簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)方案

簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)橋梁工程課設(shè)一一簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)1.基本設(shè)計(jì)資料1）跨度和橋面寬度（一）標(biāo)準(zhǔn)跨徑：35m（墩中心距）。（二）計(jì)算跨徑：34.5m（三）主梁全長(zhǎng)：34.96m（四）橋面寬度：凈14m（行車(chē)道）+2X1m（人行道）2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)荷載：公路一I級(jí)，人群荷載為3KN/〃?2。設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)。3）主要材料（一）混凝土：混凝土簡(jiǎn)支T形梁及橫梁采用C40混凝土，容重為橋面鋪裝為厚0.065-0.17m的防水混凝土，容重為25KN，/。（二）鋼材：采用R235鋼筋、HRB400鋼筋。4）構(gòu)造形式及截面尺寸（見(jiàn)圖1-1和1-2）如圖所示，全橋共由9片主梁組成，單片T形梁高為2m,寬為L(zhǎng)6m,橋上橫坡為雙向1.5%,坡度由混凝土橋面鋪裝控制；設(shè)有五根橫梁。圖1-1橋梁橫斷面圖1, 睨,5 .1r 黜弓 一圖1-2主梁縱斷面圖2.主梁的荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算1）跨中荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算如前所述，本例橋跨內(nèi)設(shè)有5道橫隔梁，具有可靠橫向連接，且承重結(jié)構(gòu)的

寬跨比為：8〃=16/34.5=0.46440.5,故可以按照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)So（一）計(jì)算主梁的抗彎和抗扭慣性矩/和計(jì)算主梁截面的重心位置x翼緣板厚按平均厚度計(jì)算，其平均板厚為/?1=^x(10+16)=13cmB(160-20)xl3x—+200x20x100則，x= =70.Scm(160-20)x13+200x20主梁抗彎慣性矩/為13 1I=-x(160-20)xl33+(160-20)x13x(70.8-—)2+-x20x2003+20x200x(100-70.8)212 2 12=242942968c”?4對(duì)于T形梁截面，抗扭慣性矩可近似按下式計(jì)算：m。=2＞如r-1式中，，乙一一單個(gè)矩形截面的寬度和高度;矩形截面抗扭剛度系數(shù)，由表2-1可以查的表2-1矩形截面抗扭剛度系數(shù)表1.()1.51.752.02.53.04.06.08.010.0OOC0.1410.1960.2140.2290.2490.2630.2810.2990.3070.3130.333機(jī)一一梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。。的計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)表2-2表2-2T形梁抗扭慣性矩分塊名稱(chēng)4/cmtjemh：q/7T/〃l4翼緣板1601312.30.33330.001172腹板187209.350.3110.0046530.005825既得。=5.825x10-3〃J（二）計(jì)算抗扭修正系數(shù)月對(duì)于本例，主梁間距相同，將主梁近似看成等截面，則得P= \ = ； ! 7-=0.9682,nl2GIT,9x34.52xO.425Ex5.825x10^1+ ——rI+ 1ar 12Ex0.243x153.6（三）按修正偏心壓力法計(jì)算橫向影響線豎坐標(biāo)值

1caie%=-+p——H )z%

/-I式中〃=9, =2x(6.42+4.82+3.22+1.62)=153.6m2；為表示單位荷載P=1作用于/號(hào)梁軸時(shí)，i號(hào)梁軸上所受的作用，計(jì)算所得為列于表2-3內(nèi)。表2-3均值計(jì)算表梁號(hào)小i7273%Jli576%%910.3690.3050.240.1760.1110.047—0.018—0.083—0.14720.3050.2560.2080.1600.1110.0620.014—0.034—0.08330.2400.2080.1760.1430.1110.0790.0460.014—0.01840.1760.1600.1430.1270.1110.0950.0790.0620.04650.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.111（四）計(jì)算橫向分布系數(shù)，繪制橫向分布影響線圖（見(jiàn)圖2-1）,然后求橫向分布系數(shù)。根據(jù)最不利荷教位置分別進(jìn)行布教。布載時(shí)，汽車(chē)荷教距人行道邊緣距離不小于0.5m,人群荷載為3KN/〃尸。9號(hào)960ID0Cd6S仍inri□OJ(0njqd1I1 1- J--inc60(?卜rCInnT-1d1*1卜一|LloO.O3OGAIcVJ*/*>J13年叫1sC卜、??O也0、cc4①cdr~1Q9od支(L(I支CA?f\1fy?%VA、、CJCJ?jCJrjo(t(L(I(IC0J(I我flcA?AC\%V八*Vcx->①K(VRC1支(I(Ia.cftJQ(UW6CJCJCdCJd5號(hào)1圖2-1橫向分布系數(shù)計(jì)算圖示各梁的橫向分布系數(shù):汽車(chē)荷載：m⑷=lx(0.373+0.3005+0.2481+0.1756+0,1233+0.0508)=0.63572mi(l2=；x(0.308+0.2535+0.2141+0.1596+0,1202+0.0657)=0.596663=-x(0.242+0.2057+0,1795+0.1433+0,1171+0.0808+0.0546+0.0183)=0.520652mc(/4=1x(0.1776+0,1589+0.1458+0.1276+0.1145+0.0964+0,0836+0.0651)=0.4848=；x([x8)=0.4444人群荷載：m.r{=0.4335mcr2=0.3353mcr3=0.2622mer4=0.223mer5=0.2222)梁端剪力橫向分布系數(shù)計(jì)算(杠桿原理法)端部剪力橫向分布系數(shù)計(jì)算圖式見(jiàn)圖2-2inn.

圖2-2端部橫向系數(shù)計(jì)算圖示汽車(chē)荷載：6Oq]=0.5313〃“2=05mQq3=0.5938〃d4=0.5938/rz0</5=0.5938人群荷載：merl=1.6875tncr2=°,ncr3=0Incr4=°mcr5=03,作用效應(yīng)計(jì)算1）永久作用效應(yīng)（一）永久荷載:

橋面鋪裝18n毒0.1828254.57邊主梁：20.18中主梁：20.66（二）永久作用效應(yīng)計(jì)算一、 影響線面積計(jì)算見(jiàn)下表3-2表3-2影響線面積計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)算面積影響線面積%一3=_LxLx/」2=148.78°24 8「1也4\011 3/ 36y0=-x—x/=—Z2=111.586216 32\ /X―/

■\\1\1 / 1 /mco.=—x—x—=4.3125區(qū)222—i\ 1%g=gx/=17.25T-1二、 永久作用效應(yīng)計(jì)算見(jiàn)表3-3梁號(hào)M/[kN?Mi/kN*m4Yq5qgq/qgqs。1(9)20.18148.783002.420.18111.5862251.820.1817.25348.12(8)20.66148.783073.820.66111.5862305.420.6617.25356.43(7)20.66148.783073.820.66111.5862305.420.6617.25356.44(6)20.66148.783073.820.66111.5862305.420.6617.25356.4520.663073.83073.820.66111.5862305.420.6617.25356.42）可變作用效應(yīng)組合」212mc2x34S（一）汽車(chē)荷載沖擊系數(shù)計(jì)算：結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù).與結(jié)構(gòu)的基頻/有關(guān)，故應(yīng)先

計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻，簡(jiǎn)支梁橋的基頻簡(jiǎn)化」212mc2x34S3.25xIO10x0.243 ：——=2.99Hz1.54xl03甘r+i G15.132 _ 3其中，ni=—= =1.54x10g9.81由于L5"z?/Y14〃z,故可由下式計(jì)算汽輛載的沖擊系數(shù):p=0.1767Inf—0.0157=0.178(二)公路I級(jí)均布荷載％,集中荷載巴及其影響線面積計(jì)算(見(jiàn)表3-4)；qk=\0.5kN/m―360-1RO

計(jì)算彎矩時(shí)：R=: -X (34.5-5)+180=298kN-L50-5 _計(jì)算剪力時(shí)：R=1.2x298=357.6kN彎矩計(jì)算公式如下M=(1+1gle⑵yk+q。)其中，可以布置四車(chē)道，查表可得橫向折減系數(shù)彳=0.67計(jì)算跨中和＜處彎矩時(shí)，可近似認(rèn)為荷載橫向分布系數(shù)沿跨長(zhǎng)方向均勻4變化，故各主梁〃值沿跨長(zhǎng)方向相同。表3-4公路1級(jí)荷載產(chǎn)生的彎矩計(jì)算表梁號(hào)S41+〃"3q/kN/m2)Q以M(kN?〃?)1也20.671.1780.635710.5148.782988.6252073.4也4111.596.468751555.12也20.5966148.788.6251945.9也4111.596.468751459.43也20.5207148.788.6251698.3也4111.596.468751273.74%20.4848148.788.6251581.2也4111.596.468751185.9520.4444148.788.6251449.4也4111.596.468751087.1

表3-5人群荷載產(chǎn)生的彎矩梁號(hào)內(nèi)力叫rq.Q120.4343148.78193.74111.59145.3220.3353148.78149.64111.59112.23Mi20.2622148.78117.0M]4111.5987.84%20.2233148.7899.54111.5974.75%20.2222148.7899.24111.5974.3永久作用設(shè)計(jì)值與可變作用設(shè)計(jì)值的分項(xiàng)系數(shù):永久荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：/Gj=1.2汽車(chē)荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：7^=1.4人群荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：/0=1.4基本組合公式為：TOC\o"1-5"\h\zm nr^ud=r^^oisGik+“s緲 密）j-1 j-2表3-5彎矩基本組合計(jì)算表梁號(hào)內(nèi)力永久荷載人群荷載汽車(chē)荷載彎矩組合值

1A九3一3002.4193.72073.46722.642251.8145.31555.15042.0223073.8149.61945.96460.742305.4112.21459.44935.3323073.8117.01698.36197.2Ml42305.487.81273.74648.04吃23073.899.51581.26013.742305.474.71185.94510.455一3073.899.21449.45828.842305.474.41087.14371.7表3-6公路I級(jí)荷載產(chǎn)生的跨中剪力值梁號(hào)內(nèi)力"4nicqqNN/nr)QP"yk剪力效應(yīng)1乜20.671.1780.635710.54.3125357.60.5112.420.5966106.03乜20.520792.14乜20.484885.75乜20.444478.6表3-7人群荷載產(chǎn)生的跨中剪力比算表梁號(hào)內(nèi)力mcrQrQ剪力效應(yīng)1乜20.43355.6

2V，20.33533431254.33乜20.26223.44乜20.2232.95乜20.22222.9梁端汽車(chē)荷載剪力效應(yīng)計(jì)算：可用下時(shí)進(jìn)行計(jì)算：1-00P=(1+〃烤(叫)々力+叫夕q)+-a(m0-mc)qky汽車(chē)荷載作用及橫向分布系數(shù)取值如圖3-3所示，計(jì)算過(guò)程如下Qu996IPOKu8寸co寸?。4I/寸寸b寸?0寸寸寸寸-D圖3-3汽車(chē)荷載支點(diǎn)剪力效應(yīng)計(jì)算圖示1號(hào)梁：=1.178x0.67(0.5313x357.6xl.0+0.6357xl0.5x\34.5)=1.178x0.67+1x?x(0.5313-0.6357)x10.5x0.83=237.7ZN

同理可得V()2=223.5kNV()3=244.4kN=2405kNV()5=280.2kN梁端人群荷載剪力可以用下式進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)圖示3-4q>F3kN/nR89O—OJOJ9QD工EOJ9QDCOEOJC5EQJQJC5Ecucucu-0圖3-4人群荷載產(chǎn)生的支點(diǎn)剪力1一。。『=機(jī)"分。+5。0〃。,一〃%)%y將數(shù)值帶入上式V(>H=0,434X3X；X34.5+1x亨x(1.6875-0.434)x3x0.92=18.98ANTOC\o"1-5"\h\zV()r2=0.3353x3x1x34.5+-x2.83x(0-0.3353)x3x0.78=16.24kN2 2x(0-0.2622)x3x0.83=l0.75kN=0.2622x3x1x34.5+lx—x(0-0.2622)x3x0.83=l0.75kN2 2 43451344V0r4=0.223x3x^+-x—j-x(0-0.223)x3x0.83=9.15^345 1 345 1 345V(b,s=0.2222x3x^-+-x^—+-x^-x(0-0.2222)x3x0.83=9.1IZrTV。，5 2 2 4 2 4剪力效應(yīng)基本組合可按下式進(jìn)行組合組合公式為=/o(Z/sSg認(rèn)+7/S”+憶2，03四)i-l J-2計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表圖圖3-5內(nèi)力包絡(luò)圖圖圖3-5內(nèi)力包絡(luò)圖簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)表3-8剪力效應(yīng)組合表梁號(hào)內(nèi)力永久荷載人群荷載汽車(chē)荷載基本組合之1匕348.118.98237.7771.8匕205.6112.4163.62匕356.416.24223.5758.8乜204.3106.0153.23匕356.410.75244.4781.9乜203.492.1132.74匕356.49.15240.5866.9乜202.985.7123.25%356.49.11280.2830.2匕202.978.6113.3可以看出彎矩值由1號(hào)梁控制跨中彎矩為6722.6好/?〃2,°處彎矩為5042攵7?〃74剪力值由4號(hào)梁控制，跨中剪力值為123.2yV,支點(diǎn)處剪力為866.9yV,下圖為內(nèi)力包絡(luò)圖簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì).行車(chē)道板計(jì)算1）永久荷載效應(yīng)計(jì)算由于主梁翼緣板在接縫處沿縱向全長(zhǎng)設(shè)置連接鋼筋，故行車(chē)道板可按兩端固定和中間較接的板計(jì)算如圖4-1所示。踹 ??踹圖4-1行車(chē)道板計(jì)算圖示（一）每延米板上的恒載gC40混凝土墊層：g1=0.1175X1X25kN/m=2.9375kN/mT形梁翼緣板自重：g2=O.13XlX26kN/m=3.38kN/m每延米跨寬板的恒載總計(jì)：=2.9375+3.38=6.3175kN/〃?（二）永久荷載效應(yīng)計(jì)算M=--gl^=--x6.3175x0.72kN?in=一1.548攵N?in彎矩：0 2*。2匕=gio=6.3175x07kN=4A22kN/JzJ?（三）可變荷載效應(yīng)

公路I級(jí)，以重車(chē)后輪作用于較縫軸線上為最不利布置，此時(shí)兩邊的懸臂板各承受一半的車(chē)輪荷載，如圖4-2.n/4p/4w圖4-2.可變荷載計(jì)算圖示p/4w車(chē)輛荷載后車(chē)輪著地寬度仇及長(zhǎng)度小，分別為%=0.2m,b)=0.6m■■沿著行車(chē)方向輪壓分布寬度為：=%+2H=0.2+2x0.1175=0.435/h垂直行車(chē)方向輪壓分布寬度為：1八=%+2H=0.6+2x0.1175=0.835m荷載作用于懸臂根部的有效分布寬度a=4+1.4+2/。=0.435+1.4+2x0.7=3.235m單輪時(shí)：/=%+2/。=0,435+2x0.7=1.835m沖擊系數(shù)為4=0.178作用于每米寬板上的彎矩為：簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)圖圖5-1彎矩作用影響線簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)pb/=-20+"冗(/。一/=—2x1.178x1404x3.235x(0.7—=—2x1.178x1404x3.235x(0.7—0.8354=-\2.52kN?in單個(gè)車(chē)輪時(shí)=-1.178x1404x1.835x(0.7-=-1.178x1404x1.835x(0.7-0.8354=11.04kN?m取兩者中最不利情況Mp=—\2.52kN-m作用于每米寬板上的剪力按自由懸臂板計(jì)算，車(chē)輪靠板根部布置，且有>/0,則：=(1+A)=1.178x2abJ。1402x3.235x0.835x0.7=2L37kN(四)作用效應(yīng)基本組合根據(jù)作用效應(yīng)組合的規(guī)定，基本組合計(jì)算如下：M=\2M,+1.4Mp=-(1.2x1.548+1.4x12.52)=-19.4kN?6e=1.2V,+1*=1.2X4.422+1.4x21.37=35.2kN.橫隔梁計(jì)算1）確定作用在跨中橫梁上的可變作用具有多根橫梁的橋梁，跨中處的橫梁受力最大，通常只計(jì)算跨中橫梁的作用效應(yīng)，其余橫梁可依據(jù)跨中橫梁偏安全地選用相同的截面尺寸和配筋。橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載計(jì)算采用車(chē)輛荷載，圖5-1為跨中橫梁縱向何在布置。因此縱向一列輪重分布給該橫隔梁的計(jì)算荷載為：4/=_!_（"%+%。）=J_x（298x1.0+10.5x1x1.0x2x8.625）kN=194.28kN2 2 2對(duì)于人群荷載，應(yīng)在影響線上布滿荷載，則計(jì)算荷載為：P,r=PA=Pja=3X8.625=25.875攵N2）跨中橫梁的作用效應(yīng)影響線一般橫梁彎矩在靠近橋中線的截面比較大，而剪力則在靠近邊緣處的截面較大。因此，圖5-2所示的跨中橫梁，本例只取A-A（4、5號(hào)梁的中點(diǎn)）、B-B（靠近5號(hào)主梁）兩個(gè)截面計(jì)算橫梁的彎矩，取1號(hào)主梁右側(cè)C_C截面和2號(hào)主梁右側(cè)D_D截面計(jì)算剪力。本例采用修正偏心壓力法計(jì)算橫梁作用效應(yīng)，下面首先作出相應(yīng)的作用效應(yīng)影響線。（一）彎矩影響線一、計(jì)算公式如圖5-2所示，在橋梁跨中當(dāng)單位荷載P=1作用在j號(hào)梁軸上時(shí)，，?號(hào)梁軸所受作用力為（考慮主梁抗扭），于是，由平衡條件就可以寫(xiě)出A截面的彎矩計(jì)算式。當(dāng)P=1作用在截面A-A截面左側(cè)時(shí)M4J=%也A+772a2A+ 八+〃4心4八一1XJ即fh.j=77aLA+%也A+小#3A+ 4A-1X5一屋-T號(hào)梁軸至IJA-A截面的距離eA——單位荷載P=1作用位置至必-A截面的距離當(dāng)P=1作用在A-A截面右側(cè)時(shí)，同理可得"山=7/仇人+小也4+rj3jb3A+小a4A二、 計(jì)算彎矩影響線值：在前面已經(jīng)計(jì)算出橫向影響線的豎坐標(biāo)值，如下表表2-3為值計(jì)算表梁號(hào)72%304如/67,910.3690.3050.240.1760.1110.047—0.018—0.083—0.14720.3050.2560.2080.1600.1110.0620.014—0.034—0.08330.2400.2080.1760.1430.1110.0790.0460.014—0.01840.1760.1600.1430.1270.1110.0950.0790.0620.04650.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.1110.111對(duì)于A-A截面的彎矩Ma影響線可計(jì)算如下簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)簡(jiǎn)支梁橋設(shè)計(jì)當(dāng)P=1作用在1號(hào)梁軸上時(shí)=，7114A+121b2A+〃3&A+〃4人"4A-CA=0.369x3.54+0.305x2.5d+0.240x1.5J+0.176x0.5"-3.54=-1.5968當(dāng)P=1作用在2號(hào)梁軸上時(shí)〃A.2= +〃22”2A+%2b3A+〃4204A一€A=0.305x3.5"+0.256x25d+0.208x1.5"+0.160x0.51-25d=-0.6408當(dāng)P作用在4號(hào)梁軸上時(shí)〃A.4=7/lA+ +〃44〃A-J=0.176x3.54+0.160X2.54+0.143x1.5"+0.127x0.5"-0.5"=1.2704當(dāng)P作用在8號(hào)梁軸上時(shí)7.4.8=〃18仇A+772862A+小8b3A+〃4也A=-0.083X3.51-0.034x25d+0.014x1.51+0.062x0.5J=-0,5176當(dāng)P作用在9號(hào)梁軸上時(shí)nAS=‘719仇A+772962A+7739b3A+7749b4A=-0.147X3.5d-0.083x2.5"-O.O18xl.56；+0.046x0.5"=-1.1616根據(jù)上面計(jì)算的坐標(biāo)和A-A截面的位置，可以做出M八影響線，見(jiàn)圖5-2同理Ms影響線計(jì)算如下〃氏I=71仇8+〃21/8+〃3238+〃4A048一G=0.369X4d+0.305x3d+0.240x2d+0.176x，一4d=-1.5248〃尻2=7712dB+7722b2B+7732b38+〃42〃48—eB=0.305x4"+0.256x3d+0.208x2,+0.1