2022年桥梁工程课程设计全过程 .pdf
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1、1 第一章设计任务书1. 1基本设计资料1.1.1 跨度和桥面宽度标 准 跨 径 :25.00m 计 算 跨 径 :24.5m 预 制 梁 长 :24.96m 桥 面 净 空 :净 7m( 行 车 道 ) 20.75m 人 行 道1.1.2技 术标 准荷 载 标 准 : 公 路 级,人行道和栏杆自重线密度按单侧5.0kN/m 计 算 ,人 群 荷 载 3kN/m2设 计 安 全 等 级 : 二 级1.1.3 主要材料及重度混凝土:选用 C30, 铺 装 层 选 用 C25钢筋:直径直径 =12mm 时采用 HRB335 钢筋直径2,管偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数比。因为每一片
2、T型梁的截面形式完全一样,所以:512/1iiiijaean式中, n=5,512iia=2(3.2226.1)m2=25.6m2精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 48 页3 表 1 ij值计算表梁号1i2i3i4i5i1 0.6 0.4 0.2 0 -0.2 2 0.4 0.3 0.2 0.1 0 3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 计算横向分布系数:根据最不利荷载位置分别布置荷载。布置荷载时,汽车荷载距人行道边缘距离不小于 0.5m,人群荷载取 3KN/m2, 栏杆及人行道板每延米重取5.0KN/m,人行道板重
3、以横向分布系数的方式分配到各主梁上图 2 横向分布系数计算图式一号梁影响线三号梁影响线0.2 0.2 0.388 0.275 0.194 0.081 0.442 二号梁影响线5 4 3 2 1 50 180 130 180 0.6 0.575 0.350 0.188 0.0375 0.684 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 48 页4 从而可以各梁在不同荷载作用下的分布系数:汽车荷载: m汽1=0.5(0.575+0.35+0.188-0.0375)=0.538 m汽2=0.5(0.388+0.275+0.194+0.0
4、81)=0.469 m汽3=0.5(0.2+0.2+0.2+0.2)=0.4 人群荷载: m人1=0.684 m人2=0.442 m人3=0.22=0.4 2.1.2 杠杆原理法计算梁端剪力横向分布系数图 3 梁端剪力横向分布系数计算图式(尺寸单位:cm )0.422 q人q人501801801801301801.000.9380.251.001号梁2号梁3号梁160160 1601601 1.42220.875精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 48 页5 汽车荷载: m/1汽=0.50.875=0.438 m/2汽=0.
5、51.0=0.5 m/3汽=0.5(0.938+0.25)=0.594 人群荷载: m/1人=1.2222 m/2人=-0.422 m/3人=0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 48 页6 第三章主梁的内力计算3.1 永久作用效应3.1.1 永久荷载:假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担,则永久荷载计算结果如下表所示表 2 钢筋混凝土T形梁永久荷载计算表构建名构件尺寸( mm )单位长度体积重度每米延重主梁0.444 25 11.10 横隔梁中梁0.049 25 1.23 边梁0.0245 25 0.61 桥面铺装沥
6、青混凝土(2cm)0.032 21 0.67 混凝土垫层(9cm)0.144 23 3.31 3.98 栏杆及人行道5.0 140 16008071018016001600 1200 1090 150 16009018020110 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 48 页7 人行道重力平均分配到各个主梁为:2KN/m 表 3 各梁的永久荷载值(单位( KN/m )梁号主梁横隔梁栏杆及人行道桥面铺装层总计1(5) 11.1 0.61 2 3.98 17.70 2(4) 11.1 1.23 2 3.98 18.31 3 11
7、.1 1.23 2 3.98 18.31 3.1.2 永久作用效应计算表 4 影响线面积计算表项目计算面积影响线面积2/1Mll/42081421lll=75.03 4/1M3l/162032316321lll=56.27 2/1V1/21/200(ll8121221210=3.0625) 0V125.125.2421210l精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 48 页8 表 5 永久作用效应计算表梁号2/1M(KN/M)4/1M(KN/M)0V(KN)q 0q0q 0q0q 0q01(5)17.63 75.03 1323.
8、08 17.63 56.27 992.27 17.63 12.25 216.02 2(4)18.26 75.03 1370.00 18.26 56.27 1027.43 18.26 12.25 223.67 3 18.26 75.03 1370.00 18.26 56.27 1027.43 18.26 12.25 223.67 3.2 可变作用效应3.2.1 汽车荷载冲击系数计算:结 构 的 冲 击 系 数和 结 构 的 基 频f相 关 , 计 算 公 式 为mkgmkggGmc/1128/81.91005.113IC=121(160-18) 113+(160-18) (53.8-211)2+
9、121181603+18160(2160-53.8)2cm4=11.7810-2 m4HzHzmEIlfcc62.41128100.31078.115 .242210222由于 1.5HzHzf14, 那么:255.00157.01767.0Inf由此可得: 1+=1+0.255=1.255 3.2.2 公路- 级均布荷载qKqK=10.50.75KN/m=7.875KN/m PK=18055.245501803600.75KN/m =193.5KN QK=193.51.2=232.2KN 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共
10、 48 页9 表 6 公路 - 级车道荷载及其影响线面积计算表项目顶点位置qK(KN/m2)PK(KN)02/1Ml/2处7.875 193.5 75.03 4/1Ml/4处7.875 193.5 56.27 2/1Vl/2处7.875 193.5 12.25 0V支点处7.875 193.5 3.06 每延米人群荷载: q人=30.75KN/m=2.25KN/m 3.2.3可变作用弯矩效应计算弯矩计算公式:kKKyPqM01,由于只能布置两车道,则车道荷载横向折减系数为 1,荷载横向分布系数沿主梁纵向均匀变化,因此沿主梁的纵向相同。表 7 公路 - 级车道荷载产生的弯矩计算表(KNM) 梁号
11、内力m1+qK0PKykM 1 2/1M0.538 1.255 7.875 75.03 193.5 6.125 1199.17 4/1M0.538 56.27 4.594 898.78 2 2/1M0.469 75.03 6.125 10454.38 4/1M0.4669 56.27 4.594 783.69 3 2/1M0.4 75.03 6.125 891.58 4/1M0.4 56.27 4.594 668.70 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 48 页10 表 8 人群荷载产生的弯矩计算表(KNM) 梁号内力mq
12、人0M 1 2/1M0.684 2.25 75.03 115.47 4/1M0.684 56.27 86.60 2 2/1M0.422 75.03 74.62 4/1M0.422 56.27 55.96 3 2/1M0.4 75.03 67.53 4/1M0.4 56.27 50.64 永久荷载作用分项系数:2.1Gi汽车荷载作用分项系数:4.11Q人群荷载作用分项系数:4.1Qj基本组合公式如下:QjknjQjckQQgikmigiudSSSS211100(8.0c)表 9 弯矩基本组合计算表(KN M) 梁号内力永久荷载人群荷载汽车荷载弯矩组合值1 2/1M1323.08 115.47 1
13、199.17 3395.86 4/1M992.27 86.60 898.78 2546.00 2 2/1M1370.00 74.62 1045.38 3191.11 4/1M1027.43 55.96 783.69 2392.76 3 2/1M1370.00 67.53 891.58 2967.85 4/1M1027.43 50.64 668.70 2225.81 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 48 页11 3.2.4可变作用剪力效应计算在进行可变作用的剪力计算时,应计入横向分布系数沿主梁纵向桥跨方向的影响。通常按如
14、下方法处理:先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应; 再用支点剪力荷载分布系数/并考虑支点至 l/4 为直线变化来计算剪力效应。1) 跨中截面剪力2/ lV的计算公式为:kkkyPqmV01表 10 公路 - 级车道荷载产生的跨中剪力计算表2/ lV(KN) 梁号内力m 1+qK0PKyk剪力1 2/lv0.538 1.255 7.875 3.06 232.2 0.5 94.68 2 2/lv0.469 85.23 3 2/lv0.4 70.39 表 11 人群荷载产生的剪力计算表(KN) 梁号内力m q人0剪力效应1 2/ lv0.684 2.25 3.06 4.71 2 2/ lv0.442
15、 3.05 3 2/ lv0.400 2.76 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 48 页12 2) 支点处剪力0V的计算图 4 汽车荷载产生的支点剪力效应计算图式0.9171/120.5380.4380.5380.4380.4690.4690.5000.5000.4000.4000.5940.594l/4l/2l/41号梁2号梁3号梁精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 48 页13 图 5 人群荷载产生的支点剪力计算图式(单位:cm )6.1251
16、2.256.125q人=2.25KN/m1.000.9170.1960.0831.4220.6840.42.25N/m0.44420.6841.4220.4-0.4420.442-0.4421号梁3号梁2号梁精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 48 页14 在汽车荷载作用下,横向分布系数如图4 所示, 支点处剪力计算如下:1 号梁:0V=1.255 232.2 1.0 0.438+ 7.875 (24.5/2 0.538-0.75 24.5/4 0.1 0.5-0.25 24.5/8 0.1 2/3)=190KN2 号梁:
17、0V=1.255 232.2 1.0 0.5+ 7.875(24.5/2 0.469+0.75 24.5/4 0.031 0.5+0.25 24.5/8 0.031 2/3)=204.4KN3 号梁:0V=0V=1.255 232.2 1.0 0.4+ 7.875 (24.5/2 0.4-0.75 24.5/4 0.194 0.5+0.25 24.5/8 0.194 2/3)=226.9KN在人群荷载作用下,横向分布系数如图5 所示,支点处剪力计算如下:1 号梁:人10V=0.524.5 0.6842.25+121125. 2684.0422.185.24=23.52KN 2 号梁:人20V=
18、0.524.5 0.4422.25+121125.2442.0442.085.24=6.72KN 3 号梁:人30V=0.524.50.4 2.25+121125.24 .0085.24=8.50KN 3) 剪力效应基本组合基本组合公式为:ninjQjkQjcqikkQGikGiudSSSS12100各分项系数和弯矩基本组合相同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 48 页15 表 11 剪力效应节本组合表 ( 单位: KN) 梁号内力永久荷载人群汽车荷载基本组合值1 0V216.02 23.52 190.00 552.5
19、2 2/1V0 4.71 94.68 137.80 2 0V223.67 6.72 204.44 566.74 2/1V0 3.05 82.53 118.53 3 0V223.67 8.50 226.90 596.34 2/1V0 2.76 70.39 101.61 第四章主梁截面设计、配筋及验算4.1 主梁受力钢筋配置由弯矩基本组合计算表9 可以知道, 1号梁 Md=3395.86KNM最大,因此按1 号梁的弯矩进行配筋计算。设钢筋净保护层厚度为30mm ,钢筋重心至底边距离为sa=105mm ,则主梁的有效截面高度为:0h=h-sa=1600-105=1495mm 。按照公预规 5.2.3
20、 公式:ahAfhhhbhfMsssdfffcddbxbx000022式中:As: 受压区钢筋面积,As取零;fcd:混凝土轴心抗压设计强度,C30混凝土,fcd=13.8MPa;b:T 形截面腹板厚度,b=0.18m;bf: T 形截面受压区翼缘板计算宽度,bf=1.58m;0:结构重要性系数,0=1.0; 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 48 页16 将参数带入公式可求得受压区高度x=10.8cm84.10cm2图 6 钢筋布置图(单位: cm)钢筋布置图如图6 所示,钢筋的重心位置:sa=siisiaya=2(
21、3.142 (5 3.45+1.1)+8.043 (4.5+3.5+2.5+1.5+0.5)3.45 )/ (3.1421+58.043)=9.33cm 8.0160.0160.014.053.8 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 48 页17 实际有效高度:h0=h-a-y=160-3-9.33=147.67 按照公预规 9.1.12 要求,含筋率 u 满足规范要求:U=As/bfh0)=86.11/(158 147.67)=0.37%0.2% 4.2 截面抗弯承载力验算按照截面实际配筋面积计算截面受压区高度x 为:/
22、1fcsybfAfx=1588 .1328071.86=11.14cm=111.4mm 截面抗弯极限状态承载力为:20/xhxbfMfc=13.810001.580.1114(1.4767-0.1114/2 ) =3451.56KNm 3395.86KNm 所以承载力满足要求。4.3 斜截面弯起钢筋箍筋的配筋及验算4. 3.1 斜截面抗剪承载力计算由表 11 剪力基本组合表可以知道,支点剪力以3 号梁为最大,考虑安全因素,一律采用 3 号梁的剪力值进行抗剪计算,跨中剪力以1 号梁为最大, 一律以1 号梁的剪力值进行计算。0dV =596.34KN 2/1dV=101.61KN 假设最下排 2
23、根钢筋没有弯起而直接通过支点,则有:a=4.73cm,ho=h-a=160-4.73=155.27cm 根据公预规 5.2.9 条规定,构造要求需要满足:KN7.7807.1552180301051. 0bhf1051.030kcu,3 KNV34.59634.5960.1d0端部抗剪截面尺寸满足要求。若满足条件otd23d0bhf105. 0V,可不需要进行斜截面抗剪强度计算,仅按构造要求设置钢筋精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 48 页18 KNV34.59634.5960 .1d0KN24.1947 .155218
24、039.10 .1105.0bhf105.03otd23因此,d0V 0td23bhf105. 0,应进行持久状况斜截面抗剪承载力验算。4.3.2 弯起钢筋设计(1)按公预规 5.2.6 条与 5.2.11 条规定:最大剪力/dV 取用距支座中心h/2 处截面的数值,其中混凝土与箍筋共同承担的剪力/CSV不小于 60%/dV ,弯起钢筋(按 45弯起)承担剪力/sbV 不大于 40%/dV 。(2)计算第一排(从支座向跨中计算)弯起钢筋时,取用距支座中心h/2处由弯起钢筋承担的那部分剪力值。(3)计算第一排弯起钢筋以后的每一排弯起钢筋时,取用前一排弯起钢筋下面弯起点处由弯起钢筋承担的那部分剪力
25、值。弯起钢筋配置及计算图式如下图:图 7 弯起钢筋配置及计算图式(尺寸单位:cm)1m 1m 1m 1m 1m 596.4 137.8 1225 0.4Vd 0.6Vd 160 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 48 页19 由内插法可得,距支座中心h/2 处的剪力效应 Vd 为8 .13712258012258 .13734.596dVKN=566.40KN 则,dcs6.0 VV=0.6566.40KN=339.84KN dsb4.0 VV=0.4566.40KN=226.57KN 相应各排弯起钢筋的位置见图41 及
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