桥梁工程课程设计任务书(39页).docx
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1、-桥梁工程课程设计任务书-第 38 页三峡大学桥梁工程课程设计任务书 设计题目: 桥梁工程课程设计任务书 学 院: 土木与建筑学院 指导老师: 汪 峰 姓 名: 邬 杰 学 号: 2010104117 班 级: 201010412013年9月桥梁工程课程设计课程设计名称:桥梁工程课程设计课程设计学分:2 课程设计周(时)数:2课程设计授课单位:土木工程系指导方式:集体辅导与个别辅导课程设计适用专业:土木工程(道桥方向)课程设计教材及主要参考资料:桥梁工程.姚玲森编.人民交通出版社,1990年桥梁工程.邵旭东等编.人民交通出版社,2007年桥梁工程.范立础编.人民交通出版社,2001年简支梁桥示
2、例集.易建国编.人民交通出版社,2000年桥梁工程课程设计指导书.桥梁教研室.哈尔滨工业大学教材科,2002年梁桥设计手册.桥梁编辑组.人民交通出版社,1990年公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)人民交通出版社 北京拱桥设计手册(上、下).桥梁编辑组.人民交通出版社,1990年配筋混凝土结构设计原理 袁国干主编,同济大学出版社服务课程名称: 桥 梁 工 程一、课程设计()教学目的及基本要求1、了解并掌握中小跨径简支梁桥上部结构的一般设计方法,具备初步的独立设计能力;2、初步掌握简支梁桥荷载横向分布系数m、主梁计算内力、横隔梁的计算弯矩、行车道板计算内力、橡胶支座的选择及验算等计算
3、能力;3、提高综合运用所学理论知识,具有独立分析问题和解决问题的能力;二、基本设计资料基本设计资料(1)标准跨径:A. 16m B20m. C25m(2)桥面净宽:A.净7.5+21.0 B. 净7.5+20.25 C.净7+21.0D. 净7+20.25(3)车辆荷载:A 公路级、B公路级(4)人群荷载:A.3.0KN/B.3.5KN/三、设计内容及安排设计内容包括计算上要求和绘图上的要求:1、计算上要求为:确定主梁的计算内力,包括恒载内力,用修正刚性横梁法、杠杆原理法计算荷载横向分布。作出荷载横向分布影响线、计算荷载横向分布系数(支点截面和跨中截面)、支点截面剪力、L/4处和跨中处弯矩、组
4、合内力;确定横隔梁的计算弯矩(活载用考虑抗扭刚度影响的偏心压力法求);行车道板内力计算(包括单向板、悬臂板),给出组合内力;支座尺寸的拟定及计算。2、绘图上的要求为:根据基本参数在3#图纸上给出该桥纵断面、横断面及平面图;在3#图纸绘桥跨主梁的配筋、横隔梁的配筋图。具体安排如下:根据标准跨径、桥面净宽、车辆荷载和人群荷载的不同进行组合,一人一题,不相重复;根据题目要求,查阅有关资料,确定纵断面、横断面形式,合理选择截面尺寸,主梁根数;独立进行内力计算编写课程设计报告及绘图。四、课程设计的考核方法及评定课程结束时,要求学生提供以下文件1、课程设计计算书;2、A3工程图纸课程设计成绩有二部分组成,
5、总分数为二个部分积分的平均。五、课程设计时间安排安排在课程结束后短学期内任务分配表:序号:1、60-AAAA,2、61-AAAB,3、63-AABA,4、63-AABB,5、64-BAAA,6、65-BAAB,7、66-BABA,8、67-BABB, 9、68-ABAA,10、69-ABAB,11、70-ABBA,12、71-ABBB,13、72-BBAA,14、73-BBAB,15、74-BBBA,16、75-BBBB,17、76-CAAA,18、77-CAAAB,19、78-CBAA,20、79-CBAB,21、80-CBBB,22、81-CBBA, 23、82-CAAB,24、83-CA
6、BB,25、84-CCAA,26、85-CCAB,27、86-CCBA,28、87-CCBB,29、88-CDAA, 30、89-CDAB,31、90-CDBB,32、91-CDBA,33、92-ACAA,34、93-ACAB,35、94-ACBA,36、95-ACBB, 37、96-BCAA,38、97-BCBA,39、98-BCBB,40、99-BCAB,41、100-BDAA,42、101-BDAB,43、102-BDBB, 44、103-BDBA,45、104-CDAA,46、105-CDAB,47、106-CDBB,48、107-CDBA,49、108-ADAA,50、109-ADA
7、B, 51、110-ADBA,52、111-ADBB,53、112-ACBB,54、113-ACAA,55-ACAB,56、-ACBA,57、-ADAA, 58、-ADBB,59、-ADAA一、设计资料1 桥面净宽:净7.5m(行车道)+21.0(护栏) 荷载: 公路级2 跨径及梁长:标准跨径 计算跨径 主梁全长3 材料 钢筋:采用HRB300钢筋,HRB335钢筋。 混凝土: 主梁:C40 人行道及栏杆:C25桥面铺装:C25(重度24KN/m)4 技术规范:公路桥涵设计通用规范(JTGD602004) 公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规范(GTGD622004)二、 桥梁尺寸拟定1 主
8、梁高度:h=1.50m梁间距:采用5片主梁,间距1.7m。2 横隔梁:采用五片横隔梁,间距为54.9m,梁高1.2m, 横隔 梁下缘为17cm,上缘为18cm。3 主梁梁肋宽:梁肋宽度为20cm。4 桥面铺装:分为上下两层,上层为沥青砼厚2.0cm, 下层为C25 防水混凝土垫层厚9.0cm。桥面采用1.5%横坡。5 桥梁横断面及具体尺寸:(见作图)6.桥梁纵断面及具体尺寸:(见作图)三、桥梁计算 一、主梁的计算 1、主梁的抗弯及抗扭惯性矩、 求主梁界面的重心位置(图3) 、平均板厚: H=1/2(10+18)=14(cm)2. 计算结构自重集度(表1) 结构自重集度计算表 表1 主梁横隔梁对
9、于边主梁对于中主梁桥面铺装层栏杆及人行道合计对于边主梁对于中主梁3.结构自重内力计算(表2) 边中主梁自重产生的内力 表2截面位置x内力剪力Q(KN)弯矩(KNm)X=0 (0) (0)主: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。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置(图4)图4 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3)表3梁号公路级人群荷载1(5)号梁1.52(4)号梁03号梁0(2)跨中荷载横向分布系数(修正偏心压
10、力法)如前所述,本例桥跨内设有五道横隔梁,具有可靠的横向联系,且承重结构的宽跨比为:, 故可以按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数。计算抗扭修正系数: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=5,梁间距为1.70m,则: 1(5)号梁在两边主梁处的横向影响线竖标值为: 2(4)号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为: 3号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为: 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5) 计算荷载横向分布系数mc(表4)梁号汽车荷载人群荷载1(5)号梁0.6342(4)号梁 0.4173号梁0.2(3)荷载横向分布系数汇
11、总(表5) 荷载横向分布系数 表5梁号荷载位置 公路级人群荷载备注1(5)号梁跨中0.5650.634按“修正偏心压力法”计算支点0.4561.5按“杠杆法”计算2(4)号梁跨中0.4820.417按“修正偏心压力法”计算支点0.5000按“杠杆法”计算3号梁跨中0.4000.2按“修正偏心压力法”计算支点0.6180按“杠杆法”计算(4)均布荷载和内力影响线面积计算(表6) 均布荷载和内力影响线面积计算表 表6截面类型公路级均布荷载(KN/m)人群(KN/m)影响线面积(或m)影响线图线10.53.010.53.0 10.53.010.53.0(5)公路级集中荷载计算 计算弯矩效应时: 计算
12、剪力效应时: (6)计算冲击系数C40混凝土E取 介于1.5Hz和14Hz之间,按桥规2.3.4条规定,冲击系数按照下式计算:(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。如(表7)梁号截面荷载类型qk或qr(KN/m)Pk(KN)1+mc或yS(KNm或KN)S1或5号梁M1/2公路10.5258.41.2450.56575.65558.751676.611117.86人群3.0/0.63475.65 143.89 M1/4公路10.5258.41.2450.56556.73419.011257.40838.39人群3.0/0.63456.73107.90Q1/
13、2公路10.5310.081.2450.5653.07522.71131.770.5109.06人群3.0/0.6343.0755.852或4号梁M1/2公路10.5258.41.2450.48275.65476.671430.31953.64M人群3.0/0.41775.65 94.64 M1/4公路10.5258.41.2450.48256.73357.451072.68715.23人群3.0/0.41756.7370.97Q1/2公路10.5310.081.2450.4823.07519.38112.410.593.04人群3.0/0.4173.0753.853号梁M1/2公路10.52
14、58.41.2450.40075.65395.571186.98791.40M人群3.0/0.275.65 45.39 M1/4公路10.5258.41.2450.40056.73296.14890.19593.55人群3.0/0.256.7334.04Q1/2公路10.5310.081.2450.4003.07516.0893.290.577.21人群3.0/0.23.0751.85(8)计算支点截面汽车荷载最大剪力绘制1(5)号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 图6(a) 1(5)号梁支点计算简图(尺寸单位:m) 横向分布系数变化区段的长度: m变化区荷载重心处的
15、内力影响线坐标为利用桥梁工程(邵旭东 主编)的式(2-3-44)和式(2-3-46)计算,则得则,公路-级作用下,1(5)#梁支点的最大剪力为计算支点截面人群荷载的最大剪力同理绘制2(4)号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图6(b) 2(4)号梁支点计算简图(尺寸单位:m)则,公路-级作用下,2(4)#梁支点的最大剪力为支点截面人群荷载的最大剪力绘制3号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6(c)图6(c) 3号梁支点计算简图(尺寸单位:m)则,公路-级作用下,3#梁支点的最大剪力为支点截面人群荷载的最大剪力(9)内力组合 承载能力极限状态内力组
16、合计算(表8) 永久荷载作用分项系数: =1.2 汽车荷载作用分项系数:=1.4 人群荷载作用分项系数:=1.4可变作用效应的频遇值系数:汽车荷载(不计冲击力)取0.7,人群荷载取1 弯矩(KNm)剪力(KN)组合表 表8梁号内力结构自重汽车荷载人群荷载1或5M1/21486.41676.6143.94292.0882803.92M1/41113.11570.4107.93655.1282320.28Q1/20131.775.9191.08698.139Q0241.7262.0430.8691.392455.9282或4M1/21559.81430.394.6 3980.1322655.61M
17、1/41169.81072.771.0 2985.061991.69Q1/20112.413.9 161.74282.587Q0253.6271.1911.9 697.314455.3333M1/21559.81187.045.43584.4082436.1M1/41169.8890.1934.02688.1061826.933Q1/2093.291.9132.73467.203Q0253.6310.995.7746.09476.993注:桥梁结构重要性系数,本例取为1.0 与其它可变荷载作用效应组合系数,本例取为0.8二、主梁的配筋1.正弯矩配筋由弯矩基本组合计算表7可以看出,1号梁值最大,
18、考虐到施工方便,并留有一定的安全储备,故按1号梁计算弯矩进行配筋。设钢筋净保护层为3.3cm,钢筋重心至底边距离为a=18cm,则主梁有效高度为已知1号梁跨中弯矩,下面判断主梁为第一类T形截面或第二类T形截面: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,为桥跨结构重要性系数,取为1.0;为混凝土轴心抗压强度设计值,因为是C40混凝土,故;为T形截面受压区翼缘有效宽度,取下列三者中的最小值。(1)计算跨径的1/3:(2)相邻两梁的平均间距:d=170cm(3)此处,b为梁腹板宽度,其值为20cm,为承托长度,其值为75cm,为受压区翼缘悬出板的平均厚
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