《橋梁工程》課程設(shè)計(jì).docVIP

設(shè)計(jì)條件：所選題號(hào)為18，五梁式，公路-級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)跨徑L=25m。根據(jù)設(shè)計(jì)條件，查閱公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JDG G60-2004（以下簡(jiǎn)稱(chēng)公橋規(guī)）第2頁(yè)表1.0.11可知此橋?qū)僦袠颍徊殚喒珮蛞?guī)第2頁(yè)表1.0.9可知其設(shè)計(jì)安全等級(jí)為二級(jí)；查閱公橋規(guī)第24頁(yè)表4.3.1-1可知當(dāng)汽車(chē)荷載為公路-級(jí)時(shí)公路等級(jí)應(yīng)為二級(jí)或三、四級(jí)公路，現(xiàn)假定為二級(jí)公路，且設(shè)計(jì)速度為60km/h，查閱公橋規(guī)第9頁(yè)表3.3.1-1及表3.3.1-2，得車(chē)道寬度必須大于3.5m，該橋梁為雙車(chē)道橋梁，為改善行車(chē)條件必須充分利用橋梁寬度增加行車(chē)道寬度，因此不設(shè)中間帶。每車(chē)道寬度為（900/2）cm。取橋面橫坡度為1.5%。一、擬定上部結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)公橋規(guī)第14頁(yè)3.6.4條規(guī)定，取人行道橋面鋪裝厚為80mm，則橋面中心線(xiàn)處的橋面鋪裝的厚度為80mm+（9000/2）mm1.5%=148mm。橋面凈寬為11m，結(jié)構(gòu)形式為五梁式，可取主梁中距為2.0m，翼板寬200cm，主梁梁肋20cm。高跨比在1/15到1/25之間，即梁高在251/15m到251/25m之間，最后取定主梁高為1.5m。橫隔梁高h(yuǎn)=(3/4)H=1.1m=110cm，梁肋寬取15cm；設(shè)5道橫隔梁，間距取612cm。計(jì)算跨徑：L=2450cm。橋梁的橫斷面示意圖及T梁的尺寸圖如下：圖（1）圖（2）一、行車(chē)道板（翼緣板）的設(shè)計(jì)與計(jì)算行車(chē)道板采用鉸接懸臂板形式。橋面鋪裝層厚為cm，普通混凝土體積質(zhì)量為，鋼筋混凝土懸臂板體積質(zhì)量取。1、 恒載及其內(nèi)力(1) 每延米板體的恒載橋面鋪裝：T梁翼板：恒載合計(jì)為：(2) 每米寬板條每延米的恒載彎矩懸臂板的懸挑長(zhǎng)度：每延米恒載彎矩：每延米恒載剪力：2、 公路-II級(jí)產(chǎn)生的內(nèi)力根據(jù)公橋規(guī)第24頁(yè)表4.3.1-2，汽車(chē)后軸重P=140KN，軸距為1.4m，輪距為1.8m。有效分布寬度為：根據(jù)公橋規(guī)，汽車(chē)沖擊系數(shù)，則作用于每米寬板條上彎矩為：作用與每延米行車(chē)道板上的剪力：3、 設(shè)計(jì)內(nèi)力計(jì)算按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力組合，彎矩設(shè)計(jì)值為： 剪力設(shè)計(jì)值為： 按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行內(nèi)力組合，彎矩設(shè)計(jì)值為： 剪力的設(shè)計(jì)值為：4、 行車(chē)道板截面強(qiáng)度及配筋計(jì)算擬采用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)為C50，受力鋼筋采用HRB335，查公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D622004 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)公預(yù)規(guī))第25頁(yè)表5.2.1可知混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50、鋼筋種類(lèi)為HRB335時(shí)相對(duì)極限受壓區(qū)高度。查公預(yù)規(guī)表3.1.4和表3.2.3-1得 查公預(yù)規(guī)第5.1.5條得 擬采用単筋矩形截面形式。假設(shè)，則有效受壓區(qū)高度，根據(jù)公預(yù)規(guī)第25頁(yè)5.2.2公式5.2.2-1求得根據(jù)公預(yù)規(guī)第25頁(yè)5.2.2公式5.2.2-2選用HRB33514間距100mm，取保護(hù)層厚度為30mm，配筋驗(yàn)算如下：根據(jù)公預(yù)規(guī)第25頁(yè)5.2.2公式5.2.2-2=滿(mǎn)足公預(yù)規(guī)25頁(yè)5.2.2條要求。板的配筋同時(shí)也滿(mǎn)足公預(yù)規(guī)9.2條的構(gòu)造要求。斜截面驗(yàn)算：即滿(mǎn)足，根據(jù)公預(yù)規(guī)5.2.10條，當(dāng)滿(mǎn)足此式時(shí)可以不進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算，只需按9.3.13條構(gòu)造要求配置箍筋。因此，板內(nèi)分布鋼筋采用R2358（公稱(chēng)截面面積50.27）鋼筋，間距按15cm配置，配筋率為，保護(hù)層取30 mm，各種參數(shù)都符合構(gòu)造要求。一、 主梁內(nèi)力計(jì)算1、 恒載計(jì)算沿主梁方向每延米橋面鋪裝恒載：；沿主梁方向每延米T梁翼板恒載：人行道板厚設(shè)計(jì)成平均厚度為10cm，則每延米恒載：；欄桿高1.2m，每延米恒載：；橫隔梁間距為490cm，在主梁范圍內(nèi)總共設(shè)有5道，高110cm，梁肋寬15cm，每道橫隔梁總長(zhǎng)度為，重度取25KN /m，每延米恒載：主梁梁肋每延米恒載：最后得橋梁上部結(jié)構(gòu)每延米恒載為： 每根主梁分擔(dān)的每延米恒載：2、 活載內(nèi)力計(jì)算(1) 各主梁橫向分布系數(shù)的計(jì)算（注：主梁編號(hào)由左到右一次為15）(A)支座處各主梁的橫向分布系數(shù)在支座處或支座附近，荷載的絕大部分均通過(guò)相鄰的主梁支座直接傳到橋臺(tái)。在從集中荷載直接作用在端橫隔梁上的情形來(lái)看，雖然端橫隔梁是連續(xù)與幾根主梁相連接，但由于主梁的間距較小，且支座的彈性壓縮和主梁的壓縮變形微小，顯然端橫隔梁上荷載將主要傳至相鄰的兩根主梁支座上。因此，用杠桿原理法計(jì)算支座處橫向分布系數(shù)是完全可行的。按照杠桿原理繪制1、2、3號(hào)梁的荷載橫向影響線(xiàn)如下三個(gè)圖：圖（3）車(chē)道荷載：人群荷載：圖（4）車(chē)道荷載：人群荷載：圖（5）車(chē)道荷載：人群荷載： (B)跨中各主梁橫向分布系數(shù)該橋在跨中、四分之一跨度處及支座處均設(shè)有橫隔梁，所以具有可靠的橫向聯(lián)結(jié)且橋的寬跨比。因此，可以用偏心壓力法計(jì)算跨中的橫向分布系數(shù)。根據(jù)第2頁(yè)T梁尺寸圖，計(jì)算其截面參數(shù)如下：（1） 抗彎慣性矩和抗扭慣性矩: 翼緣板換算平均高度：截面面積：截面對(duì)上邊緣的靜矩：則主梁截面重心位置；主梁的抗彎慣性矩I：主梁的抗扭慣性矩:對(duì)于翼緣板：，對(duì)于梁肋：，用內(nèi)插法求得，(2) 計(jì)算抗扭修正系數(shù)(2) 計(jì)算橫向分布影響線(xiàn)豎標(biāo)值 考慮抗扭修正后，1號(hào)梁的橫向分布影響線(xiàn)豎標(biāo)值為：圖（6）車(chē)道荷載：人群荷載：考慮抗扭修正后，2號(hào)梁的橫向分布影響線(xiàn)豎標(biāo)值為：圖（7）車(chē)道荷載：人群荷載：考慮抗扭修正后，3號(hào)梁的橫向分布影響線(xiàn)豎標(biāo)值為：圖（8）車(chē)道荷載：人群荷載：由于橋梁結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，主梁4和主梁5分別與主梁2和主梁1對(duì)應(yīng)，故不需要另行計(jì)算。支座附近和跨中的荷載橫向分布系數(shù)匯總?cè)缦拢簷M向分布系數(shù)支座跨中汽車(chē)荷載人群荷載汽車(chē)荷載人群荷載1號(hào)梁0.5501.5000.6790.6532號(hào)梁0.725-0.5000.6000.4263號(hào)梁0.7250.0000.6000.400跨中彎矩是簡(jiǎn)支梁縱筋配筋控制因素，通過(guò)比較可知，1號(hào)主梁的跨中受力最不利，在跨中其橫向分布系數(shù)為： 為了便于施工維護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)使5根主梁的尺寸、配筋完全相同，只要1號(hào)梁跨中能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，則其他主梁也必然能滿(mǎn)足要求，因此，只需對(duì)1號(hào)梁進(jìn)行縱筋配筋設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。橫向分布系數(shù)沿主梁方向變化情況圖（9）(3) 內(nèi)力計(jì)算結(jié)構(gòu)重力（恒載）內(nèi)力計(jì)算在前面已經(jīng)求得每根主梁分擔(dān)的每延米恒載為：恒載產(chǎn)生的彎矩方程：列表計(jì)算恒載產(chǎn)生的彎矩如下：恒載彎矩值（KN/m）1/8跨度處686 1/4跨度處1176 3/8跨度處1470 1/2跨度處1569 恒載產(chǎn)生的剪力方程：列表計(jì)算恒載產(chǎn)生的剪力如下：恒載剪力值（KN/m）支座處256 跨中0 可變作用（車(chē)道荷載及人群荷載）內(nèi)力計(jì)算據(jù)公橋規(guī)4.3.1條，公路-II級(jí)車(chē)道荷載的均布荷載及集中荷載為公路-I級(jí)的0.75倍。下面先求計(jì)算跨徑為24.5m時(shí)對(duì)應(yīng)的均布荷載及集中荷載：內(nèi)插法求集中荷載：均布荷載：計(jì)算跨徑為24.5m時(shí)對(duì)應(yīng)的公路-II級(jí)的車(chē)道荷載為：集中荷載：均布荷載：計(jì)算汽車(chē)荷載的沖擊系數(shù)：結(jié)構(gòu)跨中處的單位長(zhǎng)度質(zhì)量（KN/m）：查公橋規(guī)表3.1.5得標(biāo)號(hào)為C50的混凝土彈性模量又已求得跨中截面慣性矩計(jì)算跨徑L=24.5m據(jù)公橋規(guī)條文說(shuō)明4.3.2條簡(jiǎn)支梁橋的自振頻率： 據(jù)公橋規(guī)4.3.2條，當(dāng)時(shí)， 分別作1/8、1/4、3/8、1/2跨度處截面的主梁彎矩影響線(xiàn)：圖（10）圖（11）圖（12）圖（13）汽車(chē)荷載及人群荷載都是移動(dòng)荷載，其內(nèi)力計(jì)算公式：式中：汽車(chē)沖擊系數(shù)，人群=0；內(nèi)力影響線(xiàn)的面積；內(nèi)力影響線(xiàn)的最大豎標(biāo)值；m荷載橫向分布系數(shù)；其他符號(hào)意義同前所述。汽車(chē)荷載產(chǎn)生的彎矩列表計(jì)算如下：1號(hào)梁汽車(chē)荷載沖擊系數(shù)橫向分布系數(shù)m影響線(xiàn)最大豎標(biāo)值(m)影響線(xiàn)面積()均布荷載(KN/m)集中荷載(KN)彎矩值(KNm)1/8跨度處0.2110.6792.680 32.8267.875193.5639 1/4跨度處0.2110.6794.594 56.2737.875193.51095 3/8跨度處0.2110.6795.742 70.3427.875193.51369 1/2跨度處0.2110.6796.125 75.0317.875193.51460 人群荷載產(chǎn)生的彎矩列表計(jì)算如下：人群均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為，跨中人群荷載的橫向分布系數(shù)為0.653。1號(hào)梁人群荷載橫向分布系數(shù)m影響線(xiàn)最大豎標(biāo)值（m）影響線(xiàn)面積()均布荷載(KN/m)彎矩值(KNm)1/8跨度處0.6532.680 32.8263.0 64 1/4跨度處0.6534.594 56.2733.0 110 3/8跨度處0.6535.742 70.3423.0 138 1/2跨度處0.6536.125 75.0313.0 147 作支座處及跨中截面的剪力影響線(xiàn)：圖（14）圖（15）汽車(chē)荷載產(chǎn)生的剪力列表計(jì)算如下（集中荷載取1.2）：1號(hào)梁汽車(chē)荷載沖擊系數(shù)橫向分布系數(shù)m影響線(xiàn)最大豎標(biāo)值（m）影響線(xiàn)面積()均布荷載(KN/m)集中荷載1.2(KN)剪力值(KN)支座處0.211 1.000 12.257.875232.2231 跨 中0.2110.500 6.1257.875232.2135 人群荷載產(chǎn)生的剪力列表計(jì)算如下：1號(hào)梁人群荷載橫向分布系數(shù)m影響線(xiàn)最大豎標(biāo)值（m）影響線(xiàn)面積()均布荷載(KN/m)剪力值(KN)支座處 1.000 12.253.0 31 跨 中0.500 6.1253.0 12 內(nèi)力組合按公橋規(guī)4.1.6條，公路橋涵結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)可按如下組合極限設(shè)計(jì)：基本組合：安全等級(jí)為二級(jí)；按表4.6.1；。按公橋規(guī)4.1.7條，公路按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，采用一下兩種組合：1、 作用短期效應(yīng)組合2、 作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 各系數(shù)的意義詳見(jiàn)公橋規(guī)4.1.6條及4.1.7條。將各個(gè)數(shù)代入公式，列表計(jì)算荷載組合如下：彎矩作用組合：1號(hào)梁彎矩組合恒載彎矩值(KNm)汽車(chē)荷載彎矩值(KNm)人群荷載彎矩值(KNm)基本組合(KNm)作用短期效應(yīng)組合(KNm)作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合(KNm)1/8跨度處686 639 64 17901119.9922.991/4跨度處1176 1095 110 3068.61919.81582.33/8跨度處1470 1369 138 3835.72399.71977.81/2跨度處1569 1460 147 4091.42559.72109.7剪力作用組合：1號(hào)梁剪力組合恒載剪力(KN)汽車(chē)荷載剪力(KN)人群荷載剪力(KN)基本組合(KN)短期效應(yīng)組合(KN)長(zhǎng)期效應(yīng)組合(KN)支座處256 231 31 664.9 420.5 344.7 跨 中0 135 12 202.6 90.1 49.4 注：作用短期效應(yīng)和作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合時(shí)汽車(chē)荷載不計(jì)沖擊力，可由計(jì)入沖擊力時(shí)的設(shè)計(jì)值除以（1+）即可（=0.211）。二、 截面設(shè)計(jì)1、抗彎縱筋設(shè)計(jì)根據(jù)公預(yù)規(guī)4.2.2條，；翼緣板寬度。據(jù)公預(yù)規(guī)表3.1.4，C50混凝土，；據(jù)表3.2.3-1，HRB335鋼筋的；據(jù)表9.1.1，環(huán)境為I混凝土保護(hù)層厚度取30 mm。假設(shè)，。當(dāng)受壓區(qū)高度時(shí)說(shuō)明可按第一類(lèi)T梁進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)。由公預(yù)規(guī)公式5.2.2-1的變形公式得，取。代入公式求得，鋼筋選用1036和232 ，代入得。采用多層焊接骨架鋼筋形式，焊縫寬度為2.5mm，由此可計(jì)算代入下式：滿(mǎn)足跨中抗彎設(shè)計(jì)要求?？缰锌v筋配筋率：，穿過(guò)支座的縱筋不少于總縱筋的20%，因此必須有4條36穿過(guò)支座。對(duì)于支座處：支座處縱向配筋率：，平均有效高度：平均縱向配筋率：符合公預(yù)規(guī)9.1.12條對(duì)縱筋配筋率的要求。2、 抗剪斜截面設(shè)計(jì)符合主梁抗剪截面的要求。由剪力包絡(luò)圖得剪力方程：距支座0.5H處剪力值：混凝土和箍筋承擔(dān)的剪力：在剪力包絡(luò)圖中作水平線(xiàn)V=382.0KN，水平線(xiàn)以上的剪力由彎起鋼筋承擔(dān)，需要設(shè)置彎起鋼筋的范圍：箍筋采用雙肢形式，直徑為10，單根截面積為78.54。平均縱向配筋率：，代入下式時(shí)取2.50，取箍筋間距為150mm,配筋率為：箍筋配置完全符合公預(yù)規(guī)9.3.13條的要求。 在支座到跨度為H處的梁段由于剪力較大，為加強(qiáng)主梁抗剪能力，箍筋間距取100mm。斜筋設(shè)計(jì)第一排斜筋，在距支座0.5H處:,設(shè)置兩根36的斜筋，斜筋水平投影長(zhǎng)度。有效高度。此截面縱筋面積為抗彎承載力設(shè)計(jì)值：由，得；第二排彎起鋼筋彎起兩根36的縱筋，斜筋水平投影長(zhǎng)度1314.5mm。有效高度。此截面縱筋面積為抗彎承載力設(shè)計(jì)值同上，即第三排彎起鋼筋 彎起兩根36的鋼筋，斜筋水平投影長(zhǎng)度1276mm。有效高度。此截面縱筋面積為抗彎承載力設(shè)計(jì)值：由，得；第四排彎起鋼筋 彎起兩根36的鋼筋，斜筋水平投影長(zhǎng)度1237.5mm。為簡(jiǎn)化計(jì)算并偏于安全考慮，有效高度。此截面縱筋面積為抗彎承載力設(shè)計(jì)值：由，得；第五排彎起鋼筋 彎起兩根32的鋼筋，斜筋水平投影長(zhǎng)度1201mm。有效高度取跨中時(shí)的有效高度。此截面縱筋面積為抗彎承載力設(shè)計(jì)值：由，得；第六排斜筋設(shè)置兩根20的斜筋，斜筋水平投影長(zhǎng)度1201mm。有效高度為跨中時(shí)的有效高度。此截面縱筋面積為抗彎承載力設(shè)計(jì)值等于跨中抗彎承載彎矩值。此時(shí)配有斜筋的梁段長(zhǎng)度為：不需要再設(shè)斜筋。繪制彎矩包絡(luò)圖及剪力圖如下：圖（16）圖（17）三、 裂縫寬度驗(yàn)算及撓度驗(yàn)算公預(yù)規(guī)6.1.1條規(guī)定，進(jìn)行抗裂、裂縫寬度和撓度驗(yàn)算時(shí)，短期效應(yīng)組合及長(zhǎng)期效應(yīng)組合可不計(jì)汽車(chē)沖擊系數(shù)，跨中彎矩短期效應(yīng)組合，長(zhǎng)期效應(yīng)組合。1、裂縫寬度驗(yàn)算：據(jù)公橋規(guī)6.4.3條，裂縫最大寬度計(jì)算公式： （mm）式中： ； ； ；把各個(gè)參