桥梁工程课程设计

桥梁工程Ⅰ课程设计报告书姓名：专业：桥梁工程学号：班级：教师：2015年6月目录一．设计资料及构造布置1、设计资料···················第3页2、横截面布置··················第4页（1）主梁间距及主梁片数············第4页（2）梁跨中截面主要尺寸拟定··········第5页（3）计算截面几何特征·············第6页（4）检验截面效率指标ρ············第7页3、横截面沿跨长的变化··············第7页4、横隔梁的设置·················第7页二、主梁作用效应计算1、永久作用效应计算···············第8页2、可变作用效应计算···············第10页（1）冲击系数和车道折减系数········第10页（2）计算主梁的荷载横向分布系数········第10页（3）车道荷载的取值············第15页（4）计算可变作用效应···········第15页3、主梁效应组合················第18页三、桥面板内力计算1、悬臂板荷载效应计算·············第19页2、连续板荷载效应计算·············第19页3、作用效应组合················第24页第3页一、设计资料及构造布置（一）设计资料1、桥型选择桥型选择为预应力简支T型梁桥2、桥梁跨径及桥宽标准跨径：30m(墩中心距离）；主梁全长：29.7m；计算跨径：29.1m；桥面净空：0.25m(栏杆)+1.00m(人行道)+9.00m(行车道)+1.00m(人行道)+0.25m(栏杆)=11.5m。3、设计荷载公路-II级，人群荷载：2mkN0.3，每侧人行栏重力的作用力为2m.52kN1。3、材料及工艺混凝土：主梁用C50，栏杆及桥面铺装用C30。预应力钢筋采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）的s15.2钢绞线。普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB335钢筋，直径小于12mm的均用R235钢筋。按后张法施工工艺制作主梁，预埋管道选择波纹管和夹片锚具。4、设计依据（1）交通部颁《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGB01—2003），简称《基规》；（2）交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004），简称《桥规》；（3）交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004），简称《公预规》第4页（二）横截面布置1、主梁间距与主梁片数主梁间距通常随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效，故采用主梁间距2400mm，考虑设计资料给出的桥面净空选用5片主梁，布置如图-1,图中单位（mm）。第5页2、主梁跨中截面主要尺寸拟定（1）主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/15~1/25，标准设计中高跨比约在1/18~1/19，所以取梁高为1800mm。（2）主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度主要取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求，还应考虑能否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求，故预制T梁的翼板厚度取150mm,翼板根部厚度加厚到300mm，以抵抗翼缘根部较大的弯矩。在预应力混凝土梁中腹板内的主拉应力较小，腹板厚度一般由布置预制孔管的构造决定，同时从翼板本身的稳定条件出发，翼板厚度不宜小于其高度的1/15，故腹板厚度取180mm。马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄面积占截面总面积的10％~20％为合适，考虑到主梁需要配置较多的钢束，同时还根据《公预规》9.4.9条对钢束净距及预留管道的构造要求，初拟马蹄宽度为400mm,高度300mm，马蹄与腹板交接处作三角过渡，高度190mm，以减小局部应力。按照以上拟定的外形尺寸，绘出预制梁的跨中截面图，图-2，图中单位（mm）第6页3、计算截面几何特征将主梁跨中截面划分成五个规则图形的小单元，进行截面几何特性列计算，计算结果见表-1跨中截面集合特性计算表表-1分块名称分块面积2cmAi分块形心到上缘距离cmyi分块面积对上缘静距3cmyASiii分块面积自身惯性矩4cmIicmyydisi分块面积对截面形心得惯性矩42cmdAIiix4cmIIIxi234567大毛截面翼板36007.5270006750050.7979289240.0899356740.089三角承托5702011400712538.297836000.2985843125.2985腹板243082.52004753690562.5-24.2031423447.3375114009.837下三角209143.66730026.4034191.611-85.3701523196.461527388.071马蹄120016519800090000-106.70313662612.9113752612.918009466901.40330593876.2（cm）58.30小毛截面翼板28507.5213756750056.0458952112.7119019612.711三角承托5702011400712543.5451080837.4161087962.416腹板243082.52004753690562.5-18.955873038.40214563600.902下三角209143.66730026.4034191.611-80.1221341667.8051345859.416马蹄120016519800090000-101.45512351631.4812441631.487259461276.40328458666.93（cm）63.55第7页4、检验截面效率指标ρ（希望ρ在0.5以上）上核心距：）（cm388.313.5818080092.30593876xsyAIk下核心距：cm)(522.653.5880092.30593876sxyAIk截面效率指标：5.05384.0180522.65388.31hkkxs所以表明以上初拟的主梁跨中截面是合理的。（三）横截面沿跨长的变化本设计主梁采用等高形式，横截面的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1930mm范围内将腹板加厚到与马蹄同宽。马蹄部分为配合钢束弯起而从六分点附近（第一道横隔梁处）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。（四）横隔梁的设置模型试验结果表明，在荷载作用处的主梁弯矩横向分布，当该处有横隔梁时比较均匀，否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大，为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁；当跨度较大时，应设置较多的横隔梁，故，在桥跨中点和三分点、六分点、支点处设置七道横隔梁，其间距为4.85m。端横隔梁的高度与主梁同高，厚度为上部260mm,下部240mm,中横隔梁高度为1500mm，厚度为上部180mm,下部为160mm。（二）主梁作用效应计算根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过可变作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（一般取跨中、四分点、变化点截面和支点截面）的永久作用和最大可变作用效应，然后再进行主梁作用效应组合。第8页（一）永久作用效应计算1、永久作用集度（1）预制梁自重①跨中截面段主梁的自重（六分点截面至跨中截面，长9.7m)：kN0308.17607.9257259.01G②马蹄抬高与腹板变宽梁的自重（长3.35m)：kN066.8222535.37259.02339.12G③支点段梁的自重（长1.93m)：kN5357.5993.1252339.13G④边主梁的横隔梁：中横隔梁体积：3m1907.019.011.05.015.038.05.035.186.1017.0端横隔梁体积：3m3058.01066.027.05.065.175.025.0故半跨内横隔梁重力为：kN5638.19253058.011907.05.24G⑤预制梁永久作用集度：mkN5098.2298.145638.195357.59066.820308.1761g（2）二期永久作用①现浇T梁翼板集度：mkN875.1255.015.05）（g②边梁现浇部分横隔梁：一片中横隔梁（现浇部分）体积：3m0574.035.125.017.0一片端横隔梁（现浇部分）体积：3m10313.062.125.025.0故：mkN4116.096.292510313.020574.056）（g第9页③铺装8cm混凝土铺装：mkN00.1825908.05cm沥青铺装：m/35.1023905.0kN若将桥面铺装均摊给五片主梁，则：mkN67.5535.1000.18)7（g④栏杆一侧人行栏：2m.52kN1若将两侧人行栏均摊给五片主梁，则：mkN61.05252.18）（g⑤边梁二期永久作用集度：mkN5666.861.067.54116.0875.16g2、永久作用效应如图-3所示，设x为计算截面离左支座的距离，并令lx/主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：glQglM21211212第10页1号梁永久作用效应表-3作用效应跨中（α=0.5）四分点（α=0.25）支点（α=0）一期弯矩（KN·m）2382.6901787.0180.000剪力（KN）0.000163.759327.518二期弯矩（KN·m）939.853704.8900.000剪力（KN）0.00064.595129.189弯矩（KN·m）3322.5442491.9080.000剪力（KN）0.000228.354456.707（二）可变作用效应计算（修正刚性横梁法）1、冲击系数和车道折减系数按《桥规》4.3.2条规定，结构的冲击系数与结构的基频有关，因此要先计算机构的基频。简支梁桥的基频可采用下列公式估算：0296.204181.910258009.0Hz2162.40296.204130594.01045.316.29214.3231022gGmmEIlfccc其中：根据本桥的基频，可计算出汽车荷载的冲击系数为：2386.00157.0ln1767.0f按《桥规》4.3.1条，当车道大于两车道时。需进行车道折减，三车道折减22％，四车道折减33％，但折减后不得小于用两行车队步载的计算结果,因此进行可变作用计算时不需要进行车道折减。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cm如前所诉，桥跨内设5道横隔梁，具有可靠的横向联系，且承重结构的长宽比为：253.25.1116.29Bl第11页所以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计算主梁抗扭惯矩TI对于T形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：miiiiTlbcI13式中：截面的个数。梁截面划分成单个矩形—；矩形截面抗扭刚度系数—宽度和高度；相应为单个矩形截面的—mclbiii,对于跨中截面，TI计算图式见图-4，图中单位（mm）。翼缘板的换算平均厚度：cmt4.17240015038015024001马蹄部分的换算平均厚度：cmt2.354001503801504002第12页TI计算表表-4分块名称翼缘①24017.413.79310.33334.21442腹板②126.68187.03780.30322.23967马蹄③4035.21.13640.15602.721609.17568②计算抗扭修正系数β本桥主梁间距相同，将主梁近似看成等截面，则得：iiiiT