橋梁工程上課程設(shè)計(jì)

1、重慶交通大學(xué)橋梁工程（I）課程設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)：年 級(jí)： 班 級(jí)：專 業(yè)：指導(dǎo)教師：20 年 月目錄一基本資料3二主梁作用效應(yīng)計(jì)算4(一). T梁毛截面幾何特性計(jì)算4（1）中T梁跨中截面毛截面幾何特性：4（2）中T梁端部截面毛截面幾何特性：4（3）邊T梁跨中截面毛截面幾何特性：4（4）邊T梁端部截面毛截面幾何特性：5 (二). 邊主梁永久作用效應(yīng)計(jì)算：5（1）永久作用集度：5（2）邊主梁可變作用效應(yīng)計(jì)算（修正剛性橫梁法）：6（3）主梁作用效應(yīng)組合：13三橋面板內(nèi)力計(jì)算14(一). 懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算14（1）永久作用：14（2）可變作用：15（3）承載能力極限狀態(tài)作用基本組合：15(二).

2、 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算16（1）永久作用16（2）可變作用17（3）作用效應(yīng)組合19參考文獻(xiàn)：20一基本資料 1. 荷載等級(jí)：公路-I級(jí)，人群荷載：3kN/m2 2. 橋面寬度：0.25m（欄桿）+1.5 m（人行道）+9 m（車行道）+1.5 m（人行道）+0.25m（欄桿）。 3. 橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑 40m；計(jì)算跨徑（正交、簡(jiǎn)支）39.1m；預(yù)制梁長(zhǎng) 39.96m。橋梁安全等級(jí)為一級(jí)，環(huán)境條件為 II 類，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取 1.1。 4. 地質(zhì)條件和水文資料見(jiàn)下發(fā)的橋位斷面圖。 5. 采用規(guī)范： 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTG B012014； 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTG D602015； 公路鋼筋混凝

3、土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D622004。 6. 使用材料：預(yù)制T梁、濕接縫采用C50（重度取26kN/m3），材料用量見(jiàn)表1；現(xiàn)澆鋪裝層采用 C50（重度取 25kN/m3），瀝青混凝土鋪裝層重度取24 kN/m3，防水層厚度忽略不計(jì)；人行道欄桿采用輕型鋼護(hù)欄（單側(cè)重量0.60kN/m），人行道板及縱梁采用C30混凝土(重度取25kN/m3)，抹面砂漿重度取21kN/m3。 7. 主梁計(jì)算時(shí)：?jiǎn)纹?T 梁自重可視為縱向均布荷載；濕接縫對(duì)應(yīng)現(xiàn)澆部分橫隔梁按厚度 16cm 計(jì)算，濕接縫橋面板按厚度 15cm 計(jì)算。二期恒載按每片梁橫向?qū)挾壬系匿佈b就直接作用在該片梁上計(jì)算，人行道與欄桿的

4、重量按平均分配到各片梁上計(jì)算。二主梁作用效應(yīng)計(jì)算(一). T梁毛截面幾何特性計(jì)算 圖1-1 中主梁跨中截面毛截面尺寸（單位：cm）（1）中T梁跨中截面毛截面幾何特性： 小毛截面面積：A=9465(cm2) 小毛截面重心離截面上緣的距離：d=101.69(cm) 小毛截面對(duì)重心軸的慣性矩：I=7.7242*107(cm4) 大毛截面面積：A=10215(cm2) 大毛截面重心離截面上緣的距離：d=94.77(cm) 大毛截面對(duì)重心軸的慣性矩：I=8.3421*107(cm4)（2）中T梁端部截面毛截面幾何特性： 小毛截面面積：A=14980(cm2) 小毛截面重心離截面上緣的距離：d=105.7

5、1(cm) 小毛截面對(duì)重心軸的慣性矩：I=9.3257*107(cm4)圖1-2 邊主梁跨中截面毛截面尺寸（單位：cm） （3）邊T梁跨中截面毛截面幾何特性： 小毛截面面積：A=9927.5(cm2) 小毛截面重心離截面上緣的距離：d=97.45(cm) 小毛截面對(duì)重心軸的慣性矩：I=8.0923*107(cm4) 大毛截面面積：A=10302.5(cm2) 大毛截面重心離截面上緣的距離：d=94.17(cm) 大毛截面對(duì)重心軸的慣性矩：I=8.3854*107(cm4)（4）邊T梁端部截面毛截面幾何特性： 小毛截面面積：A=15490(cm2) 小毛截面重心離截面上緣的距離：d=102.60

6、(cm) 小毛截面對(duì)重心軸的慣性矩：I=9.7688*107 (cm4)（二）邊主梁永久作用效應(yīng)計(jì)算： （1）永久作用集度： 1） 一期永久作用:45.43*26/39.96=29.56(kN/m) 2）二期永久作用 1. 現(xiàn)澆部分： 2.35*26/39.96=1.53(kN/m) 2. 鋪裝： 8cm厚混凝土鋪裝：0.08*12.5*25=25(kN/m) 10cm厚瀝青鋪裝： 0.1*9*24=21.6(kN/m) 平均分到5片主梁： (25+21.6)/5=9.32(kN/m) 3. 欄桿和人行道： 人行道欄桿采用輕型鋼護(hù)欄，單側(cè)重量：0.60(kN/m) 人行道板及縱梁，抹面砂漿每延

7、米： 3325.5*21/9+(3564*2+11160+4158+6885)*25/9/10000=8.92345(kN/m) 平攤給5片主梁，故： (0.6+8.92345)*2/5=3.81(kN/m) 4. 邊梁二期永久作用集度： 1.53+9.32+3.81=14.66(kN/m) 5. 邊主梁永久作用效應(yīng)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-1 邊主梁永久作用效應(yīng) 表2-1（2） 邊主梁可變作用效應(yīng)計(jì)算（修正剛性橫梁法）：1） 沖擊系數(shù)與橫向車道布載系數(shù)：先計(jì)算結(jié)構(gòu)基頻： （2.1）其中對(duì)于簡(jiǎn)支梁橋：由此按規(guī)范計(jì)算得汽車荷載沖擊系數(shù)為： （2.2） 由于行車道凈寬9m，為雙車道，故橫向車道布載系數(shù)取1.

8、002） 計(jì)算邊主梁的荷載橫向分布系數(shù)：1. 跨中的橫向荷載分布系數(shù)：如前所述，本橋有可靠的橫向聯(lián)系，且承重結(jié)構(gòu)長(zhǎng)寬比為： 故可按修正的剛性橫梁法來(lái)繪制橫向影響線和計(jì)算橫向分布系數(shù) 1計(jì)算主梁抗扭轉(zhuǎn)慣性矩：對(duì)于T形梁截面，抗扭慣矩可按近視按下式計(jì)算： （2.3）式中：相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度 矩形截面抗扭剛度系數(shù) 梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)對(duì)于跨中截面，翼緣板的平均換算厚度為：馬蹄的換算平均厚度為：圖2-1 計(jì)算圖式 （尺寸單位：cm） 計(jì) 算 表 表2-2圖2-1示出了的計(jì)算圖示，見(jiàn)表2-22計(jì)算抗扭修正系數(shù)： 由于主梁間距相等，并將主梁近似看成等截面，有： （2.4）式中：G=0

9、.425E；l=39.1m；=0.016*5=0.08m4；a1=5m；a2=2.5m；a3=0m； a4=-2.5m；a5=-5m；II=8.3854*107cm4故： =0.9283按修正的剛性橫梁法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值： （2.5）式中：n=5； 值 表2-3將計(jì)算所得結(jié)果列入表2-3中：4計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)： 1號(hào)梁的橫向影響線和最不利布載圖示如圖2-2所示：圖2-2 跨中的橫向分布系數(shù)計(jì)算圖式（尺寸單位：cm）可變作用（汽車公路-I級(jí)）：雙車道： 可變作用（人群）： 2. 支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)： 如圖2-3所示，按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載，1號(hào)梁可變作用的

10、橫向分布系數(shù)可計(jì)算如下：圖2-3 跨中的橫向分布系數(shù)計(jì)算圖式 （尺寸單位：cm）可變作用（汽車）： 可變作用（人群）： 1號(hào)梁可變作用橫向分布系數(shù) 表2-4 3.橫向分布系數(shù)匯總（見(jiàn)表2-4）：3）車道荷載的取值：由規(guī)范，公路-I級(jí)車道荷載均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：計(jì)算彎矩時(shí)(橋梁計(jì)算跨徑在5m與50m之間）：計(jì)算剪力時(shí)： 4）計(jì)算可變作用效應(yīng)：在可變效應(yīng)計(jì)算中，做如下考慮：支點(diǎn)處橫向分布系數(shù)取，從支點(diǎn)到第一根橫梁段，橫向分布系數(shù)從過(guò)渡到，其余梁段均取1. 求跨中截面最大彎矩和最大剪力：計(jì)算跨中截面最大彎矩和最大剪力采用直接加載求可變作用效應(yīng)，圖2-4為跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式，計(jì)算公式為：圖2-4

11、跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式 （2.6）式中: 所求截面汽車（人群）標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力； 車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 影響線上同好區(qū)段面積； y影響線上最大坐標(biāo)值?？勺冏饔茫ㄆ嚕?biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： =3415.10（kN） =163.71（kN）可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)： =343.42（kN/m） =8.78（kN）2. 求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪應(yīng)力 圖2-5為四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式。 可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： =2557.95（kN/m） =270.57（kN） 可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：圖2-5 四分點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式可變作用（人群）效應(yīng)：

12、=258.99（kN/m） =19.59（kN） 3.求支點(diǎn)截面的最大剪力 圖2-6為支點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式。可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： =355.51（kN）可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)： 圖2-6 支點(diǎn)截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式（3） 主梁作用效應(yīng)組合：由規(guī)范，本例根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見(jiàn)表2-5：主梁作用效應(yīng)組合 表2-5寬比三橋面板內(nèi)力計(jì)算橋面板按懸臂板（邊梁）和兩端固結(jié)的連續(xù)板（中梁）兩種情況來(lái)計(jì)算。（1） 懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算由于寬跨比大于2，故按單向板計(jì)算，懸臂長(zhǎng)度為1.15m（1）

13、永久作用：圖3-1圖3-3圖3-2圖3-4懸臂板計(jì)算圖式 （尺寸單位：cm） 1）一期永久作用效應(yīng)：計(jì)算圖式見(jiàn)圖3-2 （3.1） （3.2）計(jì)算永久作用效應(yīng)為：彎矩：剪力： 2） 二期永久作用效應(yīng)： 計(jì)算圖式見(jiàn)圖3-3.圖中為8cm厚C50砼自重，P為欄桿自重，代表人行道縱梁自重，代表抹面砂漿以及人行道板自重。彎矩：剪力：3） 總永久作用效應(yīng)：綜上所述，懸臂板總永久作用效應(yīng)為：（2） 可變作用：在邊梁懸臂板處，只作用有人群，計(jì)算圖式見(jiàn)圖3-3彎矩： 剪力： （3） 承載能力極限狀態(tài)作用基本組合：由規(guī)范： （3.3） （3.4） （2） 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算 本例中板厚t=15cm，梁肋高度h=

14、225cm，故其比值：即主梁抗扭能力較大，?。?跨中彎矩： （3.5） 支點(diǎn)彎矩： （3.6）對(duì)于剪力，不考慮板和主梁的彈性固結(jié)作用，認(rèn)為簡(jiǎn)支板的支點(diǎn)剪力即為連續(xù)板的支點(diǎn)剪力。（1）永久作用 1）一期永久作用：計(jì)算圖式見(jiàn)圖3-5：彎矩： 剪力： 圖3-5 連續(xù)板計(jì)算圖式 （尺寸單位：cm） 2）二期永久作用：先計(jì)算簡(jiǎn)支板的跨中彎矩和支點(diǎn)剪力值，由規(guī)范，梁肋間的板，其計(jì)算跨徑按下列規(guī)定取用：計(jì)算彎矩時(shí)：；本例：計(jì)算剪力時(shí)： ；本例：式中： 板的計(jì)算跨徑； 板的凈跨徑； 板的厚度； 梁肋寬度。計(jì)算圖式見(jiàn)圖3-6：圖3-6中，現(xiàn)澆部分橋面板自重： 二期永久作用（瀝青與C50砼鋪裝）：由此可計(jì)算得簡(jiǎn)支

15、板跨中二期永久作用彎矩及支點(diǎn)二期永久剪力：圖3-6 簡(jiǎn)支板二期作用計(jì)算圖式 （尺寸單位：cm）彎矩：剪力： 3）總永久作用效應(yīng)：綜上所述，支點(diǎn)斷面永久作用彎矩為： 支點(diǎn)斷面永久作用剪力為： 跨中斷面永久作用彎矩為：（2） 可變作用由公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG_D60-2015），橋梁局部加載時(shí)，汽車荷載采用車輛荷載。規(guī)范中表4.3.1-3規(guī)定，車輛荷載前輪著地長(zhǎng)度及寬度為0.2m*0.3m，中、后輪著地尺寸為0.2m*0.6m，則：平行于板的跨徑方向的荷載分布寬度： 1）車輪在板的跨徑中部時(shí)：垂直于板的跨徑方向的荷載分布寬度：前輪： （3.7） 既： 故取a=1.67m，此時(shí)兩個(gè)后輪的有效分

16、布寬度發(fā)生重疊，則其荷載有效寬度：折合成一個(gè)荷載的有效分布寬度： 2）車輪在板的支承處時(shí)：垂直于板的跨徑方向的荷載的有效分布寬度：（3.8） 故取a=0.83m 3）車輪在板的支承附近，距支點(diǎn)距離為x時(shí)： （3.9） a的分布見(jiàn)圖3-6將加重車后輪作用于板中央，求得簡(jiǎn)支板跨中最大可變作用（汽車）的彎矩為： （3.10）計(jì)算支點(diǎn)剪力時(shí)，可變作用必須盡量靠近梁肋邊緣布置，考慮了相應(yīng)的有效工作寬度后，每米板寬承受的分布荷載如圖3-6所示，支點(diǎn)剪力的計(jì)算公式為： （3.11）其中：圖3-6 簡(jiǎn)支板可變作用（汽車）計(jì)算圖式 （尺寸單位：cm）代入上式，得：綜上所述，可得連續(xù)板可變作用（汽車）效應(yīng)如下：

17、支點(diǎn)斷面彎矩為： 支點(diǎn)斷面剪力為： 跨中斷面彎矩為：（3） 作用效應(yīng)組合按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范4.1.5來(lái)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)基本組合：參考文獻(xiàn)：1. 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2015）.北京：人民交通出版社，2015.2. 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D61-2005）.北京：人民交通出版社，2005.3. 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D63-2007）. 北京：人民交通出版社，2007.4. 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).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 D62-2004）.北京：人民交通出版社，2004.5. 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋梁板式橡膠支座（JT/T 4-2004）. 北京：人民交通出版社，2004.6. 中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列（JT/T663-2006）.北京：人民交通出版社，2006.7. 范立礎(chǔ).橋梁工程（上冊(cè)）（第二版）.北京：人民交通出版社，2012.8. 易建國(guó).混凝土簡(jiǎn)支梁(板)橋(第3版).北京：人民交通出版社，2006.9. 廖朝