简支T形桥梁工程课程设计

桥梁工程课程设计（本科）专业道路桥梁与渡河工程班级15春姓名王炜灵学号151033964029武汉理工大学网络教育学院2016年12月一、课程设计目的本课程的任务和目的：学生通过本课程的设计练习，使学生掌握钢筋混凝土简支T梁设计计算的步骤和方法，学会对T梁进行结构自重内力计算、汽车荷载和人群荷载内力计算、作用效应组合；在汽车和人群荷载内力计算时，学会用偏心受压法和杆杠原理法求解荷载横向分布系数。二、课程设计题目装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计三、课程设计任务与指导书（附后）四、课程设计成果要求设计文本要求文图整洁，设计图表装订成册，所有图表格式应符合一般工程设计文件的格式要求。五、课程设计成绩评定课程设计文本质量及平时成绩，采用五级制评定：优、良、中、及、不及。装配式钢筋混凝土简支T形梁桥课程设计任务与指导书一、设计内容根据结构图所示的一孔标准跨径为Lb=25m的T形梁的截面尺寸，要求对作用效应组合后的最不利的主梁（一根）进行下列设计与计算：1、行车道板的内力计算；2、主梁内力计算；二、设计资料1、桥面净宽：净-7（车行道）+2×1.0（人行道）+2×0.25（栏杆）。2、设计荷载：公路-II级，人群3.5kN/m2。3、材料：材料规格内容钢筋HRB335（原Ⅱ级）主梁主筋、弯起钢筋和架立钢筋R235（原Ⅰ级）箍筋混凝土C25主梁C30防水桥面铺装4、结构尺寸图：主梁：标准跨径Lb=25m（墩中心距离）。计算跨径L=24.50m（支座中心距离）。预制长度L’=24.95m（主梁预制长度）。横隔梁5根，肋宽15cm。桥梁纵向布置图（单位：cm）1524952450609609609609桥梁横断面图（单位：cm）T型梁尺寸图（单位：cm）三、知识点（计算内容提示）1、行车道板计算1）采用铰接板计算恒载、活载在T梁悬臂根部每延米最大内力（M和Q）。2）确定行车道板正截面设计控制内力。2、主梁肋设计计算1）结构重力引起内力计算（跨中弯矩和支点剪力），剪力按直线变化，弯矩按二次抛物线变化。2）计算活载（车道荷载）和人群荷载引起截面内力（跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力）。荷载横向分布系数计算：跨中m0.5按偏心受压法计算，支点m0按杆杠原理法计算。计算跨中弯矩和支点剪力时荷载横向分布系数按《桥规》规定变化。3）计算控制截面的跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力。4）对计算出的控制截面内力进行荷载组合，并按《桥规》进行系数提高。5）根据组合后的内力，取最大内力（M和Q）作为设计内力值。3、变形验算和预拱度设置。结构的变形计算和验算，根据《桥规》规定设置预拱度。18018018018010010070012818014012081420设计方案：一、主梁内力计算(一)、恒载内力计算：1、恒载集度计算：主梁截面面积：[（0.08+0.14）×0.8]/2×2+0.2×1.4=0.456m2主梁自重：g1边=g1中=0.456×25=11.4KN/m横隔梁折算荷载：kN/m335.150.24251015.08.0208.014.02.1g中27kN/m66.050.2425515.08.0208.014.02.1g2边桥面铺装：kN/m50.352525.308.012.021g3栏杆和人行道：kN/m60.3592g4合计：边主梁：kN/m167.1960.350.3667.040.11ggggg432边1边边中主梁：kN/m835.1960.350.3335.140.11ggggg4321中中中2、恒载内力计算结果如表3：表３恒载内力计算(二)、活载内力计算：1、冲击系数：(1)主梁的抗弯惯性矩：行车道板的平均厚度为：11cm2148h截面重心位置：cm11.452014011)20180(2/140201402/1111)20180(dx惯性矩：42323xcm576.908706911.452140140201402012121111.4511201801120180121I总抗弯惯性矩：44x8cm45435347.86cm9087069.5755II(2)冲击系数：3115.104102167.193835.1910510576.9087069101085.224.50πmEIlπω33864边主梁中主梁0X0M00M0kN796.2345.24167.1921gL21Q0kN979.2425.24835.1921gL21Q04LXm1078.593kN24.519.167323gL323M224Lm1116.184kN24.519.835323gL323M224L117.398kN24.519.16741gL41Q4L121.489kN24.519.83541gL41Q4L2LXm1438.124kN24.519.16781gL81M222L1488.245kN24.519.83581gL81M222L0Q2L0Q2L60.612πf因为，50.4μ14Hz时4f所以，1.45μ12、荷载横向分布系数计算：按《桥规》规定，汽车荷载距人行道不小于0.5米，针对各主梁进行最不利位置布载，可计算出各主梁荷载横向分布系数。其中用杠杆法求支点截面的横向分布系数,用刚性横梁法求跨中截面的横向分布系数,本桥各根梁的横截面相同，梁数n=5，梁间距为1.8m。（荷载布置所示）(1)计算1(5)号梁的荷载横向分布系数：当荷载位于支点处时，由杠杆法得：0.25=0.5×21=η∑21=mqoq1.125ηmror当荷载位于跨中时，由刚性横梁法得：4.326.38.18.16.3a22222i）（）（1#梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为：0.632.43.651aan1η22i21110.232.43.63.651aaan1η2i7115按最不利的位置布载，其中，右侧人群荷载作用处荷载横向分布影响线竖标值为负，故不布置荷载。0.4525=0.108)+0.197+(0.6×21η21mqcq0.66ηmrcr(2)计算2（4）号梁的荷载横向分布系数当荷载位于支点处时,由杠杆法得:5.012121mqoq0ηmror当荷载位于跨中时，由刚性横梁法得：2#梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为：4.04.328.16.351aaan1η2i122104.328.16.351aaan1η2i7225按最不利的位置布载，其中，右侧人群荷载作用处荷载横向分布影响线竖标值为负，故不布置荷载。0.5=0.1)+0.2+0.3+(0.42121mqcq0.428mrcr⑶计算3号梁的横向分布系数当荷载位于支点处时,由杠杆法得：594.0188.012121mqoq）（0ηmror当荷载位于跨中时，由刚性横梁法得：3#梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为：0.251n1η=η3531按最不利的位置布载，其中，右侧人群荷载作用处荷载横向分布影响线竖标值为正，故两侧均布置荷载。0.2=2)×(0.2×21=η∑21=mqcq20.10.2ηmrcr(三)、各主梁的荷载横向分布系数如表4：表４主梁的荷载横向分布系数荷载1#2#3#跨中mc汽车0.45260.5000.200人群0.66000.4280.200支点mo汽车0.2500.5000.594人群1.1250.0000.000荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化按下述方法进行：跨中部分采用不变的跨中荷载横向分布系数mc，从第一根内横隔梁起向支点荷载横向分布系数mo过渡。在实际应用中，当求跨中，1/4截面处的弯矩和剪力时，一般为了简化计算，均采用不变的mc；在计算梁端支点剪力时，在主要荷载所在端需考虑荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化，而离主要荷载较远一端，由于相应影响线的竖标值显著减少，则可近似地取用不变的mc来简化计算。4、计算各活载作用下中主梁及边主梁支点,跨中及L/4处的剪力弯矩值(1)中主梁及边主梁荷载横向分布系数，如表5：表５中主梁及边主梁荷载横向分布系数荷载边主梁中主梁跨中cm汽车0．45360．500人群0．66000．448支点0m汽车0．2500．894人群1．1250．000(2)计算中主梁控制截面内力：公路—Ⅱ级车道荷载：计算弯矩效应：10.5kN/mq,222kNPKK计算弯矩效应：10.5kN/mq,266.4kN2221.2PKK人群荷载：3.5kN/m；双车道折减系数：1.0；支点处：0MkN2547.3255.241215.105.014.266594.092.021875.35.105.0594.0145.1yPmξμ1Qiii跨中处：mΝ1556.9941Κ24.5424.52110.50.50.5424.5222.011.45yPmξμ1ΜiiiKNkN8832.119Q8832.1192125.24215.105.05.0214.266145.1yPmξμ1QminiiimaxkN074.892.02428.045.242115.24212428.0yqmm4l21ωqmQrc0rcr跨中处：mkN2268.6445.245.24212428.0ωqmMrrkN622.225.2421212428.0ωqmQrrmax2.622kNQmin(3)计算边主梁控制截面内力①车道荷载作用下边主梁内力影响线，如图所示：车道荷载作用下边主梁内力影响线支点处：0MkN2919.1725.241215.104526.014.266250.092.02145.245.104526.0250.0145.1yPmξμ1Qiii跨中处：mkN3912.14095.2445.24215.104526.04526.045.240.222145.1yPmξμ1MiiiKN3108.518QkN5183.1082125.24215.104526.04526.0214.266145.1yPmξμ1Qminiiimax②人群荷载作用下边主梁内力影响线，如图所示：人群荷载作用下边主梁内力影响线支点处：0MkN7903.1892.0266.0125.145.242115.2421266.0yqmm4l21ωqmQrc0rcr跨中处：mkN0412.9945.245.2421266.0ωqmMrrKN0425.425.242121266.0ωqmQrrmaxkN0425.4Qmin(4)内力值计算，中主梁内力值如表6所示，边主梁内力值如表7所示：表6中主梁内力计算值0x0M0MrqkN2547.325QqkN074.8Qr2LΧmkN9941.1556MqmkN2268.64Mr119.8832kNQqmax119.8832kNQqmin2.622kNQrmax2.622kNQrmin二、荷载效应组合1、边主梁荷载效应组合：(1)承载能力极