq1） yqk24=1.22 ×0.4 （ 10.5 ×5.18 233.6 ×0.75 ）=112.04KNQ r =0.2 ×4.5 ×5.18=4.66KN4（三）荷载组合永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相结合，其效应组合表达式为如下：mm0Sud0G i SGikQ1 SQ 1kcQi SQ1ki1j2总结为：当恒载为最大时：组合值=1.35 ×恒荷载 +1.4 ×汽车荷载 +0.8 ×1.4

24、 ×人群荷载当汽车荷载最大：组合值=1.2 ×恒荷载 +1.4 ×汽车荷载 +0.8 ×1.4 ×人群荷载主梁内力计算组合值如下表跨中弯矩组合活载梁号恒载汽车人群组合值1,5868.01051.19142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56跨中剪力组合活载梁号恒载汽车人群组合值1,5097.606.822,4024.673.793085.802.42支点剪力组合活载梁号恒载汽车人群组合值1,5163.8218.9539.762,4164.3208.5911.253164.3274.747.191/4 跨

25、弯矩组合活载梁号恒载汽车组合值人群1,5651.0788.39106.942,4653.1199.2659.353653.1693.0937.921/4 跨剪力组合活载梁号恒载汽车人群组合值1,581.9157.6415.132,482.239.848.39382.2138.585.36. 横隔梁内力计算1、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纵向列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：11qkk计算弯矩时：P0q =Pk y k +22= 1 ×238 ×1+1 ×10.5 ×4.85=144.463kN22Por = qoror

26、 =4.5 ×4.85=21.825KN2、绘制中横隔梁内力影响线按偏心压力法算得1、 2、3 号梁的荷载横向分布影响线竖坐标值，则M r 的影响线竖标可计算如下：11 =0.54 ，15 = 0.14 ；21=0.285 ，25 =0.115 ；13=0.2 ，23 =0.2P=1 作用在 1 号梁轴上时：r1M =11 ×1.5d+21 ×0.5d 1×1.5d=0.54 ×1.5 ×1.6+0.285 ×0.5 ×1.6 1×1.5 ×1.6= 0.88P=1 作用在 5 号梁轴上时：r5

27、M =15 ×1.5d 25 ×0.5d= （ 0.14 ）×1.5 ×1.6 0.115 ×0.5 ×1.6= 0.24P=1 作用在 3 号梁轴上时：M= 13 ×1.5d 23 ×0.5dr3=0.2 ×1.5 ×1.6 0.20 ×0.5 ×1.6=0.64有了此三个竖标值和已知影响线折点位置，就可以绘出M r 影响线如图所示：3、绘制剪力影响线对于 1 号主梁处截面的 Q1右 影响线可计算如下：P=1 作用在计算截面以右时：Q1右 = R1即1i右 =1iP=1 作用在截面以左时： Q1右 = R1 1 即1i右 =1i 1绘成 Q1右 影响线如图所示rq人r12345公路-I 级04