橋梁設(shè)計計算實例橋梁課程設(shè)計

1、課程設(shè)計 課 程 名 稱： 橋 梁 工 程 學 生 姓 名： 云 玉 貴 學 號： 1200504047 指 導 教 師： 李 積 珍 專 業(yè) 年 級： 交通土建二班 所在學院和系： 土木工程學院 青海大學土木工程學院課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)土木工程專業(yè)（交通土建方向）班級2012交通（1）、（2）班人數(shù)39+40=79人一、設(shè)計題目鋼筋混凝土簡支梁上部結(jié)構(gòu)計算二、設(shè)計條件（基礎(chǔ)資料）第一組 1標準跨徑：30.00m 2計算跨徑：29.50m 3主梁預制長度：29.80 m 4橋面凈寬:凈7+2×1.0m學生名單：余亮 葉真 王玉龍 晁增凱 程蕓華 王增斌 馮宏建 苗亞楠 梅春 云玉貴 第

2、二組 1標準跨徑：30.00m 2計算跨徑：29.50m 3主梁預制長度：29.80 m 4橋面凈寬:凈9+2×1.0m學生名單：趙和勝 尤國強 鄧海龍 王郁昌 李占君 王開放 馬玉龍 馬吉祥 馬文杰 冶曉偉 第三組 1標準跨徑：20.00m 2計算跨徑：19.50m 3主梁預制長度：19.80 m 4橋面凈寬:凈9+2×1.0m學生名單：秦忠瑞 張磊 李繼元 彭齊祥 秦發(fā)東 馬福鑫 喬鵬 韓黑買 馬成棟 李吉錄第四組 1標準跨徑：20.00m 2計算跨徑：19.50m 3主梁預制長度：19.80 m 4橋面凈寬:凈7+2×1.0m學生名單： 曹明宇 閆國棟 陳興

3、 祁生強 馬成龍 魏俊超 馬睿 殷富剛 劉振斌 韓文平第五組 1標準跨徑：25.00m 2計算跨徑：24.50m 3主梁預制長度：24.80 m 4橋面凈寬:凈7+2×1.0m學生名單：陳以榮 劉航 陳生偉 嚴得民 何子文 李斌云 趙斌 蔡占玉 徐藏 康璽忠第六組 1標準跨徑：25.00m 2計算跨徑：24.50m 3主梁預制長度：24.80 m 4橋面凈寬:凈9+2×1.0m學生名單：郭寒 李月婷 姚海波 馬真 馬爾沙 楊占均 王淞 黃財安 楊占棟 相承棟第七組 1標準跨徑：35.00m 2計算跨徑：34.50m 3主梁預制長度：34.80 m 4橋面凈寬:凈9+2

4、15;1.0m學生名單：陳紅維娜 楊體凱 呂志軍 馬生福 馬德俊 馬龍 甘滿春 李生杰 張文安林軍第八組 1標準跨徑：35.00m 2計算跨徑：34.50m 3主梁預制長度：34.80 m 4橋面凈寬:凈7+2×1.0m學生名單： 楊長攀 李吉珍 劉山興 三明林 楊勇 史爽 王占全 董吉明 魏耀鑫其他細部構(gòu)造、材料以及荷載由學生自行擬定。三、設(shè)計內(nèi)容主梁的計算(包括部分配筋)橫隔梁的計算(包括部分配筋)行車道板的計算(包括部分配筋)四、設(shè)計要求設(shè)計計算過程條理清楚，內(nèi)容完整；設(shè)計步驟合理，設(shè)計圖紙清晰；計算說明書一律用4紙打?。ńy(tǒng)一采用五號仿宋字體，標題用黑體），部分計算數(shù)據(jù)應(yīng)該用表

5、格說明。五、工作計劃序號時間工作安排備注12015.11.30-2015.12.1初步尺寸擬定22015.12.2-2014.12.5橫向分布系數(shù)計算、主梁、橫隔梁、橋面板內(nèi)力計算32015.12.5-2014.12.6結(jié)構(gòu)配筋計算，整理文本、圖紙。42015.12.7提交設(shè)計報告六、考核方法及成績評定標準考核方法主要以學生提交的設(shè)計報告為主，成績評定方法如下：尺寸擬定（10%）；橫向分布計算（20%）；主梁內(nèi)力計算（20%）；橫隔梁內(nèi)力計算（20%）；橋面板計算（10%）；配筋（10%）；圖紙及文本（10%）。七、附件及參考資料1 中華人民共和國交通部.JTJ 02189/JTGD60-20

6、04. 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范S.北京，人民交通出版社，20042 中華人民共和國交通部.JTG D62-2004.公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范S.北京，人民交通出版社，20043 姚玲森. 橋梁工程M.北京：人民交通出版社，20084 邵旭東. 橋梁工程M.北京：人民交通出版社，20075 林元培. 橋梁設(shè)計工程師手冊M.北京：人民交通出版社，2007任務(wù)下達日期 20 年 月 日完成日期 20 年 月 日指導教師（簽名）：教研室主任（簽名）：院長：學院蓋章一： 基本資料: 1.標準跨徑: 30m 2.計算跨徑：29.5m 3.主梁預制長度：29.80m 4.橋面凈空：7+2x1.

7、0m 二 ： 依據(jù)規(guī)范（1）公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D602004），簡稱橋規(guī)。（2）公路鋼筋混凝土及預應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范（JTG D62-2004）,簡稱公預規(guī)。（3）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范(JTJ 124-85),簡稱基規(guī)。三 ： 尺寸擬定 1主梁的詳細尺寸 主梁間距：1.6m 梁高與跨徑之比的經(jīng)濟范圍為1/11-11/6跨徑大的取用偏小的比值，所以梁高為1.3m 主梁肋寬度：b=0.2m 主梁的根數(shù)：（7m+2×0.75m）/1.6=5 橋面板厚為：8cm 公路二級荷載 2.行車道板的內(nèi)力計算 考慮到主梁翼板在接縫處沿縱向全長設(shè)置連接鋼筋,故行車道板可按兩端固接和

8、中間鉸接的板計算。 已知橋面鋪裝為2cm的瀝青表面處治（重力密度為23kN/m）和平均9cm厚混泥土墊層（重力密度為24kN/m），C30 T梁翼板的重力密度為25kN/m。3. 結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力4. 圖鉸接懸臂板計算圖示（尺寸單位：cm）每米延板上的恒載瀝青表面處治： =0.02×1.0×23=0.46kN/mC25號混凝土墊層： =0.09×1.0×24=2.16kN/mT梁翼板自重：=（0.08+0.14）/2×1.0×25=2.75kN/m每延米板寬自重：g= +=0.46+2.16+2.75=5.37kN/m每米寬板條的恒載

9、內(nèi)力：彎矩：MAg=-gl=-×5.37×0.71=-1.35kN.m剪力：Q=g·l=5.37×0.71=3.81kN4.汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力公路II級：以重車輪作用于鉸縫軸線上為最不利荷載布置，此時兩邊的懸臂板各承受一半的車輪荷載下圖：圖2-2 行車道板計算（尺寸單位：cm）后軸作用力140KN的著地長度為a2=0.2m,寬度b2=0.6m，鋪裝層的厚度H=0.09+0.02=0.11m垂直行車方向輪壓分布寬度為：a1=a2+2H=0.20+2×0.11=0.42m。 b1=b2+2H=0.60+2×0.11=0.82m。最外兩

10、個荷載的中心距離d=1.40m，則荷載對于懸臂根部的有效分布寬度：a=a+d+2l=0.42+1.4+2×0.71=3.24m沖擊系數(shù)取1+u=1.292，則作用于每米寬板條上的彎矩為： MAP= -（1+ u） =-1.292×） =-14.09kN.m作用于每米寬板條上的剪力為： Q=（1+u）=1.292×=27.92kN所以由書上112頁得：行車道板的設(shè)計內(nèi)力為：MA=MAg+MAp=-1.35-14.09=15.44KN.m QA=QAg+QAp=3.81+27.92=31.73KN 二主梁內(nèi)力的計算 結(jié)構(gòu)自重效應(yīng)計算由計算跨徑L=29.5，結(jié)構(gòu)重要性系

11、數(shù)為1.0，每側(cè)欄桿機人行道構(gòu)件重量的作用力為5 kN/m（1） 結(jié)構(gòu)自重集度主 梁：g=0.2×1.30+（0.08+0.14）/2×（1.60-0.2）×2.5=9.64 kN/m橫隔梁：邊主梁: g=1.00-（0.08+0.14）/2×（1.60-0.2）/2× ×5×=0.624 kN/m 圖簡支T梁主梁（尺寸單位：cm） 2 號梁：g=2×g=1.248 kN/m中主梁：g=2×g=1.248 kN/m橋面鋪裝層：g=0.02×7.00×23+（0.06+0.12）

12、5;7×24/5=3.57 kN/m 欄桿和人行道：g=5.0×=2.00 kN/m合計：邊主梁：g= g+ g+2.00= 9.64+0.624+3.57+2.00=15.964 kN/m2 號梁：g=9.64+1.248+3.57+2.00=15.458kN/m中主梁：=9.64+1.248+3.57+2.00=15.458kN/m結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計算：梁內(nèi)各截面的彎矩M和剪力Q的計算式：M=. x-gx .=（l-x）Q=-gx=（l-2x）其中：L為計算跨徑X為計算截面到支點的距離表邊主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)力截面位置x剪力Q（kN）彎矩M（kN.m）X=0 Q=157.0

13、M=0X=l/4×（29.5-2×）=79.07M=（29.5-）=584.1X=l/20M=×15.964×29.5=1736.58表2-2 2號梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)力截面位置x剪力Q（kN）彎矩M（kN.m）X=0×29.5=164.280X=l/4×（）=82.14（）=606.8X=l/20×15.458×29.5=809.07表 中主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)力截面位置x剪力Q（kN）彎矩M（kN.m）X=0×29.5=164.280X=l/4×（）=82.14（29.5-）=606.8X=l/

14、20×15.458×29.5=809.073 汽車、人群荷載內(nèi)力計算（1）荷載橫向分布的計算荷載橫向分布系數(shù)m的計算公式：汽 車：m=n2 人 群：m=用杠桿原理法計算荷載位于靠近主梁支點時的荷載橫向分布系數(shù)m。荷載位于指點時1號梁相應(yīng)汽車-II級和人群荷載的橫向分布系數(shù)，如圖。 圖杠桿原理法計算橫向分布系數(shù)（尺寸單位：cm）1號梁：公路II級 m=n2=0.438 人群荷載m=1.422同樣方法計算2 、3號梁梁端橫向分布系數(shù)為:2號梁： 公路II級 m=0.500 人群荷載m= -0.4223號梁：公路II級 m=（0.938+0.250）/2=0.594 人群荷載m=

15、0 當荷載作用跨中時，1號邊主梁的橫向分布系數(shù)：寬跨比=0.40.5.故用偏心壓力法計算橫向分布系數(shù)ma） 求荷載橫向分布影響線豎標n=5梁間距為1.60則:a+a=(2×1.60)+1.60+0+(-1.60) +(-2×1.60) =25.60m1號梁在2個邊主梁處的橫向影響線的豎標值為：=+=0.60=-0.20b）繪制荷載橫向分布影響線，并按最不利布載，如圖1-3所示。 圖 剛性橫梁法計算橫向分布系數(shù)圖示（尺寸單位：cm） c） 計算m 1號梁： 汽-II:m=(0.522+0.395+0.177-0.005)/2=0.504 人 群：m=0.620同樣方法計算2

16、、3號梁的橫向分布系數(shù)為:2號梁： 汽-II: m=0.455 人 群：m=0.3913號梁：汽-II: m=0.409 人 群：m=0.171×2=0.342（2） 均布荷載和內(nèi)力影響線的面積計算汽-II均布荷載（kN/m）人群（kN/m）影響線面積（m 或m）影響線圖示M10.5×0.75=7.8753.0×0.75=2.25=108.78Q7.8752.25=4.917Q7.8752.25=14.75注：10.5KN/m為公路-I級車道荷載的均布荷載標準值；計算跨徑小于50m時，人群荷載標準值為3.0kN/m。（3）公路II級中集中荷載P的計算計算彎矩效應(yīng)時

17、：P=0.75180+=208.5kN計算剪力效應(yīng)時：P=1.2×208.5=250.2kN注：當計算跨徑在5-50m之間時，P用直線內(nèi)插求得。（4）計算沖擊系數(shù) A=0.3902m I=0.066146m G=0.3902×25=9.76 kN/mG/g=9.76/9.81=0.995kN.s/mC混凝土E取3×10N/mf= 5.713Hz 1.5Hzf14Hz =0.1767lnf-0.0157=0.292則1+=1.292（5）跨中彎矩M1/2的計算因雙車道不折減，故=1。代入下式得：S=（1+）×× m q+mPyS= mq（6 ）支

18、點剪力的計算計算支點截面汽車荷載最大剪力 繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點剪力影響線如圖7-4所示： 圖 m沿跨長變化圖在橫行分布系數(shù)變化區(qū)段： m變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標為： 1號梁： =1×（29.5-×4.9）/29.5=0.917同理得 2號梁： =0.333 3號梁： =0.168由 Q=（1+u）×qm+（m- m） Q=（1+u） mPy得：1號梁：Q=1.292×1×7.875×0.504×9.85+（0.438-0.504）× 0.917=49.00 kN Q=1.292

19、15;1×0.438×214.92×1.0=121.62 kN則，在公路-II級作用下，1號梁支點的最大剪力為Q= Q+ Q=49.00+121.62=170.62kN同理得：2號梁：Q=1.292×1×7.875×0.455×9.85+（0.5-0.455）×0.333=45.64 kN Q=1.292×1×0.5×214.92×1.0=138.84 kN Q = Q+ Q=45.64+138.84=184.48 kN3號梁：Q=1.292×1×7.87

20、5×0.409×9.85+（0.594-0.409）×0.168 =41.76 kN Q=1.292×1×0.594×214.92×1.0=164.94 kN Q = Q+ Q=41.76+164.94=206.70 kN計算支點截面人群荷載最大剪力 Q=m×q×+（m-m）q×1號梁： Q=0.620×2.25×9.85+（1.442-0.620）×2.25×0.917=17.90 kN2號梁： Q=0.391×2.25×9.85+（

21、-0.442-0.391）×2.25×0.333=7.14 kN3號梁： Q=0.342×2.25×9.85+（0-0.342）×2.25×0.168=7.26 kN表剪力效應(yīng)組合表（kN）梁號效應(yīng)恒載人群汽車1158.1317.90170.62448.6703.482.48119.282164.287.14184.48463.4002.1474.46106.643164.287.26206.70494.6501.8866.9395.81主梁配筋：預制鋼筋混凝土梁截面高度h=1.6m。翼板有效寬度為2.0，C40混凝土，HRB335鋼

22、筋。一類環(huán)境。安全等級為二級。經(jīng)復核滿足要求。3. 橫隔梁內(nèi)力計算 對于具有多根內(nèi)橫梁的橋梁，由于主梁跨中處的橫梁受力最大，橫梁跨中截面受力最不利，故通常只需計算跨中橫梁的內(nèi)力，其它橫梁可偏安全地訪此設(shè)計。 下列計算橫梁在2號和3號主梁之間r-r截面上的彎矩M和靠近1號主梁處截面的剪力Q。 確定作用在中橫隔梁上的計算荷載對于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖7-7所示。 圖橫隔梁上計算荷載的計算圖示縱向一列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為：計算彎矩時：P=108.65 kN計算剪力時：P=126.56 kN繪制中橫隔梁的內(nèi)力影響線按偏心壓力法計算1、2號梁的橫向分布系數(shù)影響線豎坐標值，M影響線以及剪力

23、影響線如圖7-8所示。 圖中橫隔梁內(nèi)力計算（尺寸單位：cm）P=1作用在1號梁軸上時（） =×1.5d+×0.5d-1×1.5d =0.6×1.5×1.6+0.4×0.5×1.6-1.5×1.6=-0.64P=1作用在5號梁軸上時 =×1.5d+×0.5d =(-0.20)×1.5×1.6+0×0.5×1.6=-0.48P=1作用在2號梁軸上時（=0.40，=0.30） =×1.5d+×0.5d-1×0.5d =0.40

24、15;1.5×1.6+0.30×0.5×1.6-0.5×1.6=0.40截面內(nèi)力計算將求得的計算荷載P在相應(yīng)的影響線上按最不利荷載位置加載，對于汽車荷載并入沖擊影響力（1+），得： 表截面內(nèi)力計算表 公路-II級彎矩MM=（1+）··P·=1.292×1×108.65×（0.92+0.29）=169.85 kN剪力QQ=（1+）··P·=1.292×1×126.56×（0.575+0.350+0.188-0.038）=175.78 kN 橫隔梁內(nèi)力組合由于橫隔梁的結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力甚小，計算中可略去不計。（1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合（基本組合） M=0+1.4×169.85=237.79 kN.m Q=0+1.4×175.78=246.09 kN （2）正常使用極限