桥梁工程课程设计全过程

1第一章设计任务书1.1基本设计资料1.1.1跨度和桥面宽度标准跨径：25.00m计算跨径：24.5m预制梁长：24.96m桥面净空：净7m（行车道）＋2×0.75m人行道1.1.2技术标准荷载标准：公路－Ⅱ级，人行道和栏杆自重线密度按单侧5.0kN/m计算，人群荷载3kN/m2设计安全等级：二级1.1.3主要材料及重度混凝土：选用C30，铺装层选用C25钢筋：直径直径=12mm时采用HRB335钢筋直径12mm时采用R235钢筋材料重度：泥混凝土23KN/m3；钢筋混凝土25KN/m3；沥青混凝土23KN/m321.1.4构造形式及截面尺寸2496/2624624160120160700755%2354321C25混凝土垫层6—12mm2cm厚沥青混凝土1301814875图1桥梁横断面和主梁纵断面图（单位：cm）如图1所示，全桥共由5片T形梁组成，单片T形梁高为1.6m，宽1.6m；桥上的横坡为双向5%，坡度由C25混凝土混凝土桥面铺装控制；设有5根横梁。第二章主梁的荷载横向分布系数计算2.1主梁荷载横向分布系数的计算2.1.1偏心压力法计算横向分布系数此桥在跨度内设有横隔梁，且有较大的横向连接刚性，城中长度比为l/B=19.5/5*1.8=2.22,管偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数比。因为每一片T型梁的截面形式完全一样，所以：512//1iiiijaean式中，n=5，512iia=2×（3.2226.1）m2=25.6m23表1ij值计算表梁号1i2i3i4i5i10.60.40.20-0.220.40.30.20.1030.20.20.20.20.2计算横向分布系数：根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时，汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m，人群荷载取3KN/m2,栏杆及人行道板每延米重取5.0KN/m，人行道板重以横向分布系数的方式分配到各主梁上图2横向分布系数计算图式一号梁影响线三号梁影响线0.20.20.3880.2750.1940.0810.442二号梁影响线54321501801301800.60.5750.3500.1880.03750.6844从而可以各梁在不同荷载作用下的分布系数：汽车荷载：m汽1=0.5×(0.575+0.35+0.188-0.0375)=0.538m汽2=0.5×(0.388+0.275+0.194+0.081)=0.469m汽3=0.5×(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4人群荷载：m人1=0.684m人2=0.442m人3=0.2×2=0.42.1.2杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数图3梁端剪力横向分布系数计算图式（尺寸单位：cm）0.422q人q人501801801801301801.000.9380.251.001号梁2号梁3号梁16001601600160011.42220.8755汽车荷载：m/1汽=0.5×0.875=0.438m/2汽=0.5×1.0=0.5m/3汽=0.5×(0.938+0.25)=0.594人群荷载：m/1人=1.2222m/2人=-0.422m/3人=06第三章主梁的内力计算3.1永久作用效应3.1.1永久荷载：假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，则永久荷载计算结果如下表所示表2钢筋混凝土T形梁永久荷载计算表构建名构件尺寸（mm）单位长度体积重度每米延重主梁0.4442511.10横隔梁中梁0.049251.23边梁0.0245250.61桥面铺装沥青混凝土（2cm）0.032210.67混凝土垫层(9cm)0.144233.313.98栏杆及人行道5.01401600807101801600160012001090150160090180201107人行道重力平均分配到各个主梁为：2KN/m表3各梁的永久荷载值(单位（KN/m）梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层总计1(5)11.10.6123.9817.702(4)11.11.2323.9818.31311.11.2323.9818.313.1.2永久作用效应计算表4影响线面积计算表项目计算面积影响线面积2/1Mll/42081421lll=75.034/1M3l/162032316321lll=56.272/1V1/21/200(ll8121221210=3.0625)0V125.125.2421210l8表5永久作用效应计算表梁号2/1M(KN/M)4/1M(KN/M)0V(KN)q0q0q0q0q0q01（5）17.6375.031323.0817.6356.27992.2717.6312.25216.022（4）18.2675.031370.0018.2656.271027.4318.2612.25223.67318.2675.031370.0018.2656.271027.4318.2612.25223.673.2可变作用效应3.2.1汽车荷载冲击系数计算：结构的冲击系数和结构的基频f相关，计算公式为mkgmkggGmc/1128/81.91005.113IC=121×(160-18)×113+(160-18)×(53.8-211)2+121×18×1603+18×160×(2160-53.8)2cm4=11.78×10-2m4HzHzmEIlfcc62.41128100.31078.115.242210222由于1.5HzHzf14,那么：255.00157.01767.0Inf由此可得：1+=1+0.255=1.2553.2.2公路-Ⅱ级均布荷载qKqK=10.5×0.75KN/m=7.875KN/mPK=18055.24550180360×0.75KN/m=193.5KNQK=193.5×1.2=232.2KN9表6公路-Ⅱ级车道荷载及其影响线面积计算表项目顶点位置qK(KN/m2)PK(KN)02/1Ml/2处7.875193.575.034/1Ml/4处7.875193.556.272/1Vl/2处7.875193.512.250V支点处7.875193.53.06每延米人群荷载：q人=3×0.75KN/m=2.25KN/m3.2.3可变作用弯矩效应计算弯矩计算公式：kKKyPqM01，由于只能布置两车道，则车道荷载横向折减系数为1，荷载横向分布系数沿主梁纵向均匀变化，因此沿主梁的纵向相同。表7公路-Ⅱ级车道荷载产生的弯矩计算表(KN·M)梁号内力m1+qK0PKykM12/1M0.5381.2557.87575.03193.56.1251199.174/1M0.53856.274.594898.7822/1M0.46975.036.12510454.384/1M0.466956.274.594783.6932/1M0.475.036.125891.584/1M0.456.274.594668.7010表8人群荷载产生的弯矩计算表(KN·M)梁号内力mq人0M12/1M0.6842.2575.03115.474/1M0.68456.2786.6022/1M0.42275.0374.624/1M0.42256.2755.9632/1M0.475.0367.534/1M0.456.2750.64永久荷载作用分项系数：2.1Gi汽车荷载作用分项系数：4.11Q人群荷载作用分项系数：4.1Qj基本组合公式如下：QjknjQjckQQgikmigiudSSSS211100（8.0c）表9弯矩基本组合计算表(KN·M)梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩组合值12/1M1323.08115.471199.173395.864/1M992.2786.60898.782546.0022/1M1370.0074.621045.383191.114/1M1027.4355.96783.692392.7632/1M1370.0067.53891.582967.854/1M1027.4350.64668.702225.81113.2.4可变作用剪力效应计算在进行可变作用的剪力计算时，应计入横向分布系数沿主梁纵向桥跨方向的影响。通常按如下方法处理：先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应;再用支点剪力荷载分布系数/并考虑支点至l/4为直线变化来计算剪力效应。1）跨中截面剪力2/lV的计算公式为：kkkyPqmV01表10公路-Ⅱ级车道荷载产生的跨中剪力计算表2/lV(KN)梁号内力m1+qK0PKyk剪力12/lv0.5381.2557.8753.06232.20.594.6822/lv0.46985.2332/lv0.470.39表11人群荷载产生的剪力计算表(KN)梁号内力mq人0剪力效应12/lv0.6842.253.064.7122/lv0.4423.0532/lv0.4002.76122）支点处剪力0V的计算图4汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式0.9171/120.5380.4380.5380.4380.4690.4690.5000.5000.4000.4000.5940.594l/4l/2l/41号梁2号梁3号梁13图5人群荷载产生的支点剪力计算图式（单位：cm）6.12512.256.125q人=2.25KN/m1.000.9170.1960.0831.4220.6840.42.25N/m0.44420.6841.4220.4-0.4420.442-0.4421号梁3号梁2号梁14在汽车荷载作用下，横向分布系数如图4所示,支点处剪力计算如下：1号梁：0V=1.255[232.2×1.0×0.438+7.875×(24.5/20.538-0.7524.5/40.10.5-0.2524.5/80.12/3)]=190KN2号梁：0V=1.255[232.2×1.0×0.5+7.875×(24.5/20.469+0.7524.5/40.0310.5+0.2524.5/80.0312/3)]=204.4KN3号梁：0V=0V=1.255[232.2×1.0×0.4+7.875×(24.5/20.4-0.7524.5/40.1940.5+0.2524.5/80.1942/3)]=226.9KN在人群荷载作用下，横向分布系数如图5所示，支点处剪力计算如下：1号梁：人10V=0.5×24.5×0.684×2.25+121125.2684.0422.185.24=23.52KN2号梁：人20V=0.5×24.5×0.442×2.25+121125.2442.0442.085.24=6.72KN3号梁：人30V=0.5×24.5×0.4×2.25+121125.24.0085.24=8.50KN3)剪力效应基本组合基本组合公式为：ninjQjkQjcqikkQGikGiudSSSS12100各分项系数和弯矩基本组合相同。15表11剪力效应节本组合表(单位：KN)梁号内力永久荷载人群汽车荷载基本组合值10V216.0223.52190.00552.522/1V04.7194.68137.8020V223.676.72204.44566.742/1V03.0582.53118.5330V223.678.50226.90596.342/1V02.7670.39101.61第四章主梁截面设计、配筋及验算4.1主梁受力钢筋配置由弯矩基本组合计算表9可以知道，1号梁Md=3395.86KN﹒M最大，因此按1号梁的弯矩进行配筋计算。设钢筋净保护层厚度为30mm，钢筋重心至底边距离为sa=105mm，则主梁的有效截面高度为：0h=h-sa=1600-10