桥梁工程(上册)课程设计(17页).docx

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1、-桥梁工程(上册)课程设计-第 17 页一设计资料及构造布置（一）设计资料1. 桥梁跨径及桥宽：标准跨径： 40m；计算跨径：（正交、简支）39.1m；预制梁长： 39.96m。桥面宽度：0.25m（栏杆）+1.5 m（人行道）+9 m（车行道）+1.5 m（人行道）+0.25m（栏杆）。桥梁安全等级为一级，环境条件为 II 类，结构重要性系数取 1.1。2. 设计荷载：荷载等级：公路-I级，人群荷载：3kN/m23. 材料及工艺材料：预制 T 梁、湿接缝采用 C50（重度取 26 kN/m3）；现浇铺装层采用 C50 （重度取 25kN/m3），沥青混凝土铺装层重度取 24 kN/m3，防水

2、层厚度忽略不计；人行道栏杆采用轻型钢护栏（单侧重量 0.60kN/m），人行道板及纵梁采用 C30 混凝土(重度取 25 kN/m3)，抹面砂浆重度取 21 kN/m34. 设计规范公路工程技术标准JTG B012014； 公路桥涵设计通用规范JTG D602015； 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004。（二）横截面布置1. 主梁间距与主梁片数主梁翼板宽度为2500mm，桥面板采用现浇混凝土刚性接头。净1.75m+9 m+1.75 m的桥宽选用5片主梁。2. 主梁跨中截面主要尺寸拟定主梁高度：采用2300mmT梁翼板厚度：150mm，翼板根部加厚到250mm以抵抗较

3、大弯矩。腹板厚度：200mm马蹄：宽度500mm，高度380mm，与腹板交接处做三角形过渡，高度150mm，宽度150mm。3. 截面几何特性跨中截面如图1所示图1 单位（cm）经AutoCAD创建面域计算截面性质可得大毛截面：面积10215cm2；截面惯性矩83421000cm4；形心至上缘距离94.77cm。小毛截面：面积9465cm2；截面惯性矩77242000cm4；形心至上缘距离101.69cm。4. 检验截面效率指标上核心距： (1-2-1)下核心距： (1-2-2)截面效率指标： (1-2-3)表明以上初拟截面是合理的。5. 横截面沿跨长的变化如图所示，本设计主梁采用等高形式，横

4、截面的T梁翼板厚度沿跨长不变。梁端部区段由于锚头集中力的作用而引起较大的局部应力，也为布置锚具的需要，在距梁端2000mm范围内将腹板厚度加厚到与马蹄同宽。马蹄部分从1/8点附近开始向支点逐渐抬高，在马蹄抬高的同时腹板宽度亦开始变化。6. 横隔梁的设置本设计设置7道横隔板，布置在桥跨中点及距桥跨的中点距离为0.5m；1.0m；1.5m处。端横隔梁高度与主梁同高，厚度为上部260mm，下部240mm；中横隔梁高度为2120mm，预制部分厚度为170mm，现浇部分厚160mm。二主梁作用效应计算（一）永久作用效应计算1. 永久作用集度（1）预制梁自重跨中截面段主梁自重: (2-1-1)马蹄抬高与腹

5、板变宽段梁的自重： (2-1-2)支点段梁的自重： (2-1-3)边主梁的横隔梁中横隔梁的体积： 端横隔梁体积：故半跨内横隔梁重力为： (2-1-4)预制梁永久作用集度 (2-1-5)（2）二期永久作用现浇T梁翼板集度 (2-1-6)边梁现浇部分横隔梁一片中横隔梁（现浇部分）体积：一片端横隔梁（现浇部分）体积：故： (2-1-7)铺装8cm混凝土铺装：10cm沥青铺装：将桥面铺装均摊给五片主梁，则： (2-1-8)栏杆： (2-1-9)边梁二期永久作用集度： (2-1-10)2. 永久作用效应如图2所示，设x为计算截面离左右支座的距离，并令a=x/l 。图2主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： (

6、2-1-11) (2-1-12)永久作用计算效应计算见表11号梁永久作用效应 表1（二）可变作用效应计算1. 冲击系数和车道折减系数简支梁桥的基频可采用下列公式估算： (2-2-1)其中： (2-2-2)根据本桥的基频，可以计算出汽车荷载的冲击系数： (2-2-3)2. 计算主梁的荷载横向分布系数（1）跨中的荷载横向分布系数mc本设计桥跨内设七道横隔梁，具有可靠的横向联系，且称重结构的长度为： (2-2-4)计算主梁抗扭惯矩IT对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算： (2-2-5)式中：bi，ti相应为单个矩形截面的宽度和高度； ci矩形截面抗扭刚度系数； m梁截面划分成单个矩形截面个数。

7、对于跨中截面，翼缘板换算平均厚度: (2-2-6)马蹄部分的换算平均厚度： (2-2-7)如图3，示出了IT的计算图示，具体计算见表2图3 IT计算表 表2计算抗扭修正系数对于本设计主梁的间距相同，并将主梁近似看成等截面，可得： (2-2-8)式中：；。计算得：按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值 (2-2-9)式中：；。计算所得值列于表3 值 表3计算荷载横向分布系数1号梁的横向影响线和最不利布载如图4所示：图4 单位（mm）可变作用（汽车公路I级）：两车道： (2-2-10)可变作用（人群）： (2-2-11)（2）支点截面的荷载横向分布系数如图5，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并

8、进行布载，1号梁可变作用的横向分布系数可计算如下：图5 单位（mm）可变作用（汽车）：。 (2-2-12)可变作用（人群）：。 (2-2-13)（3）横向分布系数汇总（见表4） 一号梁可变作用横向分布系数 表4可变作用类别mcm0公路I级0.62820.3人群0.58641.103. 车道荷载的取值根据桥规4.3.1，公路I级的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值Pk为：计算弯矩时：计算剪力时：4. 计算可变作用效应在可变作用效应计算中，本设计对于横向分布系数的取值作如下考虑：支点处横向分布系数取，从支点至第一根横梁段，横向分布系数从直线过渡到，其余梁段均取。（1） 求跨中截面的最大弯矩和最大剪

9、力计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直接加载求可变作用效应，图示6出跨中截面作用效应计算图示，计算公式为：图6 单位（mm） (2-2-14)式中：所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩或剪力； 车道均布荷载标准值； 车道集中荷载标准值； 影响线上同号区段的面积：影响线上最大坐标值。可变作用（汽车）标准效应： (2-2-15) (2-2-16)可变作用（汽车）冲击效应： (2-2-17) (2-2-18)可变作用（人群）效应： (2-2-19) (2-2-20)(2-2-21)（2） 求支点截面的最大剪力图7示，支点截面最大剪力计算图示。图7 单位（mm）可变作用（汽车）效应： (2-2-22)可

10、变作用（汽车）冲击效应： (2-2-23)可变作用（人群）效应： (2-2-24)（三）主梁作用效应组合 主梁作用效应组合 表5表中：基本组合计算公式： (2-3-1)频遇组合计算公式： (2-3-2)准永久组合计算公式： (2-3-3)三行车道板计算（一）悬臂板荷载效应计算由于款夸比大于2，故按单向板计算，悬臂长度为1.15m。人行道各部分构造如图8所示：图8 单位（cm）1. 永久作用（1） 主梁架设完毕时桥面板可看成90cm长的单向悬臂板，计算图示见图9图9 单位（mm）计算悬臂根部一期永久作用效应为：弯矩： (3-1-1)剪力： (3-1-2)（2） 成桥后各部分作荷载作用集度：现浇部

11、分自重： 栏杆：混凝土现浇铺装层：人行道板：边纵梁重量：中纵梁重量：人行道砂浆抹面：故，二期永久作用效应如下：弯矩： (3-1-3) (3-1-4)（3） 总永久作用效应综上所述，悬臂根部永久作用效应为：弯矩： (3-1-5)剪力： (3-1-6)2. 可变作用在边梁悬臂板处，只作用有人群弯矩： (3-1-7)剪力： (3-1-8)3. 承载能力极限状态作用基本组合弯矩： (3-1-9)剪力： (3-1-10)（二）连续板荷载效应计算对于梁肋间的行车道板，在桥面现浇部分完成后，行车道板实际上是一个支承在一系列弹性支承上的多跨连续板，实际受力很复杂。通常采用较简便的近似方法进行计算。对于弯矩，先

12、计算出一个跨度相同的简支板在永久作用和活载作用下的跨中弯矩，再乘以一个偏安全的经验系数加以修正，以求得支点出及跨中截面的设计弯矩。弯矩修正系数可视板厚t与梁肋高度h的比值来选用。本设计，即主梁抗扭能力较大，取跨中弯矩：；支点弯矩：。对于剪力，可不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点剪力即为连续板的支点剪力。下面分别计算连续板的跨中和支点的作用效应值。1. 永久作用（1） 主梁架设完毕时桥面板可看成是90cm长的悬臂单向板，计算图示见图，其根部一期永久作用效应为：弯矩： (3-2-1)剪力： (3-2-2)（2） 成桥后先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值。根据公预规计算跨径按下列公式取用

13、：计算弯矩时：，但不大于；本设计。计算剪力时：；本设计。式中：板的计算跨径； 板的净跨径；板的厚度；梁肋宽度。计算图示见图10图10 单位（mm）图中，为现浇部分桥面板的自重；，是二期永久作用，包括8cm厚的混凝土垫层和10cm厚的沥青面层。计算得到简支板跨中二期永久作用弯矩及支点二期永久作用剪力为： (3-2-3) (3-2-4)（3） 总永久作用效应综上所述，支点断面永久作用弯矩为： (3-2-5)支点断面永久作用剪力为： (3-2-6)跨中断面永久作用弯矩为： (3-2-7)2. 可变作用根据桥规4.3.1条，桥梁结构局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载。根据桥规表4.3.1-2，后轮着地宽

14、度及长度为：平行于板的跨径方向的荷载分布宽度： (3-2-8)（1） 车轮在板的跨径中部时垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：，取，此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠，应求两个车轮荷载的有效分布宽度，折合成一个荷载的有效分布宽度。（2） 车轮在板的支承处时垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度： (3-2-9)（3） 车轮在板的支承附近，距支点距离为x时垂直于板的跨径方向荷载的有效分布宽度： (3-2-10)a的分布见图11将加重车后轮作用于板中央，求得简支板跨中最大可变作用（汽车）的弯矩为： (3-2-11)计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘布置。考虑了相应的有效工作宽度后，每米板宽承受的分布荷载如图11所示图11 单位（mm）支点剪力的计算公式为： (3-2-12)其中： (3-2-13) (3-2-14) (3-2-15) (3-2-16) (3-2-17) (3-2-18) (3-2-19)代入式中可得： (3-2-20)综上所述，可得到连续板可变作用（汽车）效应如下：支点断面弯矩： (3-2-21)支点断面剪力： (3-2-22)跨中断面弯矩： (3-2-23)3. 作用效应组合按桥规4.1.6进行计算承载能力极限状态作用效应基本组合。支点断面弯矩：(3-2-24)支点断面剪力： (3-2-25)跨中断面弯矩： (3-2-26)