桥梁工程课程设计(完整版).docx

桥梁工程课程设计(完整版) 桥梁工程课程设计报告书 一、设计资料 1桥面净宽净-7 +2×1.5m人行道 2主梁跨径及全长 l=21.70m（墩中心距离） 标准跨径 计算跨径l=21.20m（支座中心距离） =21.66m（主梁预制长度） 主梁全长l 全 3设计荷载 公路I级；人群荷载3.02 kN/ m 4设计安全等级 二级 5桥面铺装 沥青表面处厚5cm（重力密度为233m kN/），混凝土垫层厚6cm（重力密度为243m kN/ kN/），T梁的重力密度为253 m 6 T梁简图如下图 主梁横截面图 二、 设计步骤与方法 . 行车道板的内力计算和组合 （一）恒载及其内力（以纵向 1m 宽的板条进行计算） 1）每延米板上的恒载 g 沥青表面 1g ： 0.05×1.0 ×23 = 1.15kN m / 混凝土垫层 2g ： 0.06×1.0 ×24 =1.44kN m / T 梁翼板自重3g ：30.080.14 g 1.025 2.752 +=?=kN m / 合计：g= g 5.34i = kN m / 2）每米宽板条的恒载内力 悬臂板长 ()0160180.712 l m -= 弯矩 2211 5.34(0.71) 1.3522 Ag M gl =- =-?=-·kN m 剪力 0 5.340.71 3.79Ag Q gl =?=kN （二）汽车车辆荷载产生的内力 1）将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为 140kN ，轮压分布宽度如图 5 所示，车辆荷载后轮着地长度为 a 2 = 0.20m ，宽度 b 2 = 0.60m ，则得： a 1 = a 2 + 2H = 0.2 + 2×0.11= 0.42m b 1 = b 2 + 2H = 0.6 + 2× 0.11 = 0.82m 荷载对于悬臂梁根部的有效分布宽度： 12l 0.42 1.420.71 3.24m o a a d =+ =+?= 2）计算冲击系数 结构跨中截面的惯矩c I ： 翼板的换算平均高度：()1 814112 h = ?+=cm 主梁截面重心位置：()()11 130 1601811130182241.18160181113018 a -?+? = =-?+?cm 则得主梁抗弯惯矩： ()()22 326411111301601811160181141.2181813041.2 6.6310122122c I m ?=?-?+-?-+?130+?-=? ? ? 结构跨中处单位长度质量c m ： 3 3 15.45101.577109.8 c G m g ?=? 22/Ns m 混凝土弹性模量E ： 取102.8010E =? 2/N m 由以上数据可得简支梁桥的基频： 3.790f =Hz 按照桥规规定f 介于1.5Hz 和14Hz 之间，冲击系数按照下式计算： ()()110.1767l n 0.015 7 1.22f -=+- = 由于这是汽车荷载局部加载在 T 梁的翼缘板上，故冲击系数取 1+=1.22 3）作用于每米宽板条上的弯距为： () 114020.82 1 1.30.7114.18444 3.244A p o b P M l a ?=-+-=-?-=- ? ? ?·k N m 作用于每米宽板条上的剪力为： () 1402 1 1.328.5244 3.24 Ap P Q a ?=-+=?=?kN （三）内力组合 1）承载能力极限状态内力组合计算 u d g 1.2 1.4 1.2( 1.35) 1.4(14.18)21.47A A P M M M =+=?-+?-=-·k N m u d g 1.2 1.4 1.2 3.79 1.428.5244.48 A A P Q Q Q =+=?+?=kN 2）正常使用极限状态内力组合计算 u d g 0.7 1.350.7(14.18)11.28A A P M M M =+=-+?-=-·k N m u d g 0.7 3.79 0.728.52 23.75A A P Q Q Q =+=+?=kN . 主梁荷载横向分布系数计算 （一）当荷载位于支点处时（应按杠杆原理法计算） 根据公路桥涵设计通用规范JTGD60-2022）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。例如，对于车辆荷载，规定的车轮横向轮距为1.8m ，两列汽车车轮的横向最小间距为 1.3m ，车轮矩离人行道缘石最少为 0.5m 。 1#梁 车辆荷载 1m a x 0.4382q q q q P A P = = 人群荷载 1m a x 0.75 1.656r r o r A P P =?= 由此可得1号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为 10.438oq m =和 1 1.656or m =（5号同1号） 同理可得 2 号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分 别为： 2梁 20.5oq m =和20or m =（4号同2号） 同理可得 3 号梁在车辆荷载和人群荷载作用下的最不利荷载横向分布系数分别为 3梁 30.594oq m =和 30or m = （二）当荷载位于跨中时（考虑用修正偏心压力法计算） 对抗扭修正系数的计算： 由于333341 1 1.60.110.300 1.190.18 2.79103n T i I cbt m -=?+?=? 1.402= 21.2 2.6525 1.6 l B =>? 2 10.85 1T GI l EI B = =? + ? 本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数 n=5, 梁间距为 1.6 米，则 5 2 22345 2123451 2 5.6i i a a a a a a m =+= 1号梁横向影响线的竖标值为 2112 11 1 0.20.850.40.54i n i a n a =+=+?= 2152 11 1 0.20.850.40.14i n i a n a =-=-?=- 由11、15绘制1号梁横向影响线，如下图示最不利荷载位置 1梁影响线 于是，1号（5号同1号）梁荷载横向分布系数计算如下（以ql x 和r x 分别表示影响线零点至汽车车轮和人群荷载集度的横坐标距离）： 车辆荷载： 1cr m = 11 1234 1234111()()222q q q q q q q q q x x x x x =+=+=0.455 人群荷载： 11 1cr r m x x = =0.564 同理可得2号、4号梁的荷载横向分布系数： 2梁影响线 22212i 1 1n i a n a =+=0.285；2 2252 i 1 1 n i a n a =-=0.115 车辆荷载： 2cq m =0.115； 人群荷载：2cr m =0.313 同理可得3号梁的荷载横向分布系数： 3梁影响线 23312i 1 10.2n i a n a =+=；23352 i 1 1 0.2n i a n a =-= 车辆荷载：3cq m =0.4； 人群荷载：3cr m =0.2 （三）主梁荷载横向分布系数汇总 . 主梁内力计算 （一） 恒力内力计算 1.恒载集度 主梁： ()10.080.140.18 1.3 1.60.18259.762g ? +? =?+-?= ? ? kN/m 横隔梁： 对于边主梁： 20.080.14 1.600.181.000.15525220.056k /21.20 g N m ?+?-?-? ? ? ?= 对于中主梁：1220.0560.112g =?= kN/m 桥面铺装层：30.057230.06724 3.635 g ?+?= = kN/m 栏杆和人行道：42 525 g =? = kN/m 作用于边主梁全部恒载g 为：9.760.056 3.63215.45i g g = =+= kN/m 作用于中主梁的恒载集度为：19.760.112 3.63215.50i g g =+= kN/m 2.恒载内力 跨中弯矩影响线 支点剪力影响线 1/4跨弯矩影响线 1/4跨剪力影响线 l/4 1 3L/4 0.75 0.25 边跨弯矩剪力影响线 计算主梁的弯矩和剪力， 211 22x M qlx qlx =-； 1 ;2 x Q ql qx =- 主梁个计算截面的恒载剪力和弯矩值，列于下表中 注：表中算式所得结果为边主梁恒载内力，括号内为中主梁恒载内力。 （二）活载内力计算 1. 公路-级中集中荷载k P 计算 计算弯矩效应时 21.251801246505k P -? =?+ = ?-? kN 计算剪力效应时 1.2238295.2k P =?= kN 公路-级中均布荷载 10.5k q = kN/m 2. 冲击系数 ()()110.1767ln 0.0157 1.22f -=+-= 因双车道不折减，故=1。 3. 跨中弯矩2 l M 计算 跨中弯矩影响线如下图