（最新）桥梁工程(上)课程设计.pdf

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1、重庆交通大学桥梁工程（I）课程设计姓 名：学 号：年 级：班 级：专 业：指导教师：20 年月目录目录.2一基本资料.5二主梁作用效应计算.6(一).T梁毛截面几何特性计算.6（1）中 T 梁跨中截面毛截面几何特性：.6（2）中 T 梁端部截面毛截面几何特性：.7（3）边 T 梁跨中截面毛截面几何特性：.8（4）边 T 梁端部截面毛截面几何特性：.9（二）边主梁永久作用效应计算：.9（1）永久作用集度：.91）一期永久作用:.92）二期永久作用.91.现浇部分：.92.铺装：.93.栏杆和人行道.94.边梁二期永久作用集度：.105.边主梁永久作用效应.10（2）边主梁可变作用效应计算（修正刚

2、性横梁法）：.101）冲击系数与横向车道布载系数：.102）计算边主梁的荷载横向分布系数：.111.跨中的横向荷载分布系数cm：.111计算主梁抗扭转惯性矩TI：.112计算抗扭修正系数：.123按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值：.134计算荷载横向分布系数：.132.支点截面的荷载横向分布系数0m：.143.横向分布系数汇总（见表2-4）：.153）车道荷载的取值：.164）计算可变作用效应：.161.求跨中截面最大弯矩和最大剪力：.162.求四分点截面的最大弯矩和最大剪应力.183.求支点截面的最大剪力.19（3）主梁作用效应组合：.21三桥面板内力计算.22（一）悬臂板荷载效应计

3、算.22（1）永久作用：.221）一期永久作用效应：.22计算图式见图 3-2.22（2）可变作用：.24（3）承载能力极限状态作用基本组合：.24（二）连续板荷载效应计算.24（1）永久作用.251）一期永久作用：.252）二期永久作用：.253）总永久作用效应：.27（2）可变作用.271）车轮在板的跨径中部时：.272）车轮在板的支承处时：.283）车轮在板的支承附近，距支点距离为x 时：.28（3）作用效应组合.29参考文献：.306.中华人民共和国行业标准.公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JT/T663-2006）.北京：人民交通出版社，2006.307.范立础.桥梁工程（上册）（第二

4、版）.北京：人民交通出版社，2012.3013.庄军生.桥梁减震、隔震支座和装置.北京：中国铁道出版社，2012.3114.庄军生.桥梁支座（第三版）.北京：中国铁道出版社，2008.31一基本资料1.荷载等级：公路-I 级，人群荷载：3kN/m22.桥面宽度：（栏杆）+m（人行道）+9 m（车行道）+m（人行道）+（栏杆）。3.桥梁标准跨径 40m；计算跨径（正交、简支）；预制梁长。桥梁安全等级为一级，环境条件为 II 类，结构重要性系数取。4.地质条件和水文资料见下发的桥位断面图。5.采用规范：公路工程技术标准 JTG B012014；公路桥涵设计通用规范JTG D60 2015；公路钢筋

5、混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D62 2004。6.使用材料：预制 T梁、湿接缝采用C50（重度取 26kN/m3），材料用量见表1；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，防水层厚度忽略不计；人行道栏杆采用轻型钢护栏（单侧重量 m），人行道板及纵梁采用C30混凝土(重度取 25kN/m3)，抹面砂浆重度取21kN/m3。7.主梁计算时：单片 T 梁自重可视为纵向均布荷载；湿接缝对应现浇部分横隔梁按厚度 16cm 计算，湿接缝桥面板按厚度 15cm 计算。二期恒载按每片梁横向宽度上的铺装就直接作用在该片梁上计算，人行道与栏杆的重量按平

6、均分配到各片梁上计算。二主梁作用效应计算(一).T梁毛截面几何特性计算（1）中 T梁跨中截面毛截面几何特性：小毛截面面积：A=9465(cm2)小毛截面重心离截面上缘的距离：d=(cm)小毛截面对重心轴的惯性矩：I=*107(cm4)大毛截面面积：A=10215(cm2)大毛截面重心离截面上缘的距离：d=(cm)大毛截面对重心轴的惯性矩：I=*107(cm4)图 1-1 中主梁跨中截面毛截面尺寸（单位：cm）（2）中 T梁端部截面毛截面几何特性：小毛截面面积：A=14980(cm2)小毛截面重心离截面上缘的距离：d=(cm)小毛截面对重心轴的惯性矩：I=*107(cm4)（3）边 T梁跨中截面

7、毛截面几何特性：小毛截面面积：A=(cm2)小毛截面重心离截面上缘的距离：d=(cm)小毛截面对重心轴的惯性矩：I=*107(cm4)大毛截面面积：A=(cm2)大毛截面重心离截面上缘的距离：d=(cm)大毛截面对重心轴的惯性矩：I=*107(cm4)图 1-2 边主梁跨中截面毛截面尺寸（单位：cm）（4）边 T梁端部截面毛截面几何特性：小毛截面面积：A=15490(cm2)小毛截面重心离截面上缘的距离：d=(cm)小毛截面对重心轴的惯性矩：I=*107(cm4)（二）边主梁永久作用效应计算：（1）永久作用集度：1）一期永久作用:1g*26/=(kN/m)2）二期永久作用 1.现浇部分：1G*

8、26/=(kN/m)2.铺装：8cm 厚混凝土铺装：*25=25(kN/m)10cm厚沥青铺装：*9*24=(kN/m)平均分到 5 片主梁：2G(25+/5=(kN/m)3.栏杆和人行道：人行道栏杆采用轻型钢护栏，单侧重量：(kN/m)作用效应 M（kN/m）作用效应 V（kN/m）支点跨中29.56 39.10 04236.71 5648.95 577.90 288.95 014.66 39.10 02101.16 2801.54 286.60 143.30 044.22 39.10 06337.87 8450.50 864.50 432.25 0项目）（作用m/kNgi）（计算跨径ml作

9、用种类1g2g21ggg)81(2gl跨中)323(412gl跨)41(41gl跨)21(gl支点人行道板及纵梁，抹面砂浆每延米：*21/9+(3564*2+11160+4158+6885)*25/9/10000=(kN/m)平摊给 5 片主梁，故：3G+*2/5=(kN/m)4.边梁二期永久作用集度：2g+=(kN/m)5.边主梁永久作用效应计算结果见表 2-1（2）边主梁可变作用效应计算（修正刚性横梁法）：1）冲击系数与横向车道布载系数：先计算结构基频：)z(41.319.262883854.01045.31.39214.321022HmEIlfcc-（）边主梁永久作用效应表 2-1其中对

10、于简支梁桥：)m/kg(19.26288.9102503025.13gGmc由此按规范计算得汽车荷载冲击系数为：201.00157.0ln1767.0f-（）由于行车道净宽 9m，为双车道，故横向车道布载系数取2）计算边主梁的荷载横向分布系数：1.跨中的横向荷载分布系数cm：如前所述，本桥有可靠的横向联系，且承重结构长宽比为：2128.35.121.39BL故可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cm 1 计算主梁抗扭转惯性矩TI：对于 T 形梁截面，抗扭惯矩可按近视按下式计算：niiiiTtbaI13-（）式中：iitb,相应为单个矩形截面的宽度和高度ia矩形截面抗扭刚度系数

11、n梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面，翼缘板的平均换算厚度为：)(12.1725011525105.01151540105.0t1cm）（分块名称(cm)(cm)/翼缘板250 17.12 14.6 0.333 4.18 腹板187.38 20 9.37 0.311 4.66 马蹄50 45.5 1.1 0.152 7.16 16.00 bbiiiiitta）（43-3m10?iiiTtbaI马蹄的换算平均厚度为：)(5.452)5338(t3cm图 2-1 示出了TI的计算图示，TI见表 2-22计算抗扭修正系数：由于主梁间距相等，并将主梁近似看成等截面，有：图 2-1 TI计算图式

12、（尺寸单位：cm）TI计 算 表表 2-2iiTiIaEIGl221211-（）式中：G=；l=；Til=*5=；a1=5m；a2=；a3=0m；a4=；a5=-5m；II=*107cm4故：=3按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值：5121jjjijaean-（）式中：n=5；m5.62)55.2(2221j2jna将计算所得结果列入表2-3 中：4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图示如图2-2 所示：梁号52.50-2.5-510.5712 0.3856 0.2000 0.0144-0.1712 20.3856 0.2928 0.2000 0.1072 0.014

13、4 30.2000 0.2000 0.2000 0.2000 0.2000 1i2i3i4i5iiaij值表 2-3可变作用（汽车公路-I 级）：双车道：6452.01)1332.02668.03933.04970.0(21cqm可变作用（人群）：5898.0crm 2.支点截面的荷载横向分布系数0m：如图 2-3 所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，1 号梁可变作用的横向分布系数可计算如下：图 2-2 跨中的横向分布系数cm计算图式（尺寸单位：cm）可变作用类别0.64520.3人群0.58981.1公路-I 级cm0m可变作用（汽车）：3.06.021oqm可变作用（人群）

14、：1.1orm 3.横向分布系数汇总（见表2-4）：图 2-3 跨中的横向分布系数0m计算图式（尺寸单位：cm）1 号梁可变作用横向分布系数表 2-43）车道荷载的取值：由规范，公路-I 级车道荷载均布荷载标准值为：)/(5.10mkNqk计算弯矩时(桥梁计算跨径在 5m与 50m之间）：)(2.3381301.392)130(2kNlPk）（计计算剪力时：)(84.4052.338*2.1kNPk4）计算可变作用效应：在可变效应计算中，做如下考虑：支点处横向分布系数取0m，从支点到第一根横梁段，横向分布系数从0m过渡到cm，其余梁段均取cm1.求跨中截面最大弯矩和最大剪力：计算跨中截面最大弯

15、矩和最大剪力采用直接加载求可变作用效应，图2-4 为跨中截面作用效应计算图式，计算公式为：ymPmqSkk-（）式中:S所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩或剪力；kq车道均布荷载标准值；kP车道集中荷载标准值；影响线上同好区段面积；y影响线上最大坐标值。可变作用（汽车）标准效应：7583.0*55.4*5.10*3452.0775.9*2.338*6452.05.0*1.39*775.95.10*6452.0maxM =（kN）0388.0*55.4*5.10*3452.0*5.05.0*84.405*6452.05.0*55.19*5.05.10*6452.0maxV =（kN）可变作用（汽

16、车）冲击效应：图 2-4 跨中截面作用效应计算图式)(44.68610.3415201.0mkNM?)(91.3271.163201.0kNV可变作用（人群）效应：7583.0*55.4*5102.0*35.0*1.39*775.93*5898.0maxM =（kN/m）5.0*0388.0*55.4*5102.0*35.0*55.19*5.03*5898.0maxV =（kN）2.求四分点截面的最大弯矩和最大剪应力图 2-5 为四分点截面作用效应计算图式。可变作用（汽车）标准效应：23756.01711.1*55.4*5.10*3452.033125.7*2.33821.39*33125.7

17、5.10*6452.0max）（M =（kN/m）0388.0*55.4*5.10*3452.0*5.075.0*84.405*6452.075.0*325.29*5.05.10*6452.0maxV =（kN）可变作用（汽车）冲击效应：)(15.51495.2557201.0mkNM?)(38.5457.270201.0kNV可变作用（人群）效应：）（3756.01711.1*5.0*55.4*5102.0*35.0*1.39*33125.73*5898.0maxM=（kN/m）5.0*0388.0*55.4*5102.0*35.0*325.29*75.03*5898.0maxV=（kN）3

18、.求支点截面的最大剪力图 2-6 为支点截面作用效应计算图式。可变作用（汽车）标准效应：图 2-5 四分点截面作用效应计算图式20388.09679.0*55.4*5.10*3452.08836.0*84.4051*1.39*5.05.10*6452.0max）（）（V =（kN）可变作用（汽车）冲击效应：)(46.7151.355201.0kNV可变作用（人群）效应：)(10.385.0*0388.09679.0*55.4*5102.0*31*1.39*5.03*5898.0maxkNV）（序号荷载类别跨中截面四分点截面支点截面（1）第一期永久作用5648.9504236.71 288.95

19、 577.90（2）第二期永久作用2801.5402101.16 143.30 286.60（3）总永久作用=（1）+（2）8450.4906337.87 432.25 864.50（4）可变作用（汽车）公路I 级3415.10 163.71 2557.95 270.57 355.51（5）可变作用（汽车）冲击686.4432.91514.15 54.38 71.46（6）可变作用（人群）343.428.78258.99 19.59 38.10（7）标准组合=（3）+（4）+（5）+（6）12895.45 205.40 9668.96 776.79 1329.57（8）短期组合=(3)+0.7

20、*（4）+0.4*(6)10978.43 118.11 8232.03 629.49 1128.60（9）极限组合=1.1*1.2*(3)+1.4*(4)+(5)+1.05*(6)17867.67 312.94 13396.16 1093.62 1842.68 maxMmaxVmaxVmaxVmaxM)(mkN?)(kN)(kN)(kN)(mkN?（3）主梁作用效应组合：由规范，本例根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：短期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，见表2-5：宽比图 2-6 支点截面作用效应计算图式主梁作用效应组合表 2-5三桥面板内力计算桥面板按悬臂板

21、（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两种情况来计算。（一）悬臂板荷载效应计算由于宽跨比大于 2，故按单向板计算，悬臂长度为（1）永久作用：1）一期永久作用效应：计算图式见图 3-22021glM-（）0glV-（）计算永久作用效应为：图 3-1 图 3-3 图 3-2 图 3-4 悬臂板计算图式（尺寸单位：cm）（11.0*25*22.0*06.056.0*25*66.0*06.0289.0*21*89.0*025.0225.0*弯矩：)(58.2315.1*226*15.1*15.0215.1*26*15.1*1.01mkNMg?剪力：)(23.5226*15.1*15.026*15.1*1.

22、01kNVg2）二期永久作用效应：计算图式见图 3-3.图中2g为 8cm厚 C50砼自重，P为栏杆自重，21PP、代表人行道纵梁自重，3P代表抹面砂浆以及人行道板自重。弯矩：25*33.0*14.01*25*33.0*2.0025.1*25*25.0*1.0025.1*6.0215.1*25*15.1*08.02）（gM)(29.5mkN?剪力：21*89.0*025.0)88.0*06.033.0*14.033.0*2.025.0*1.015.1*08.0(*256.02gV)(12.8kN3）总永久作用效应：综上所述，悬臂板总永久作用效应为：)(87.729.558.2mkNMg?)(3

23、5.1312.823.5kNVg05.0 MMc07.0 MMS）22.1*75.0*4.187.7*2.1(*1.1)(80.11mkN?)*75.0*4.12.1(*1.1rgdVVV）7.2*75.0*4.135.13*2.1(*1.1)(74.20kN（2）可变作用：在边梁悬臂板处，只作用有人群，计算图式见图3-3弯矩：)(22.19.0*35.02mkNMr?剪力：)(7.29.0*3kNVr（3）承载能力极限状态作用基本组合：由规范：)*75.0*4.12.1(*1.1rgdMMM-（）-（）（二）连续板荷载效应计算本例中板厚 t=15cm，梁肋高度 h=225cm，故其比值：41

24、0667.022515ht即主梁抗扭能力较大，取：跨中弯矩：-（）支点弯矩：-（）对于剪力，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0ll)(3.2mll0l点剪力。（1）永久作用 1）一期永久作用：计算图式见图 3-5：弯矩：)(65.134.0*226*4.0*1.029.0*26*9.0*15.01mkNMg?剪力：)(03.4226*4.0*1.026*9.0*15.01kNVg 2）二期永久作用：先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值，由规范，梁肋间的板，其计算跨径按下列规定取用：计算弯矩时：blltll00不小于且；本例：)(5.22.03.2ml计算剪力时：；

25、本例：式中：板的计算跨径；板的净跨径；图 3-5 连续板计算图式（尺寸单位：cm）tb板的厚度；梁肋宽度。计算图式见图 3-6：图 3-6 中，现浇部分桥面板自重：)/(9.31*26*15.01mkNg二期永久作用（沥青与C50砼铺装）：)/(4.41*24*1.01*25*08.02mkNg由此可计算得简支板跨中二期永久作用弯矩及支点二期永久剪力：弯矩：)(53.44.4*625.0*5.2*5.09.3*25.0*)625.05.0(2mkNMg?图 3-6 简支板二期作用计算图式（尺寸单位：cm）)(54.12/07.3mamlma67.132)(39.135.218.0*22.0ma

26、07.367.14.1剪力：)(04.615.1*4.425.0*9.32kNVg 3）总永久作用效应：综上所述，支点断面永久作用弯矩为：)(82.453.4*7.065.1mkNMsg?支点断面永久作用剪力为：)(07.1004.603.4kNVsg跨中断面永久作用弯矩为：)(27.253.4*5.0mkNMcg?（2）可变作用由公路桥涵设计通用规范（JTG_D60-2015），桥梁局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载。规范中表规定，车辆荷载前轮着地长度及宽度为*，中、后轮着地尺寸为*，则：mbma6.0,2.011平行于板的跨径方向的荷载分布宽度：)(96.018.0*26.021mhbb 1

27、）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：前轮：321lhaa-（）既：故取 a=，此时两个后轮的有效分布宽度发生重叠，则其荷载有效宽度：折合成一个荷载的有效分布宽度：abPp2 2）车轮在板的支承处时：垂直于板的跨径方向的荷载的有效分布宽度：mlmthaa83.03)(71.015.018.0*22.021-（）故取 a=3）车轮在板的支承附近，距支点距离为x 时：)(283.0221mxmxthaax-（）a的分布见图 3-6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：)2(8)1(10blapMp-（）)296.05.2(54.18140197.

28、1)(48.27mkN?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3-6 所示，支点剪力spV的计算公式为：)(1(44332211yAyAyAyAVsp-（）其中：)(45.4554.1*2140231kNaPpbAA22)(8)(21)(21aababPaappA?)(19.796.0*83.0*54.1*883.054.1*1402kN）（abPp2baPp2baPp224)(8)(21)(21aababPaappA?)(16.596.0*91.0*54.1*891.054.1*1402kN）（7913.03.296.0*5.

29、03.21y9486.03.231*355.03.22y2261.03.296.0*5.004.03y0630.03.2315.0*3104.01y代入上式，得：)063.016.52261.045.459486.019.77913.045.45(197.1spV)(90.63kN综上所述，可得连续板可变作用（汽车）效应如下：支点断面弯矩为：)(24.1948.27*7.0mkNMsp?支点断面剪力为：)(90.63kNVsp跨中断面弯矩为：)(74.1348.27*5.0mkNMcp?（3）作用效应组合按公路桥涵设计通用规范来进行承载能力极限状态作用效应基本组合：图 3-6 简支板可变作用（

30、汽车）计算图式)(46.44)24.198.182.42.1(1.1)8.12.1(1.1mkNMMspsg?支点断面弯矩)(81.139)90.638.107.102.1(1.1)8.12.1(1.1kNVVspsg支点断面剪力)(20.30)74.138.127.22.1(1.1)8.12.1(1.1mkNMMcpcg?跨中断面弯矩参考文献：1.中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）.北京：人民交通出版社，2015.2.中华人民共和国行业标准.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）.北京：人民交通出版社，2005.3.中华人民共和国行业标准.公路

31、桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）.北京：人民交通出版社，2007.4.中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）.北京：人民交通出版社，2004.5.中华人民共和国行业标准.公路桥梁板式橡胶支座（JT/T 4-2004）.北京：人民交通出版社，2004.6.中华人民共和国行业标准.公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JT/T663-2006）.北京：人民交通出版社，2006.7.范立础.桥梁工程（上册）（第二版）.北京：人民交通出版社，2012.8.易建国.混凝土简支梁(板)桥(第 3 版).北京：人民交通出版社，2006.9.廖朝华.公路桥涵设计手册墩台与基础（第二版）.北京：人民交通出版社，2013.10.盛洪飞.桥梁墩台与基础工程（第二版）.北京：人民交通出版社，2014.11.刘效尧，徐岳.公路桥涵设计手册梁桥（第二版）.北京：人民交通出版社，2011.12.闫志刚.看范例快速学习钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计.北京：机械工业出版社，2013.13.庄军生.桥梁减震、隔震支座和装置.北京：中国铁道出版社，2012.14.庄军生.桥梁支座（第三版）.北京：中国铁道出版社，2008.15.李杨海.公路桥梁 支座实用手册.北京：人民交通出版社，2009.