橋梁工程課程設(shè)計(jì)(完整版)

橋梁工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書一、設(shè)計(jì)資料1橋面凈寬凈-7+2×1.5m人行道2主梁跨徑及全長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)跨徑=21.70m（墩中心距離）計(jì)算跨徑=21.20m（支座中心距離）主梁全長(zhǎng)=21.66m（主梁預(yù)制長(zhǎng)度）3設(shè)計(jì)荷載公路—I級(jí)；人群荷載3.04設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí)5橋面鋪裝瀝青表面處厚5cm（重力密度為23），混凝土墊層厚6cm（重力密度為24），T梁的重力密度為256T梁簡(jiǎn)圖如下圖主梁橫截面圖設(shè)計(jì)步驟與方法Ⅰ.行車道板的內(nèi)力計(jì)算和組合（一）恒載及其內(nèi)力（以縱向1m寬的板條進(jìn)行計(jì)算）1）每延米板上的恒載g瀝青表面：0.05×1.0?×23??1.15混凝土墊層：0.06×1.0×24??1.44T梁翼板自重：合計(jì)：2）每米寬板條的恒載內(nèi)力懸臂板長(zhǎng)彎矩剪力（二）汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力1）將車輛荷載后輪作用于鉸縫軸線上，后軸作用力為140kN，輪壓分布寬度如圖5所示，車輛荷載后輪著地長(zhǎng)度為a??0.20m，寬度b??0.60m，則得：a??a??2H??0.2??2×0.11?0b??b??2H??0.6??2×?0.11??0.82荷載對(duì)于懸臂梁根部的有效分布寬度：2）計(jì)算沖擊系數(shù)μ結(jié)構(gòu)跨中截面的慣矩：翼板的換算平均高度：cm主梁截面重心位置：cm則得主梁抗彎慣矩：結(jié)構(gòu)跨中處單位長(zhǎng)度質(zhì)量：混凝土彈性模量E：取由以上數(shù)據(jù)可得簡(jiǎn)支梁橋的基頻：Hz按照《橋規(guī)規(guī)定》f介于1.5Hz和14Hz之間，沖擊系數(shù)按照下式計(jì)算：由于這是汽車荷載局部加載在T梁的翼緣板上，故沖擊系數(shù)取1+=1.223）作用于每米寬板條上的彎距為：作用于每米寬板條上的剪力為：（三）內(nèi)力組合1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算2）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算Ⅱ.主梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（一）當(dāng)荷載位于支點(diǎn)處時(shí)（應(yīng)按杠桿原理法計(jì)算）根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTGD60-2004）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置。例如，對(duì)于車輛荷載，規(guī)定的車輪橫向輪距為1.8m，兩列汽車車輪的橫向最小間距為1.3m，車輪矩離人行道緣石最少為0.5m。1#梁車輛荷載人群荷載由此可得1號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為和（5號(hào)同1號(hào)）同理可得2號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為：2＃梁和（4號(hào)同2號(hào)）同理可得3號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為3＃梁和（二）當(dāng)荷載位于跨中時(shí)（考慮用修正偏心壓力法計(jì)算）對(duì)抗扭修正系數(shù)的計(jì)算：由于本橋各根主梁的橫向截面均相等，梁數(shù)n=5,梁間距為1.6米1號(hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為由、繪制1號(hào)梁橫向影響線，如下圖示最不利荷載位置 1＃梁影響線于是，1號(hào)（5號(hào)同1號(hào)）梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算如下（以和分別表示影響線零點(diǎn)至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標(biāo)距離）：車輛荷載：=0.455人群荷載：0.564同理可得2號(hào)、4號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)：2＃梁影響線=0.285；=0.115車輛荷載：=0.115；人群荷載：=0.313同理可得3號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)：3＃梁影響線；車輛荷載：=0.4；人群荷載：=0.2（三）主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號(hào)荷載位置公路-Ⅰ級(jí)人群荷載1,5跨中0.4550.564支點(diǎn)0.4381.6562,4跨中0.1150.313支點(diǎn)0.503跨中0.40.2支點(diǎn)0.5940Ⅲ.主梁內(nèi)力計(jì)算恒力內(nèi)力計(jì)算1.恒載集度主梁：kN/m橫隔梁：對(duì)于邊主梁：對(duì)于中主梁：kN/m橋面鋪裝層：kN/m欄桿和人行道：kN/m作用于邊主梁全部恒載g為：kN/m作用于中主梁的恒載集度為：kN/m2.恒載內(nèi)力邊跨彎矩剪力影響線計(jì)算主梁的彎矩和剪力，；主梁個(gè)計(jì)算截面的恒載剪力和彎矩值，列于下表中剪力Q（kN）彎矩M(kN·m)注：表中算式所得結(jié)果為邊主梁恒載內(nèi)力，括號(hào)內(nèi)為中主梁恒載內(nèi)力。（二）活載內(nèi)力計(jì)算公路-Ⅰ級(jí)中集中荷載計(jì)算計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)kN計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)kN公路-Ⅰ級(jí)中均布荷載kN/m沖擊系數(shù)μ因雙車道不折減，故ξ=1?？缰袕澗赜?jì)算跨中彎矩影響線如下圖影響線面積：；由于跨中彎矩橫向分布系數(shù)1號(hào)，5號(hào)梁最大，所以只需計(jì)算1號(hào)，5號(hào)梁的彎矩，計(jì)算如下：對(duì)于1號(hào)梁公路-Ⅰ級(jí)汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩：kN·m對(duì)于2號(hào)和4號(hào)梁公路-Ⅰ級(jí)汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩kN·m對(duì)于3號(hào)梁公路-Ⅰ級(jí)汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩kN·m跨中剪力計(jì)算跨中剪力影響線如下圖：鑒于跨中剪力影響線的較大坐標(biāo)位于跨中部分，故也采用全跨統(tǒng)一的荷載橫向分布系數(shù)來(lái)計(jì)算。影響線面積為：；對(duì)于1號(hào)和5號(hào)梁公路-Ⅰ級(jí)汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：kN對(duì)于2號(hào)和4號(hào)梁公路-Ⅰ級(jí)汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：kN對(duì)于3號(hào)梁公路-Ⅰ級(jí)汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力:KN支點(diǎn)剪力算剪力影響線如下圖所示：影響線面積為：；y=1橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長(zhǎng)度：附加三角形重心影響線坐標(biāo)：對(duì)于1#和5#梁公路——I級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力人群荷載支點(diǎn)剪力：對(duì)于2#和4#梁公路——I級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力：=1.22×1×10.5×[0.115×10.6+×（0.5-0.115）×0.910]=28.52kN=1.22×1×0.5×295.2×1=180.07kN=208.59kN人群荷載的支點(diǎn)剪力：=0.313×4.5×10.6+（0-0.313）×4.5×0.910=11.25kN對(duì)于3#梁公路——I級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力：=1.22×1×10.5×[0.4×10.6+×（0.5940.4）×0.910]=60.82kN=1.22×1×0.594×295.2×1=213.92kN=274.74kN人群荷載的支點(diǎn)剪力：=0.2×4.5×10.6+×（00.2）×4.5×0.910=7.19kN跨彎矩計(jì)算影響線面積=××l2=31.74m2y=×18.4=3.45對(duì)于1#梁：按公路——I級(jí)汽車荷載：=（1+μ）（·+y）=1.22×0.455×（10.5×42.135+246×3.975）=788.39kN·m人群荷載的跨中彎矩：=0.564×4.5×42.135=106.94kN·m對(duì)于2#梁：按公路——I級(jí)汽車荷載：=1.22×1×0.115×（10.5×42.135﹢246×3.975）=199.26kN·m人群荷載的跨中彎矩：=0.313×4.5×42.135=59.35KN·m對(duì)于3#梁：按公路一級(jí)汽車荷載：kN·m人群荷載的跨中彎矩：=0.2×4.5×42.135=37.92kN·m跨截面的剪力1/4跨剪力影響線如下圖：影響線面積=××l×=5.96m2；y=0.75m對(duì)于1#梁：=（1+μ）··[·+（-）]=1.22×0.498×（10.5×5.18+233.6×0.75）=139.49KN=0.713×4.5×5.18=16.62KN對(duì)于2#梁：=（1+μ）··[·+（-）]=1.22×0.132×（10.5×5.18+233.6×0.75）=36.97KN=0.322×4.5×5.18=7.51KN對(duì)于3#梁：=（1+μ）··[·+（-）=1.22×0.4（10.5×5.18﹢233.6×0.75）=112.04KN=0.2×4.5×5.18=4.66KN（三）荷載組合永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相結(jié)合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為如下：總結(jié)為：當(dāng)恒載為最大時(shí)：組合值=1.35×恒荷載+1.4×汽車荷載+0.8×1.4×人群荷載當(dāng)汽車荷載最大：組合值=1.2×恒荷載+1.4×汽車荷載+0.8×1.4×人群荷載主梁內(nèi)力計(jì)算組合值如下表跨中彎矩組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,5868.01051.19142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56跨中剪力組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,5097.606.822,4024.673.793085.802.42支點(diǎn)剪力組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,5163.8218.9539.762,4164.3208.5911.253164.3274.747.191/4跨彎矩組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,5651.0788.39106.942,4653.1199.2659.353653.1693.0937.921/4跨剪力組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,581.9157.6415.132,482.239.848.39382.2138.585.36Ⅳ.橫隔梁內(nèi)力計(jì)算1、確定作用在中橫隔梁上的計(jì)算荷載：對(duì)于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖縱向—列車輪對(duì)于中橫隔梁的計(jì)算荷載為：計(jì)算彎矩時(shí)：=+=×238×1+×10.5×4.85=144.463kN==4.5×4.85=21.825KN2、繪制中橫隔梁內(nèi)力影響線按偏心壓力法算得1、2、3號(hào)梁的荷載橫向分布影響線豎坐標(biāo)值，則的影響線豎標(biāo)可計(jì)算如下：=0.54，=﹣0.14；=0.285，=0.115；=0.2，=0.2P=1作用在1號(hào)梁軸上時(shí)：=×1.5d+×0.5d－1×1.5d=0.54×1.5×1.6+0.285×0.5×1.6－1×1.5×1.6=﹣0.88P=1作用在5號(hào)梁軸上時(shí)：=×1.5d＋×0.5d=（﹣0.14）×1.5×1.6＋0.115×0.5×1.6=﹣0.24P=1作用在3號(hào)梁軸上時(shí)：=×1.5d＋×0.5d=0.2×1.5×1.6＋0.20×0.5×1.6=0.64有了此三個(gè)豎標(biāo)值和已知影響線折點(diǎn)位置，就可以繪出影響線如圖所示：3、繪制剪力影響線對(duì)于1號(hào)主梁處截面的影響線可計(jì)算如下：P=1作用在計(jì)算截面以右時(shí)：=即=P=1作用在截面以左時(shí)：=－1即=－1繪成影響線如圖所示4、截面內(nèi)力計(jì)算將求得的計(jì)算荷載在相應(yīng)的影響線上按最不利荷載位置加載，對(duì)于汽車荷載并計(jì)入沖擊影響力（1+μ），則得：彎矩：公路—I級(jí)荷載=(1+μ)···=1.22×1×144.46×(0.86+0.37)=216.78(KN·m)人群荷載==21.825×（﹣1.42）=﹣31.07（KN·m）剪力：公路—I級(jí)荷載=(1+μ)···=1.22×1×144.46×（0.52＋0.33＋0.19＋0）=183.29（KN·m）人群荷載==21.825×（﹣0.38）=﹣8.28（KN）5、內(nèi)力組合，按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力為:基本組合：=0＋1.4×216.78＋0.8×1.4×(﹣31.07)