桥梁工程毕业设计

PAGE黑龙江大学课设名称：预应力混凝土简支桥梁设计课程名称：桥梁工程学院：建筑工程学院专业：土木工程学号：200709235年级：2007学生姓名：指导教师：时间：2010.6.20目录摘要 I1.设计基本资料 12.构造设计 12.1主梁构造设计 12.2横隔梁及横向连接 12.3桥面铺装 22.4排水设施 12.5伸缩缝及支座设置 23.行车道板内力计算与荷载组合 23.1结构自重及其内力计算:(按纵向1m宽的板条计算) 23.2汽车车辆荷载产生的内力 33.3内力组合 44.主梁内力计算与荷载组合 54.1结构自重产生的内力 54.2汽车,人群荷载作用效应计算 64.3主梁内力组合 145.横隔梁内力计算与荷载组合 145.1求装配式T梁在2、3号主梁之间r–r截面上的弯矩 145.2绘制中横隔梁的内力影响线 155.3绘制剪力影响线 155.4截面内力计算 155.5内力组合 16参考文献 16附录:图纸两张 16PAGE摘要了解并掌握中小跨径简支梁桥上部结构的一般设计方法，具备初步独立设计能力。初步掌握简支梁桥荷载横向分布系数m的计算方法，支点截面采用杠杆原理法，跨中用偏心压力法，分清适用条件，并且熟练掌握其计算步骤。掌握主梁内力计算步骤，正确的进行内力组合。熟练掌握横隔梁的内力计算、行车道板内力计算。提高综合运用所学理论知识，具有独立分析问题和解决问题的能力。桥梁工程课程设计PAGE15第一章设计资料1、标准跨径:25m；2、桥面净宽:净9+2×1.0；3、汽车荷载:公路-Ⅰ级；4、人群荷载:3.5kN/m2。第二章构造设计根据设计资料,采用预制装配式混凝土简支T形梁桥。2.1主梁该桥梁标准跨径为25m，根据桥面宽度及吊装条件，取主梁片数为5片；主梁间距采用2.2m（1.5～2.2m）；高度为计算跨径的1/11～1/18,故取梁高为1.5m；主梁肋宽为0.18m；翼缘根部厚度0.40m，边缘厚度为0.12m。如图2-1所示。图2—1桥梁横断面图（尺寸单位：mm）2.2横隔梁及横向联接构造在桥跨方向设置4道横隔梁,间距为4.85m。端横隔梁与梁同高，即1.5m。.内横隔梁高度一般为主梁梁肋高度的0.7～0.9倍，故取高为1.2m。横隔梁的横向联接采用钢板焊接联接。2.3桥面铺装采用沥青混凝土桥面铺装，首先在桥面板上铺C25混凝土（容重为24KN/）,并铺成横截面上双向横坡均为1.5%的横坡，并采用沥青涂胶防水层作为防水层，即洒水布薄层沥青或改性沥青，其上布一层砂，经碾压形成厚1cm，其上为7cm厚的C25混凝土，其上沥青混凝土2cm如图2-2:2.4排水设置在距路缘石30cm处泄水管，泄水管口直径为圆形16cm，采用聚乙烯PE塑料管，顶面做成倾斜桥面1.5%的单向横坡，设1m高的栏杆，桥两端采用20cm×20cm,高1m的混凝土柱，其余每隔5m设一柱，均为人行道底板伸出的钢筋和10m照明用灯，每侧栏杆及人行道构件重量的作用力为5N/m.图2—2桥面铺装及排水层的设置2.5伸缩缝及支座设置由于是小桥梁采用U形镀锌铁皮伸缩缝20cm,变形40cm且设在桥梁的一端桥墩处，支座采用0.14×0.18m的板式橡胶支座，两层薄钢板（2mm）最外层橡胶为5mm，总厚度为14mm.第三章行车道板内力计算与荷载组合3.1结构自重及其内力计算:(按纵向1m宽的板条计算)1.每延米板上的结构自重g表3—1每延米板上的结构自重g.沥青表面处治（0.05+0.01）×1×23=1.38kN/m混凝土垫层（0.04+0.03）×1×24=1.68kN/mT梁翼板自重(0.12+0.16)/2×1.0×25=3.5kN/m合计kN/m2.每米宽板条的恒载内力kN·mkN3.2汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用于钢缝轴线上,后轴作用力为P=140KN,轮压分布宽度如图3-1,车辆荷载后轮着地长度为=0.20m,宽度为=0.60m,=+2H=0.20+2×0.11=0.42m=+2H=0.60+2×0.11=0.82m荷载对于悬臂根部的有效分布宽度:a=+d+2=0.42+1.4+2×0.7=3.22m.汽车荷载全部加载在T梁的翼板上,冲击系数取1+=1.3.用于每米宽板条上的弯矩为:=﹣(1+)(－)=KN.m作用于每米宽板条上的剪力为:=(1＋)•=1.3×(140×2)/(4×3.8)=23.95KN.图3—1梁受车轮荷载横断面图（尺寸单位：mm）3.3内力组合表3—2承载能力极限状态内力组合计算表基本组合=1.2+1.4=1.2×(﹣1.65)+1.4×(﹣19.4)=﹣-29.14KN.m=1.2+1.4=1.2×4.66+1.4×23.95=39.12KN所以,行车道板的设计内力为：=-29.14KN.m.=39.12KN表3—3正常使用极限状态内力组合计算表短期效应组合=+0.7=﹣1.65+0.7×(﹣19.4)÷1.3=﹣12.09KN.m=+0.7=4.66+0.7×23.95÷1.3=17.56KN第四章主梁内力计算与荷载组合4.1结构自重产生的内力主梁的横断面尺寸及纵向尺寸如下（图4—1）图4—1简支T梁的主梁和横隔梁简图（尺寸单位：mm）表4—1结构自重集度计算表主梁kN/m横隔梁对于边主梁kN/m对于中主梁kN/m桥面铺装层kN/m栏杆和人行道kN/m合计对于边主梁==13.31+1.55+4.93+2=21.79KN/m对于中主梁kN/m表4—2边主梁结构自重产生内力计算表剪力Q(KN)弯矩M(KN·m)X=0Q=21.79/2×19.5=212.5（中227.57）M=0X=1/4Q=21.79/2×(19.5－2×19.5/4)=102.969（中106.23）M=21.79/2×19.5/4×(19.5－19.5/4)=776.78（中832）X=1/2Q=0M=1/8×21.79×19.52=1036(中1109)4.2汽车,人群荷载作用效应计算计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数mo,可用杠杆原理法。+图4—2杠杆原理法计算横向分布系数(尺寸单位:mm)a)桥梁横截面;b)荷载横向分布影响线；c)号梁荷载横向分布影响线；d)梁荷载横向分布影响线.按=,可得以下梁的荷载横向分布系数梁:==1.273梁:==0.5=0梁:==0.5=0此桥设有刚度强大的横隔梁,且承重结构的跨宽比为:==2.27﹥2可以用偏心压力法计算跨中截面荷载横向分布系数mc。图4—3荷载横向分布影响线（尺寸单位：mm）⑴求荷载横向分布影响线竖标.本桥各根主梁横截面均相等,梁数n=5,梁间距为2.2m,则:=++++=++++=48.4由式=;梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为=+=0.2+0.4=0.60=－=0.2－0.4=﹣0.20⑵给出荷载横向分布影响线,并按最不利位置布置如上图4—3⑶计算荷载横向分布系数mc梁的活载横向分布系数分别计算如下:汽车荷载:==人群荷载:==0.7同理梁:=+=0.2+0.2=0.4;=－=0.2－0.2=0=;==0.46同理梁：=+;=－=(0.2×7)=0.7==0.2梁号荷载位置公路—Ⅰ级人群荷载梁跨中mc0.760.71支点mo0.591.43梁跨中mc0.660.46支点mo0.790梁跨中mc0.70.2支点mo0.790表4—4荷载横向分布系数表4—5荷载和内力影响线面积计表类型截面公路-Ⅰ级均布荷载(KN/m)人群(KN/m)影响线面积(或m)影响线图式Ml/210.5×0.75=7.8754.5==×=47.5Ql/27.8754.5=×××19.5=4.88Ql/27.8754.5=×1×19.5=9.757.8754.5=公路—Ⅰ级中集中荷载Pk计算.计算弯矩效应时=0.75×238=178.5KN.计算剪效应时=1.2×178.5=214.2KN.计算冲击系数:简支梁桥基频计算.单根主梁A=0.533=0.11386;G=0.533×25=13.325N/m=G/g=13.325/9.81=1.36KN·/C30混凝土E=3×N/=·=×=6.54HZ=0.17671nf－0.0157=0.316则(1+)=1.316梁号截面荷载类型或(KN/m)(KN)(1+)Ω或yS(KN·m或KN)S1号梁Ml/2公路—Ⅰ级10.52601.3160.7645.5372.121243.454.575874.03人群3.5——0.7143.5153.76Ql/2公路—Ⅰ级10.5309.61.3160.764.58378.44148.710.43101.27人群3.5——0.714.6814.592号梁Ml/2公路—Ⅰ级10.52601.3160.6643.5329.91084.74.675757.81人群3.5——0.4641.593.325Ql/2公路—Ⅰ级10.5309.61.3160.664.4832.38123.530.696.15人群3.5——0.464.2812.13号梁Ml/2公路—Ⅰ级10.52601.3160.7044.5343.591145.214.175802.62人群3.5——0.2046.543.75Ql/2公路—Ⅰ级10.5309.61.3160.704.4833.4134.87跨中截面汽车，人群作用效应计算如下（表4—6）图4—41＃梁支点剪力计算图示支点截面汽车荷载最大剪力计算m变化区荷载重心处的内力影响线坐标:a=0.50×19.5-4.85=4.9m=1×(19.5－×4.9)/19.5=0.916=(1+)[+(－)]=1.316×1×7.875×[0.76×9.75+×(0.5－0.76)×0.916]=74.48KN=(1+)=1.316×1×0.59×214.2×1.0=167.31KN则公路-Ⅰ级作用下,1＃梁支点最大剪力为:=+=74.48+167.31=241.79KN人群荷载引起的支点剪力:=··+(－)··=0.71×4.5×9.75+×(1.43－0.71)×4.5×0.916=36.42同理梁支点截面最剪力:=(1＋)[＋(－)]=1.316×1×7.875×[0.46×9.75+×(0.79-0.66)×0.916]=47.49KN=(1+)=1.316×0.79×214.5=166.31KN.则公路-Ⅰ级作用下,1＃梁支点最大剪力为:=+=47.49+166.31=269.49KN人群荷载引起的支点剪力:=＋(－)·=0.46×4.5×9.75＋×(0－0.72)×4.5×0.916=14KN梁支点截面最大剪力:=(1＋)[＋(－)]=1.316×1×7.875×[0.7×9.75＋×(0.79-0.7)×0.916]=73.21KN=(1＋)=1.316×1×0.5×214.5×1=224KN.在公路-Ⅰ级作用下,梁支点最大剪力:=＋=73.21+224=298.31KN人群荷载作用下引起的支点剪力:=·＋×(－)=0.2×4.5×9.75＋×(0－0.2)×4.5×0.916=6.56KN以上结论综合于下表表4—7汽车，人群荷载作用梁号公路-Ⅰ级人群荷载241.79KN36.42KN269.49KN14KN298.31KN6.56KN四分点的弯矩值：：=937.64=811.7=858.834.3主梁内力组合表4—8主梁承载能力极限状态内力组合计算表1＃序号荷载类别弯矩M(KN·m)剪力Q(KN)梁端四分点跨中梁端跨中⑴结构自重0776.781036212.50⑵汽车荷载0933.641244.45239．79145.71⑶人群荷载0113.9151.7638.4215.54⑷1.2×(1)0932.141243.22550⑸1.4×(2)01307.11742.23355.7204⑹0.8×1.4×(3)0127.57169.9743.0317.46⑺Sud=(4)＋(5)＋(6)02366.813155.4652.73221.462＃⑴结构自重08321109227.570⑵汽车荷载0810.71080.7272.49126.53⑶人群荷载073.898.3251310.1⑷1.2×(1)0987.61330.8273.080⑸1.4×(2)01134.981512.98381.490⑹0.8×1.4×(3)082.66110.1214.560⑺Sud=(4)＋(5)＋(6)02205.242953.9669.1303＃⑴结构自重08321109227.570⑵汽车荷载0859.831146.21296.31133.87⑶人群荷载032.942.756.764.392⑷1.2×(1)0998.41330.8273.080⑸1.4×(2)01203.761604.69414.83187.42⑹0.8×1.4×(3)036.8547.887.57149.93⑺Sud=(4)＋(5)＋(6)02239.012983.37695.48337.35第五章横隔梁内力计算与荷载组合5.1求装配式T梁在2、3号主梁之间r–r截面上的弯矩对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如下