桥梁工程课程设计定稿

《桥梁工程B》课程设计设计题目：公路预应力钢筋混凝土简支T梁设计院系：土木工程系专业：詹天佑班年级：13级姓名：王志龙指导教师：邢帆西南交通大学峨眉校区2016年5月15日《桥梁工程B》课程设计公路预应力钢筋混凝土简支T梁设计一、设计资料：1、计算跨径L：学号尾数为奇数，计算跨径L=30-学号尾数；学号尾数为偶数，计算跨径L=28-6=22m。2、设计荷载：公路Ⅱ级荷载；人群荷载：3.5kN/m2。3、设计依据：《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》（JTGD62—2004）4、设计方法：承载能力极限状态法二、结构尺寸：该桥梁设计按二级公路桥梁净空进行设计，行车道宽度为8.5m，人行道宽度为0.75m；全桥每跨采用5片预制的钢筋混凝土T形梁，每片梁行车道板宽2.00m，沿主梁纵向每4m或5m布置1道横隔梁。如图所示：桥梁横断面布置及主梁一般构造。行车道板间连接视为刚性连接。桥面铺装层外边缘处为2cm的沥青表面处治（重力密度为23kN/m3）和6cm厚的C30混凝土三角垫层（重力密度为25kN/m3），桥面横坡1.5%。人行道重力取13kN/m，为了简化计算，将人行道、栏杆和桥面铺装的重力（g1）平均分配给每根主梁。结构每片的中主梁上有10块横隔板预制块，边主梁上有5块横隔梁预制块。为使设计简化，可将其产生的重力（作用在中主梁与边主梁）沿主梁纵向均匀分摊给各主梁，预制横隔梁的重力密度为26kN/m3。主梁重力密度也取为26kN/m3。三、设计内容及要求：设计内容：1、计算桥面板内力（最大弯矩和剪力）；2、计算主梁内力（跨中弯矩和剪力及支座处最大剪力）；3、进行配筋及强度检算（表现突出者可给满分）设计要求：1、本课程设计须按教务对课程设计的排版格式要求，鼓励手写，也可打印成文本上交并将相应的电子资料发送至[e-mail]2、本课程设计于期末考试当日由课代表进行收集汇总，逾期不交者不予登录设计成绩。1、计算桥面板内力由于主梁是用现浇混凝土的，其有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车道板的计算1）恒载内力的计算（1）每米板上的恒载集度沥青混凝土面层：10.021.0230.46/gkNmC25混凝土垫层：20.061.0251.5/gkNmT梁翼板自重：30.150.21.0264.55/2gkNm合计：1230.461.54.556.51/ggggkNm/KNm（2）计算每延米板条的恒载内力弯矩：220116.510.912.722sgglkNmM剪力：06.330.915.92sgQglkN2）活载内力的计算公路-II级车辆荷载产生的内力公路-II级车辆荷载纵，横向布置图：纵向布置图横向布置图将公路-II级车辆荷载的两个140kN轴重的后轮（轴间距1.4米）沿纵向，作用于铰缝轴线上为最不利荷载。由《桥规》查的重车轮的着地长度20.2am=。着地宽度20.6bm=，车轮在板上的布置及其压力分布图形为如图所示，铺装层总厚0.020.060.0.8Hm=+=，则板上荷载压力面的边长为：1220.220.080.36aaHm=+=+?1220.620.080.76bbHm=+=+?经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：()0.180.9121.40.78m+?=则铰缝处纵向两个车轮对于悬臂根部的有效分布宽度为：1020.361.420.913.58aadlm=++=++?作用在每延米板条上的弯矩：车辆荷载冲击系数，一般情况下板的计算跨径小于5m时，取11.3m+=()1021400.7611.30.9118.32423.584spPbMlkNmam骣骣´鼢珑=-+-=-创-=-鼢珑鼢珑桫桫´g作用在每延米板条上的剪力：()214011.325.42443.58spPQkNam´=+=?´2、计算荷载横向分布系数1）当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算12345横断面1#梁对于汽车荷载1110.8750.437522oqqm对于人群荷载11.3125orrm2＃梁对于汽车荷载2110.251.950.650.7125222oqqm对于人群荷载2orm=0（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）3＃梁对于汽车荷载3110.210.70.725222oqqm对于人群荷载30orm2）按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为222.2210LB可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数cqm，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5,梁间距为2米。52222222222123451222022240iiaaaaaa1＃梁横向影响线的竖标值：1＃梁影响线21152122110.6540iiieana21552122110.2540iiieana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1110.5750.3950.2650.0850.6622cqqm对于人群荷载10.6625crrm2＃梁横向影响线的竖标值：2＃梁影响线2152111420.4540iiieana2552111420540iiieana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2110.38750.29750.23250.14250.5322cqqm对于人群荷载20.43125crrm3＃梁横向影响线的竖标值3＃梁影响线3110.25、3510.25对于汽车荷载3110.240.422cqqm对于人群荷载30.2crrm3恒载内力计算沥青混凝土2cm水泥混凝土垫层6cm（1）恒载集度（1）主梁：10.150.2[0.181.3()(2.00.18)]2614.365/2gkNm（2）横隔梁对于边主梁：20.150.220.180.150.16[(1)()526]/220.69/222gkNm对于中主梁：'220.691.38/gkNm（3）桥面铺装层：30.029230.06925/52.928/gkNm（4）栏杆和人行道：4132/55.2/gkNm作用于边主梁的全部恒载强度：14.3650.692.9285.223.183/iggkNm作用于中主梁的全部恒载强度：14.3651.382.9285.223.875/iggkNm（2）恒载内力的计算内力截面位置x剪力/QkN弯矩/MkNmg0x=()23.183220255.0132Q=?=0M=4lx=23.18322222127.506524Q骣÷ç=??÷ç÷ç桫2223.183224221051.9324M´骣÷ç=?=÷ç÷ç桫2lx=0Q=2223.183222221402.5722M´骣÷ç=?=÷ç÷ç桫4活载内力计算（1）荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路-II级人群荷载边主梁跨中0.660.6625支点0.8751.3125（2）计算公路-II级荷载的跨中弯矩查《公路桥涵设计通用规范》得知，桥面净宽8.5m，车辆双向行驶，横向布置车队数为2，不考虑折减系数，取1x=公路—Ⅰ级均布荷载10.5/kqKNm对于集中荷载，当5l时，180/kPKNm；当50l时，360/kPKNm当550l时，采用内插法公路—Ⅱ为公路—Ⅰ级的0.75倍则0.7510.57.875/kqKNm2250.75180360180186505kPKN当计算剪力时候1861.2223.2kPKN（3）跨中弯矩的设计，跨中弯矩影响线的最大坐标：225.544klym===跨中弯矩影响线的面积：2222260.588MlmW===车道荷载作用下1号梁跨中弯矩：(1)KkkPyqMmqcq11.310.66223.25.57.87560.51462.06kNm人群荷载集度3.513.5orPkN0.6253.560.5140.28rcrrMmqkNm（4）跨中剪力的计算支点截面剪力计算须考虑计算荷载横向分布系数沿桥纵向的变化，支点截面0m，在4ll:取cm，支点4l:段的横向分布系数按直线变化。1）汽车荷载由于0qcqmm将集中荷载KP作用于支点截面处，引起的支点截面剪力最大：10(1)1.310.875223.2253.89qqkQmPkN1222211342212y--?==()()20(1)222222111.310.667.8750.8750.667.87578.872812qcqkqcqklaQmqmmqykNmx-轾=++-犏犏臌骣÷ç=创创+?创=÷ç÷ç桫gggg12253.8978.87332.76qqqQQQkN=+=+=2）人群荷载()022rcrrrcrrlaQmqmmqy-=+-ggg()2222110.62253.51.31250.66253.531.242812=创+?创=5进行配筋及强度计算1）行车道板截面强度及内力组合计算（1）按承载能力极限状态进行内力组合计算按可变荷载效应控制组合计算查资料得:1.2Gr=1.4Qr=01.1r=(安全等级为二级)1.1Lr=弯矩设计值:()0GsgLQspMrrMrrM=+()()1.11.22.71.41.118.334.56kNm轾=创-+创-=-?臌剪力设计值:()0GsgLQspQrrQrrQ=+[]1.11.25.921.41.125.4250.88kN=创+创=按永久荷载效应控制组合计算查资料得:1.35Gr=1.4Qr=01.1r=(安全等级为二级)1.1Lr=弯矩设计值:()0GsgLQcspMrrMrrMj=+()()1.11.352.71.41.10.718.325.71kNm轾=创-+创?=-?臌剪力设计值:()0GsgLQcspQrrQrrQj=+[]1.11.355.921.41.10.725.4238.93kN=创+创?根据上述计算可得弯矩设计值采用34.56kNm×，50.88kN（2）计算钢筋截面面积（单筋矩形截面）设计参数：采用C50混凝土和HRB400级钢筋，安全等级为二级，处于一类环境查资料得：C50混凝土211.9/cfNmm=21.27/tfNmm=HRB400级钢筋：2360/yfNmm=11.0a=0.384sba=0.518bx=一类环境20cmm=，则12202622sdacmm=+=+=取25mm截面尺寸为：1000200´020025175shhamm=-=-=取180mmmin1.890.2%0.450.450.158%360tyffr==?6221034.56100.08960.3841.011.91000180ssbcMfbhaaa´====创?1120.08960.9532sr+-?==62min034.5610559.6364003600.953180sysMAbhmmfrhr´====创选用()2512565sAmmF=2）T型梁截面强度及配筋计算采用C50混凝土和HRB400级钢筋，安全等级为二级，处于一类环境查资料得：C50混凝土223.1/cfNmm=21.89/tfNmm=HRB400级钢筋：2360/yfNmm=11.0a=0.384sba=0.518bx=一类环境30cmm=，则25302062.522seacdmm=++=++=取65mm01