经典桥梁工程课程设计(新规范)(40m跨径)

1、.预应力混凝土简支梁桥的设计（20m 跨径）目录桥梁工程课程设计任务书-2桥梁设计说明-3计 算 书-4参考文献-24桥梁总体布置图-25主梁纵、横截面布置图-26.桥面构造横截面图-27桥梁工程课程设计任务书一、课程设计题目 (10 人以下为一组 )1、 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为 22 米，计算跨径为 21.5 米， 预制梁长为 21.96 米，桥面净空：净 8.5+2 1.00 米）二、设计基本资料1、 设计荷载：公路级，人群 3.0KN/m 2 ，每侧栏杆及人行道的重量按 4.5 KN/m 计2、 河床地面线为（从左到右） ： 0/0 ， 3/5 ， 4/12 ， 3/

2、17 ， 2/22 ，2/27 ， 0/35 （分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米） ；地质假定为微风化花岗岩。3、 材料容重：水泥砼 23 KN/m 3 ，钢筋砼 25 KN/m 3 ，沥青砼 21 KN/m 34、 桥梁纵坡为 0.3%, 桥梁中心处桥面设计高程为 2.00 米三、设计内容专业资料.1、 主梁的设计计算 2 、行车道板的设计计算3 、横隔梁设计计算 4 、桥面铺装设计5 、桥台设计四、要求完成的设计图及计算书1、 桥梁总体布置图，主梁纵、横截面布置图（ CAD 出图）2、 桥面构造横截面图（ CAD 出图）3、 荷载横向分布系数计算书4、 主梁内力计算书5、 行车道

3、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 ，姚玲森， 2005 ，人民交通出版社 .2、 梁桥 （公路设计手册） ， 2005 ，人民交通出版社 .3、 桥梁计算示例集 （砼简支梁（板）桥） ， 2002 ，人民交通出版社 .4 、中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（社,20045 、中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范民交通出版社 ,2004JTG B01-2003 ） .北京 :人民交通出版(JTG D60-2004) 含条文说明 .北京 :人6、中华人民共和国行业标准含条文说明六、课程设计学时公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (JTG D62-200

4、4)2 周专业资料.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基础的埋置深度。（ 1）本梁桥根据水文计算来确定。标准跨径为 22.00m （墩中心距离） 。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）本梁桥为跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要，结合桥型 . 跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。（3）桥上纵坡不大于 4% ，桥头引道纵坡不宜大于 5%。2. 横断面设计桥梁横断面

5、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- 8m 2 1.00 m 人行道（2） 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专业资料.侧的 1.5%-3.0% 的横向坡度，本桥设置为 1.5%。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，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。必要时通常不宜大于 45o ，在通航河流上则不宜大于 5o 。4. 桥面铺装为了保护桥梁

6、主体结构， 在桥面的最上层设置桥面铺装。 本桥设置 5cm 厚沥青混凝土和 8cm 厚 C25 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 123451 当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算专业资料qr2 2 2.1 2 3 4 5横断面1# 梁对于汽车荷载对于人群荷载mo q1mo r11 12 22. 2 522 0. 2 50. 4 3 7 520. 51. 3 7 52 梁对于汽车荷载 moq2专业资料1 1 0

7、. 2 5 1. 9 5 0. 6 5q 0.71252 2 2.对于人群荷载 mor 2 =0 （由于是出现负的，取零，出于安全考虑）3 梁对于汽车荷载 moq31 1 0. 2 1 0. 7q 0.725对于人群荷载 mor 3 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L为B21.55 22.15 2可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数面均相等，梁数 n=5, 梁间距为 2 米。i5a a12 a a a a12 22 2 2 01 梁横向影响线的竖标值：mcq，本桥各根主梁的横向截2222 2 44专业资料6m.111 n115 n

8、a2 1 52aii 1a1 a55ai11 梁影响线21 2 20.65 4021 2 2.10.25 40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cq112q120.665.75 3.95 2.65 0.850.66对于人群荷载mcr 1 r 0.6 6 0.25 0.5 0.6752梁横向影响线的竖标值：2梁影响线121 na1 a25ai11 2 2 20.45 40专业资料.1 a2 a525 n 5 ai2 i 1由 21、 25 绘制对于汽车荷载对于人群荷载12 2 205402梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置mmc q2c r28q1

9、 1 0. 42 2 80. 4r 8 0. 2 57. 7 5 5. 9 5 4. 6 5 2. 8 5 0. 5 30. 5 0. 4 3 7 53梁横向影响线的竖标值131 0.2、5对于汽车荷载对于人群荷载二、专业资料mm1355cq3c r33 梁影响线0.212q10.2 4 0.42r 0. 2 0. 2 0. 4主梁内力计算 123452(.沥青混凝土 50mm水泥混凝土垫层 80mm1 恒载集度（1）主梁： g1（2）横隔梁0.20 1.5 0.08 0.14) (2.0 0.2) 25 12.45KN / m对于边主梁：g2 (1.3对于中主梁：) ( )0.08 0.14

10、 2 0.2 0.15 0.162 2 2g 2 0.965 1.93KN / m（3）桥面铺装层：专业资料5 25/ 21.5 0.965KN / m2 162 161 l 1 2 1. 52 2 4 2 41.g3 0.05 2.1 21 0.08 2.1 23 6.069 KN / m（4）栏杆和人行道： g4 4.5 2/ 5 1.8KN / m作用于边主梁的全部恒载强度：g gi 12.45 0.965 6.069 1.8 21.284KN / m作用于中主梁的全部恒载强度：g gi 12.03 2.27 6.069 1.8 22.245KN / m2 恒载内力的计算l/41跨中弯矩

11、影 响线支点剪力影响线3L/40.750.151/4 跨弯矩影响线1/4 跨剪力影响线边跨弯矩剪力影响线1# 及 5# 梁内力（边跨）跨中弯矩 M l l g 2 1. 5 2 1. 2 8 4 1 1 1 5K. 1 跨中剪力 Vl 02支点剪力 Q0 1 2 1. 5 2 1. 2 8 4 2 2 .N2 0 321/4 跨处弯矩：M 1 l 3 l1/4 跨处剪力：g 1 21.5 3 21.5 21.284 922.362KN m专业资料1 l 2 1. 52 4 42 162 1611*(200-20)+150*20G 21.284 109.81.Ql /41 3 1 121.5 0

12、.75 21.284 21.5 0.25 21.284 114.402KN2 4 2 42#、 3及跨中弯矩跨中剪力支点剪力4# 梁内力（中间跨）M l l g 0. 5 2 1. 5 2 2. 2 4 5 1 2 8K5.N3 42Vl 021Q0 1 2 1. 5 2 2. 2 4 5 2 3 .N1 3 421/4 跨处弯矩：M 1 l 3 lg 1 21.5 3 21.5 22.245 964.008KN m1/4 跨处剪力：Ql /41 3 1 121.5 0.75 20.385 21.5 0.25 22.245 119.567KN2 4 2 43 活载内力1 . 汽车荷载冲击系数主

13、梁横截面图结构跨中处的单位长度量：3mc g 2169.623kg / m主梁截面形心到 T 梁上缘的距离：y (11*(200-20)*(11/2)+(150*20)*(150*(1/2) 47.4cm 0.474m跨中截面惯性矩：专业资料12 2 12 27 42l 2 mc 2 2169.6232 21.54.12 Hz14Hz.I c 1 (200 20) 113 (200 20) 11 (47.4 11) 2 1 20 1503 20 150 (150 47.4)21.14 10 cm 0.114 108 m4查表 E 取 2.8 1010 paf EI c 3.14 2.8 101

14、0 0.1141.5Hz f0.1767ln f 0.0157 0.1767 ln 4.12 0.0157 0.234所以冲击系数：1 1 0.234 1.2342. 汽车荷载作用公路级均布荷载 qk 10.5 KN / m对于集中荷载，当 l 5 时， Pk 180KN / m ；当 l 50 时， Pk 360KN / m当5 l 50 时，采用内插法公路为公路级的 0.75 倍则 qk 0.75 10.5 7.875KN / mPk0. 7 52 1. 5 51 8 05 0 53 6 01 8 0K1 4. 5当计算剪力时候 Pk 1 8 4. 5 1. 2 2 2K1N. 4计算车道

15、荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数 1.0跨中弯矩影响线如下图专业资料21.52 4 2 42M2 ,qk22.3. 跨中弯矩的设计 ，1 l l 1 21.557.78m由于跨中弯矩横向分布系数 1、 5 梁最大，所以只需计算 1、 5梁的弯矩，计算如下：对于 1# 梁车道均布荷载作用下l (1 ) mcq1 qk1. 2 3 4 1 0. 6 6 7. 8 7 5车道集中荷载作用下Pk yk2 1. 5 1 8 4. 54Ml P2 , k(1 ) mcq11. 2 3 4 1 0. 6 65 7. 7 8 K 3N7 0m. 58K0N7. 7 0则 M l2Ml , qkM

16、 l , Pk 370.584 807.670 1178.254 KN m跨中人群荷载最大弯矩人群荷载集度 Por 3 1 3KN专业资料4421221.51212,rMMM.M l mcr1 Por 0.675 3 57.78 117.004KN m2对于 2# 和 4# 梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩：Q 1k , (1 ) mcq 2 Pk y k (1 ) mcq 2 qk1.234 1 0.53 184.5 21.5 1.234 1 0.53 7.875 57.78 946.174KN m计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： Por 3 1 3KNQ2k , mcr 2 Por 0

17、.4375 3 57.78 75.836 KN m对于 3# 梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩：Q 2k , (1 ) mcq3 Pk yk (1 ) mcq3 qk1.234 1 0.4 184.5 1.234 1 0.4 7.875 57.78 714.094KN m计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： PorM 1 Q2 k ,4. 跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图：3 1 3KNmcr3 Por 0.4 3 57.78 69.336 KN m专业资料2Q 2 k ,2.1 l 12 2 2对于 1 和 5# 梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：21.5 12 22.6875mQQ1k ,

18、0 (1 ) mcq1 Pk yk (1 ) mcq1 qk1.234 1 0.66 221.4 0.5 1.234 1 0.66 7.875 2.6875 107.395KN计算人群荷载的跨中剪力：QQ2k , l mcr 1 Por 0.675 3 2.6875 5.442KN对于 2 和 4# 梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：QQ 1k ,0 (1 ) mcq2 Pk yk (1 ) mcq2 qk1.234 1 0.53 221.4 0.5 1.234 1 0.53 7.875 2.6875 86.242 KN计算人群荷载的跨中剪力：Q l mcr 2 Por2对于 3# 梁计算公路级

19、汽车活载的跨中剪力：QQ1k,0 (1 ) mcq3 Pk yk1.234 1 0.4 221.4 0.5计算人群荷载的跨中剪力：专业资料0.4375(1 )1.234 13 2.6875 3.528 KNmcq3 qk0.4 7.875 2.6875 65.088 KN2 22231Q 2 k ,.Q l mcr3 Por 0.4 3 2.6875 3.225KN25. 支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示：横向分布系数变化区段的长度对于 1 和 5# 梁1 1 l 1a21.521.5 10.75m5.35 5.4m附加三角形重心影响线坐标 ： y 1 21.5 5.4 / 21.5 0

20、.916y0.083Q (1 ) mcq1 Pk yk (1Q1k,01.234 1 0.66 221.4 1 1.234 1244.37N计算人群荷载的支点剪力：) mcq1 qk (1 ) moq1 mcq1 qk y0.66 7.875 10.75 1.234 1 5.4 (0.4375 0.66) 7.875 (0.916 0.083)2QQ2k,0 mcr1 mor1 mcr 1 y5.40.675 3 10.75 1.375 0.675 3 (0.916 0.083) 27.439KN2对于 2 和 4# 梁专业资料.计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示） ：Q (1 ) mc

21、q2 Pk yk (1 ) mcq2 qk (1 )Q1k,0 moq2 mcq2 qk y5.41.234 1 .53 221.4 1 1.234 1 0.53 7.875 10.75 1.234 1 (0.7125 0.53) 7.875 (0.916 0.083) 2204.95K1N0.4375计算人群荷载的支点剪力：QQ2k,0 mcr2 mor 2 mcr 2 y5.43 10.75 0 0.4375 3 (0.916 0.083) 10.565KN2对于 3# 梁计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示） ：专业资料Q1k ,4Q 2 k ,21.5l.QQ1k,0 (1 ) m

22、oq3 Pk yk (1 ) mcq3 qk (1 )1.234 1 0.4 221.4 1 1.234 1 0.4 7.875 10.75 1.234 1159.58N计算人群荷载的支点剪力： QQ 2k,0 mcr3 mor HYPERLINK l _bookmark1 35.40.4 3 10.75 0 0.4 3 (0.91626. 1/4 跨弯矩的计算1/4 跨弯矩的影响线如下图 3 mcq3 qk y5.4 (0.725 0.4) 7.875 (0.916 0.083) 2mcr3 y0.083) 9.932KN1 3l 1 32 16 2对于 1# 和 5# 梁计算公路级汽车活载

23、的 1/4 跨弯矩：M 1 (1 ) mcq1 Pk1.234 1 0.66 184.5 4.031 1.34 1计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： Por 3 1 3KNM 1 mcr 1 Por 0.6754专业资料21.516243.336myk (1 )0.66 7.875mcq1 qk43.336 883.660KN m3 43.336 87.756 KN m1 (1 )M4Q 2 k ,.对于 2# 和 4# 梁计算公路级汽车活载的 1/4 跨弯矩：Q1k , mcq2 Pk yk (1 )1. 2 3 4 1 0. 5 3 1 8 4. 5 4. 0 3 1计算人群荷载的跨中

24、弯矩：mcq2 qk1. 2 3 4 1 0. 5 3 6 7.780795. 6. 3人群荷载集度：M 1 mcr 2 Por4对于 3# 梁Por 3 1 3KN0.4375 3 43.336 56.879 KN m计算公路级汽车活载的 1/4 跨弯矩：专业资料0.752Q 2k ,M 1 (1 )Q1k ,.4 mcq3 Pk yk (1 ) mcq3 qk1.234 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：4人群荷载集度：M 1 Q 2k ,Por 3 1mcr 2 Por7. 1/4 跨剪力的

25、计算1/4 跨剪力影响线如下图：公路-II 级Q1/4影响线人群荷载3KN0.4 3 43.336 52.003KN m187.5KN10.5.5KN/m3KN/mQ1/4影响线1 3l 1 3 21.52 4 2 2对于 1 和 5# 梁0.75 6.047m计算公路级汽车活载的 1/4 跨剪力：QQ1k ,0 (1 ) mcq1 Pk yk (1 ) mcq1 qk1.234 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 mcr 1 Por 0.6752对于 2 和 4# 梁计算公路级汽车活载的专业资

26、料3 6.047 12.245 KN1/4 跨剪力：QQ 2k ,Q 2k ,ij.QQ1k ,0 (1 ) mcq2 Pk yk (1 ) mcq2 qk1.234 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 l mcr 2 Por 0.4375 3 6.047 7.933KN2对于 3# 梁计算公路级汽车活载的跨中剪力：Q1k ,0 (1 ) mcq3 Pk yk (1 )1.234 1 0.4 221.4 0.75 1.234mcq3 qk1 0.4 7.875 6.047 105.468KN计算人群

27、荷载的跨中剪力：Q l mcr 3 Por 0.4 3 6.047 7.253KN28. 荷载组合ro sudnr o ( rGi sGik1rQ 1s q1 knc rQj sQJK ) 其 中 rGi 1 . 2，2rQ1 1.4 ，rQj 1.4， ro 1.0， c 0.8跨中弯矩组合：恒载 活载（ KN/m ）梁 （KN/m 组合值（ KN/m ）汽车 人群）1、 5 1229.816 1178.254 117.004 3256.3792、 4 1285.344 946.174 75.836 2951.9933 1285.344 707.150 69.633 2610.412跨中剪力

28、组合：梁 恒载 活载（ KN/m ） 组合值（ KN/m ）专业资料人群87.75656.87952.0021、 52、 43（KN/m）000汽车107.39586.24265.088.人群5.4423.5283.225156.448124.690294.7352支点剪力组合：恒载梁 （KN/m）活载（ KN/m ）组合值（ KN/m ）汽车 人群1、 5 228.203 244.376 27.439 646.70172、 4 239.134 204.951 10.565 585.7253 239.134 159.588 9.932 521.50781/4梁1、 52、 431/4专业资料跨

29、弯矩组合：恒载（KN/m）922.362964.008964.008跨剪力组合：活载（ KN/m ）汽车883.660709.605535.551组合值（ KN/m ）2442.2452213.9611964.823.恒载梁 （KN/m）活载（ KN/m ）组合值（ KN/m ）汽车 人群1、 5 114.402 174.21 12.245 394.89082、 4 119.567 139.754 7.933 348.0213 119.567 105.468 7.253 299.259三、 行车道板计算 12345由于主梁是用现浇混凝土的， 其有很大的刚度， 所以按刚接的单向板进行行车道板的计

30、算 1. 恒载内力的计算（ 1） 计算每延米板的恒载沥青混凝土面层：C 25 混凝土垫层：T 梁翼板自重：gg HYPERLINK l _bookmark2 1g HYPERLINK l _bookmark3 2g30. 0 5 1. 0 2 10. 0 8 1. 0 2 30. 0 8 0. 1 4 1. HYPERLINK l _bookmark4 021K. 5 m /1K. 4 m /2 5 2. m/专业资料5.64 (24a 4 3.66P1. 2 3 44 3. 6 6 43合计： g g1 g 2i1（2）计算每延米板条的恒载内力弯矩：剪力：2. 活载内力的计算MogQog12

31、glgl02125. 6 4根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴.g 3 5.64 K N/ m2 0.2)2 2.284KN m0. 9 5.K0N7 62 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 45 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， 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：a a1 d 2l 0 0.46 1.4 2 0.9 3.66m作用在每延米板条上的弯矩：M sp (1 l )2 1 4 0 ( 0. 90. 8 6 )1 6. 16K7N m作用在每延米板条上的剪力：Qsp (1 ) 1.234 2 140 23.601KN3. 内力组合安全等级二级， 1.0， g1=1.2， p1 =1.4按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为：专业资料Q右MM5r.M ud ( g1Mog p1M sp) 1.2 2.284 1.4 16.167 25.375KN mQud ( g1Qog p1Qsp) 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：21 PoqPorq184.5 1