《桥梁工程》课程设计

1、桥梁工程课程设计海鄱石油大修桥梁工程课程设计学生姓名学号教学院系专业年级指导教师职称单位2017年7月目录L设计资料1.1题目1.2设计资料.1.3设计内容.L4参考资料.2.计算说明书2. 1各种参数计算2.2桥面板内力计算22.1单悬臂板内力计222钱接悬臂板内力计算2.2.3主梁内力计算.2.2.4横隔梁内力计算2.2.5挠度、预拱度计算3“3“4“4555“716191.设计资料1.1装配式预应力混凝土简支T形梁桥计算1. 2设计资料1 .主梁细部尺寸单片主梁的梁宽为L78m,其细部尺寸如图L1所示图1单片主梁示意图2 .桥梁净空一净14+2米（如图12所示）图12桥梁横断面示意图3

2、.跨径和全长（如图L3所示）图13主梁立面图标准跨径主梁4=30.0。机；计算跨径'=29.50？；预制全长/全=29.96/w.4 .上部结构主梁布置图（如图14所示）（单位：cm）180一4040 20 404046图14主梁布置图5 .设计荷载公路-I级，人群3.0KN/J6 .材料主梁：混凝土强度等级C50,容重26KN/加；桥梁铺装为C25混凝土垫层厚6.5-17cm,容重25KN/m',沥青混凝土厚2cm；容重24KN/W。7 .设计方法杠杆原理法、偏心压力法和极限状态设计法等。8 .设计依据(1)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)；(2)混凝土结构设计

3、规范(GB50010-2010)；(3)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范(JTGD62-2004)o1.3设计内容1 .桥面板内力计算计算T梁翼板所构成的较接悬臂板和悬臂板的设计内力。2 .主梁内力计算1)计算各主梁的荷载横向分布系数；2)计算主梁在荷载作用下跨中截面的弯矩、支点和跨中截面的剪力;3 .进行主梁内力组合，并画出主梁弯矩包络图和剪力包络图。4 .横隔梁内力计算5 .挠度、预拱度计算计算主梁跨中的挠度，并考虑是否需要设置预拱度。6 .图纸绘制(利用AutoCAD软件绘制至少3张A4图纸，可以从以下几个方面考虑)。1.4参考资料1 .姜福香主编.桥梁工程.北京：机械工业出版社

4、，20162 .姚玲森主编.桥梁工程.北京：人民交通出版社，20133 .刘立新主编.混凝土结构设计原理.武汉：武汉理工大学出版社，20114 .叶见署主编.结构设计原理.北京：人民交通出版社，20175 .黄侨主编.桥梁混凝土结构设计原理计算示例.北京：人民交通出版社，20066 .贾金青编著.桥梁工程设计计算方法及应用.北京：中国建筑工业出版社，2010装配式预应力混凝土简支T形梁桥计算2.计算说明书2.1各种参数计算L主梁自重主梁截面面积：S=8099677/=0.8099，主梁重力集度：g=yS=26x0.8099=21.0574kA</m2 .横隔梁横隔梁截面面积：s=1005

5、0.5c/n2=1.00505m3体积：v=Sh=.00505x0.18=0.18909/n3重量：M=/V=26x0.18909=4.703634W总重量：M.=4.703634x7x5x2=329.25438;g=''生=L8832kN/?29.14x63 .栏杆与人行道面积：s=O.lOx1+0.30x1.6=0.58/重量：M=0.58x29.14x2x25=845.06)UVMg=4.8333M/in29.14x64 .主梁翼缘板平均厚度/=吧2=20.5cm=0.205/n/翼缘805 .桥面三角垫层面积与平均厚度S=-(0.08+0.18)x5=0.65/h220

6、.5/7=0.13/7/3.0xL6xl(X8=6.0AN / m6 .面层沥青平均重度2x5x24x0.05个,g=2kN/in62. 2桥面板内力计算3. 2.1单悬臂板内力计单悬臂板内力计算图示如图2-1所示(1)恒载计算(以纵向1m宽板进行计算)栏杆：G,=25x0.10x1x1=6.25Wa一25xl.6xlx0.30人行道板：/=15kN/in0.8x1翼缘板：%=26x0.80x1x0.205=4.264KN/m&=(0+%)x，o+G&=(15+4.624)x0.80+6.25=21.9492W(2)活载计算=-O.5x6xO.8O2=-1.92kNm。人=3.

7、0xl.6=4.8kN(3)内力组合M悬二Ko(七Mg+Zg8cM人)=-1.0x(1.2x15.22698+1.4x0.8x1.92)=-20.42kN机。悬二人)=1.0x(1.2x21.9492+1.4x0.8x4.8)=31.72W2.2.2较接悬臂板内力计算较接悬臂板内力计算图示如图2-2所示(1)恒载计算(以纵向1m宽板进行计算)每延米恒载g:沥青:&=0.05x1.0x24=L2AN/mC25混凝土垫层:g2=0.13x1.0x25=3.25ZN/翼缘板自重：心=0.205x1.0x26=533kN/m所以：g=gt+g2+&3=12+3.25+5.33=9.78

8、%N每米宽板的恒载内力图2.2钗接悬臂板示意图Mg=-0.5g/：=-0.5x9.78x0.82=3.1296W/wQg=g/°=9.78x0.8=7.824W(2)车辆荷载计算根据车辆桥涵设计通用规范(JTGD60-2015)可知，后轮着地:单个车辆作用时有b=b1+2/1=0.6+2x(0.13+0.05)=0.96ma=(q+2力)+2，0=0.2+2x(0.13+0.05)+2x0.8=2.16m作用在每米宽板条上的弯矩为MspPb=-(l+A)-(/o-)=-(l+O.3)x作用在每米宽板条上的剪力为= 21.06kNP140Qi+蛛+。3)，4x2.16两个车辆同时作用有

9、=4+2/?=0.6+2x(0.13+0.05)=0.96/?。=(q4-2/?)+2/0=0.2+2x(0.13+0.05)+1.4+2x0.8=3.56？作用在每米宽板条上的弯矩为Msp=-(1+/)(/0-)=_(1+0.3)x2x140(0,80-)=-14.3lkN，m4a44x3.564作用在每米宽板条上的剪力为2P?x140Qsp=(1+4)=一(1+0.3)x=25.56AN4。4x3.56经计算分析，当两个后轮同时作用在较接悬臂板上时活载内力最大。(3)内力组合M悬二%(%也(;十几，4户)=1.0x(1.2x3.1296+1.4x14.31)=-23.79加。杜=/o(，c

10、2g+/qQsp)=1.0x(1.2x7.84+1.4x25.56)=45.19W2.2.3主梁内力计算2.2.3.1结构重力集度分别考虑预制梁自重和桥面铺装、人行道栏杆和重力集度。(1) 按跨中截面计算预制梁每延米重力集度：g.=21,0574/(2) 横隔梁、桥面铺装、栏杆、人行道等分摊给6片梁的荷载集度:g2=1.8832+4,8333+5.4167+2=14.1332M/m2.2.3.2结构自重产生的内力跨中弯矩：以=-(1+)/o=-(14.1332+21.0574)x29.142=3735.2165W./z?88支点简历：=1(1+g2)/0=1(14.1332+21.0574)x

11、29.14=512.7270W2.2.3.3冲击系数计算(1)简支梁基频：f一四二二山=35.1906x1。'=3.872x1032/2山叫.，gg9.81经计算得4=0.39358201/查表得E=3.45xWMpa,代入相关数据，从而计算出3.143.45xlOloxO.393582Olr* 41). jyy 1 ii iLj2x29.143.5872x10且 L5 HZ 工 / = 35991HZ W 14Hz(2) 1 + /=1 + 0.1767 In / - 0.0157 = 1 + 0.1767 In 3.5991 - 0.0157 1.222. 2. 3. 4各主梁的跨

12、中荷载横向分布系数。计算D 1 A本桥的宽跨比为：y = 0.3432 <0.5属于窄桥抗扭修正系数少的计算：主梁截面相同，梁间距相等，则/3=!由于主梁数等于6,贝必=1.028根据公预规，可取G=0.4EIT = In =I+L = 39358201 + 9345090 = 48703291cm4 * 6 = 0.4870329bn4代入数据得：p=1 + 1.0280.4Ex 0.4870=0.9435Ex 0.3936x 0.94352桥的横向连接刚度比较大，跨中按偏心压力法计算，其中:=6=2x(12+3。+55-0.9435 X= -0.1802668(2)第二片梁的影响线竖

13、标值)=68/7?2(1)第一片梁的影响线竖标值15"-+0.9435X=0.51361%；/22 = - + /? - 66813-0.9435X=0.0418668(3)第三片梁的影响线竖标值=-+0.9435X=0.1806fa；6681i2如二-=-0.9435X=0.1528，4，入；668从而绘制出1、2、3、4、5号梁的横向影响线如图2-3所示，按横向最不利布置车轮荷载得到1、2、3、4、5号梁跨中位置处汽车、人群荷载作用的横向分布系数如下:第一片梁的跨中横向分布系数%=；£仇=05976加=0.566第二片梁的跨中横向分布系数mu=0.3772第三片梁的跨中

14、横向分布系数mcq=0521mcr=0.2466图23修正偏心压力法计算荷较横向分布系数简图桥梁工程课程设计2.2.3.5支点的荷载横向分布系数支点的荷载横向分布系数?。计算支座处的荷载横向分布系数采用杠杆原理法进行计算，计算图示如图2-4所示第一片梁的跨中横向分布系数%=0.3755,mor=1.3775第二片梁的跨中横向分布系数%=0.6634,mor=0第三片梁的跨中横向分布系数%=0625,mor=01号梁支点2号集支点3号集支点图24修正偏心压力法计算荷载横向分布系数简图横向分布系数汇总表如表2-1所示表2-1横向分布系数汇总表如表所示荷载类别1号梁1号梁1号梁mc%mc叫10车辆荷

15、载0.59760.3750.59340.66340.5210.625人群荷载0.5661.3750.372200.246602.2.3.6计算汽车、人群荷载内力通过以上计算分析可知，第一片梁的横向分布系数醉倒，说明第一片梁在按最不利布载情况下最危险。又因各主梁的特性一致，所以只需对第一片主梁进行弯矩、剪力的计算。在内力计算中，对于横向分布系数的取值做如下考虑：计算弯矩时，均采用全跨统一的荷影响，考虑横向分布系数沿桥跨的变化影响（即从支点到第一根内横梁之间的变化）。;横向分布系数;求支点截面剪力时，由于主要荷载集中在支点附加而考虑支承条件的公路一I级,%=0.5kN/m.Pk=2x(130+幻=

16、2x(130+29.14)=318.28旧V（1）跨中弯矩（荷载横向分布系数取第一片梁值进行计算，采用如图所示的计算如25图示）=(1+)2%(/c+4”)=1.22x1.0x0.5976x(10.5x1x29.142+318.28x1x29.14)=2503.02kNm84Pk廿1H-廿廿T响线图2-5跨中弯矩计算图Mr=w-Q=0.566x3x1.5xix29.142=270.34r“r8<2）支点剪力支点剪力计算时，荷载横向分布系数在远端因剪力值变化不大，通常取不变的横向分布系数叫.°而近端剪力值变化较大，不能忽视，因此采用变化的荷载横向分布系数，即从支点到第一根内横隔梁

17、按必到此之间变化，计算图示如图26所示仟廿廿廿廿廿i廿U 1廿H廿廿4V影响线产图图2-6支点剪力计算图L2R = 1.2x319 = 382.8AN;% = 0.5kN / mx - x因 <，%，则 乂 =(1 + 4)x 1 .2 x 匕+ - (%-恤11 29 14-x=1.22x1x381.96x(0.375 + 0.046lx)x二.1Jdv由L = o,得了=10.50>=4.8267,取*二4.83 dx, a i 4.83 ”一y = 1 =1= 0.94473/3x29.14匕=（1 + ），叫12然+/。+4.83（加“7%）弘川=383.49kNV=mir

18、x%xQ+；x4.86(加”一7“)x0.9447=45.4154kN2.2.3.7内力组合（1）弯矩组合+%(1%+%K)=1.0x(1.2x3735.2165+1.4x(2503.02+0.8x270.34)=8289.27AN加（2）剪力组合V=/O(/CV+yQ(V+WcV)=1.0x(1.2x512.727+1.4x(383.49+0.8x45.42)=1203.03W2.2.3.8主梁弯矩包络图与剪力包络图的绘制主梁跨中的最大弯矩见描述内容，要绘制主梁弯矩包络图和剪力包络图，还需要计算主梁1/4跨中处的最大弯矩、剪力和主梁跨中剪力等。(1)跨中剪力计算如图2-7所示，从图中可以看出

19、，恒载作用下跨中剪力值为零，活载作用时最不利位置在荷载只满布半跨结构上时，在支座范围内，跨中剪力影响线图中的剪力值变化不大。因此，为简化起见，横向分布系数全部按不变的或来计算跨中剪力值。恒载剪力计算：V=0活载剪力计算：匕=。+)，%(%+&K)=1.22xlx0.5976X10.5x1x29.14+381.93x-82=167.1内力组合：V寸)(%匕+为(匕+以丫)=1.0x(1.2x0+1.4x(167.1l+0.8x9.28)=244.35雨Pk廿一廿廿廿廿1耳：/Q影响线一"(t?I产图I产图(2)1/4跨剪力计算从1/4跨弯矩图可以看出，位于支座范围内，弯矩值的变

20、化值不大。因此，为简化起见横向分布系数全部按不变的“来计算跨中剪力值。具体计算图示如图2-8所示。恒载弯矩计算：=(g+g2)/；=x(2L0574+14.1332)x29.142=2801.4124&N加3232活载弯矩计算：=(1+)一矶弋v)33=1.2xlx0.5976x(10.5xx29.142+318.28xx29.14)=l877.27&N/M，=，叫"43=0.566x3xl.5xx29.142=202.76AN加32内力组合：丫二汨仇匕+汽化+匕丫)=1.0X(1.2X256.3635+1.4x(256.22+0.8x23.01)=692.12kN图

21、2-81/4剪力计算图将计算所得的弯矩和剪力按承载能力极限状态进行组合，即可得到简支梁弯矩包络图与剪力包络图如图2-9所示。2801.41242801.41243735.21651203.03图2-9弯矩包络图和剪力包络图2.2.4横隔梁内力计算横隔梁自重较小，此处不计算，仅计算活载作用下横隔梁的内力。横隔梁跨中荷载布置图210所示，则有：P：=1(140x0.9128+140x0.9128)=121.19kN.niP/(s=；(140X0.9128+140X0.9128)=121.19kN.rn140出横隔梁内力计算过程如图2-11所示则有：弯矩的影响线竖标64192；则有：弯矩的影响线竖标

22、=09557；则横隔梁的最大剪力与弯矩为：M=(1+片匕.T力x1x127.79x6.4192=1000.78kN.m2=(1+巫P«sZ%T22x1x127.79x0.9557=149.0kN近 1801301801凳：对-Ek .012'oowo二9.0J-L之禽<=> 0二.3图2-11横隔梁荷载纵向布置图2.2.5挠度、预拱度计算主梁结构自重最大弯矩为3735.2165车作用最大弯矩（不计冲击）为2503.02/1.22=2051.66,人群作用的最大弯矩为J270.34kNnio公路规规定：验算主梁变形时，不计入结构自重的长期挠度，汽车不计入冲击。则由可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度为:C50混凝土，取廿L425。按全预应力混凝土,取B=0.95EIo/.425x1x等5(10.7x2051.66+270.34)x103x29.142=1.423XX480.95x0.39358201x3.45xlO102I29140=1.667x10-机=16.667”<=48.57/wn600600公路规规定：荷载短期