桥梁工程课程设计

桥梁工程课程设计学院：土木与建筑学院指导老师：齐东春姓名：学号：班级：日期：2013.72016年7月一、基本资料1．标准跨径：20m计算跨径：19.50m主梁全长：19.96m2．桥面净宽：净7.5m+2×0.25m3.车辆荷载：公路—级4.人群荷载：3.0KN/m²5.选用材料：钢筋：采用HRB300钢筋，HRB335钢筋。混凝土：主梁C40人行道及栏杆：C25桥面铺装：C25（重度24KN/m）6.课程设计教材及主要参考资料：《桥梁工程》.姚玲森编.人民交通出版社，1990年《桥梁工程》.邵旭东等编.人民交通出版社，2007年《桥梁工程》.范立础编.人民交通出版社，2001年《简支梁桥示例集》.易建国编.人民交通出版社，2000年《桥梁工程课程设计指导书》.桥梁教研室.哈尔滨工业大学教材科，2002年《梁桥设计手册》.桥梁编辑组.人民交通出版社，1990年《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）人民交通出版社北京《拱桥设计手册（上、下）》.桥梁编辑组.人民交通出版社，1990年《配筋混凝土结构设计原理》袁国干主编，同济大学出版社二、桥梁尺寸拟定1．主梁高度：h=1.5m梁间距：采用5片主梁，间距1.8m。2．横隔梁：采用五片横隔梁，间距为4×4.85m,梁高1.0m,横隔梁下缘为15cm,上缘为16cm。3．主梁梁肋宽：梁肋宽度为18cm。4．桥面铺装：分为上下两层，上层为沥青砼厚2.0cm,下层为C25防水混凝土垫层厚10.0cm。桥面采用1.5%横坡。5．桥梁横断面及具体尺寸：（见作图）6.桥梁纵断面及具体尺寸：（见作图）三、桥梁计算一、主梁的计算1、主梁的抗弯及抗扭惯性矩xI、TiI求主梁界面的重心位置xa（图3）、平均板厚：H=1/2（10+18）=14（cm）cmx93.452005141)12081(20512005124141)20081(a442323m415481019.0cm94.1548101445.93-21501502015020121214-45.931416014160121xI43313517m00.081.0.1613036.00.141.803333.0iiMiiTitbcI2.计算结构自重集度（表1）结构自重集度计算表表1主梁mKN/10.13250)]2.0-80.1)(218.010.0(50.120.0[g1横隔梁对于边主梁mKNg/68.050.19/255216.015.0)}202.0-80.1()]218.010.0(-00.1{[2对于中主梁/m63.168.02g12KN桥面铺装层mKNg/29.45)/2450.701.02350.702.0(3栏杆及人行道/m00.25/254KNg合计对于边主梁mKNgi/07.2000.229.468.010.13g对于中主梁/m75.022.0029.41.3613.10'KNg3.结构自重内力计算（表2）边中主梁自重产生的内力表2截面位置x内力剪力Q（KN）弯矩（KN·m）X=03.0227.95119.5220.07Q0M（0）41X2.1018.79219.5-19.5220.07Q739.746.157419.5-19.5419.5220.07M21X0Q（0）3.8690.54919.507.02812M主：括号（）内值为中主梁内力3.汽车、人群荷载内力计算（1）支点处荷载横向分布系数（杠杆原理法）汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置（图4）图4支点处各主梁的横向分布情况各梁支点处相应于公路—Ⅰ级和人群荷载的横向分布系数计算（表3）表3梁号公路—Ⅰ级人群荷载1（5）号梁438.02875.02mm2010qqq/2（4）号梁500.02000.12mm4020qqq/3号梁593.02000.1186.02m30qq/（2）跨中荷载横向分布系数（修正偏心压力法）承重结构的宽跨比为：5.0385.05.19/5.7/＜lB,可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cm。①计算抗扭修正系数：8886.069437420.025.612351700.0519.54.0111211β222∑∑EEIaEIGliiiiTi②求荷载横向分布影响线坐标梁数n=5，梁间距为1.60m，则：2222222524232221512m16.9221.8-1.8-01.81.82aaaaaaii1（5）号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为：5910.044.08886.020.029.16)8.12(51125121111iiaaan0.191044.08886.02.029.16)8.12(51125125115iiaaan2（4）号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为：3955.022.08886.02.015121221iiaaan4510.022.08886.02.015125225iiaaan3号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为：2.013531n③画出各主梁的横向分布影响线，按最不利位置布置荷载，如（图5）④计算荷载横向分布系数mc（表4）梁号汽车荷载人群荷载1（5）号梁0.52220.0110-0.18890.33330.5332(2121mqcq/2（4）号梁0.46110.09450.19440.26660.3666(2121m）qcq/3号梁0.40000.20000.20000.20000.2000(2121m）qcq/(3)荷载横向分布系数汇总（表5）荷载横向分布系数表5梁号荷载位置公路—Ⅰ级人群荷载备注1（5）号梁跨中cm0.522/按“修正偏心压力法”计算支点om0.438/按“杠杆法”计算2（4）号梁跨中cm0.461/按“修正偏心压力法”计算支点om0.500/按“杠杆法”计算3号梁跨中cm0.400/按“修正偏心压力法”计算支点om0.593/按“杠杆法”计算(4)均布荷载和内力影响线面积计算（表6）均布荷载和内力影响线面积计算表表6截面类型公路—Ⅰ级均布荷载（KN/m）人群（KN/m）影响线面积（2m或m）影响线图线21M10.5/222m53.475.198181l41M10.5/65.352163ll21Q10.5/438.25.05.1921210Q10.5/75.915.1921(5)公路—Ⅰ级集中荷载kP计算计算弯矩效应时：KNP238)5-5.19(5-50180-360180k计算剪力效应时:KNpk6.2852382.1(6)计算冲击系数4m06943742.0cI/m82.10KNG22/ms103.181.9/82.10/mKNgGcC40混凝土E取210/m1025.3N(Hz)906.510103.106943742.01025.35.19214.3m231022ccEIlf介于1.5Hz和14Hz之间，冲击系数按照下式计算：2981.00157.0-0.1767Inf2981.1)1(（7）各梁的M1/2、M1/4和Q1/2计算,因双车道不折减，故1。如（表7）梁号截面荷载类型qk或qr（KN/m）Pk(KN)1+mc或yS（KN·m或KN）)pmqm1kcikiyS（）（汽S1或5号梁M1/2公路—Ⅰ10.52381.2980.52247.53338.141124.27875.44yl786.13人群//////M1/4公路—Ⅰ10.52381.2980.52235.65253.63843.19656.3163yl589.56人群//////Q1/2公路—Ⅰ10.5285.61.2980.5222.43817.34114.090.596.75人群//////2或4号梁M1/2公路—Ⅰ10.52381.2980.46147.53298.63992.9875.44yl694.27M人群//////M1/4公路—Ⅰ10.52381.2980.46135.65223.99744.66656.3163yl520.67人群//////Q1/2公路—Ⅰ10.5285.61.2980.4612.43815.32100.770.585.45人群//////3号梁M1/2公路—Ⅰ10.52381.2980.40047.53259.11861.51875.44yl602.40M人群//////M1/4公路—Ⅰ10.52381.2980.40035.65194.35646.12656.3163yl451.77人群//////Q1/2公路—Ⅰ10.5285.61.2980.4002.43813.2987.430.574.14人群//////（8）计算支点截面汽车荷载最大剪力①绘制1(5)号梁的荷载横向分布系数变化图形和支点剪力影响线如图6(a)图6（a）1(5)号梁支点计算简图（尺寸单位：m）横向分布系数变化区段的长度：m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为916.05.19)/9.431-5.19(1yKNqQck66.800.9160.522-0.43824.99.750.52210.511.298y)m-(m2am10c0）（）（均KNPQ37.1620.16.285438.01298.1ym1iki0）（集公路-Ⅰ级作用下，1(5)#梁支点的最大剪力为KNQQQ229.17162.3766.80000集均②绘制2(4)号梁的荷载横向分布系数变化图形和支点剪力影响线如图6(b)图6（b）2(4)号梁支点计算简图（尺寸单位：m）横向分布系数变化区段的长度：m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为916.05.19)/9.431-5.19(1yKNqQck62.450.9160.461-0.50024.99.750.46110.511.298y)m-(m2am10c0）（）（均KNPQ185.350.16.285.50001298.1ym1iki0）（集公路-Ⅰ级作用下，2(4)#梁支点的最大剪力为KNQQQ247.80185.3562.45000集均③绘制3号梁的荷载横向分布系数变化图形和支点剪力影响线如图6(c)图6（c）3号梁支点计算简图（尺寸单位：m）横向分布系数变化区段的长度：m变化区荷载重心处的内力影响线坐标为916.05.19)/9.431-5.19(1yKNqQck59.060.9160.400-0.59324.99.750.40010.511.298y)m-(m2am10c0）（）（均KNPQ219.830.16.285.59301298.1ym1iki0）（集公路-Ⅰ级作用下，3#梁支点的最大剪力为NQQQ278.89K219.8359.06000集均（9）内力组合①承载能力极限状态内力组合计算（表8）永久荷载作用分项系数:Gi=1.2,汽车荷载作用分项系数：1Q=1.4;人群荷载作用分项系数：Qj=1.4弯矩（KN·m）剪力（KN）组合表表8梁号内力结构自重汽车荷载人群荷载