桥梁工程课程设计

IHRJIROTOnGIHRJIROTOnG桥梁工程课程设计题小钢筋混凝土简支T型梁桥设计分院：土建分院专业：道路桥梁与渡河工程班级：桥渡《2》班学号：学生姓名：指导教师：李尉光日期：2014-6-5桥梁工程课程设计任务书一、 设计题目钢筋混凝土简支T形梁桥设计二、 设计资料桥梁跨径：按各组分配定计算跨径：桥梁跨径减去40cm主梁结构尺寸拟定：上部结构主梁为：4片；5片，6片(参看分组情况)；均设置5根横隔梁。主梁高度：各组自行拟定。(1/11-1/13)l梁肋厚度：各组自行拟定，一般为梁高1/6-1/7,梁肋的最小构造厚度为140mm。(4)桥面板：各组自拟定，根部厚度》梁高的1/10,且》14cm,边缘厚度》10cm。(5)桥面横坡：1.5%。设计荷载：公路-I级人群荷载：3.5KN/m2结构重要性系数：1.1材料：(1)钢筋，主钢筋采用HRB335,其它钢筋采用R235。其技术指标见表1;(2)混凝土及其技术指标见表2,T形主梁、桥面铺装，栏杆、人行道跨径l=8m、l=10m、l=13m，混凝土采用C30;l=16m、l=18m,l=20m，混凝土均为C35。表1钢筋技术指标种类弹性模量(MPa)抗拉设计强度(Mpa)抗压设计强度(Mpa)标准强度(Mpa)R2352.1X105195195235HRB335级2.0x10^280280335表2混凝土技术指标种类设计强度标准强度弹性模量(MPa)轴心抗压(MPa)轴心抗拉(MPa)轴心抗压(MPa)轴心抗拉(MPa)C3013.81.3920.12.013.00X104C3516.11.5223.42.203.15X1048、设计依据(1)交通部.公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004);北京：人民交通出版社.2004(2)交通部.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004),北京：人民交通出版社.20049、 计算方法：极限状态法。10、 桥面铺装：9cm砼桥面铺装(容重23kN/m3)+3cm沥青防水层(容重21kN/m3),人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m。三、设计内容第一章基本设计资料第二章主梁截面设计第三章行车道板内力计算、配筋及验算(悬臂板、连续单向板)第四章主梁内力计算3.1主梁几何特性计算3.2恒载内力计算3.3荷载横向分布计算(支点处采用杠杆法，跨中采用偏心压力法进行)3.4活载内力计算3.5主梁内力组合(基本组合、作用短期效应组合、作用长期效应组合)第五章承载力极限状态下截面设计、配筋与计算4.1配置主梁受力钢筋4.2截面承载能力极限状态计算4.3斜截面抗剪承载能力计算4.4箍筋设计4.5斜截面抗剪承载能力验算第六章正常使用极限状态下的裂缝宽度和挠度验算5.1裂缝宽度验算5.2挠度验算第七章总结附录：图纸（桥梁的纵断面、横断面、平面布置图及钢筋图）PS:配筋为自选项目四、时间安排本次桥梁工程课程设计时间为一周，具体时间安排如下：步骤内 容时间（天）1布置任务，上部结构纵横断面设计22行车道板内力计算33主梁恒载、活载及主梁内力组合54绘图35整理正稿1合计14五、参考文献强士中.桥梁工程，北京：高等教育出版社姚玲森.桥梁工程，北京：人民交通出版社邵旭东.桥梁设计与计算，人民交通出版社易建国.混凝土简支梁（板）桥，北京：人民交通出版社张树仁.钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理，北京：人民交通出版社目录第一章基本设计资料第二章主梁截面设计第三章行车道板内力计算、配筋及验算（悬臂板、连续单向板）第四章主梁内力计算4.1主梁几何特性计算4.2恒载内力计算4.3荷载横向分布计算（支点处采用杠杆法，跨中采用偏心压力法进行）4.4活载内力计算4.5主梁内力组合（基本组合、作用短期效应组合、作用长期效应组合）第五章正常使用极限状态下的裂缝宽度和挠度验算5.1裂缝宽度验算5.2挠度验算第六章总结附录：图纸（桥梁的纵断面、横断面、平面布置图及钢筋图）第一章基本设计资料标准跨径：18计算跨径：17.6主梁全长：17.96m桥面宽度（桥面净空）：净9m（行车道）+2错误！未找到引用源。1.0撞栏）。5.3x18m技术标准设计荷载：公路一I级，人群荷载采用3.5KN/m2主要材料钢筋：主钢筋采用HRB335,其它钢筋采用R235。混凝土：C35容重25/m2错误！未找到引用源。桥面铺装：9cm砼桥面铺装（容重23kN/m3）+3cm沥青防水层（容重21kN/m3）, 人行道和栏杆自重线密度按照单侧6kN/m。设计依据《公路桥涵设计通用规范》（JTJD60—2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62—2004）构造形式及截面尺寸（桥梁横断面和主梁纵断面图）第二章：主梁截面设计计算跨径：18-0.4=17.6m宽度1.7m梁高h=1.5m边缘厚度=10cm根部厚度=15cm梁勒厚度=25cm. 90002501.5%2钏：7~ 3cm2501.5%2钏u1.5%'9cm磴桥面铺装4125017001700170017001250桥梁横断面图广二L ? 饥笛己一『_・三S 己U.七F；£*7俱 ¥] 440 ：440 L440 1440 -「 产 kr1796桥梁纵断面图第三章行车道板内力计算3.1恒载产生的内力以纵向1米宽的板条进行计算如图3.1所示*21单轮｝170沥青混凝土面层：g=0.03x1.0x21=0.63S/m1C35号混凝土垫层：g=0.09x1.0x23=2.07kN/m2T形翼缘板自重：_0.10+0.15 -今17at/g— x1.0x25=3.133/mTOC\o"1-5"\h\z3 2合计：g=Zg=g+g+g=0.63+2.07+3.13=5.83kN/m112 3每米宽板条的恒载内力：1弯足巨：M=—gl2=——x5.83x0.732=—1.55S・mAG2 0 2剪力：V=gl=5.83x0.73=4.263AG03.2荷载产生的内力按铉接板计算行车道板的有效宽度（如图3.2所示）。由＜〈桥规＞＞得。=0.2m,b=0.6m。TOC\o"1-5"\h\z2桥面铺装厚度为12cm,则有：a—a+2H=0.20+2x0.12=0.44m1 2b=b+2H=0.6+2x0.12=0.84m1 2荷载对于悬臂板的有效分布宽度为：a=a+2l=0.44+1.45=1.89m1 0由于2/°=145m<5m,所以冲击系数米用1+h=1.3,作用为每米宽板条上的弯矩为:Mp=—(1+h)-4--(I。-叩4)=-1.3x140x(0.73-0.84/4)4x1.89=-12.52KN-m作用于每米宽板条上的剪力为:P 140L=(1+h)__=1.3X4189=24.07KN图3.2荷载有效分布宽度图示（cm）3.3内力组合承载能力极限状态内力组合：M=1.2Ma+1.4MA=—1.2X1.55-1.4X12.52=—19.39珈-mV=1.2匕+1.4匕=1.2x4.26+1.4x24.07=38.81础第四章：主梁内力计算根据以上所述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得个主梁控制截面(一般取跨中、四分点和支点截面)的恒载和最大活载内力，然后再进行内力组合。主梁TOC\o"1-5"\h\zg=「…… 11 0.1+0.15/1rCCL、CL1 1.5x0.25+ x(1.7-0.25)x25L 2 」=13.91KN/m横隔梁边主梁：g2="i.3-0-1+0-15x1，7-0,25x0-14+0,16x5x25」/17.6=0.908KN/mL2 2 2 」中主梁：g'2=2x1.089=1.816KN/m桥面铺装层g3=(0.03x21+0.09x23)x9/6kN/m=4-05KN/m(4)栏杆和人行道g4=6x 2/6KN/m=2KN/m作用于边主梁的全部恒载强度：g=zgi=13.91+0.908+4.05+2KN/m=20.868KN/m作用于中主梁的全部恒载强度；g=gi=13.91+1.816+4.05+2KN/m=21.776KN/m永久作用效应主梁弯距和剪力计算公式:Mx=」（l-x）2Qx=-（l-2x）2内力边梁主梁M/(KN/m)Q/KNM/(KN/m)Q/KNX=00183.640191.64X=L/4606.0191.82632.3895.81X=L/2808.010843.170表一：主梁恒载内力一、按杠杆原理法计算支点处横向分布系数忽略主梁之间横向结构的联接作用，即假设桥面板和横隔梁在丰梁上断开，而当作沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑.忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面板在主梁梁肋处断开，而当作沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。杠杆原理法适用于荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布计算。此时。主梁的支承刚度远大于主梁问横向联系的刚度，荷载作用于某处时，基本上由相邻的两片粱分担，并传递给支座，其受力特性与杠杆原理接近。另外，该法也可用于双主梁桥，或横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁根据《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。支点处各梁影响线及荷载分布图

各梁横向分布系数1号梁：m=——=0.853_0.427,m=£门=1.147oq2 2 orr—心1000 V2号梁：m= q= =0.500,m=乙门=03号梁：m=——^q= =0.500,m=£门=0oq2 2 or r4,5,6与3,2,1号对称，结果相同。二.偏心受压法计算各主梁的跨中汽车荷载横向分布系数将横隔梁视作不发生弯曲的刚性极大的梁，它适用于窄桥的计算.偏心压力法与杠杆原理法不同.通常除在桥的两端设置横隔梁外，还在跨度中央，共至四分点处设置中间横隔梁，中间横隔梁像一根刚度无穷大的刚性梁一样保持直线，有了它各主梁按横向分布影响线关系分配横向分布系数也即分配荷载，更趋于安全和有效基本前提是：其一，在车辆荷载作用下。中间横隔梁可近似地看作一根刚度无穷大的刚性梁，横梁全长呈直线变形；其二，忽略主梁的抗扭刚度，即不计入主梁对横隔梁的抵抗扭矩。用偏心压力法计算荷载横向分布适用于桥上具有可靠的横向连接，且桥的宽跨比B/L小于或接0.5的情况时（一般称为窄桥）的跨中区域的荷载横向分布影响线。偏心压力法具有概念清楚、公式简明和计算方便等优点本桥，梁数"=6,梁间距为1.70m，则£a2=a2+a2+a2+a2+a2+a2i=1=4.252+2.552+0.852+(-0.85)2+(-2.55)2+(-4.25)2=50.58m各梁在两边的主梁处荷载横向分布影响线的竖标值1111号梁：门]]=-+=0.52450.58a2 14.252——1—=—+£ 6a2iii-1aatai4.25X.25x2.25x2.55=0.38150.5850.582号梁：门21 〃i-1aa为aii-1aa< 1c6：6a2i2.55x心=-0.04850.583号梁：n31=1+4.253号梁：n31i-1aaQ5TOC\o"1-5"\h\zi-1aaQ54.25x0.85_009535 0.095" 6 50.58a2ii-i4号梁-3号梁5号梁-2号梁6号梁-1号梁各梁的横向影响线及荷载布置如图所示（按车辆荷载布置）各梁跨中横向分布系数1口义办七川;一^+［、. 0.504+0.381+0.278+0.135rACXI号梁:车辆荷载m=——%= =0.649人群荷林=0.584cr_0.369+0.283+0.22l+0.l36+0.05g人群荷林=0.584cr_0.369+0.283+0.22l+0.l36+0.05g53°— 2 .2号梁：车辆荷载T2=cq2人群荷载^=0.417cr3号梁：车辆荷载n= =0.234+0.205+0.185+0.156+0.136+0.也512㈤ 2 2人群荷载^=0.298cr梁号何载位直车辆荷载人群何载备注1#6#跨中Mc0.6490.584偏心压力法支点M00.4271.147杠杆原理法2#5#跨中Mc0.530.417偏心压力法支点M00.50杠杆原理法3#4#跨中Mc0.5120.298偏心压力法支点M00.50杠杆原理法三计算活载内力在活载内力计算中，本设计对于横向分布系数的取值作如下考虑：计算主梁活载弯距时，均采用统一的横向分布系数m，鉴于跨中和四分点剪力影响线的较大坐标C位于桥跨中部，故也按不变化的mc来计算。求支点和变化点截面活载剪力时，由于主要荷重集中在支点附近而考虑支撑条件的影响，按横向分布系数沿桥跨的变化曲线取值，即从支点到〃4之间，横向分布系数用mo与mc值用直线内插法，其于区段取mc值。计算跨中截面最大弯距及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置的弯距采用直接加载求活载内力，计算公式为：对于汽车荷载：S=(1+^)•&•(mqQ+mPy)汽 ck iki对于人群荷载：S人=m•qQ内力影响线面积计算如表2.3所示

表2.3内力影响面积项目计算面积影响线面积错误！未找到引用源。(m”2或m)%错误！未找到引用源。=1/8L2=8x17.62=38.72错误！未找到引用源。%3LL39皿=诟匀=^L二Ex17.62=29.0432Q%口W01/2=1/8L=1x17.6=2.2Q01w0=1/2L=2x17.6=8.8公路一I级集中荷载，计算计算弯距效应时：p=180+*T；0x(17.6-5.0)=230.4kN计算剪力效应时：p=1.2x230.4=276.48kN计算冲击系数r和车道拆减系数按<<桥规”规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此先计算结构的基频，简支T梁桥的基频可采用下列公式估算:x10-4=0.484m2(170+25yx10-4=0.484m2 x15+25x "2 2JG_0.484G_0.484x25x103项=981=1233.435kg/m查表得:E=查表得:E=3.15x104Mpa主梁截面形心到T梁上缘的距离:(10+15) 150 x(170-20)x(12.5/2)+150x25x-2 2y=—(^ x(170-25)+150x252=52.6cm=0.526m跨中截面惯性矩:, 1 c(10+15)3c.(10+15),5/10+15、I=12x(170-25)x[-^—J+(170-25)x[七Jx(52.6--^―)+—x25x1503+25x150x(重-52.6)212 2=1.28x107cm4=0.128m43.142x17.63.142x17.62,：3.15x1010x0.128\ 1233.435=18.33(Hz)f>14Hz，取汽车荷载的冲击系数为r=0.45本设计按两车道设计，不拆减，则&=14)4).计算M1/2Lmax、M1/4Lmax、1/2Lmax^0max由于跨中弯矩横向分布系数1号，6号梁最大，所以只需计算1号，6号梁的弯矩，计算如下：对于1号和6号梁公路-I级汽车活载的跨中弯矩：M=(l+p)gm(qco+py)=1.45x1x0.649x(10.5x38.72+203.4x4.4)=1224.8k2Vvn1 cqlkk2，人群荷载的跨中弯矩：M=m〃①=0.584x3.5x38.72=79.14kN•mXcrlrr2对于2号和5号梁公路-I级汽车活载的跨中弯矩：M=(l+(Li)gm(qco+py)=1.45x1x0.53x(10.5x38.72+203.4x4.4)=758.14kTV・m■1 cqlkk2q人群荷载的跨中弯矩M=mpco=0.417x3.5x38.72=56.51crlr LIr2对于3号和4号梁公路-I级汽车活载的跨中弯矩：M=(l+|Li)^m(qco+py)=1.45x1x0.512x(10.5x38.72+203.4x4.4)=966.253m4- cq3kk2q人群荷载的跨中弯矩M=mpco=0.298x3.5x38.72=40.38^V«m1cr3rr2跨中剪力Q计算L2鉴于跨中剪力。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系数，〃L cq2来计算。对于1号和6号梁公路-I级汽车活载的跨中剪力：Q=(l+|Li)&m(qco+p1.45x1x0.649x(10.5x2.2+276.48x0.5)=151.83W4. cqlkk人群荷载的跨中剪力：Q=mqco=0.584x3.5x2.2=4.50kN1 crlrr2对于2号和5号梁公路-I级汽车活载的跨中剪力：Q=(l+|Li)gmQ(jd+py)=1.45xlx0.53x(10.5x2.2+276.48x0.5)=123.99W1 cqlkk2q人群荷载的跨中剪力：Q=mqco=0.417x3.5x2.2=3.21kNicrlrr(3)对于3,4号梁公路-I级汽车活载的跨中剪力：Q=(1+R)gm(q①+py)=1.45x1x0.512x(10.5x2.2+276.48x0.5)=119.78S2q人群荷载的跨中剪力：Q=m.q.3=0.512x3.5x2.2=3.94KNr Crr26）支点剪力％算― 1.影响线面积为：3=5、17,6X1=8-8m2；y=1横向分布系数变化区段的长度：a=4.4m附加三角形重心影响线坐标：y=1.0X（17.60-2/3X4.4）/17.607.833（1）对于1#和6#梁公路——I级汽车活载的支点剪力绘制荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图所示。图汽车荷载支点剪力计算图示（尺寸单位：m）（a）主梁纵断面图；（b）车辆荷载作用下支点剪力的荷载横向分布系数沿跨长分布图；（c）车辆集中荷载和均布荷载的布置；（d）支点截面剪力影响线图.（5）人群荷载按式计算汽车荷载的支点剪力为：1Q=(1+日肉[(mpy+mQ)+(m一m)qy]oq,max oqKKcq2oqcqk- / / -1 /=(1+0.45)x1.0x[(0.427x1.2x276.48x1.0+0.649x10.5x—x17.6x1.0)+21方x4.4x(0.427-0.649)x10.5x0.833=288.10KN图所示为人群荷载作用下支点剪力的哈在横向分布系数沿跨畅分布图。变化区段附加三角形重心处的影响线坐标为：1y=1.0x(17.6-3x4.4)/17.6=0.917不考虑冲击力的影响，则人群荷载支点剪力为八 八1 ， 、Q=mqO+a(m-m)qyor,max crr2orcrr110.833x3.5x—x17.6+—x4.4x(1.147-0.584)x3.5x0.917=29.63KN22对于2#和5#梁公路——I级汽车活载的支点剪力：Q0均=")&qk[气2必+2虹一气2*_=1.45X1X10.5X[0.5X8.8+424X(0.649-0.427)X0.910]=67.73kNQ集=(1+Qem02Py=1.45X1X0.5X276.4X1=200.39kNQ0=Q0均+Q0集=268.12kN人群荷载的支点剪力：Q-mqw+2(m-m)K4.4/ 、=0X3.5X8.8+——(0.5-0)X0.8332=0.833kN对于3#和4#梁公路——I级汽车活载的支点剪力：Q0均=(%Jmcq3W+I虹-5=1.45X1X10.5X[0.5X8.8+424X(0.5—0)X0.833]=80.94kNQo集=(1+日)&m03Pj=1.45X1X0.5X276.48X1=200.45kNQ0=Q0均+Q0集=281.39kN人群荷载的支点剪力：Q-mqw+2(m-m)K4.4 ， 、=0+—X(0.5-0)X0.8332=0.833kN1工—一CL汹跨弯矩计算CL汹4影响线面积W=上XAXL按公路——I级汽车荷载：M=按公路——I级汽车荷载：M=(1+p)&M1(q•w+py)=1.45X1X0.649X(10.5X29.04+230.4X3.3)=1002.44kN•m人群荷载的跨中弯矩：M=0.584X3.5X29.04=59.36kN.m4(2)对于2#梁：16y=—X17.6=3.316(1)对于1#梁：恐r| 1顽"帝•IiMJI」小J」i["FT：,,、一..方心日0&9|人群荷载f」E/______^比="

按公路——I级汽车荷载：M=1.45X1X0.53X(10.5X29.04+230.4X3.3)=818.64kN.ma4人群荷载的跨中弯矩：M=0.417X3.5X29.04=42.38KN.m■r4对于3#梁:(对于3#梁:m担彪响线m担彪响线3挫比=按公路一级汽车荷载：M=1.45x0.512x(10.5x29.04+276.48x3.3)=903.73kN-mq4人群荷载的跨中弯矩：M=0.298X3.5X29.04=30.29kN•m工48).荷载组合8).荷载组合1.41.4,(rs+rs+4〉^rs)其中r=1.2,r=1.4,rGiGikQ1q1kcQjQJK Gi Q1 Qjr=1.0,=0.8i=r=1.0,=0.8跨中弯矩组合:梁#恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、6808.011224.879.142795.1282、5843.17758.1456.512152.3143,4843.17966.2540.382421.086跨中剪力组合:梁#恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、60151.834.50218.8622、50123.993.21178.083,40119.783.94173.208支点剪力组合:梁#恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、6183.64288.1029.63665.1902、5191.63268.120.833606.4903、4191.63283.390.833627.8681/4跨弯矩组合:梁#恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、6606.011002.4459.362213.7322、5632.38818.6442.381964.2843、4632.38903.7330.292066.484

截面何载类型七或q(kN/m)Pk(kN)1+Hmcq或y(m2或m)M1/2公路一I级10.5230.41.450.64938.72y=4=4.44人群3.5/Z0.58438.72Q1/2公路一I级10.5276.481.450.6492.20.5人群3.5//0.5842.2M1/4公路一I级10.5230.41.45064929.0431_y=—=3.316人群3.5//0.58429.04Q0公路一I级10.5276.481.450.6498.80人群3.5/0.5848.8第五章：正常使用极限状态下的裂缝宽度和挠度验算5・1裂缝宽度验算钢筋表面形状系数C广1.0，与构件形式有关的系数C3T.0；荷载长期效应影响系数C=1+0.5N=1.23；荷载长期效应影响系数2Ns截面配筋率P= 4 bh。+气-饥七=0.0425=0.0425250X1380+(1700—250)x0钢筋应力5ssM

钢筋应力5ssM

s

0.87Ah028.54x1060.87x7964x1180=3.63kN；纵向受拉钢筋直径 d=30mm；则丁形梁的裂缝宽度①=CCC%(30