桥梁课程设计解析13522.pdf

《桥梁课程设计解析13522.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁课程设计解析13522.pdf（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 课程设计 课 程 名 称：桥 梁 工 程 学 生 姓 名：学 号：指 导 教 师：专 业 年 级：交通土建 20122 所在学院和系：土木工程学院 桥梁工程课程设计任务书 一、设计资料 1标准跨径：25.00m 2计算跨径：24.50m 3主梁预制长度：24.80 m 4桥面净宽:净 9+21.0m 其他细部构造、材料以及荷载由学生自行拟定。二、计算内容 主梁的计算(包括部分配筋)横隔梁的计算(包括部分配筋)行车道板的计算(包括部分配筋)三、设计要求 设计计算过程条理清楚，内容完整；设计步骤合理，设计图纸清晰；计算说明书一律用4 纸打印（统一采用五号仿宋字体，标题用黑体），部分计算数据应该用

2、表格说明。四、设计时间 在一周内独立完成 五、参考文献 1姚玲森.桥梁工程【M】.北京：人民交通出版社.2008.7，第二版 2邵旭东.桥梁工程【M】.北京：人民交通出版社.2004.4，第二版.3徐光辉，胡明义.公路桥涵设计手册梁桥（上册）【M】.北京：人民交通出版社，2000，7 4刘晓尧，赵立成.公路桥涵设计手册梁桥（下册【M】）.北京：人民交通出版社，2000，6 5中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTGD60 2004）【S】.北京：人民交通出版社，2004，9 6中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD622004）【S】.北京：人民

3、交通出版社，2004，11 2015-12-25 一、设计资料 1.标准跨径：25.00m（墩中心距离）2.计算跨径：24.50m（支座中心距离）3.主梁预制长度：24.80 m（主梁全长）4.桥面净宽:净 9+21.0m 5.设计荷载 公路级；人群荷载 3.0kN/m2 6.材料 钢筋-主筋采用 HRB335，箍筋采用 R235 T 梁一般材料的重度为 25KN/3M 沥青混凝土面层 6cm（重度为 23KN/m3）C30 混凝土垫层厚 8cm（重力密度为 24KN/m3）每侧栏杆及人行道构件自重的作用力为 5KN/m 二、结构尺寸 本桥按二级公路桥梁净空进行设计，行车道宽度为 9.0m，人

4、行道宽度为 1.0m;全桥每跨采用 5 根预制的钢筋混凝土 T 形梁，每根梁行车道板宽 2.20m，沿主梁纵向布置 5 根横隔梁 三、设计步骤与方法 1、行车道板计算 （1）结构自重及其内力 每延米板上的结构自重 g 每米宽板条的恒载内力 弯矩 mKNglMoAg6.29.042.6212122 剪力 KNglQAg78.59.03.60 （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KNP140，轮压分布车轮荷载后轮着地长度为ma20.02，宽度 mb60.02 则 荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度：m2dlaa168.34.19.048.020 沥青混凝土面层 m

5、/kN38.123.016.00 C30 混凝土垫层 m/kN92.1240.108.0 T 梁翼板自重 m/kN12.325.0125.101.0 合计 m/kN42.6 m20.62Hbbm20.22Haa88.014.048.014.02121 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1 作用于每米宽板条上的弯矩为 mKNblaPMAP8.16)488.09.0(68.3414023.1)4(42)1(10 作用于每米宽板条上的剪力为：kNaPQAp72.2468.3414023.142)1(三）荷载组合 恒载+汽车荷载:m35.1383.1152.1KNMMMApAg

6、A KNQQQAgAgA45.3283.2762.4 所以，行车道板的设计内力为:mKNMA77.14 KNQA53.32 行车道板截面强度及配筋计算 拟采用混凝土的强度等级为 C50，受力钢筋采用 HRB335，查公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范可知混凝土强度等级为 C50、钢筋种类为 HRB335 时相对极限受压区高度0.56b。查 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 表3.1.4和表3.2.3-1得 22.4280280cdsdsdfMPafMPafMPa 01.0 拟采用単筋矩形截面形式。假设38samm，则有效受压区高度01253887hmm，根据 公路钢筋混凝土及预应

7、力混凝土桥涵设计规范5.2.2 公式 002dcdxMf bx h 31.025.428 1022.4 1872xx 求得15xmm 根据公预规第 25 页 5.2.2 公式 5.2.2-2 sdscdf Af bx 222.4 1000 151200280cdssdf bxAmmf选 用 HRB335 14 间 距100mm，2153.9 101539sAmm，取保护层厚度为 30mm，014125(30)882hmm 配筋验算如下：sdscdf Af bx 280 15391922.4 1000sdscdf Axmmf b 02cdxf bx h=61922.4 1000 19881033

8、.4102MPa 0dM=25.428MPa 00.56884919bhmmxmm满足公预规25 页 5.2.2 条要求。斜截面验算：32030.50 100.50 101.0 1.83 1000 8880.52041.446tdf bhKNKN 即满足30200.50 10dtdVf bh，当满足此式时可以不进行斜截面抗剪承载力验算，只需按 9.3.13 条构造要求配置箍筋。因此，板内分布钢筋采用 R2358（公称截面面积 50.272mm）钢筋，间距按 15cm 配置，配筋率为10050.27150.268%125 1000sv，保护层取 30 mm，各种参数都符合构造要求。四、主梁内力计

9、算 1、恒载计算 沿主梁方向每延米桥面铺装恒载：mKNg/36.27240.110114.01 沿主梁方向每延米 T 梁翼板恒载：mKNg/125.28250.1)2.02(5215.01.02 人行道板厚设计成平均厚度为 10cm，则每延米恒载：KNg5251210.03 栏杆高 1.2m，每延米恒载：KNg6.023.04 横隔梁间距为 490cm，在主梁范围内总共设有 5 道，高 110cm，梁肋宽 15cm，每道横隔梁总长度为2004204720cm，重度取 25KN/m，每延米恒载：mKNg/94.525/25)2.715.010.1(55 主梁梁肋每延米恒载：mKNg5.37525

10、)15.12.0(6 最后得桥梁上部结构每延米恒载为：mKNg/25.1045.3794.56.0512.2836.27gggggg654321总 每根主梁分担的每延米恒载：mKNgg/90.20552.1045总 2、活载内力计算(1)各主梁横向分布系数的计算（注：主梁编号由左到右一次为 15）(A)支座处各主梁的横向分布系数 在支座处或支座附近，荷载的绝大部分均通过相邻的主梁支座直接传到桥台。因此，用杠杆原理法计算支座处横向分布系数是完全可行的。按照杠杆原理绘制 1、2、3 号梁的荷载横向影响线如下三个 车道荷载：111.0000.1000.55022cqqm 人群荷载：1.500crrm

11、 车道荷载：111.0000.1000.3500.72522cqqm 人群荷载：0.500crrm 车道荷载：111.0000.1000.350.72522cqqm 人群荷载：0crrm (B)跨中各主梁横向分布系数 该桥在跨中、四分之一跨度处及支座处均设有横隔梁，所以具有可靠的横向联结且桥的宽跨比100.410.524.5BL。因此，可以用偏心压力法计算跨中的横向分布系数。根据第 2 页 T 梁尺寸图，计算其截面参数如下：（1）抗弯惯性矩I和抗扭惯性矩TI:翼缘板换算平均高度：110 1512.52hcm 截面面积：22002012.520 1505250Acm 截面对上边缘的静矩：212.

12、51502002012.520 150239062.522Scm 则主梁截面重心位置239062.545.55250 xSacmA；主梁的抗弯惯性矩 I：232322002012.512.52002012.545.512220 15015020 15045.512211731312.5Icm 主梁的抗扭惯性矩TI:对于翼缘板：12.50.06250.1,0.333200tcb故，对于梁肋：200.14515012.5tb，用内插法求得0.303c，3340.333200 12.50.30315012.520463378.1TIcm(2)计算抗扭修正系数 2251.0420.4251114633

13、78.124.51 1.042 0.42511731312.5100.90498TnGEGILEIB时，并取(2)计算横向分布影响线竖标值 52222122.022.040iiam 考虑抗扭修正后，1 号梁的横向分布影响线竖标值为：2211152122.0110.904980.562540iiana 2211552122.0110.904980.162540iiana 车道荷载：110.5620.3990.2810.1150.67922cqqm 人群荷载：0.653crrm 考虑抗扭修正后，2 号梁的横向分布影响线竖标值为：21215212.022.0110.904980.381540iia

14、ana 25255212.02.02110.904980.019540iia ana 车道荷载：1210.3810.3000.2410.1590.1000.0190.6002cqqm 人群荷载：0.426crrm 考虑抗扭修正后，3 号梁的横向分布影响线竖标值为：3131521022.0110.904980.2540iia ana 353552102.02110.904980.2540iia ana 车道荷载：110.260.60022cqqm 人群荷载：0.20.20.4crrim 由于桥梁结构的对称性，主梁 4 和主梁 5 分别与主梁 2 和主梁 1 对应，故不需要另行计算。支座附近和跨中

15、的荷载横向分布系数汇总如下：横向分布系数 支座 跨中 汽车荷载 人群荷载 汽车荷载 人群荷载 1 号梁 0.550 1.500 0.679 0.653 2 号梁 0.725-0.500 0.600 0.426 3 号梁 0.725 0.000 0.600 0.400 跨中弯矩是简支梁纵筋配筋控制因素，通过比较可知，1 号主梁的跨中受力最不利，在跨中其横向分布系数为：0.679cqm 0.653crm 为了便于施工维护，设计时使 5 根主梁的尺寸、配筋完全相同，只要 1 号梁跨中能满足设计要求，则其他主梁也必然能满足要求，因此，只需对 1 号梁进行纵筋配筋设计和验算。横向分布系数沿主梁方向变化情

16、况（3）内力计算 结构重力（恒载）内力计算 在前面已经求得每根主梁分担的每延米恒载为:mKNggqk/90.20552.1045总 恒载产生的弯矩方程：21122xMqlxqx 列表计算恒载产生的弯矩如下：恒载 弯矩值（KN/m）1/8 跨度处 686 1/4 跨度处 1176 1/2 跨度处 1569 恒载产生的剪力方程：12Vqlqx 列表计算恒载产生的剪力如下：恒载 剪力值（KN/m）支座处 256 跨中 0 可变作用（车道荷载及人群荷载）内力计算 据公桥规4.3.1 条，公路-II 级车道荷载的均布荷载及集中荷载为公路-I 级的 0.75 倍。下面先求计算跨径为 24.5m 时对应的均

17、布荷载及集中荷载：内插法求集中荷载：36018018024.55258/505KPKNm 均布荷载：10.5/kqKNm 计算跨径为 24.5m 时对应的公路-II 级的车道荷载为：集中荷载：0.750.75258193.5kkPPKN 均布荷载：0.750.75 10.57.875/kkqqKNm 计算汽车荷载的冲击系数：结构跨中处的单位长度质量（KN/m）：320.905/102130.989/9.81cKNmmKg m 查 公 桥 规 表3.1.5得 标 号 为C50的 混 凝 土 弹 性 模 量4103.45 103.45 10CEMPaPa 又已求得跨中截面惯性矩 441173131

18、2.50.117313125CIcmm 计算跨径 L=24.5m 据公桥规条文说明 4.3.2 条简支梁桥的自振频率：101223.45 100.1173131253.60462224.52130.985CCEIfHzLm 据公桥规4.3.2 条，当1.514HzfHz时，0.1767ln0.01570.1767ln3.60460.01570.211f 分别作 1/8、1/4、3/8、1/2 跨度处截面的主梁弯矩影响线：汽车荷载及人群荷载都是移动荷载，其内力计算公式：max1kkSm qP y 式中：汽车冲击系数，人群=0；内力影响线的面积；maxy内力影响线的最大竖标值；m荷载横向分布系数；

19、其他符号意义同前所述。汽车荷载产生的弯矩列表计算如下：1 号梁 汽车荷载 冲击系数 横向分布系数 m 影响线最大竖标值(m)影响线面积(2m)均布荷载kq(KN/m)集中荷载kP(KN)弯矩值(KNm)1/4 跨度处 0.211 0.679 4.594 56.273 7.875 193.5 1095 1/2 跨度处 0.211 0.679 6.125 75.031 7.875 193.5 1460 人群荷载产生的弯矩列表计算如下：人群均布荷载标准值为23.0/KNm，3.0 1.03.0/kqKNm跨中人群荷载的横向分布系数为 0.653。1 号梁 人群荷载 横向分布系数 m 影响线最大竖标值

20、（m）影响线面积(2m)均布荷载kq(KN/m)弯矩值(KNm)1/4 跨度处 0.653 4.594 56.273 3.0 110 1/2 跨度处 0.653 6.125 75.031 3.0 147 作支座处及跨中截面的剪力影响线：汽车荷载产生的剪力列表计算如下（集中荷载取 1.2kP）：1 号梁 汽车荷载 冲击系数 横向分布系数 m 影响线最大竖标值（m）影响线面积(2m)均布荷载kq(KN/m)集中荷载1.2kP(KN)剪力值(KN)支座处 0.211 0.550om 1.000 12.25 7.875 232.2 231 跨 中 0.211 0.679cm 0.500 6.125 7

21、.875 232.2 135 人群荷载产生的剪力列表计算如下：1 号梁 人群荷载 横向分布系数 m 影响线最大竖标值（m）影响线面积(2m)均布荷载(KN/m)剪力值(KN)支座处 1.500om 1.000 12.25 3.0 31 跨 中 0.653cm 0.500 6.125 3.0 12 内力组合 按公桥规4.1.6 条，公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时可按如下组合极限设计：基本组合：001112mnudGiGiKQQ KCQjQlKijSSSS 安全等级为二级01.0；按表 4.6.11.2Gi；11.4Q；1.4Qj；0.80c。按公桥规4.1.7 条，公路按正常使用极限状态设

22、计时，采用一下两种组合：1、作用短期效应组合 111mnSdGiKjQjKijSS 2、作用长期效应组合 211mnldGiKjQjKijSS 各系数的意义详见公桥规4.1.6 条及 4.1.7 条。将各个数代入公式，列表计算荷载组合如下：弯矩作用组合：1 号梁 弯矩组合 恒载弯矩值(KNm)汽车荷载弯矩值(KNm)人群荷载弯矩值(KNm)基本组合(KNm)作用短期效应组合(KNm)作用长期效应组合(KNm)1/4 跨度处 1176 1095 110 3068.6 1919.8 1582.3 1/2 跨度处 1569 1460 147 4091.4 2559.7 2109.7 剪力作用组合：1

23、 号梁 剪力组合 恒载剪力(KN)汽车荷载剪力(KN)人群荷载剪力(KN)基本组合(KN)短期效应组合(KN)长期效应组合(KN)支座处 256 231 31 664.9 420.5 344.7 跨 中 0 135 12 202.6 90.1 49.4 注：作用短期效应和作用长期效应组合时汽车荷载不计冲击力，可由计入冲击力时的设计值除以（1+）即可（=0.211）。五、截面设计 1、抗弯纵筋设计 根据公预规4.2.2 条，2.0fbm；翼缘板宽度0.125fhm。据 公预规 表 3.1.4，C50 混凝土22.4cdfMPa，1.83tdfMPa；据表 3.2.3-1，HRB335 钢筋的28

24、0sdsdffMPa；据表 9.1.1，环境为 I 混凝土保护层厚度取 30 mm。假设120samm，015001201380shhamm。当受压区高度0.125fxhm时 006212522.42000 125138021.0 1073784091.4cdfudxf b x hKNmMKNm 说明可按第一类 T 梁进行配筋设计。由公预规公式 5.2.2-1 的变形公式002dcdfxMf b x h得 67.85xmm，取68xmm。代入公式cdfsdsf b xf A求得 210550sAmm，钢筋选用 1036 和 232，210 1018.002 804.2011788.4sAmm

25、代入cdfsdsf b xf A得73.7xmm。采用多层焊接骨架钢筋形式，焊缝宽度为 2.5mm，由此可计算 1018030362.52.521608.43036 52.5 5.53211788.4143samm 015001431357shhamm 代入下式：060273.722.4200073.7135710243594091.4ucdfudxMf b x hKNmMKNm 满足跨中抗弯设计要求。跨中纵筋配筋率：11788.44.34%200 1357sAbh，1004.34P 穿过支座的纵筋不少于总纵筋的 20%，因此必须有 4 条36 穿过支座。对于支座处：2.5303667.252samm101841.42%200 1432.75 0150067.251432.75shhamm 支座处纵向配筋率：，1001.42P 平均有效高度：13571432.751394.92mm 平均纵向配筋率：4.341.4222.88(45)45 1.83(100280)0.29%(100)tdsdff 符合对纵筋配筋率的要求。