桥梁工程1课程设计

桥梁工程（I）课程设计姓名：学号：年级：2013级专业：桥梁工程班级：指导教师：2016年6月-1-目录2016年《桥梁工程》（I）课程设计.......................................................................-2-一、计算截面特性....................................................................................................-6-二、主梁作用效应计算............................................................................................-6-（一）永久作用效应计算................................................................................-6-1.永久作用集度........................................................................................-6-（二）可变作用效应计算（修正刚性横梁法）............................................-9-1.冲击系数和车道折减系数....................................................................-9-2.计算主梁的荷载横向分布系数............................................................-9-3.车载荷载的取值.................................................................................-14-4.计算可变作用效应.............................................................................-14-（三）主梁作用效应组合.............................................................................-18-三、桥面板计算.....................................................................................................-18-（一）悬臂板荷载效应计算.........................................................................-19-1.永久作用.............................................................................................-19-2.可变作用..............................................................................................-20-3.承载能力极限状态作用基本组合......................................................-20-（二）连续板荷载效应计算..........................................................................-20-1.永久作用.............................................................................................-21-2.可变作用.............................................................................................-22-3.作用效应组合......................................................................................-25--2-2016年《桥梁工程》（I）课程设计一、如图1为某二级公路桥梁横断面布置图，主梁为装配预应力混凝土简支T形梁，图2为主梁立面图，图3为预制T梁截面尺寸图，图4为人行道部分尺寸图。二、设计荷载：公路—I级；人群荷载：人群荷载标准值按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）第4.3.6条取用。三、分别按悬臂板和多跨连续单向板计算桥面板内力。四、按杠杆法、刚性横梁法及修正刚性横梁法计算各主梁的荷载横向分布系数。五、按修正刚性横梁法计算①号梁跨中及支点在一期恒载、二期恒载及活载作用下的组合内力。（按正常使用极限状态和承载能力极限状态分别组合）六、桥梁标准跨径40m；计算跨径（正交、简支）39.1m；预制梁长39.96m。桥梁安全等级为一级，环境条件为II类，结构重要性系数取1.1。七、采用规范：《公路工程技术标准》JTGB01—2014；《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2015；《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62—2004。八、材料：预制T梁、湿接缝采用C50（重度取26kN/m3），材料用量见表1；现浇铺装层采用C50（重度取25kN/m3），沥青混凝土铺装层重度取24kN/m3，防水层厚度忽略不计（见图1）；人行道栏杆采用轻型钢护栏（单侧重量0.60kN/m），人行道板及纵梁采用C30混凝土(重度取25kN/m3)，抹面砂浆重度取21kN/m3（见图4）。九、主梁计算时：单片T梁自重可视为纵向均布荷载；湿接缝对应现浇部分横隔梁按厚度16cm计算，湿接缝桥面板按厚度15cm计算（见图4）。二期恒载按每片梁横向宽度上的铺装就直接作用在该片梁上计算，人行道与栏杆的重量按平均分配到各片梁上计算。十、车道荷载冲击系数按《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—2015条文说明第4.3.2条计算。-3--4--5--6-一、计算截面特性主梁跨中截面特性根据CAD的计算结果：大毛面积：面积:10215.0000周长:1024.8885惯性矩:X:83421063.8833Y:20365187.5000小毛面积：面积:9465.0000周长:924.8885惯性矩:X:77241682.7859Y:10833937.5000支点截面特性：面积:14980.0000周长:884.1597惯性矩:X:93256619.0430Y:12700111.6667二、主梁作用效应计算（一）永久作用效应计算1.永久作用集度（1）预制梁自重-7-①跨中截面段主梁自重（长15.08m）G（1）=0.9465X26X15.085=371.2268(KN)②马蹄抬高与腹板变宽段梁的自重(长3.37m)G（2）（1.498+0.9465）X3.37X26/2=107.0935(KN)③支点段梁的自重（长1.53m）G（3）=1.498X26X1.53=59.5904(KN)④边主梁的横隔梁中横隔梁的体积：0.165X（1.97X0.9-0.4X0.1X0.5-0.15X0.15X0.5）=0.2874(m3)端横隔梁的体积：0.17X(2.35X0.75-0.5X0.1X0.23)=0.2977(m3)故半跨内横梁重力为：G（4）=（3.5X0.2874+1X0.2977）X26=33.8936(KN)⑤预制梁永久作用集度g1=（371.2268+107.0935+59.5904+33.8936）/19.98=28.62(KN/m)g1=45.43X26/39.96=29.56(KN/m)(2)二期永久作用①现浇T梁翼板集度g（5）=0.15X0.5X26=1.95(KN/m)②边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇部分）体积：0.165X0.25X1.97=0.0812625(m3)一片端横隔梁（现浇部分）体积：0.17X2.35X0.25=0.099875(m3)故：g（6）=（3X0.0812625+2X0.099875）X26/39.96=0.29(KN/m)g(5)+g(6)=2.35X26/39.96=1.53(KN/m)③铺装8cm混凝土铺装：0.08X12.5X25=25（KN/m）10cm沥青铺装：0.1X9X24=21.6(KN/m)-8-若将桥面铺装均摊给五片主梁，则：g（7）=（25+21.6）/5=9.32(KN/m)④栏杆一侧人行栏：0.60KN/m一侧水泥砂浆抹面：[1.48X(0.03+0.02)/2+0.02X0.02/2]X21=0.7822（KN/m）一侧人行道板及纵梁：（0.0792+0.0462+0.0765+0.1240）X25=8.1475（KN/m）g（8）=（0.6+0.7822+8.1475）X2/5=3.81（KN/m）⑤边梁二期永久作用集度为：g2=1.53+9.32+3.81=14.66（KN/m）2.永久作用效应如图5所示设x为计算截面离左支座的距离，并令=x/l。主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：M=21(1)2lgQ=1(12)2lg图5永久作用效应计算图-9-永久作用效应计算见表21号梁永久作用效应表2作用效应跨中=0.5四分点=0.25支点=0.0一期弯矩（kN·m)5648.952954236.7147130剪力（kN）0288.949577.898二期弯矩（kN·m)2801.5443252101.1582440剪力（kN）0143.3015286.603弯矩（kN·m)8450.4972756337.8729560剪力（kN）0432.2505864.501（二）可变作用效应计算（修正刚性横梁法）1.冲击系数和车道折减系数按《桥规》4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算结构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算：10223.143.45100.83422239.12603.21ccEIflm3.41（Hz）其中Ic=0.8342m4mc=1.0215X25X1000/9.81=2603.21（kg/m）根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：0.1767ln0.01570.186f按《桥规》4.3.1条，当车道大于两车道时，需进行车道折减，三车道折减22%，四车道折减33%，但折减后不得小于用两行车队布载的计算结果。本例按三车道设计，因此在计算可变作用效应时需要进行车道折减。2.计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数mc本例桥跨内设九道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为：-10-39.13.128212.5lB所以可以按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数mc①计算主梁抗扭惯矩IT对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：31mTiiiiIcbt式中：bi，ti相应为单个矩形截面的宽度和高度；ci矩形截面抗扭刚度系数m梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面，翼缘板的换算平均厚度：1250150.51080250t16.6(cm)马蹄部分的换算平均厚度：2385345.5()2tcm图6IT计算图式（尺寸单位：cm）-11-图6示出了IT的计算图式，IT的计算见表3②计算抗扭修正系数对于本例主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，则得：2211112iTiiiGlIEa