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1、桥梁工程课程设计桥梁工程课程设计（供同学们参考）（供同学们参考）一一 设计资料设计资料1 桥面净宽净-9+20.75m人行道2 主梁跨径及全长标准跨径lb=16.00m（墩中心距离）计算跨径l=15.50m（支座中心距离）主梁全长l全全=15.96m（主梁预制长度）3 设计荷载汽车级人群荷载5.0kN/m，4 材料x钢筋：主筋用级钢筋，其他用级钢筋。混凝土：25号 5 桥面铺装：沥青表面处治厚2cm（重力密度为23KN/m3），C25混凝土垫层厚9cm（重力密度为24KN/m3），C30T梁的重力密度为25KN/m3。6 T梁简图如下：2横剖面纵剖面A=10cmB=14cmC=18cm二二 设
2、计步骤与方法设计步骤与方法1、行车道板计算（1）结构自重及其内力 1）每延米板上的结构自重g沥青表面处治C25 混凝土垫层T 梁翼板自重合计2）每米宽板条的恒载内力0.021.023 0.46kN/m0.091.024 2.16kN/m0.1 0.141.025 3kN/m25.62121Mmin,g gl0 5.621.02 2.81kNm22QAg gl0 5.621.0 5.62kN（2）汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为140kN，轮压分布宽度如图，车辆荷载后轮着地长度为a2 0.20m，宽度b2 0.60m则a1 a2 2H 0.2 20.11 0.4
3、2mb1 b2 2H 0.6 20.11 0.82m荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度：a a1 d 2l0 0.42 1.4 2.0 3.82m2由于这是汽车荷载局部加载在T 梁的翼缘板上，故冲击系数取11.3作用于每米宽板条上的弯矩为Mmin,p 1b P l014a41400.82 1.30.943.624 8.74kNm作用于每米宽板条上的剪力为：QAp(1)（3）内力组合 1）承载能力极限状态内力组合计算p14021.3 25.14kN4a43.62Mud1.2MAg1.4MAc1.2(2.28)1.4(8.74)14.92kNmQud1.2QAg1.4QAg1.25.061.425.
4、14 41.27kN所以，行车道板的设计内力为Mud 14.92kNmQud 41.27kN主梁0.10.14g10.191.31.80.192511kN/m20.1 0.141.80.190.15 0.1625g21522219.50 0.9kN/mg12 20.9 1.8kN/m横隔梁对于边主梁对于中主梁桥面铺装层0.06 0.12g30.028237245 4.19kN/m2栏杆和人行道合计对于边主梁g4 52 5 2kN/mg gi110.94.192 18.09kN/mg111.8 4.19 2 18.99kN/m3对于中主梁2）正常使用极限状态内力组合计算MudMAg0.7MAc(
5、2.28)0.7(8.74)8.40kN mQudQAg0.7QAg5.0 60.725.1 422.66kN2、主梁内力计算glxgxlxxgx2221）利用公式glgQxgxl 2x22Mx表（1）表（2）剪力 Q（kN）弯矩 M（kNm）x0Q18.0919.50176.4M=O (0)218.0919.5(19.5)132.324（185.2）x14Q(138.9)18.0919.519.519.5244644.9M(676.96)x121Q0M18.09 19.52859.98(0)(902.6)2）计算活载（车道荷载）和人群荷载引起截面内力（跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力）。4 1
6、号梁对于汽车荷载mOpq211.80.1 0.47221.8对于人群荷载mOrr0.375 0.41.81.431.8 2 号梁对于汽车荷载mOpq210.11.7 0.4 0.61121.8对于人群荷载mOrr 0（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）5 3 号梁对于汽车荷载mOpq2110.5 0.639221.8对于人群荷载mOrr 0支点剪力1 5 梁Q0119.5118.09 176.38kN2119.5118.99 185.15kN22 3 4 梁Q0注：括号（）内值为中主梁内力。2.2 计算荷载横向分布系数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
7、的长度比为l19.5 2.17 2B51.8可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数mcq，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数 n=5,梁间距为 2 米。ai a1 a2 a3 a4 a522222i152(21.8)21.82 0(1.8)2(21.8)2 32.4m261 号梁a111(21.8)211n 0.60n532.42aii12151a1a5n 0.20n2aii17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mcq1对于人群荷载mcrr2 号梁211a1a216.48n 0.4n532.42aii111 0.6q25.4(5.33.5 2.2 0.4
8、)0.633211xxr0.60(5.4 0.4 0.375)0.6865.4251a2a516.48n 0n532.42aii1由21、25绘制 2梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载mcq211 0.4q25.4(5.33.5 2.2 0.4)0.4222对于人群荷载mcr2r3 号梁3121xxr0.4(5.4 0.4 0.375)0.4575.41a1a31n 0 0.2n52aii1351a3a51n0 0.2n52aii1由31、35绘制 3梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载mcq311q2(0.24)0.42对于人群荷载mcr3r 0.2 0.2 0
9、.48横向分布系数横向分布系数梁号荷载位置跨中mc1支点mo跨中mc2支点mo跨中mc3支点mo2.2.22.2.2计算控制截面的跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力计算控制截面的跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力1 1均布荷载和内力影响线面积计算均布荷载和内力影响线面积计算均布荷载和内力影响线面积计算表均布荷载和内力影响线面积计算表公路-级人群影响线面积影响线图式0.63900.6110.400.40.4720.5171.4310.443公路-级0.633人群荷载0.686Ml/210.50.753.00.75 7.875 2.251 l28 47.53m2Ql/27.8752.25 2.438mQ07.
10、8752.25 9.75m 2 2公路公路-级中集中荷载级中集中荷载PK计算计算360 18019.55178.5kN计算弯矩效应时PK 0.75180 505计算剪力效应时PK1.2178.5 214.2kN9 3 3计算冲击系数计算冲击系数结构跨中处的单位长度量：A 0.191.3(1.80.19)mc0.1 0.19 0.44m22G0.44251.12kg/mg9.81主梁截面形心到 T 梁上缘的距离：y 0.11(1.80.19)(0.11/2)1.30.19(1.3/2)0.4m0.11(1.80.19)1.30.19跨中截面惯性矩：(1.80.19)0.1130.112Ic(1.
11、80.19)0.11(0.4)12230.191.31.3 0.191.3(0.4)2 0.07148m4122查表 C25 混凝土 E 取2.81010Paf 2l2EIc3.14mc219.522.810100.071148 5.51Hz1120 0.1767ln f 0.0157 0.286则冲击系数11.286因双车道不折减，故11.1.跨中弯矩跨中弯矩Ml/2计算计算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：（1）对于 1#梁10公路级汽车活载的跨中弯矩：S汽 Ml/2(1)mcq1(qK PKy)1.28610.633(7.87547.5317
12、8.51013.06kNm19.5)4人群荷载的跨中弯矩：S人 Ml/2 mcr1qr 0.686347.53 97.82kNm（2）对于 2#和 4#梁公路级汽车活载的跨中弯矩：S汽 Ml/2(1)mcq2(qK PKy)1.28610.517(7.87547.53178.5 827.41kNm19.5)4人群荷载的跨中弯矩：S人 Ml/2 mcr2qr 0.443347.53 63.17kNm（3）对于 3#梁公路级汽车活载的跨中弯矩：S汽 Ml/2(1)mcq3(qK PKy)1.28610.4(7.87547.53178.5 640.16kNm19.5)4人群荷载的跨中弯矩：S人 Ml
13、/2 mcr3qr 0.4347.53 57.04kNm2.2.跨中剪力跨中剪力Ql/2计算计算（1）对于 1和 5#梁公路级汽车活载的跨中剪力：S汽 Ql/2(1)mcq1(qK PKy)1.28610.633(7.8752.438 214.20.5)102.81kN人群荷载的跨中剪力：11S人Ql/2 mcr1qr0.68632.4385.02kN（2）对于 2和 4#梁公路级汽车活载的跨中剪力：S汽 Ql/2(1)mcq2(qK PKy)1.28610.517(7.8752.438 214.20.5)83.93kN人群荷载的跨中剪力：S人 Ql/2 mcr2qr 0.44332.438
14、3.24kN（3）对于 3#梁公路级汽车活载的跨中剪力：S汽 Ql/2(1)mcq3(qK PKy)1.28610.4(7.8752.438 214.20.5)64.97kN人群荷载的跨中剪力：S人 Ml/2 mcr3qr 0.432.438 2.93kN3.3.支点剪力支点剪力Q0计算计算横向分布系数变化区段的长度a 19.5 4.85 4.9m21附加三角形重心影响线坐标：y 119.54.9/19.5 0.9163（1）对于 1和 5#梁公路级汽车活载的支点剪力：Q0均(1)qKmcq1 a(m0q1 mcq1)y24.91.28617.8750.6339.75(0.4720.633)0
15、.9162 58.71kNQ0集(1)m0q1PKy 1.28610.472214.21130.02kNQ0 Q0均 Q0集 58.71130.02 188.73kN人群荷载的支点剪力：12a(m0r1 mcr1)qr y24.9 0.68639.75(1.4310.686)30.9162 25.08kNQ0r mcr1qr（2）对于 2和 4#梁公路级汽车活载的支点剪力：Q0均(1)qKmcq2a(m0q2 mcq2)y24.91.28617.8750.5179.75(0.6110.517)0.9162 53.19kNQ0集(1)m0q2PKy 1.28310.611214.21167.91
16、kNQ0 Q0均 Q0集 53.19 167.91 221.1kN人群荷载的支点剪力：Q0r mcr2qr a(m0r2 mcr2)qr y24.9 0.44339.75(00.443)30.9162 9.98kN（3）对于 3#梁公路级汽车活载的支点剪力：Q0均(1)qKmcq3 a(m0q3 mcq3)y24.91.28617.8750.49.75(0.6110.4)0.9162 44.29kNQ0集(1)m0q3PKy 1.28310.639214.21175.61kNQ0 Q0均 Q0集 44.29 175.61 219.90kN人群荷载的支点剪力：Q0r mcr3qra(m0r3 m
17、cr3)qr y24.9 0.439.75(00.4)30.9162 9.01kN2.42.4荷载组合荷载组合13mm0Sud0(GiSGikQ1SQ1kcQjSQjk)i1j2其中rGi1.2，rQ11.4，rQj1.4，ro1.0，c 0.8跨中弯矩组合跨中弯矩组合活载（KNm）梁1、52、43恒载（KN m）汽车748.62783.79783.791013.06827.4640.16人群97.8263.1757.042394.92149.41898.6组合值（KNm）跨中剪力组合跨中剪力组合活载（KN）梁1、52、43恒载（KN）汽车000102.8183.9364.97人群5.023.
18、242.93149.212194组合值（KN）支点剪力组合支点剪力组合活载（KN）梁1、52、43恒载（KN）汽车153.56160.78160.78188.73221.1219.90人群25.089.989.01组合值（KN）476.2513.5510.84 横隔梁的计算4.1 确定作用在中横隔梁的计算荷载：14纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：计算弯矩时111(qk Pky)(7.8754.8521178.51)108.35kN2221Por qr 2.254.85210.91kN2Poq计算剪力时Poq11(7.8754.85211.2178.51)126.2kN224.2 绘制中恒
19、隔梁的内力影响线P=1 作用在 1梁时：r1M111.5d 210.5d 11.5d 0.61.51.80.40.51.811.51.8 0.72P=1 作用在 5梁时：15r5M151.5d 250.5d 0.21.51.8 0 0.54P=1 作用在 3梁时：r3M131.5d 230.5d 0.21.51.80.20.51.8 0.721主梁处右截面Q1右剪力影响线：P=1 作用于 1梁截面的右边时Q1右 R1即1i右1i 0.6P=1 作用于 1梁截面的左边时Q1右 R11即1i右1i1 0.4弯矩的计算公路-II 级：M23(1)Poq1.24108.35(1.0360.404)19
20、3.47kN m人群荷载M23 Por10.91(1.223)13.34kN m剪力的计算：Q1(1)Poq1.24126.2(0.590.390.240.04)197.17kN右人群荷载：Q1 Por10.91(0.37)4.037kN m右4.3 内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）M 1.4193.47 0.81.4(13.34)255.92kN mQ 1.4197.17 0.81.4(4.037)271.52kN164 4 主梁变形验算主梁变形验算跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩MGK 748.62kNm，汽车产生的最大弯矩（不及冲击系数）为787.76kNm，
21、人群产生的最大弯矩为97.82kNm，主梁开裂构件等效截面的抗弯刚度B 1.750109Nm24.14.1 验算主梁的变形验算主梁的变形可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度：5(Ms MGK)L25(0.7787.7697.82)10319.52f 1.61.6948B481.7510L1950 0.0147m 1.47cm 3.25cm6006004.24.2 预拱度计算预拱度计算5MsL25(748.62 0.7787.7697.82)10319.52f 1.61.6948B481.7510L1950 0.0316m 3.16cm 1.22cm16001600应设计预拱度1M可变)L22f 1.648B5748.62(0.7787.7697.82)/210319.521.6 2.38cm9481.75105(MGK应做成平顺曲线17