刘继辰桥梁工程课程设计

河北工业大学交通C073桥梁课程设计-1-装配式钢筋砼简支T形梁设计1设计资料与结构尺寸：1.1设计资料：1、桥面净空：净—9+2×0.5m护栏；2、标准跨径：mLk00.13、全桥20孔、4孔一联、简支桥面连续结构；3、计算跨径：mLp60.12；4、主梁全长：mL96.12；5、结构重要性系数：01.0；6、设计荷载：公路—Ⅱ级汽车荷载；7、材料规格：①钢筋：主筋采用HRB335钢筋：抗拉强度标准值MPafsk335；抗拉强度设计值MPafsd280；弹性模量MPaEs5100.2；相对界限受压区高度56.0b；箍筋采用R235钢筋：抗拉强度标准值MPafsk235；抗拉强度设计值MPafsd195；②混凝土：主梁采用C30混凝土：抗压强度标准值MPafck4.23；抗压强度设计值MPafcd1.16；河北工业大学交通C073桥梁课程设计-2-抗拉强度标准值MPaftk20.2；抗拉强度设计值MPaftd52.1；混凝土弹性模量MPaEc15.3；8、设计依据：①《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)；②《公路钢筋混凝土及预应力砼桥涵设计规范》(JTGD62-2004)。9、计算方法：极限状态法。1.2结构尺寸：本桥按公路—Ⅱ级桥梁净空进行设计，行车道为双向二车道，总宽度9.0m，由桥面铺装形成1.0%的横坡。桥面两侧各设0.5m防撞护栏；全桥各跨采用5根预制的钢筋混凝土简支T形梁，每根梁行车道板宽2.10m，边梁宽1.85m，腹板宽2.00m，沿主梁纵向布置5根横隔梁。图3－1为桥梁横断面布置及主梁一般构造。图3—1桥梁横断面和主梁纵断面图(尺寸单位：cm)河北工业大学交通C073桥梁课程设计-3-2主梁的内力计算：2.1主梁的荷载横向分布系数计算：1、跨中荷载横向分布系数：本设计中装配式混凝土简支T梁的跨中荷载横向分布系数采用比拟正交异性板法(G—M法)进行计算。（1）计算主梁的抗弯和抗扭惯矩xI和TxI：求主梁截面的重心位置，主梁截面如图3—2所示。行车道板平均厚度：图3－2（尺寸单位：cm）cmh5.22952025270)2720(1cmax02.33201355.22)20210(21352013525.225.22)20210(4323791.9516989)02.332135(1352013520121)25.2202.33(5.22)20210(5.22)20210(121cmIxT形截面抗扭惯矩近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和，即：3iiiTxtbcI式中：ic——为矩形截面抗纽刚度系数，可由表3—1查出；iitb、——为相应各矩形的宽度与厚度。ax202720210135河北工业大学交通C073桥梁课程设计-4-ayλbh′λh1ccb′矩形截面抗扭刚度系数表3—1t/b10.90.80.70.60.50.40.30.20.10.1C0.1410.1550.1710.1890.2090.2290.2500.2700.2910.3121/3查表可得：1071.02105.2211bt，312.0c1358.0)5.22135(0.2022bt，296.02c故：75.106374320)5.22135(296.05.222103133TxI单位抗弯及抗扭惯矩为：cmcmbIJxx/00.45319210/791.95169894cmcmbIJTxTx/45.5065210/75.10637434（2）横梁的抗弯惯矩和抗扭惯矩Iy和ITy：行车道板有效宽度的计算，横梁截面见图3—3。横梁长度取为两边主梁的轴线间距，即：图3—3横梁截面cml8402104cmc5.145)19310(21cmh95'，cmb20'，1732.08405.145/lc河北工业大学交通C073桥梁课程设计-5-根据lc比值通过查表3-2，可求得：8308.0/c所以，88.1208308.05.1458308.0c表3－2c/l0.050.100.150.200.250.300.350.400.450.50λ/c0.9830.9360.8670.7890.7100.6350.5680.5090.4590.416求横梁截面重心位置：''1'''112222bhhhbhhhaycm63.20955.2288.1202025.2288.120295202125.2288.1202222321131)2'(''''121222121yyyahhbhbhahhI4232351.3508835)63.20295(95209520121)25.2263.20(5.2288.12025.2288.1202121cm333''311122211121()TyICbtCbtCbhChhb1.0073.0310/5.22/11bh查表得311C，由于连续桥面板的单宽抗扭惯矩只有独立宽扁板的一半，故取611C。2759.0)5.2295/(20)'/('1hhb查表得C2=0.27；43363.74801520)5.2295(275.05.2231061cmITy单位抗弯惯矩及抗扭惯矩为：河北工业大学交通C073桥梁课程设计-6-cmcmbIJyy/82.1131831051.350883541cmcmbIJTyTy/95.241231063.74801541各梁的横向分布系数：公路—Ⅱ级:483.0493.0581.0321汽汽汽mmm②支点处荷载横向分布系数计算：利用G-M法计算所得荷载横向分布系数适用于跨中，因此还需采用杠杆法计算靠近支点处的荷载横向分布系数，见图3－6。公路—Ⅱ级:762.0'762.0'452.0'321汽汽汽mmm根据上述计算，将各主梁荷载横向分布系数汇总在表3－5中：各主梁荷载横向分布系数汇总表3－5荷载跨中—1/4跨mc支点m01号梁2号梁3号梁1号梁2号梁3号梁公路—Ⅱ级0.5810.4930.4830.4520.7620.762河北工业大学交通C073桥梁课程设计-7-2.2主梁内力计算：1、恒载作用内力计算：（1）横载集度：①桥面铺装和防撞护栏：铺装层最小厚度取0.07m，桥中线处受横坡影响加厚，铺装层容重取25kN/m3(偏安全取值)，则每延米重量：mKN/75.1525907.0钢筋砼防撞护栏的重量取用12.14kN/m(两侧)。为了简化计算，将桥面铺装和防撞护栏的重力平均分配给每根主梁，则：mKNg/58.5)14.1275.15(511②横隔梁重量：边主梁横隔梁产生的重量为：mKNg/05.16.12254219.02.0)22.021.0()227.020.0(95.0'2中主梁横隔梁产生的重量为：mKNg/10.2205.12③主梁重量：中主梁：；mKNg/48.175.02.0)5.02.01.2()227.02.0(35.12.0253边主梁：mKNg/23.167.0)227.02.0(5.02.021)5.02.01.2(21)227.02.0(35.12.025'3河北工业大学交通C073桥梁课程设计-8-则恒载作用下的总重量为：中主梁：mKNgggg/16.2548.1710.258.5321边主梁：mKNgggg/86.2223.1605.158.5'''321（2）恒载内力：计算边主梁的弯矩和剪力。计算图式如右图a)和b)所示，a）则：)(222xlgxxgxxglMxb）)2(22xlggxglQx根据总的荷载集度即可计算出恒载内力，见表3—6。恒载内力汇总表3－6主梁g(kN/m)L(m)M(kN·m)Q(kN)跨中218gL41跨2332gLQ支点12gL41Q支点14gL中主梁25.1612.60499.30374.48158.5079.25边主梁22.8612.60453.66340.24144.0272.012、活载作用内力计算：计算活载作用内力，可直接在内力影响线上布置荷载。对于1号梁：（1）计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：①桥梁自振频率的计算：桥梁的自振频率(基频)采用有限元方法计算，对于简支梁桥：ccmEIlf22，/cmGgL=12.60mxRA=gl/2MxQxxABg河北工业大学交通C073桥梁课程设计-9-式中：l——结构的计算跨径(m)；E——结构材料的弹性模量(N/m2)；Ic——结构跨中截面的截面惯矩(m4)；mc——结构跨中处的单位长度质量(kg/m)；G——结构跨中处每延米结构重力(N/m)；g——重力加速度，g=9.81m/s2。22.1181.91086.2210791.9516989101015.36.12238642f②冲击系数的计算：当HzfHz145.10157.0ln1767.0f412.1412.011412.00157.022.11ln1767.0uu本桥横向布置设计车道数为2条，则横向折减系数为1。3.10m3.10m3.10m3.10ma=3.2mL=12.6m157.8KN7.875KN/m公路—Ⅱ级mc=①0.581②0.493③0.483L/4=3.2Mc影响线河北工业大学交通C073桥梁课程设计-10-mKNmquymPuMcckkkklkQ50.54426.122.3581.0875.71412.12.3581.08.1571412.1)1()1(21mKNMlkQ08.45926.122.3493.0875.71403.12.3493.08.1571403.122mKNMlkQ77.44926.122.3483.0875.71403.12.3483.08.1571403.123为汽车荷载效应弯矩的标准值。（2）计算跨中截面公路—Ⅱ级活载最大剪力：KNmquyPmuMckkkclkQ85.872126.125.0875.7581.01412.15.08.157581.02.11412.1)1(2.1)1(21KNmquyPmuMckkkclkQ07.742126.125.0875.7493.01403.15.08.157493.02.11403.1)1(2.1)1(22Qc影响线0.5mc=①0.581②0.493③0.483公路—Ⅱ级7.875KN/m157.8KN+-河北工业大学交通C073桥梁课程设计-11-KNmquyPmuMckkkclkQ56.722126.125.0875.7483.01403.15.08.157483.02.11403.1)1(2.1)1(23（3）计算1/4跨截面公路—Ⅱ级活载最大弯矩：mKNmquymPuMcckkkklkQ08.40226.12363.2875.7581.01412.1363.28.157581.01412.1)1()1(41mKNmquymPuMcckkkklkQ00.33926.12363.2875.7493.01403.1363.2