桥梁工程课程设计

兰州理工大学桥梁工程课程设计第1页装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算基本设计资料1.标准跨径：20m2.计算跨径：19.5m3.主梁全长：19.96m4.桥面宽度（桥面净空）：净9m（行车道）+20.5m（防撞栏）。技术标准设计荷载：公路—Ⅰ级，人群荷载采用主要材料钢筋：主筋用HRB335级钢筋，其他用R235级钢筋。混凝土：C50，容重；桥面铺装采用沥青混凝土：容重。设计依据《公路桥涵设计通用规范》（JTJD60—2004）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJD62—2004）构造形式及截面尺寸（桥梁横断面和主梁纵断面图）兰州理工大学桥梁工程课程设计第2页全桥共由5片梁组成，单片梁高1.3m，宽2.0m;设5根横梁。一：主梁的计算一）主梁荷载横向分布系数B=9+2×0.5=10ml=19.5mb/l=0.0.5130.51.跨中荷载弯矩横向分布系数（按G-M法）二）主梁的弯矩及抗扭惯矩Ix和ITx求主梁界面的重心位置(如图)：平均板厚：h1=兰州理工大学桥梁工程课程设计第3页==36.5cmIx==0.07254主梁抗扭惯矩按ITx=,（）对于翼板：对于梁肋：故，主梁的抗扭惯矩为：ITx=单位板宽的弯矩及抗扭惯矩：三）横梁的抗弯及抗扭惯矩翼板的有效宽度的计算，计算如图：兰州理工大学桥梁工程课程设计第4页横梁的长度取两边主梁轴线之间的距离求横梁截面重心位置:=18cm由于连续桥面板的单宽抗扭惯矩只有独立宽扁板的一半，所以可取兰州理工大学桥梁工程课程设计第5页单位抗弯及抗扭惯矩:=四）计算参数：===0.387其中B为主梁全宽的一半L为计算跨径故：五）计算荷载弯矩横向分布影响线已知影响系数兰州理工大学桥梁工程课程设计第6页b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b0################1.151.100.980.910.80b/4################1.130.900.660.350.12b/2################1.100.530.12#####-0.663b/4################0.900.39##########-1.40b################0.800.12##########-1.640################1.091.061.000.960.92b/4################1.060.980.900.820.75b/2################1.000.910.810.730.673b/4################0.940.810.730.630.57b################0.910.800.680.600.50k0荷载荷载位置k1用内插法求梁位处横向分布影响线坐标值，如下图：1号梁和5号梁：2号梁和4号梁：3号梁：=列表计算各梁的横向分布影响线坐标值，表如下：梁号算式荷载位置b0-b1.6081.0661.2481.4380.9340.8080.720.6240.556兰州理工大学桥梁工程课程设计第7页1号3.5281.5042.1622.920.880.336-0.254-0.676-1.448-1.92-0.438-0.914-1.4820.0540.4720.9741.32.004-0.321-0.073-0.153-0.2470.0090.0790.1630.2170.3353.2071.4312.0092.6730.8890.415-0.091-0.459-1.1130.6410.2860.4020.5350.1780.083-0.018-0.092-0.2232号1.1881.1141.1641.221.0240.9380.8460.7660.7022.0721.3421.5521.861.1120.6780.336-0.022-0.348-0.884-0.228-0.388-0.64-0.0880.260.510.7881.05-0.148-0.038-0.065-0.107-0.0150.0430.0850.1320.1751.9241.3041.4871.7531.0970.7210.4210.11-0.1730.3850.2610.2970.3510.2190.1440.0840.022-0.0353号0.921.061.00.961.091.061.00.960.920.81.100.980.911.151.100.980.910.80.12-0.0040.020.05-0.006-0.0040.020.050.120.02-0.0070.0030.008-0.01-0.0070.0030.0080.020.821.0930.9830.9181.141.0930.9830.9180.820.1640.2190.1970.1840.2280.2190.1970.1840.164绘制横向分布影响线图如下，求横向分布系数兰州理工大学桥梁工程课程设计第8页按《桥规》4.3.11条和4.3.5条规定汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m。兰州理工大学桥梁工程课程设计第9页防撞栏以8.32线荷载作用。各梁的横向分布系数：公路Ⅰ级：对于1号梁：车辆荷载防撞栏：对于2号梁：车辆荷载防撞栏：对于3号梁：车辆荷载防撞栏：兰州理工大学桥梁工程课程设计第10页六）梁端剪力横向分布系数（按杠杆法）公路Ⅰ级：梁端荷载横向分布系数计算图示如下（单位cm）：汽车荷载：二.作用效应计算一）永久荷载作用效应（1）永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担，计算结果见下表：兰州理工大学桥梁工程课程设计第11页构件名称构件尺寸体积（）重度（）每延米重力()主梁0.4522611.75横隔板中梁0.0595261.55边梁0.0298260.78桥面铺装沥青混凝土（6cm）0.12232.76混凝土垫层（取平均厚度9cm）0.18244.32兰州理工大学桥梁工程课程设计第12页防撞栏0.31268.32防撞栏重力按防撞栏横向分布系数分配至各梁的板重为：1号和5号梁：,q=0.418.32=3.412号和4号梁：，q=0.3548.32=2.943号梁：，q=0.3368.32=2.79各梁的永久荷载汇总于下表：梁号主梁横梁防撞栏铺装层合计（kN/m）1（5）11.750.783.417.0823.022（4）11.751.552.947.0823.32311.751.552.797.0823.17二）永久作用计算影响线面积计算见下表：影响线面积计算表项目计算面积影响线面积兰州理工大学桥梁工程课程设计第13页==47.53==71.30=2.438=9.75永久作用计算见下表：qw0qw0qw0qw0qw0qw01(5)23.0247.531096.0623.0236.65822.0923.029.75224.802(4)23.3247.531108.4023.3236.65831.4023.329.75226.10323.1747.531101.3023.1736.65826.0123.179.75225.60梁号三）可变作用效应2.3.1汽车荷载冲击系数简支梁自振频率计算：0.07254E=3.45=3.45兰州理工大学桥梁工程课程设计第14页4.26介于1.5和14之间，按《桥规》4.3.2条规定，冲击系数按下面公式计算：2.3.2公路Ⅰ级均布荷载,集中荷载及影响线面积如下表按照《桥规》4.3.1规定，公路Ⅱ级车道荷载按照公路Ⅰ级的取用，即均布荷载。公路Ⅰ级及其影响线面积表顶点位置qkPkw0L/2处10.500238.00047.530L/4处10.500238.00036.650支点处10.500285.6009.750L/2处10.500285.6002.4382.3.3可变作用效应弯矩计算，如下表：弯矩效应M=公路Ⅰ级产生的弯矩（单位KN﹒m）梁号内力η1+μqkω0pkyk弯矩效应1M1/20.6481.2410.547.532384.8751333.3M1/40.64835.653.656999.92M1/20.52947.534.8751088.4M1/40.52935.653.656816.33M1/20.41347.534.875848.5M1/40.41335.653.656637.3弯矩基本组合表（单位KN﹒m）组合效应（）(KN•m)兰州理工大学桥梁工程课程设计第15页梁号内力永久荷载汽车荷载组合效应M1/21096.0601333.33,181.870M1/4822.090999.92,386.370M1/21108.4001088.42,846.420M1/4831.400816.32,162.710M1/21101.300848.52,499.150M1/4826.010637.31,875.730123基本荷载组合：按《桥规》4.1.6条规定，永久作用设计值效应与可变作用设计效应的分项系数为：永久荷载作用分项系数：;汽车荷载作用分项系数：;人群荷载作用分项系数：;2.3.4可变作用效应剪力计算计算可变荷载剪力效应应计入横向分布系数沿桥跨变化的影响。通常分两步进行，先按跨中的由等代荷载计算跨中剪力效应，再用支点剪力荷载横向分布系数并考虑支点至1/4为直线变化来计算支点剪力效应。剪力计算时，按照《桥规》4.3.1条规定，集中荷载标准值乘以1.2的系数。A.跨中剪力如下表：公路Ⅰ级产生的跨中剪力（单位：kN）剪力效应（）梁号内力η1+μqkω0Pkyk剪力效应1V1⁄20.6481.2410.52.438285.600.50135.312V1/20.5291.2410.52.438285.600.50110.753V1/20.4131.2410.52.438285.600.5086.24B.支点剪力的计算a.支点处按杠杆法计算b.l/4～3l/4按跨中弯矩的横向分布系数兰州理工大学桥梁工程课程设计第16页c.支点～l/4处在～之间按直线变化支点剪力效应计算式为：梁端剪力效应计算：汽车荷载作用下如下图1号梁：=219.6KN2号梁：=266.4KN3号梁：=257.4KN梁号1+μ∑ηiωipi剪力效应1219.6272.302266.4330.343257.4319.181.24剪力效应组合计算结果如下表剪力效应组合表（单位：KN）组合效应（）兰州理工大学桥梁工程课程设计第17页梁号剪力效应永久荷载汽车V0224.80272.30V1/20.00135.31V0226.10330.34V1/20.00110.75V0225.60319.18V1/20.0086.24组合效应123650.98189.43733.74155.05715.92120.74三.持久状况承载能力极限状态下截面设计，配筋与验算一）配置主筋由弯矩基本组合表可知，2号梁值最大，考虑施工方便，偏于安全设计，一律按2号梁计算弯矩进行配筋主梁尺寸如下图：设保护层厚度为3cm，钢筋重心至底边距离a=10.5cm,则主梁的有效截面高度为：0h=h-sa=1300-105=1195mm。T形梁受弯构件翼缘计算跨度/fb的确定：按计算跨度0l考虑：/fb=0l/3=19500/3=6500mm按梁净间距ns考虑：/fb=b+ns=1820+180=2000mm按翼缘高度/fh考虑：/fh/0h=120/1195＞0.1，不受此项限制所以/fb=2000mm.采用C50的混凝土，则1=1.0，cf=22.4MPa.1cf/fb/fh(0h-0.5/fh)=1.0×22.4×2000×120×(1195-0.5×120)兰州理工大学桥梁工程课程设计第18页=6101.76KN﹒m＞Md=3181.87KN﹒m所以该T形截面为第一类T形截面，应按宽度为/fb的矩形截面进行正截面抗弯承载力计算。20004.220.11087.3181211951195262/1