桥梁工程第三次作业

桥梁工程第三次作业一、 填空题（共25分，每5分）确定桥面标高需要考虑水文状况,桥下交通要求和桥型及跨径的影响。对于有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离，对于无桥台的桥梁为桥面系行车道长度称为桥梁全长。门式刚架桥常用的形式有两铰立墙式、两铰立柱式和重型门式。斜肋梁桥横隔板布置方式有横隔板与桥轴线正交和横隔板平行于支承边。对较长的桥梁进行分孔时一般要考虑满足通航要求，避开复杂的地质和地形区段，结构受力合理，经济和工期上的比较,美观上的要求等主要因素。二、 名词解释题（共25分，每5分）1•偶然荷载：包括地震力和船只或漂流物的撞击力通航净空：是指在桥孔中垂直于流水方向所规定的空间界限，任何结构构件或航运设施均不得伸入其内。颤振：是一种危险性很大的自激发散振动，当其达到临界风速时，本来已有些振动着的桥梁通过气流的反馈作用不断吸取能量，从而振幅逐步增大，直至最后使结构破坏驰振：对于非圆形的、其截面边长比在一定的范围内类似于矩形截面的钝体结构及构件，由于升力曲线的负斜率效应，微幅振动的结构能够从风流中不断吸收能量，当达到临界风速时，结构吸收的能量将克服结构阻尼所消耗的能量，形成一种发散的横风向单自由度弯曲自激振动。拱座：拱桥桥墩与梁桥桥墩的一个不同点是，梁桥桥墩的顶面要设置传力的支座，且支座距顶面边缘保持一定的距离；而无支架的拱桥桥墩则在其顶面的边缘设置呈倾斜面的台座，直接承受由拱圈传来的压力三、 计算题（本大题共25分，共5小题，每小题5分）下图所示为一桥面净空为-7+2X0.75m人行道的钢筋混凝土T梁桥，共设五根主梁，试求荷载位于支点处时1号梁和2号梁相应于车辆荷载和人群荷载的横向分布系数。一lJLj-"T-11!11®1®h1M>i 1160卜-105-当荷载位于支点处时，应按杠杆原理法计算荷载横向分布系数.首先绘制1号梁和2号梁的荷裁懂向彫响跖如下團所示■创在根蚂成公路林涵设计通用规范》（JTGD60-2004）规定，在播向診响壊上朗宦荷裁沿揭向眾不利的布置位買，对于车辆荷载，规定车轮横向轮距次1.3,车轮距离人疔道家石衆少術0.5m.求出相应于荷就位直的彫响徒竖标值后，就可需到横向所有荷戴分布给1号梁的遂大荷载值为=屮车辆荷裁；-尬捉血=二#耳厂工牛弓“.4了运*解:maxAr=，齐斥■0.75=解:式中，Pq和险相应为汽车葡载轴重和馳米跨长的人群荷載集度：％和町为汀应于汽车车轮和人群荷载集度的影响线竖标.由叱可得1号梁在车輔荷载和人群荷戟作用下的眾;下利荷載横向分布系数分别为【frtq-0.438和m^l.422,•同理，可计算得2号梁的最环利荷我横向分带系数齿口广0.5和叫尸山这里，在人行道上役耳布载，因为人行道荷载引起的负反力在芳虑荷载组合时反而会减小2号梁的受力.*一座五梁式装配式钢筋混凝土上简支梁桥得主梁和横隔梁截面如图所示，计算跨径 L=19.5叶验算主梁变形，已知该主梁开裂截面换算惯性矩.'：•.「="◎「，］「：_・」.「、（已知每侧得栏杆及人行道构建重量得作用力为5KN/m。-5-?* — 陀卄9L■■一—9L■■一—Hhr解：根据例2-3-5可知跨中截面主梁恒载产生的最大弯矩为 763.4KNm汽车产生得最大弯矩（不计冲击力）为678.9KNm挂车产生的最大弯矩为1230.4KNm按规定，验算主梁的变形时，荷载不计入恒载，汽车不计入冲击力。则静活载产生得跨中拱度：

挂车荷载产生得跨中跨度:根据要求，当结构重力和汽车荷载（不及冲击力）所产生得竖向挠度超过跨径得 1/1600时，应设置预拱度，其值等于结构重力和半个汽车荷载（不及冲击力）所产生得竖向挠度。设置预拱度值为:设置预拱度值为:I/ 5XY763^4+67W- 52=48XO.aSi'/ui=4«X0.85X3.0X107X0.0531=d.323m=3.23cm应做成平顺曲线。若考虑长期挠度得影响，假定徐变系数（«1 2-3-5翊兀聘中就闻主醴恒载产生的堰大殍矩为了鈴・4燃g耳车产TMJH大弯矩（不计冲击力）为佃（90•叫挂车产生的最大再矩为12XMkV矶主渠的查影时•閒裁K计人恒截，枫车爪汁人冲击力口剧狰活栽产生的跨中罐厦匸. 5«P___—3x67$.9芸」9■轻"48乂①肪叫如"^8x0.85x3.0xIO7mO.Q531=0-0199m■L99cm<占=3+25cm挣车荷載产牛一的於中挠腱；5M12启挣车荷載产牛一的於中挠腱；5M12启x123().4K19/=4Sx0,閃£\亦"4Kx0,KSx3.0xID7x0.0531Ilu-sfl=0.0360ni=3.60em<~ 丽j帳ifK桥规》im耍琪•当结梅重力和汽车荷裁｛不攻冲击力）所产生的竖向挠厦超过爲軽的⑺如•应设置预拱度由值等于緖药联力和半个汽乍荷報不戾彷也力》所产生的套向巒亜5肿 5*伽心够册上円•严f. -™—「-'4$xO+85"4RKO.Wx£0xIffx0.0511■Q.(M22m=4.22cm<吉器寻„1.22cm应鼬血侍頫iihit“若号恿杞期挠岌弗犠晌•假宦徐变柔數中仃…“=1上•则设迓師權扰廈用为：产_岂血。二巴』"〉*土％）］广5>C763.4x2.4+ k事呼一 48x=0,0635m=6+35cm~ ~「亠= 一 48x=0,0635m=6+35cm计算跨径L=19.5m的桥梁横截面如下图所示，试求荷载位于跨中时 1号边梁的荷载横向分布系数mcq（汽车荷载）和mcr（人群荷载）。

19.50xl.60=2.4>2*^19.50xl.60=2.4>2*^故可按偏心压力法来绘判檯向影响线并计算横向分布系数氓+本桥各恨主梁的横截更均相等，梁数E梁间距沟1』.吨贝触则"1号梁橫向影响线的竖标值丸】11 12x1.6013—+ 5 25.601二一1戊"£肝_则"1号梁橫向影响线的竖标值丸】11 12x1.6013—+ 5 25.601二一1戊"£肝_5 25.60+品=25.60^2^-'—0.60*'=-020^逬而由"和g计算横向影响讎的零点位注本例朗零点位直为加处.專点验苴已知后，就可求出各粪荷载相应于各个荷戟位首鬧影饷绽竖标值ri』和£・设人行道缘石至T梁轴线的距离为△，则屮由"□和垃“绘制T梁槪向彫响共，如F團所示，團中梭&公路桥涵役计通用规范3规定确定了汽车荷戟的最不利荷載位首.于是,i7.0-4xl.60*A=—————21号梁的荷我橫向分布系数可计算如下，=0.3w'J车辆閒載：屮G10=〒工％=牙5杠+%女十乃庐+对J=f^ifff』0伽人群荷载：屮片咕—i7———■z—0.684卩4.计算图1所示由T梁翼板构成悬板的恒载及活载内力。桥面铺装为21那JV KN2cm得沥青混凝土面层（容重KN为•）和平均9cm厚的混凝土垫层（容重为23」）。T梁翼板得容重为25.已知荷载为汽车-20级和挂车-100.桥规规定，汽车-20级加重车着地长度为 ^ - 挂车-100车轮的着地长度为=0.2mjlii）x=O.smo舉6讷青屁駐土面后知0.02X1,0X21-0.42kN/nU.O9XL0X23=2.Q'fWiEC25U.O9XL0X23=2.Q'fWiET梁翼板自重纫每氷审柝条的■恒载內力尙:°'Q6+T梁翼板自重纫每氷审柝条的■恒载內力尙:=Lgi=E；.24kU/DAf.：=・二护=-lx524x0713=-13阿m2口11Q蘇_&尸-5.24x0.71-3.72iV（2）汽辛一典级产生的內力亠将加重车后轮作一用丁抜缝轴经丄（姜见圈2）.后牠作凫力肯卩-1戈（|冰・轮压■分布宽度如图$所示，则："£：!=«□+7.H―0.2-I- 11=0.42w0】二毎十2肝=0.6十2x0,11=Q.82w荷報对于拾青根郡的育效井布去宸「a■眄idb2Z0-0.1241.442=0一7：-3.24fff *作用于每米宽板条的弯矩为：dpXf厂-(14q4“120x2“682、二-1.3x (0.71- )“4x3.24 4=一12.16如刃作用于每米宽板条的剪力为：卍pQ.=(!+//)—=1.3x——=24.07W4a4x3.24(3)挂车一100产生的內力亠427/=0.2+2x0.11=042加= +2//=0.5+2x0.11=0.72^校缝处纵向2个车轮对于悬臂根部的有效分布宽度为；aa=ax+2/0=0.42十1.2十2x0/71=3.04加悬臂根部的车轮尚有宽度为c的部分轮压作用：2c=^--(0c=^--(090-/0)=-^-(0.90-0.71)=0.17^轮压面cXa,的荷载对悬臂根部的有效分布宽度为：Qa=ax+2c=0.424-2x0.17=0.76w轮压面cxai上的荷载并非对称于钱缝轴线，为简化计算，这里漏安全地按悬臂0.72梁来廿算內力(图0。最后，可得悬臂根部每氷板宽的弯矩为…0.724x3.0425OXO.174x3.048x0.76x0.72250x0.174x0.76x0.72=-10.90-1.65=-12.55作用在每米板条上的剪力为：250x0.174x0.76x0.72PPc250一+ F4a4。勺 4x3.04=20.56+19.42=39.98^附图…图2：车轮布置图示（单位三cm），图2：车轮布置图示（单位三cm），/2-0.36图4挂车一100级的图3汽车一20级的计算图示（单位：小图4挂车一100级的预应力混凝土五片式T形梁桥全长为IX.如，计算跨径丿=19.3臥如圈1所示。主粱采用80視凝土，支座处梁肋宽度为茨.沁梁的两端采用等厚度的橡胶支座亠己知按容许应力法计算亀支点处得最大支承反力N=230kN,其中恒载反力皿二149.7kN；汽车一20级和人群荷载处二3-0说/卅作用下产生得跨中挠度二7如主梁的计算温差4FQC试设计板式橡胶支座。1己知边梁的橫何分布系数nt=0.538,冲击系数1+卩=1.13)。黒1JB=(1)确定支座平面尺寸(胡)心选定支座的平面尺寸为"xb=18x20=360™2,采用中间层橡胶片岸度计算支座的平面形横系数5•亍 ab 18x20 — o2t(a^b) 2x05(18+20)故得橡■胶支座的平均容许压应力［巴］二lOOOOfcP轨卩算橡胶支座的弹性模量：屮Ej=53^-41-8=53x9.5-41.8=461.7MPa^461700沁"验算橡胶支座的承压强度；屮（2）确定支座的厚度（zd）心主梁的计算温差为△t=QC,温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移△'为：卩△：=丄血放=-xlO-5x30x（1950+18）=0.2952cm♦22为了计算活载制动力引起的水平位移△”首先要确定作用在每一支座上的制动力按《桥规》，对于19,5®.桥跨可布置一行车队的总重为500kN,制动力为500X10%=50kN；对于汽车20级一辆加重车葩总重为300kN,制动力为300X30%=90kN。“经比较，取制动力为90kN参与计算.五根粱共10个支座，每一支座承受水平力为Hr=—=9kN>"10确定需要的橡胶片总厚度艺戈，应满足以下的条件；"不计汽车制动力时，Zt>2Ae=2X0.2952=0.5904cm*0.2952~900计入汽车制动力时，Et>1.43（△才即，0.2952~900=0.503cm3St>=0.503cm32Gab°"7_2xl.lxl.8x20•桥规的其祂规定;tVQ爲=d心i0=了；祐； 选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚Q...25卯，中间层厚pp..5.cm,薄钢板厚0・.2的，则a橡胶片总厚度；£2=3x0.5+2x0・25=2・0>0・5904cw,并<3.6cm（合格）“支座总厚’h二+4x0・2=2・0+0・8=2・8crnuC3）验算支座的偏转情况Gd）v用下式计算支座的平均压缩变形为=0ND280x00200.18x0.20x461700=0.0337按《桥规》规定，尚应满足S<0.05Zt,即*0?0353ci<0.05X2.0=OJOOcin （合格）』计算梁端转角由关系式八譌和小蛊可得;一巴£））攀#16245/51 51设恒载作用下，主梁处于水平状态，己知汽车一20级荷载下的跨中挠度/-1.82cm,代入上式得=#B=""山=0.00299md#5x1950即0.0353cm>即0.0353cm>】*巴°°299=QQ269c^2CO验算支座的抗滑稳定性Czd）屛确定与计算制动力相对应的汽车活载最小支座反力；4计算制动力时按桥上满载考虑，故相应的汽^-20级最水支座反力可以按图2所示的荷载图式来计算。“ I30KNIg120kN120kN$0kN1.4I30KNIg120kN120kN$0kN1.4图2谶載时活载站小支点反力的计算图式（单位tm）+,温度变化别起的爪平力计算如F权^=abO^=0.13^0.20^1.lx°型2><1"><1“=§甜⑷£丄 0.02验算抗滑功稳定性如下’』AQt+Ig⑷)=C.3(149.7+155,4)=91・5弘皿1.4民+^=1.4X5.84+9.0=17.178k丽UJL及 3X149.7=44.91kN>l.4乩二E1T&kN 」四、问答题（共25分，每5分）桥梁墩（台）的作用是什么？桥梁墩、台的主要作用是承受上部结构传来的荷载，并通过基础又将此荷载及本身自重传递到地基上。永久荷载包括哪些内容？结构重力、预加应力、土的重力及土侧压力、混凝土收缩及徐变影响力、基础变位影响力和水的浮力等。请给出人行道、栏杆与灯柱要求？位于城镇和近郊的桥梁均应设置人行道。在行人稀少地区可不设人行道，为保障行车安全可改用宽度和高度均不少于0.25m的护轮安全带。人行道由人行道板、人行道梁、支撑梁及缘石组成，顶面一般铺设 2cm厚的水泥砂浆或沥青砂作为面层，并做成倾向桥面1—1.5%的排水横坡，在桥面断缝处也必须做伸缩缝。 公路桥梁的栏杆作为一种安全防护设备，应考虑