型桥梁设计书桥梁工程课程设计

桥梁工程课程设计第1章设计资料与结构布置1.1设计资料1.1.1跨数：两跨标准跨经：采用标准跨径30m的钢筋混凝土简支梁，只进行桥梁的上部结构的计算主梁全长：根据设计经验值，确定伸缩缝采用5cm，采用预制梁。计算跨径：相邻支座中心间距为29.40m。桥面宽度：净7m（行车道）＋21.5（人行道）+1（中间带）。1.1.2设计荷载：由公路－Ⅱ级，人群荷载3.5kN/m,栏杆及人行道的重量按5.0KN/m计，结构重要性系数为01.0r。1.1.3材料初步选定混凝土：主梁选用C40，铺装层采用C25。钢筋：直径12mm时采用HRB335钢筋。直径12mm时采用Q235钢筋。1.1.4设计规范①《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）②《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）1.2结构布置1.2.1主梁高：按照经济性原则，钢筋混凝土T型简支梁桥高跨比的经济范围大约在111～161之间，根据跨度小者取较大比值原则，本桥取151，则梁高为2.0m，并按照2.0m计算。1.2.2主梁间距：按照任务书规定，本桥采用五根主梁，且主梁间距为1.8m。1.2.3主梁梁肋宽：取梁肋宽为0.18m。1.2.4T形梁翼缘板尺寸：腹板交接处通常取不小于主梁高的112，即12l=0.1667m，本设计取0.24m，翼缘悬臂端取0.16m。1.2.5横隔梁：按任务书规定设置六排横隔梁，梁高为主梁高的34左右，即1.5m，厚度取12－16cm之间，本设计横隔梁下缘取14cm，上缘取16cm。1.2.6桥面铺装：采用4cm厚的沥青混凝土磨耗层，2-10cm厚的C25混凝土垫层。图2.1：纵断面布置图(单位：mm)图2.2：边梁尺寸（单位：mm）图2.3：中梁尺寸（单位：mm）`图2.4：横隔梁布置(单位：mm)图2.5：桥面铺装、桥梁横断面(单位：mm)1.3设计概述在进行桥梁设计时，一般应先认真阅读设计任务书。然后根据任务书中所要求的内容，进行桥面的铺装和主梁横隔梁的截面尺寸拟订。再根据设计任务书中所给出的相关资料进行主梁、边梁等的内力计算。根据杠杆原理法算出支座处的荷载横向分布系数，再根据偏心压力法（适用于高跨比小于0.5的窄桥，大于0.5的采用正交异性板法）算出跨中处的荷载横向分布系数，根据横向分布系数算出端点处、跨中处和四分之一处的相应弯距和剪力，再根据其弯距和剪力大小，合理布筋并进行弯距、剪力、裂缝和变形的演算。最后，绘制出总图、包络图等各类所需图样，并编写钢筋明细表、计算混凝土用量，书写设计说明书。第2章主梁内力计算2.1恒载内力计算2.1.1、恒载集度计算：结构计算跨径为29.4m表2.1：结构自重集度主梁=[0.18×2.00+0.240.16()2×(1.80-0.18)]×25=17.100kN/m横隔梁边主梁={[1.50－(0.160.242)]×(1.80.182)}×0.160.142×6×25/29.4=0.806kN/m中主梁=2×0.806=1.612kN/m桥面铺装层(含防水层)=[0.04×7.00×23+0.5×（0.10+0.03）×7.00×24]/5=3.472kN/m栏杆和人行道=4.5×2/5=1.80kN/m合计边主梁=∑=23.178kN/m中主梁=23.984kN/m2.1.2、恒载内力：中主梁恒载集度为123423.98/gggggkNm边主梁恒载集度为123423.18/gggggkNm在恒载作用下，结构体系为两跨相同的简支梁，计算跨径为29.4m，计算图示如图2.1所示：图2.1：恒载内力计算图示1()2xMgxlx，1(2)2xQglx图2.2：控制截面图示①、中主梁：0x：1123.98429.40352.5622QglkN0M/8xl：1129.4(2)23.984(29.42)264.422828lQglkN1129.429.4()23.984(29.4)1133.71288288llMglkNm1129.4()23.984(29.4)176.282/4:222xllQglkN1129.429.4()23.984(29.4)1943.51244244llMglkNm3/8xl：131329.4(2)23.984(29.42)88.142828lQglkN1331329.4329.4()23.178(29.4)2429.39288288llMglkNm/2xl：0Q1129.429.4()23.984(29.4)2591.35222222llMglkNm图2.3：恒载中主梁控制截面剪力图图2.4：恒载中主梁控制截面弯矩图②、边主梁：0x：1123.17829.40340.7122QglkN0M/8xl：1129.4(2)23.178(29.42)255.532828lQglkN1129.429.4()23.178(29.4)1095.61288288llMglkNm/4xl：1129.4()23.178(29.4)170.352222lQglkN1129.429.4()23.178(29.4)1878.2244244llMglkNm3/8xl：131329.4(2)23.178(29.42)85.172828lQglkN1331329.4329.4()23.178(29.4)2347.75288288llMglkNm/2xl：0Q1129.429.4()23.178(29.4)2504.26222222llMglkNm图2.5：恒载边梁控制截面剪力图图2.6：恒载边梁控制截面弯矩图截面面积内力剪力Q(kN)弯矩m(kN·m)表2.2：恒载主梁控制截面内力2.2汽车、人群荷载产生内力计算2.2.1按杠杆原理法计算支点处横向分布系数：图2.7：1#梁支点处横向影响线及布载图1#梁oqm=2q=21×0.722=0.361==1.486x=0边主梁340.710中主梁325.570x=8l边主梁255.541095.62中主梁264.421133.71x=4l边主梁170.361878.20中主梁176.281943.51x=38l边主梁85.182347.75中主梁88.142429.39x=2l边主梁02504.27中主梁02591.35图2.8：2#梁支点处横向影响线及布载图oqm=2q=21×1=0.5=0图2.8：3#梁支点处横向影响线及布载图oqm=2q=21×（11.80+5.028.0）=0.558=02.2.2按偏心压力法计算：设此桥有刚度强大的横隔梁,结构长宽比为：lB=29.451.80=3.272可按偏心压力法计算跨中横向分布系数；半桥各根主梁横截面均相等,梁数n=5,梁间距为1.80m,则：522221234512[(21.8)1.8]216.232.4iaaaaaam1#粱的横向影响线竖标值为：=n1＋51i212aia=51+2(21.8)32.40=0.60=n1－51i251aiaa=51－0.40=-0.20cqm=2q=21×40.560.0×(4.90+3.10+1.80)=0.544==40.560.0×(5.40+275.1)=0.697图2.9：1#梁中垮横向影响线及布载图2#梁的横向影响线竖标值为：=n1＋51i212aiaa=51+3.61.832.40=0.40=n1－51i252aiaa=51－1.8(3.6)32.4=0cqm=2q=21×20.740.0×(6.70+4.90+3.60+1.80)=0.472=20.740.0×(7.20+275.1)=0.449图2.10：2#梁中垮横向影响线及布载图3#粱的横向影响线竖标值为：13=n1＋51i213aiaa=51+0=0.20=n1－51i253aiaa=51－0=0.2cqm=2q=21×42.0)=0.4=0.2图2.11：3#梁中垮横向影响线及布载图2.2.3荷载横向分布系数汇总表2.3：荷载横向分布系数汇总梁号荷载位置公路—II级人群荷载备注1#5#跨中mc0.5440.697按“偏心压力法”梁端mo0.3611.486按“杠杆原理法”2#4#跨中mc0.4720.449按“偏心压力法”梁端mo0.50按“杠杆原理法”3#跨中mc0.40.2按“偏心压力法”梁端mo0.5580按“杠杆原理法”注：4—5号梁与1—2号梁横向分布系数对应相等根据文献，荷载横向分布系数沿跨长变化对于主梁有多根内横隔梁的情况，从第一根内横隔梁起向直线过渡。图2.12：1#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图图2.13：1#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图图2.14：3#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图图2.15：3#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图2.3、冲击系数和车道折减系数的确定2.3.1、冲击系数的确定：砼强度C40，43.2510EMpa截面形心的确定：2416202hcm20200(18018)20200182257.4(18018)2018200ecm主梁抗弯惯性矩确定：32120(18018)20(18018)20(57.4)122I3212001820018200(57.4)12240.2592m(1)汽车荷载冲击系数简支梁的自振频率为：22ccEIflm介于1.5ZH和14zH之间，《桥规》规定冲击系数按下式计算：0.17670.0157Inf式中：——计算跨径，m；——混凝土弹性模量，；——梁跨中截面惯性矩，；——结构跨处的单位长度质量，/Kgm，/cmGg；——结构跨中处延米结构重力，/Nm；——重力加速度，29.81/gms。①、边主梁：33(17.100.8063.4721.80)102.363109.81cGmg102233.143.25100.25953.432229.42.36310ccEIflm冲击系数：0.1767ln0.01570.2017f②、中主梁33(17.101.6123.4721.80)102.445109.81cGmg102233.143.25100.25953.3732229.42.44510ccEIflm冲击系数：0.1767ln0.01570.1991f计算结果如表2.4所示表2.4：主梁冲击系数梁边主梁0.2017中主梁0.19912.3.2、车道折减系数的确定：根据文献2，车道折减系数取值如表2.5所示：表2.5：横向折减系数车道数2345678折减系数1.000.780.670.600.550.520.502.4、控制截面活载内力计算：设计荷载：公路—Ⅱ级,人群3.5KN/m2，则0.7510.57.875/kqkNm=1.503.55.25mkN/29.450.75180(1)208.5505kPkN2.4.1、影响线计算：本设计取1号梁为计算对象，主要控制截面为梁跨支点、跨中及四分点。主要控制截面内力影响线由桥梁电算软件计算所得，因为所得影响线是曲线，为简化计算，用直线代替曲线，所得控制截面影响线如图5.11—图2.6所示：表2.6：均布荷载和内力影响线面积计算类型截面公路-Ⅱ级(kN/m)人群(kN/m)影响线图式10.5×0.75=7.8753.5×1.5=5.258lM7.8755.254lM7.8755.2583lM7.8755.252lM7.