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文档简介
1、湖南农业大学课程设计说明书课程名称:道路与桥梁工程设计课程设计 题目名称: 钢筋混凝土简支T梁桥设计计算 班 级:2009级 土木工程 专业4班 姓 名:陈垦学 号:200941933420指导教师:杨敬林评定成绩:教师评语:指导老师签名:2011年 月 日目 录设计任务书)设计资料4)一、行车道板的内力计算与组合 5)二、主梁的荷载横向分布系数计算 7)(一)、支点截面的横向分布系数计算 7)(二)、跨中截面的横向分布系数计算 8)三、主梁内力计算(11)(一)、恒载内力计算(11)(二)、活载内力计算(13 )(三)、荷载组合(-18)四、横隔梁内力计算(19)五、主梁变形验算(21 )六
2、、设计依据与参考文献 ( 23 )钢筋混凝土简支T梁桥设计计算课程设计任务书题目:钢筋混凝土简支T梁桥设计计算1. 课程设计教学条件要求桥梁结构课程设计是土木工程专业桥梁工程实践环节课,通过设计进一步巩固桥梁结 构基本原理和基本知识,以及桥梁构造,培养设计动手能力,初步学会运用桥梁设计规范, 桥梁标准图,估算工程材料数量,完成桥梁总体布置图的技能。并为毕业设计以及今后专 业工作中奠定必要基础。本课程设计要求学生在一周的时间内通过指导教师的指导,完成任务书中的全部 内容,学生通过本课程的设计练习,使学生掌握钢筋混凝土简支T梁设计计算的步骤和方法,学会对T梁进行结构自重内力计算、汽车荷载和人群荷载
3、内力计算、内力组合;在汽 车和人群荷载内力计算时,学会用杆杠原理法、偏心受压法和G-M法求解荷载横向分布系数。2. 课程设计任务2.1设计资料1桥面净宽:净-7或8或9+2 X1.0或0.75或0.5m人行道(各人按表中数据查询)2主梁跨径及全长标准跨径:lb=10或13或16或20.00m (墩中心距离)(各人按表中数据查询)计算跨径:l =9.50或12.50或15.50或19.50m (支座中心距离)(对应上面之数值)主梁全长:I全=9.96或12.96或15.96或19.96m (主梁预制长度)(对应上面之数值)3设计荷载汽车I级;人群荷载3.0kN/m 2或4.0kN/m 2或5.0
4、kN/m 2 (各人按表中数据查询)汽车U级;人群荷载3.0kN/m 2或4.0kN/m 2或5.0kN/m 2 (各人按表中数据查询)4材料x钢筋:主筋用U级钢筋,其他用I级钢筋。混凝土: 20号或25号或30号(自选)5桥面铺装:沥青表面处厚2cm (重力密度为23KN/m 3),C25混凝土垫层厚612cm (重力密度为24KN/m 3), C30T梁的重力密度为25KN/m 36 T梁简图如下:横剖面纵剖面主梁截面尺寸可参考已有设计数据自己拟定(根据桥面净宽选取翼缘宽、主梁高、梁肋宽等)2.2、计算内容1行车道板的内力计算和组合;2计算主梁的荷载横向分布系数用杠杆原理法求支点截面的横向
5、分布系数,用偏心压力法求跨中截面的横向分布系 数。3主梁内力计算;4横隔梁内力计算;5主梁配筋;6主梁变形验算。3. 课程设计报告书主要内容计算说明书包括:行车道板的内力计算和组合;主梁的荷载横向分布系数的计算;主 梁内力计算;横隔梁内力计算、配筋;主梁变形验算;钢筋布置图。4. 课程设计要求(1 )学生按时完成课程设计,遵守课程设计要求与纪律。(2)学生独立完成课程设计任务。指导教师分时段验收学生完成的阶段任务。(3)学生按时提交课程设计成果和打印或手写的课程设计报告书。5. 课程设计参考资料1 公路桥涵设计通用规范(JTG-D60-2004 ).人民交通出版社,20042 公路桥涵钢筋混凝
6、土和预应力混凝土桥涵设计规范(JTG £60-2004 ).人民交通出版社,20043 姚玲森,桥梁工程出版社:人民交通出版社,19934 范立础,桥梁工程(上、下册).出版社:人民交通出版社,19966设计进度、时间安排时间:第12周(11月14日 11月18日)第一天上午(星期一):布置设计任务,阅读设计任务书、指导书及设计例题,复习 有关课程内容。下午进行行车道板的内力计算;第二天上午(星期二):计算主梁的荷载横向分布系数;下午进行主梁内力计算;第三天(星期三):横隔梁内力计算;第四至五天(星期四、星期五):主梁配筋和主梁变形验算,并绘制主梁配筋施工图,精彩文档最后提交设计成果
7、。桥梁工程课程设计设计资料1桥面净宽净-9+2 X0.75m人行道2主梁跨径及全长标准跨径lb=16.00m(墩中心距离)计算跨径l=15.50m(支座中心距离)主梁全长I全=15.96m(主梁预制长度)3设计荷载汽车U级;人群荷载5.0kN/m 2。4材料x钢 筋:主筋用U级钢筋,其他用I级钢筋。混凝土: 25号5桥面铺装:沥青表面处治厚2cm (重力密度为23KN/m 3), C25混凝土垫层厚9cm (重力密度为24KN/m 3), C30T梁的重力密度为25KN/m 3。6 T梁简图如下:759007518200200200沥青混凝土 2cmC25昆凝土垫层9cm1.5%二200图1.
8、桥梁横剖图 单位:cm图2.桥梁纵剖图 单位:cm2001815图3主梁断面图(cm)图4.横梁断面图(cm)、行车道板的计算1 恒载及其内力(以纵向1m宽的板条进行计算)每延米板上的恒载g :沥青混凝土面层g1:0.021.0 230.46KN/mC25混凝土垫层 g2:0.09 1.0 242.16KN/mT梁翼板自重 g3:0.08 0.14 1.0 252.75KN/m2合计:g gi 5.37KN/m每米宽板条的恒载内力12 12M Aggl(25.37 0.91 汽车车辆荷载产生的内力2.22kN m2 2QAggl0 5.37 0.914.89kNT梁翼板所构成的铰接悬臂板如图5
9、所示。图5.行车道板构造将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上,后轴作用力为140kN如图6所示,车辆荷载后轮着地长度为a2 0.20m,宽度b?,轮压分布宽度0.60m 贝 Ua1 a2 2H 0.2 2 0.11 0.42mb b2 2H 0.6 2 0.11 0.82m- 21 0=1.82 R 2_d/zISz图6.车轮荷载计算图荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度:a ai d 2lo 0.42 1.4 1.823.64m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11.3作用于每米宽板条上的弯矩为M Ap2P l. lo4ab141.32 1404 3.640.910.82417.
10、63kN m作用于每米宽板条上的剪力为:2p140 2Qap (1)1.3 25kN4a4 3.643 内力组合(1)承载能力极限状态内力组合计算Mud 1.2M Ag 1.4Map 1.2 ( 2.22) 1.4 ( 17.63)27.35kN mQud 1.2QAg 1.4Qap 1.2 5.37 1.4 25 41.44kN所以,行车道板的设计内力为M ud 27.35kN mQud 41.44kN(2)正常使用极限状态内力组合计算MudMAg 0.7Map ( 2.22) 0.7 ( 17.63)14.56kN mQud QAg 0.7Qap 5.37 0.7 25 22.87kN二、
11、主梁的荷载横向分布系数计算(一)、计算支点截面的横向分布系数(利用杠杆原理法)。75-900-75_125|十 200 十 200十 200十 200十1251号梁横向影响线12号梁横向影响线18011 '100J3号梁横向影响线50 一180pJ 11 0府川1 |5 i1、1°Por180图7.支点处横向分布系数图单位:cm1号梁q12.0+0.2对于汽车何载mOp0.55p 22 2.00.375 0.5 2.0对于人群何载mOrr1.4382.02号梁对于汽车荷载mop上1 竺U 0.72522 2.0对于人群荷载mOrr 0(由于是出现负的,取零,出于安全考虑)3号
12、梁对于汽车荷载mop1 2.0+0.20.72 2.00.725对于人群荷载mor r 0(二)、计算跨中截面的横向分布系数(利用偏心压力法)。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15.55 2.01.552但此处仍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2米。2 2ai a12a22a32 2a4a52(2 2.0)40m22.022 2(2.0) ( 2 2.0)1号梁横向影响线2号梁横向影响线3号梁横向影响线桥梁横截面图8.荷载横向分布系数图 单位:cm1号梁1126n2ai 1(
13、2 2.0)20.6040115nn2aii 10.20由11、15绘制1井梁的横向影响线,如上图及最不利荷载位置。进而由11、 15计算横向影响线的零点位置,设零点至1号梁位的距离为X,则:X4 2.0 X解得:x 6.0m0.600.2零点位置已知后,就可以求出各类荷载相应于各个荷载的横向影响线竖直坐标q和r。对于汽车何载1mcq1q2对于人群荷载_ 11mcrrxrX2号梁aa2n10°(6.0 4.22.9 1.1)0.712 6.00(6.0 0.5 0.375)0.68756.02a1 竺540.00.41a2a525nn2aii 1i 11竺0540.0由21、25绘制
14、2 #梁的横向影响线,如上图及最不利荷载位置对于汽车何载1mcq2-1 0.4 sc q(8.0q 2 8.06.24.9 3.1) 0.555对于人群何载mcr2r°(8.0x8.00.50.375) 0.4443号梁1a1 a31-0 0.2531nn2aii 11a3 a5135_n-0 0.2n25aii 1由31、35绘制3 #梁的横向影响线,如上图及最不利荷载位置1 1对于汽车何载mcq3q (0.2 4)0.4对于人群荷载mcr3r 0.4横向分布系数梁号何载位置公路-n级人群何载跨中me0.710.68751支点mo0.551.438跨中me0.5550.4442支点
15、mo0.7250跨中mc0.40.43支点m。0.7250三、主梁内力计算(一)、恒载内力的计算1. 恒载集度主梁:g 0.18 1.30.08 0.14 2.0 0.1825 10.86kN/mm2横隔梁:彳 0.15 0.1652515.50对于边主梁:22 221.01kN/m对于中主梁:g;2 1.012.02kN /m桥面铺装:ga0.02 9 230.060.129 2454.72kN/m2栏杆和人行道:g45 2 52kN /m作用于边主梁的全部恒载g为J: ggi 10.861.01 4.72 218.59kN/ m作用于中主梁的恒载强度为:g' 10.86 2.02
16、4.72 2 19.6kN /m2. 恒载内力计算边主梁的弯矩和剪力,计算图式如图 9所示,则Mxgixx gx_gx .l x222Qxgig gx :l 2x22g=18.59KN/ma川川I川LHLIILH bl=15.5mMx图9.恒载内力计算图式剪力Q (kN )弯矩M (kN m )x 018.59Q15.50144.12(151.9)M=0(0)主梁恒载内力计算表18.5915.5Q -2(15.5)108.14M何59155 15.515.5244(113.9)(441.5)418.7M - 18.59 15.52558.3(0)8(588.6)注:括号()内值为中主梁内力。支
17、点剪力1 5梁1Q015.5 1 18.59 144.1kN22 3 4梁1Q 15.5 1 19.6151.9kN2(二)、荷载内力计算1 .均布荷载和内力影响线面积计算均布荷载和内力影响线面积计算表人群影响线面积影响线图式M 1/210.5 0.757.875Ql/27.875Q07.8755.0 0.75 3.751 2 2l230.03m28L/43.75-1.94m81/2-1/23.751-=7.75m22. 公路-U级中集中荷载Pk计算计算弯矩效应时 Pk 0.75 180 360180 19.5 5166.5kN50 5计算剪力效应时 Pk 1.2 166.5199.8kN3.
18、 计算冲击系数结构跨中处的单位长度量:A 0.180.08 0.1421.3 (2.0 0.18)0.44m2G meg0.44 25,1.12kg / m9.81主梁截面形心到T梁上缘的距离:0.11 (2.00.18) (0.11/ 2)1.3 0.18 (1.3/2)0.11 (2.00.18) 1.3 0.180.4m跨中截面惯性矩:3, (2.0 0.18) 0.11 I c (2.01230.1830.18 1.3 严12 20.18)0.4)2011 (0.4 即0.07161m4查表C25混凝土 E取2.8 1010Pa3.1422 15.52.8 1010 0.07161 V
19、 11208.74Hz0.1767In f 0.01570.367则冲击系数11.367因双车道不折减,故14. 跨中弯矩Mi/2计算#、5井梁的弯矩,由于跨中弯矩横向分布系数1 #、5#梁最大,所以只需计算1计算如下:(1) 对于1#梁和5 #梁公路一u级汽车活载的跨中弯矩:S汽 M|/2 (1) mcqi (qKPKy)15 51.367 1 0.71 (7.875 30.03 166.5)4855.73kN m人群荷载的跨中弯矩:S人Ml/2 mcr1 qr 0.6875 3.75 30.03 77.42kN(2) 对于2#和4#梁公路一U级汽车活载的跨中弯矩:S汽M|/2 (1)mcq
20、2 (qKPK y)15 51.367 1 0.555 (7.875 30.03 166.5)4668.91kN m人群荷载的跨中弯矩:SA Ml/2 mcr2 qr0.444 3.75 30.03 49.10kN(3) 对于3#梁公路一U级汽车活载的跨中弯矩:S汽M l/2 (1) mcq3 (qKFKy)15.51.367 1 0.4 (7.875 30.03 166.5 )4482.10kN m人群荷载的跨中弯矩:SaM l/2 mcr3 qr0.4 3.75 30.03 45.05kN m5跨中剪力Qi/2计算(1) 对于1 #和5#梁公路一U级汽车活载的跨中剪力:S汽 Q/2 (1)
21、 mcq1 (qKPKy)1.367 1 0.71 (7.875 1.94 199.8 0.5) 111.79kN人群荷载的跨中剪力:S人 Q|/2 mcr1 qr 0.6875 3.75 1.945.00kN(2) 对于2 #和4#梁公路一U级汽车活载的跨中剪力:S汽 Ql/2 (1) mCq2 (qKPK y)1.367 1 0.555 (7.875 1.94 199.8 0.5) 87.38kN人群荷载的跨中剪力:SA Qi/2 mcr2 qr0.444 3.75 1.94 3.23kN(3) 对于3#梁公路一U级汽车活载的跨中剪力:S汽 Q/2 (1) mlq3 (qKPK y)1.3
22、67 1 0.4 (7.875 1.94 199.8 0.5) 62.98kN人群荷载的跨中剪力:S人Ml/2 mcr3 qr 0.4 3.75 1.94 2.91kN6.支点剪力Qo计算15 5横向分布系数变化区段的长度a 3.85 3.9m2- 1 附加三角形重心影响线坐标:y 115.53.9 /15.5 0.9163(1) 对于1 #和5#梁公路一U级汽车活载的支点剪力:Q 均(1)qK 血q12(m0q1 micqjy3 91.367 1 7.875 0.71 9775(0.55 0.71) 0.91651.51kNQ集(1)m0q1 P. y 1.3671 0.55 199.811
23、50.22kNQQ0 均Q0 集51.51150.22201.73kN人群荷载的支点剪力:Qr m“1 qr|(%1 mtr1)qr y3.90.6875 3.75 7.75(1.438 0.6875) 3.75 0.91625.01kN(2) 对于2 #和4#梁公路一U级汽车活载的支点剪力:Q 均(1)qKmtq2| (m0q2mMy1.367 1 7.875 0.555 7.753.92(0.725 0.555) 0.91649.57kNQ0 集(1)m0q2FKy 1.367 1 0.725 199.8 1 198.02kNQ Q0 均 Q0 集49.57 198.02 247.59kN
24、人群荷载的支点剪力:Qrmcr2 qr 号( 2 叫2心 Y3.90.444 3.75 7.75(0 0.444) 3.75 0.9169.93kN(3) 对于3#梁公路一U级汽车活载的支点剪力:mcq3)y(0.725 0.4) 0.916Q 均(1)qKmiq3a(%33.91.367 1 7.875 0.4 7.75 -239.62kN)m0q3PK y1.367 1 0.725 199.8 1198.02kNQ Q0 均 Q0 集39.62 198.02 237.64kN人群荷载的支点剪力:Qrmcr3 qr'血心 口品总 Y3 90.4 3.75 7.75(0 0.4) 3.
25、75 0.91628.95kN(三)、荷载组合mm0 Sijd0 (Gi SGikQ1Sq1RcQjSQjk)i 1j 2其中rGi1.2 , rQi1.4,G 1.4 , r。1.0 ,c0.8跨中弯矩组合活载(KN m)梁#恒载(KN m )组合值(KN m )g汽车人群1、5558.26855.7377.421954.62、4588.59668.9150.001698.83588.59482.1045.051431.7跨中剪力组合梁#恒载(KN )汽车活载(KN )人群组合值(KN )1、50111.795.00162.12、4087.383.23125.93062.982.9191.4
26、支点剪力组合活载(KN )梁#恒载(KN )汽车人群组合值(KN )1、5144.1201.7325.01438.42、4151.9247.599.93540.03151.9237.648.95525.0四、横隔梁内力计算1. 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10所示qk=7.875KN/mR=166.5KN1.000图10.跨中横隔梁受载图单位:cm纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为:计算弯矩时1 1Poq 2(qkPky)畀8751 3.85 2 12166.5 1)98.41kNPorqr 3.75 3.85 2 1214.44kN计算剪力时Poq1 (7
27、.875 1 3.85 2 12 21.2 166.5 1)115.06kN绘制中横隔梁的内力影响线77o o2dQo .55 .qM2-3影响线920图11.中横隔梁内力影响线 单位:cmQ右影响线P=1作用在1 #梁时:1n 1.5d21 0.5d 1 1.5d0.6 1.5 2.0 0.4 0.5 2.0 1 1.5 2.00.8P=1作用在5 #梁时:Mr515 1.5d25 0.5d0.2 1.5 2.0 0 0.6P=1作用在3 #梁时:Mr313 1.5d23 0.5d0.2 1.5 2.0 0.2 0.5 2.00.81 #主梁处右截面Qj右剪力影响线:P=1作用于1 #梁截面
28、的右边时Q1右R1即 和右 1i 0.6P=1作用于1 #梁截面的左边时Q1右R11 即右1i1i 10.4绘成的Q1右影响线,如上图11所示1.65(Ms Mgk)L248B1.6948 1.75 100.0147 m 1.47 cmL60019506003.25cm3. 截面内力的计算公路-II级:M2 3 (1) POq1.367 98.41 (1.15 0.52) 224.66KN m剪力的计算:qJ (1)珞 1.367 115.06 (0.6 0.42 0.29 0.11) 223.35kN4. 内力组合(鉴于横隔梁的结构自重内力甚小,计算中可略去不计)M 0 1.4 224.66 314.52KN mQ 0 1.4 233.35312.69kN五、主梁变形验算跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩Mgk 748.62kN m,汽车产生的最大弯矩(不计冲击系数)为787.76kN m,人
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