桥梁工程课程设计(12页).doc

-一、 设计资料1 桥面净宽：净 荷载： 公路级 人群3.0KN/m 跨径及梁长：标准跨径 计算跨径 主梁预制长度 2 材料 钢筋：主钢筋采用HRB335，其他用钢筋采用R235。 混凝土：C25混凝土3.技术规范：交通部.公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）；北京：人民交通出版社.2004交通部.公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范；（GTGD622004）；北京： 人民交通出版社.2004二、 桥梁尺寸拟定1 主梁高度：h=1.20m梁间距：采用4片主梁，间距1.67m。2 横隔梁：采用三片横隔梁，间距为7.25m3 梁肋：厚度为20cm4 桥面铺装：分为上下两层，下层为9cm混凝土桥面铺装，上层为3cm沥青防水层，人行道、栏杆、护栏的尺寸参见通图。桥面采用1%横坡。5 桥梁横断面及具体尺寸：（见作图） 三、桥梁计算1.计算结构自重集度（表1-1） 结构自重集度计算表 表1-1主梁g1=【0.20×1.20（）×（1.67-0.20）】×25=10.78KN/m横隔梁对于边主梁g2=【0.95-（）】×（）××4×25/12.6=0.42KN/m对于中主梁g2'=2×0.42=0.84KN/m桥面铺装层g3=【0.03×5.1×23+0.09×5.1×24】/4=3.63KN/m栏杆及人行道g4=5×2/4=2.5KN/m合计对于边主梁g=10.78+0.42+3.63+2.5=17.33KN/m对于中主梁g'=9.11+0.84+3.51+2.05=17.75KN/m2.结构自重内力计算（表1-2） 边中主梁自重产生的内力 表1-2截面位置x内力剪力Q（KN）弯矩（KN·m）X=0Q=×12.6=109.18 （111.83）M=0 （0）X=Q=×（12.6-2×）=54.59 （55.92） M=××（12.6-）=257.94 （264.19）X=Q=0 （0）M=×17.33×12.62=343.91 （352.25）注：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） 按桥规4.3.1条和4.3.5条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于0.5m，人群荷载取3KN/m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置（图1-2） 图（1-2） 支点处各主梁的横向分布情况各梁支点处相应于公路级和人群荷载的横向分布系数计算（表13）表13梁号公路级人群荷载1（4）号梁m0q1=0.783/2=0.392mor1=1.1742（3）号梁m0q2=1.000/2=0.500mor2=0（2） 、跨中荷载横向分布系数（偏心压力法） 此桥没有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为： >2 故可按偏心压力法来计算横向分布系数mc，其步骤如下：1>、求荷载横向分布影响线坐标 本桥梁各根主梁的横截面均相等，梁数n=4，梁间距为1.67m，则： =（2×1.67）2+（1.67）2+（-1.67）2+（-2×1.67）2=27.889m2 1号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为： = 2（3）号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为： 2>、画出各主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载，如（图1-3）图1-33>、计算荷载横向分布系数mc（表1-4）荷载横向分布系数mc （表1-4）梁号汽车荷载人群荷载1（4）号梁Mcq=（0.568+0.245+0.010-0.312）=0.2555Mcr=0.7262（3）号梁mcq=（0.415+0.271+0.168+0.020）=0.437Mcr=0.485（3） 、荷载横向分布系数汇总（表1-5） 荷载横向分布系数 表1-5梁号荷载位置 公路级人群荷载备注1（4）号梁跨中mc0.2550.726按“偏心压力法”计算支点mo0.3921.174按“杠杆法”计算2（3）号梁跨中mc0.4370.485按“偏心压力法”计算支点mo0.5000按“杠杆法”计算（4） 、均布荷载和内力影响线面积计算（表1-6） 均布荷载和内力影响线面积计算表 表1-6截面类型公路级均布荷载（KN/m）人群（KN/m）影响线面积（m2或m）影响线图线M1/210.5×0.75=7.8753.0×0.75=2.25=2=×12.62=19.845m2M1/47.8752.25=14.88mQ1/27.8752.25=1.575mQ07.8752.25=××1=5.3m（5） 、公路级集中荷载Pk计算 计算弯矩效应时：Pk=0.75【180+（12.6-5）】=0.75×210.4=157.8KN 计算剪力效应时: Pk=1.2×157.8=189.36 (6)、计算冲击系数 冲击系数取1.3（7） 、各梁的弯矩M1/2、M1/4和剪力Q1/2计算 因双车道不折减，故=1。如（表1-7）（表1-7）梁号截面荷载类型qk或qr（KN/m）Pk(KN)1+mc或yS（KN·m或KN）S汽=（1+）（mcqk+miPkyi）S人=mcqkS1或4号梁M1/2公路级7.875157.81.30.25519.84551.8216.6y=3.15164.8人群2.25/0.72619.845 32.4 M1/4公路级7.875157.81.30.25514.8838.8162.4y=2.3625123.6人群2.25/0.72614.8824.3Q1/2公路级7.875189.361.30.2551.5754.135.50.531.4人群2.25/0.7261.5752.62或3号梁M1/2公路级7.875189.361.30.43719.84588.8102.9y=3.1514.1人群2.25/0.48519.845 21.7 M1/4公路级7.875157.81.30.43714.8866.6278.4y=2.3625211.8人群2.25/0.48514.8816.2Q1/2公路级7.875189.361.30.4371.5757.060.80.553.8人群2.25/0.4851.5751.7（8） 、计算支点截面汽车荷载最大剪力绘制各梁的荷载横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线如图1-4a）、b） (a) (b) 图1-4 各梁支点计算简图（尺寸单位：m） 其中a) 图表示1和4号梁，b）图表示2和3号梁。1> 1和4号梁 Q0均=（1+）mc+（m0-mc）=1.3×1×7.875× =15.89KN Q0集=1.3×1×0.392×189.36×1=96.62KN则公路级作用下，1和4号梁支点的最大剪力为： Q0=Q0均+Q0集=112.51KN则支点截面人群荷载最大剪力为： Q0r=mcqr+=0.726×2.25×5.3+×（1.174-0.726）×2.25 ×0.917=8.66+1.61=10.27KN2> 2和3号梁 Q0均=（1+）mc+（m0-mc）=1.3×1×7.875× =24.74KN Q0集=1.3×1×0.500×189.36×1=123.08KN 则公路级作用下，1和5号梁支点的最大剪力为： Q0=Q0均+Q0集=147.82KN 则支点截面人群荷载最大剪力为： Q0r=mcqr+=0.485×2.25×5.3+×（0-0.485）×2.25 ×0.917=4.18KN （9）、内力组合 1> 承载能力极限状态内力组合计算（表1-8，1-9）1（4）号梁控制设计的计算内力确定 （表1-8）序号荷载类别弯矩M（kNm）剪力(kN)梁端四分点跨中梁端跨中（1）结构自重0257.94343.91109.180(2)汽车荷载0162.4216.6112.5135.5(3)人群荷载024.332.410.272.6(4)1.2×（1）0309.528412.692131.016（5）1.4×（2）0227.36303.24157.51449.7（6）0.8×1.4×（3）027.21636.28811.50242.912（7）=（4）+（5）+（6）0564.104752.22300.032452.6122（3）号梁控制设计的计算内力确定 （表1-9）序号荷载类别弯矩M（kNm）剪力(kN)梁端四分点跨中梁端跨中（1）结构自重0264.19352.25111.830(2)汽车荷载0278.4102.9123.0860.8(3)人群荷载016.221.74.181.7(4)1.2×（1）0317.028422.7134.1960（5）1.4×（2）0389.76144.06172.31285.12（6）0.8×1.4×（3）018.14424.3044.68161.904（7）=（4）+（5）+（6）0724.932591.064311.189687.024四、配置主梁受力钢筋由弯矩基本组合计算表可以看出，1号梁Md值最大，考虑到设计施工方便，并留下一定的安全储备，故按1号梁计算弯矩进行配筋。设钢筋净保护层为3cm，钢筋重心至底边距离为a=14cm，则主梁有效高度为h0=h-a=（120-14）cm=106cm。已知1号梁跨中弯矩Md=752.22KN·m，下面判别主梁为第一类T形截面或第二类T行截面：若满足，则受压区全部位于翼缘内，为第一类T形截面，否则位于腹板内，为第二类T形截面。式中，ro为桥跨结构重要性系数，取为1.0；fcd为混凝土轴心抗压强度设计值，本例为C25混凝土，做fcd=11.5MPa；b1为T形截面受压区翼缘有效宽度，去下列三者中的最小值计算跨径的1/3：l/3=1260cm/3=320cm(1)计算跨径的1/3：l/3=1260/3=320(2)相邻两梁的平均间距：d=167cm(3)bfb+2bh+12hf=（20+2×20+12×13）cm=216cm此处，b为梁腹板宽度，其值为74cm，为承托长度，其值为74cm，hf为受压区翼缘悬出板的平均厚度，其值为13cm。由于hh/bh=6/74=1/12.331/3，故bh=3hh=18cm，hh为承托根部厚度，其值为6cm。所以取bf=74cm。判别式左端为 r0Md=1.0×752.22KN·m =752.22KN·m 判别式右端为=11.4× 74×13×（106-13/2）=1091.2KN/m 因此，受压区位于翼缘内，属于第一类T形截面。应按宽度为的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。设混凝土截面受压区高度为x，则利用下式计算： 即 1.0×752.22=11.4×103×74x（106-x/2） 整理得 x2-2.12x+0.178336=0 解得x=0.08750.13m 根据式： 则 选用6根直径为25mm的HRB335钢筋，则>2636.25钢筋布置如图所示。钢筋重心位置as为： h0=h-as=(120-7)cm=113cm查表可知，b=0.55，故x=0.0875m<bh0=0.55×1.13m=0.6215m则截面受压区高度符合规范要求。配筋率为=As(h0)=2945×100（740×1130）=0.350.2故配筋率满足规范要求。 -第 12 页-