合肥工业大学桥梁工程课程设计

课程设计陈程土木班汪莲年月日设计题目学号专业班级学生姓名指导教师装配式钢筋混凝土简支板桥.基本设计资料设计资料().桥面跨径及桥面净宽根据该跨桥梁的方案比选，且该河流无通航要求，并根据《公路桥涵设计通用规范》第条的新建桥梁标准跨径的要求，方案确定为标准跨径米的钢筋混凝土空心简支板。主梁全长：标准跨径13bLm。计算跨径：根据《公路桥涵设计通用规范》第条的规定，板的计算跨径取相邻两支承中心的距离，本桥取为米。桥面宽度：根据《公路桥涵设计通用规范》确定桥面宽度为：净720.75mm。().设计荷载：荷载等级：公路Ⅱ级，人群荷载23.0kN/m。.材料钢筋：主钢筋用钢筋，其他钢筋用钢筋混凝土：.地形、地质条件桥址处在河道标高为米；桥头路面标高为米；河道边坡为：；相应标准跨径m13bL，河底宽。（如图所示）桥址处高程以上为耕植土，高程以下为亚粘土，其基本承载力为，内摩擦角为20。5.该河道无通航要求；设计洪水位为。图地形示意图设计依据：（）.《公路桥涵设计通用规范》（）；（）.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（）;（）.《结构设计原理》第二版人民交通出版社；（）.《桥梁工程》合肥工业大学出版社；（）.《公路工程技术标准》（）；构造形式及截面尺寸.构造布置：.板桥纵断面：由河面宽度及深度，采用等跨桥跨结构，全桥分七孔，每孔跨径分别为米标准跨径。桥上纵坡为定，桥头引道纵坡为。如图所示图纵断面示意图.板桥横断面：参考我国交通部制定的跨径—空心板的标准图板厚的取值为—，本设计板厚取，并采用空心截面以减轻结构的自重。采用装配法施工，即先预制，后吊装的方法。根据施工现象的吊装能力，预制板宽为。具体尺寸见下图图横断面示意图.板梁尺寸:根据施工现场的吊装能力，预制板宽，其余尺寸见下图图板梁尺寸示意图板的毛横截面几何特性计算预制板的截面几何特性：321图横截面特性计算分块示意图（）、补上挖空部分以后得到的截面，其几何特性为：面积2bA=12470=8680cm重心至截面上缘的距离35iycm对上缘的面积矩：3bbS=Ay=868035=303800cmi（）、各挖空分块的几何特性列表计算，见表，本例仅对挖空部分分块并编号。由于预制横断面的对称性，分块面积也对称，为了便于下面计算，表中各挖空分块几何特性均为左右两部分之和。表横截面特性计算表分块号iA（2）iy（）iS（）ib()'iI()2'liiiIIAb合计215552550Acm223321/29Acm2335221/2156Acm24551/2225Acm2576481281/243400Acm面积2868041404540mAcm对上缘面积矩3303800141426.67162373.33mScm毛截面重心至梁顶的距离：cmASymms77.35454033.162373433'183.1386456555212cmbhI433'25.41833236cmbhI433'367.2343418533236cmbhI433'472.341855236cmbhI43433'567.61577836812412467636412cmbhbhI由各划分截面重心与毛截面重心的距离-isibyy且各划分截面对重心的惯性矩2'-liiiiIIAb计算可得4412'176216.92'10881.98llIIcmcm4434'23998.78'10956.66llIIcmcm54'617768.70lIcm412345'''''839823.05lllllIIIIIcm对毛截面行心惯性矩：42372.270959005.839823)3577.35(86801270124cmIm抗扭惯性矩的计算在进行空心板抗弯惯性矩计算时，可将截面简化为如图中虚线所示的薄壁箱型截面计算，并略去中间肋桥。计算公式为bh图抗扭惯性矩简化计算图422321227.625860424/)1270(2)121121()24124()1270()24124(42)11(4cmthttbhbIT主梁内力计算永久作用效应计算分别考虑预制板自重（一期荷载）和湿接缝、桥面铺装、人行道、栏杆等（二期荷载）重力集度。（）、空心板自重（一期恒载）mknAg/35.11251045402541（2）、桥面系自重及铰缝重（二期恒载）本设计人行道和栏杆自重线密度按单侧计算；桥面铺装上层采用厚沥青混凝土，下层采用厚混凝土。则全桥宽铺装层每延米重力为：.桥面铺装：全桥宽铺每延米总重mkn/1.3072511.07231.0、栏杆每每延米总重8(0.752)12/knmmkng/017.76/)121.30(2（）、铰缝重自重计算21255212523212332555701铰A281025156955070cm铰缝重度：mkng/025.2251081043由上计算可得空心板每延米总重力为：mknAG/35.11251045402541（一期结构自重）mknggG/0417.92025.2017.7322（二期结构自重）mknGGG/392.2035.110417.921永久作用效应结果见表见下表：表简直空心板永久作用效应计算表项目类型作用（）计算跨径()弯矩()剪力()跨中跨4l支点跨4l1g2g3g合计附：上表计算公式2)(xlgxM82glM中32324glMlgxglQ22gl支Q44glQl可变作用效应计算汽车荷载采用公路Ⅱ级荷载，它由车道荷载及车辆荷载组成。《桥规》规定，汽车荷载由车和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载。公路Ⅱ级车道荷载均布荷载标准值为mknqk/875.775.05.10集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于时，135kPkn;桥梁计算跨径等于或者大于时，270kPkN;桥梁计算跨径在之间时，值采用直线内插求得。本桥单跨计算跨径为，则集中荷载标准值为kNPk9.21355056.12135270135计算剪力效应时，集中荷载标准值kp应乘以的系数，即计算剪力时kNPPkk68.2562.1。（）.汽车荷载冲击系数计算《桥规》规定，汽车荷载的冲击力标准值为汽车荷载标准乘以冲击系数。按结构基频的不同而不同，对于简支板桥ccmEIlf22当1.5Hzf时，0.05μ；当14Hzf1.5Hz时，0.01570.1767lnfμ；当Hzf14时，450.。由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（以下简称《公预规》）查得混凝土的弹性模量MPaE41025.3，代入公式得：HzgGEIlmEIlfccc439.666.20781059.2709101025.36.122/22564222则3134.00157.0ln1767.0f则3134.11按《桥规》规定车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载标准值只作用于相应影响线中一个重大影响线峰值处。考虑多车道折减，每幅桥面设双车道，按《桥规》双车道折减系数ξ。（）.汽车荷载横向分布系数计算空心板跨中和处的荷载横向分布系数按铰接板发计算，支点处按杠杆原理计算。支点至点之间的荷载横向分布系数按直线内插求得。)跨中及处的荷载横向分布系数计算空心板的刚度参数γ：2228.54lbIIlbGIEITT由前面计算：cmmlcmbcmIcmIT12606.12124102586.610709.24645将以上数据代入得：02471.01260124102586.610709.28.5265按《公路桥涵设计手册—梁桥（上册）》，第一篇附录（二）中块板的铰接板荷载横向分布影响线表,由04.002.0及内插可得02471.0时，至号板在车道荷载作用下的荷载横向分布影响线值。计算结果列于下表：表横向分布影响线坐标值表板号由上表画出各板的横向分布影响线，并按横向最不利位置布载，求得两车道情况下的各板横向分布系数，各板的横向分布影响线及横向最不利布见下图。由于桥梁横断面结构对称，所以只需计算号至号板的横向分布影响线坐标值。图各板荷载横向分布影响线及最不利布载图表各板横向分布系数计算表一号板二号板三号板板号荷载种类车道荷载人群荷载车道荷载人群荷载车道荷载人群荷载荷载横向分布系数一车道二车道注：上表中一车道布载时横向分布系数乘以的增大系数。各板横向分布系数计算结果汇总于表。由表可以看出，号、号号板的横向分布系数最大，最不利。为设计和施工方便，各空心板设计成统一规格，则跨中和处的荷载横向分布系数，偏安全的取号板的196.0,3455.0crcqmm）车道荷载作用于支点处的荷载横向分布系数计算支点处荷载横向分布系数计算用杠杆原理法计算，因一列车辆的轮距为，一号板上只能布一排汽车轮载，根据《公路工程技术标准》（），横向布置多车道汽车荷载时，应考虑汽车荷载的折减；布置一条车道汽车荷载时，汽车横向荷载应该乘以进行提高。由图，则号板的横向分布系数计算如下：图支点处的荷载横向分布系数计算图式一车道荷载6.01212.121iqoqm人群荷载6.1iqorm）支点到处的荷载横向分布系数计算支点到处的荷载横向分布系数按直线内插求得。空心板的荷载横向分布系数汇总于表空心板荷载分布系数作用类型跨中至跨支点支点至跨汽车荷载直线内插人群荷载（）可变作用效应计算）车道荷载效应计算车道荷载引起空心板跨中及截面效应（弯矩和剪力）时，均布荷载kq应满布于使空心板产生最不利效应的同号影响线上，集中荷载kP（或kP）只作用于影响线中最大影响线峰值处，见图。(a)(b)图简支梁跨中截面内力影响线及加载图式（）跨中弯矩影响（）跨中剪力影响线①跨中截面弯矩;kkkkqyqmM,21(不计冲击时)kkkkqyqmM)1(,21(计冲击时)222845.196.128181mlk/43.15iylm不计冲击：mkNyPqmMkkkkq787.28615.39.213845.19875.73455.010,21计入冲击：mkNyPqmMkkkkq67.37615.39.213845.19875.73455.013134.1)1(0,21剪力0.5iym2575.16.128181mlk不计冲击kNyPqmVkkkkq63.485.068.256575.1875.73455.010,21计入冲击kNyPqmVkkkkq87.635.068.256575.1875.73455.03134.1)1(0,21②4/l截面(a)(b)图简支梁4/l截面内力影响线及加载图式弯矩33/1612.62.362516iylm222884.146.12163163mlk不计冲击:mkNyPqmMkkkkq09.21536.29.213884.14875.72079.00,41计入冲击:mkNyPqmMkkkkq50.28236.29.213884.14875.72079.03134.1)1(0,41剪力0.75iym2544.36.12329434321m