橋梁工程課程設(shè)計計算書

1、下載可編輯橋梁工程課程設(shè)計及計算書設(shè)計題目 :橋梁工程課程設(shè)計學(xué)院：土木與建筑學(xué)院指導(dǎo)老師：汪峰姓名：學(xué)號：班級：.專業(yè) .整理 .下載可編輯2014 年6月一、基本資料1標(biāo)準(zhǔn)跨徑 ：20 m計算跨徑 ： 19.50 m主梁全長 ： 19.96 m2橋面凈寬 ：凈 7.5 m+2 ×0.25 m3. 車輛荷載 ：公路 級4. 人群荷載 ：3.0 KN/m25. 選用材料 ：鋼筋：采用 HRB300 鋼筋，HRB335 鋼筋 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯混凝土：主梁 C40人行道及欄桿 ：C25橋面鋪裝 ： C25（重度 24KN/m ）6. 課程設(shè)計教材及主要參考資料 ：橋梁工程

2、.姚玲森編 .人民交通出版社 ， 1990 年橋梁工程 .邵旭東等編 .人民交通出版社 ，2007 年橋梁工程 .范立礎(chǔ)編 .人民交通出版社 ， 2001 年簡支梁橋示例集 .易建國編 .人民交通出版社 ， 2000 年橋梁工程課程設(shè)計指導(dǎo)書.橋梁教研室 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)教材科 ，2002 年梁橋設(shè)計手冊 .橋梁編輯組 .人民交通出版社 ， 1990 年公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范 （JTG D60-2004 ）人民交通出版社 北京拱橋設(shè)計手冊 （上、下）.橋梁編輯組 .人民交通出版社 ，1990 年配筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理袁國干主編 ，同濟大學(xué)出版社二、橋梁尺寸擬定1主梁高度 ：h=1.5m梁間距：采

3、用 5 片主梁，間距 1.8m 。2橫隔梁：采用五片橫隔梁 ，間距為 4×4.85m,梁高 1.0m, 橫隔梁下緣為 15cm, 上緣為 16cm 。3主梁梁肋寬 ：梁肋寬度為 18cm 。4橋面鋪裝 ：分為上下兩層 ，上層為瀝青砼厚 2.0cm, 下層為 C25防水混凝土墊層厚10.0cm 。 橋面采用 1.5%橫坡 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯5橋梁橫斷面及具體尺寸 ：（見作圖）6. 橋梁縱斷面及具體尺寸 ：（見作圖）三、橋梁計算一、主梁的計算1、主梁的抗彎及抗扭慣性矩I x 、 I Ti求主梁界面的重心位置a x （圖 3）、平均板厚 ：.專業(yè) .整理 .下載可編輯H=1/2

4、 （ 10+18）=14 （ cm）(180 20 )141415020150a x2245.93cm12)1415020(180I x1160 143160 14 45.93 -14 2120 150320 150150- 45.93 212212241548101 .94cm40.415481019 m 4MI Ticibi ti 0.3333 1.80 0.1430.3036 1.16 0.1830.003517m 4i12.計算結(jié)構(gòu)自重集度 （表 1）結(jié)構(gòu)自重集度計算表表 1主梁g1 0.20 1.50 ( 0.10 0.18)(1.80 - 0.20)2513.10KN /m2橫對于

5、邊主g2 1.00 - ( 0.10 0.18)(1.80- 0.20)0.150.16 5222隔梁25/19.500.68KN/m梁對于中主g122 0.681.36KN /m梁橋面鋪裝層g3(0.02 7.50 23 0.107.50 24)/54.29KN /m欄桿及人行道g 45 2/52.00 KN /m合對于邊主ggi13.100.684.292.0020.07KN/m計梁對于中主g '13.101.364.292.0020.75KN /m梁.專業(yè) .整理 .下載可編輯3.結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計算 （表 2）截面位置 x剪力 Q（KN）彎矩（ KN ·m ）內(nèi)力X=0Q

6、20.07 19.5 195.7 202.3 M 0（0）2120.0719.520.0719.519.5X19.5-4Q97.8 M219.5-715.462244101.2739. 7X1Q 0（0）M120.07 19.52954.0 986.328邊中主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力表 2主：括號（）內(nèi)值為中主梁內(nèi)力3.汽車、人群荷載內(nèi)力計算（1）支點處荷載橫向分布系數(shù)（杠桿原理法 ）汽車荷載距人行道邊緣不小于0.5m 。 在橫向影響線上確定荷載橫向最不利的布置位置 （圖 4）.專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 4 支點處各主梁的橫向分布情況各梁支點處相應(yīng)于公路 級和人群荷載的橫向分布系數(shù)計算（表 3）

7、表 3梁號1（5）號梁2（4）號梁3 號梁mm公路 級人群荷載q0.875/0 q1m 0q 220.4382q1.000/0 q2m 0 q 420.5002q0.1861.000/m0 q30.59322（ 2）跨中荷載橫向分布系數(shù) （修正偏心壓力法 ）承重結(jié)構(gòu)的寬跨比為 ： B/l7.5/19.50.3850.5 , 可按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線和計算橫向分布系數(shù)m c 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯計算抗扭修正系數(shù)：110.88862 Ti20.4E19.5 5 0.003517GlI1i112E25. 6 0.06943742ai2I i12Ei求荷載橫向分布影響線坐標(biāo)梁數(shù)

8、n=5 ，梁間距為 1.60m ，則：522222a521.821.8202-1.822 229.16m2aia1a2a3a42-1.8i 11（5）號梁在兩邊主梁處的橫向影響線豎標(biāo)值為：111a1a11(21.8)20.2 00.88 8 6 0.4 40.591 0n52529. 16aii 1151a1a51(2 1.8)20.20.8 8 8 6 0.440. 1910n52529. 16i 1ai2（4）號梁在兩邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值為：211a2 a10.20.88860.220.3955n52aii1251a2 a50.20.88860.220.0451n52aii13 號

9、梁在兩邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值為：131350.2n畫出各主梁的橫向分布影響線，按最不利位置布置荷載 ，如（圖 5）.專業(yè) .整理 .下載可編輯計算荷載橫向分布系數(shù) mc （表 4）梁號汽車荷載人群荷載1（5）號mcq110.33330.1889/2q(0.53322梁- 0.01100.52222（4）號mcq110.26660.1944/2q(0.36662）0.4611梁0.09453 號梁mcq1q1 (0.20000.20000.2000/22）0.40000.2000(3)荷載橫向分布系數(shù)匯總 （表 5）.專業(yè) .整理 .下載可編輯截面類型M 12M 14荷載橫向分布系數(shù)表 5

10、梁號荷載位置公路級人群荷載備注1（5）號跨中 m c0.522/按 “修正偏心壓力梁法”計算支點 m o0.438/按“杠桿法 ”計算2（4）號跨中 m c0.461/按 “修正偏心壓力梁法”計算支點 m o0.500/按“杠桿法 ”計算3 號梁跨中 m c0.400/按 “修正偏心壓力法”計算支點 m o0.593/按“杠桿法 ”計算(4)均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算 （表 6）均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算表表 6公路 級人群影響線面積 （ m 2 或影響線圖線均布荷載（KN/m ）m ）（KN/m ）10.5/1212l19.58847.53m 210.5/3ll35.65162.專業(yè) .

11、整理 .Q12Q0下載可編輯10.5/1119.5 0.5222.43810.5/1 19.5 1 9.752(5)公路 級集中荷載 Pk 計算計算彎矩效應(yīng)時 ： Pk180360 - 180 (19.5 - 5) 238KN50-5計算剪力效應(yīng)時 : pk1.2238 285.6KN(6)計算沖擊系數(shù)I c0.06943742m 4G 10.82KN/mm cG/g10.82/ 9.811.103KNs2 /m 2C40 混凝土 E 取 3.25 1010 N/m 2fEI c3.143.25 10100.069437425.906(Hz)2l 2m c219.521.103103介于 1.

12、5Hz 和 14Hz 之間，沖擊系數(shù)按照下式計算 ：0.1767In f - 0.01570.2981(1)1.2981（ 7）各梁的 M1/2 、M1/4和 Q1/2計算 ,因雙車道不折減 ，故1。如（表 7）梁截荷載q k 或 Pk(KN)1+m c或 yS（ KN·m 或 KN ）號面類型qrS汽（）S1（KN（mcq kmi pk yi ).專業(yè) .整理 .下載可編輯/m ）1公路10.52381.2980.5247.53338.14或M 1/2yl786.131124.24.8754527號人群/梁公路10.52381.2980.5235.65253.63M 1/2y3l5

13、89.56843.193.656164人群/公路10.5285.61.2980.522.43817.34Q1/2 20.596.75人群/2公路10.52381.2980.4647.53298.63或M 11yl694.274.87544/2號M人群/梁公路10.52381.2980.4635.65223.99M 11y3l520.673.65616/4人群/114.09992.9744.66.專業(yè) .整理 .下載可編輯公路10.5285.61.2980.46Q11/2人群/3公路10.52381.2980.40號M 10梁/2M人群/公路10.52381.298M 10.40/40人群/公路

14、10.5285.61.2980.40Q10/2人群/2.43815.320.585.45100.77/47.53259.11yl602.40861.54.87541/35.65194.35y3l451.77646.13.656162/2.43813.290.574.1487.43/（ 8）計算支點截面汽車荷載最大剪力繪制 1(5)號梁的荷載橫向分布系數(shù)變化圖形和支點剪力影響線如圖6(a).專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 6（a）1(5) 號梁支點計算簡圖 （尺寸單位 ：m ）橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度 ：m 變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標(biāo)為y1 (19.5 - 1 4.9)/19.50.9 1

15、63Q0均（）qkmca- mc )y1(m021.298 110.50.5229.754.9 （）0.91620.438- 0.52266.80KNQ0集（）m i Pk y i1.2981 0.438285.6 1.0162.37KN1公路 - 級作用下 ， 1(5)# 梁支點的最大剪力為Q0Q0 均Q0集66.80162.37229.17 KN繪制 2(4)號梁的荷載橫向分布系數(shù)變化圖形和支點剪力影響線如圖6(b).專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 6（b ）2(4)號梁支點計算簡圖 （尺寸單位 ：m ）橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度：m 變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標(biāo)為y1 (19.5- 1

16、4.9)/19.50.9 163Q0均（）qkmca- mc )y1(m 021.298 110.50.4619.754.9 （）0.91620.500- 0.46162.45KNQ0集（）mi Pkyi1.2981 0.500285.6 1.0185.35KN1公路 - 級作用下 ， 2(4)# 梁支點的最大剪力為Q0Q0 均Q0集62.45185.35247.80 KN繪制 3 號梁的荷載橫向分布系數(shù)變化圖形和支點剪力影響線如圖6(c).專業(yè) .整理 .下載可編輯圖 6（c）3 號梁支點計算簡圖 （尺寸單位 ：m ）橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度：m 變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標(biāo)為y1 (

17、19.5 - 1 4.9)/19.50.9 163Q0均（）qkmca- mc )y1(m 021.298 110.50.4009.754.9 （）0.91620.593- 0.40059.06KNQ0集（）mi Pk y i1.2981 0.593285.6 1.0219.83KN1公路 - 級作用下 ， 3# 梁支點的最大剪力為Q0Q0 均Q0集59.06219.83278.89K N（9）內(nèi)力組合 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算（表 8）永久荷載作用分項系數(shù) :Gi =1.2, 汽車荷載作用分項系數(shù) ： Q1 =1.4; 人群荷載作用分項系數(shù) ： Qj =1.4彎矩（KN·m ）

18、剪力（ KN）組合表表 8.專業(yè) .整理 .下載可編輯nn結(jié)構(gòu)自汽車荷人群荷0Sud0GiSGikQ1SQ1kcQjSQjk梁內(nèi)力i 1j 2重載載號M 1/2812.81124.3/2549.381M 1/4609.6843.19/1911.986或Q1/20114.09/159.7265Q0166.7229.17/520.878M 1/2841.8992.9/2400.222M 1/4631.3744.66/1800.084或Q1/20100.77/141.0784Q0172.7247.80/554.16M 1/2841.8861.51/2216.274M 1/4631.3646.12/1

19、662.1283Q1/2087.43/122.402Q0172.7278.89/597.686注： 0 橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) ，本例取為 1.0c 與其它可變荷載作用效應(yīng)組合系數(shù) ，本例取為 0.8 正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算 （表 9）可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)1 j ：汽車荷載 （不計沖擊力 ）取 0.7，人群荷載取 1.0。彎矩（KN·m ）剪力（ KN）組合表表 9.專業(yè) .整理 .下載可編輯結(jié)構(gòu)自汽車荷人群荷mm梁內(nèi)力SsdSGik1 j SQjk重載載i 1j 1號M 1/2812.81124.3/1599.811M 1/4609.6843.19/1199.833或Q1/2

20、0114.09/79.8635Q0166.7229.17/327.119M 1/2841.8992.9/1536.832M 1/4631.3744.66/1152.562或Q1/20100.77/70.5394Q0172.7247.80/346.16M 1/2841.8861.51/1444.857M 1/4631.3646.12/1083.5843Q1/2087.43/61.201Q0172.7278.89/367.923二、主梁的配筋1.正彎矩配筋由彎矩基本組合計算表7 知 ,1 號梁 M d 值最大 ,按 1 號梁計算彎矩進行配筋 。設(shè)鋼筋凈保護層為3cm,鋼筋重心至底邊距離為a=18c

21、m, 則主梁有效高度為h 0 h - a (150 -18)cm132cm（ 1）計算跨徑的 1/3 ： l/ 3 1950cm/3 650cm.專業(yè) .整理 .下載可編輯（ 2）相鄰兩梁的平均間距 ：d=180cm（ 3） b fb2bh12hf( 202801214)cm348cm取 bf180cm 。0 M d1.02549.338KNm2549.338KNmfcd bf hf ( h0 - hf )18.410 31.80.14(1.12 - 0.13 )KNm4456.375KNm22因此，屬于第一類 T 形截面 。應(yīng)按寬度為 b f 的矩形截面進行正截面抗彎承載力計算 。設(shè)混凝土截

22、面受壓區(qū)高度為x,則：0 M df cd bf x(h0 -x )2則 1.02549.33818.41031.8 x(1.12 - x )2整理得 x2 - 2.24x0.17320解得 x=0.08根據(jù)式： Asf cd bf x 18.41.6 0.08284.11- 4m284.11cm2f sd280m10選用 6 根直徑為 36mm 和 4 根直徑為 28 的 HRB335 鋼筋，則As (61.0724.63)cm 285.70cm 284.11cm 2鋼筋重心位置 as 為:asi yi2(18.06.1515.2 6.15 12.010.188.410.18 4.810.18

23、)as46.156 10.1810.75cmasih 0 h - as(150 -10.75)139.25cm查表 ,可知 b 0.56 ,故 x0.08m bh00.561.1925m0.6678m則截面受壓區(qū)高度符合規(guī)范要求.As85.70100% 0.449% 0.2%配筋率 p 為 p160 119.25bf h0.專業(yè) .整理 .下載可編輯故配筋率 p 滿足規(guī)范要求 。2.持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算按截面實際配筋面積計算截面受壓區(qū)高度為As f sd85.70280 cmcmx18.41608.151fcd bf截面抗彎極限狀態(tài)承載力為驗算截面抗彎承載力：x30.08M d f

24、 cd bf x(h0 -2)18.4 10 1.6 0.08151 (1.1925 -2)2765.602KN m 2549.338KM m抗彎承載力滿足要求 。3.斜截面抗剪承載力計算支點剪力 3 號梁為最大 ，采用 3 號梁剪力值經(jīng)行抗剪計算，跨中剪力效應(yīng)以 1 號梁為最大 ，采用 1 號梁剪力值經(jīng)行計算 。Vd 0597. 686KNVd1 / 2159. 726KN假定最下排 2 根鋼筋沒有彎起而通過支點 ，則有：a 4.8cm, h0h - a150 - 4.8145.2cm0.51 10-3fcu ,k bh00.51 10- 340 180 1252KN 726.90KN dV

25、d537.92KN故端部抗剪截面尺寸滿足要求 。若滿足條件dVd0.5 10 32ftd bh0 ，則不需要進行斜截面抗剪強度計算，僅按構(gòu)造要求配置鋼筋 。而d Vd597.686 KN 0.510-32 ftd bh0200.772 KN則應(yīng)進行持久狀況斜截面抗剪承載力驗算。（ 1） 斜截面配筋計算圖式.專業(yè) .整理 .下載可編輯 最大剪力 Vd'取用距離支座中心 h/2(梁高一半 )處截面的數(shù)值 ，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)的剪力 Vcs'不小于 0.6Vd'，彎起鋼筋 （按 45 度彎起）承擔(dān)的剪力不大于 0.4Vd'。 計算第一排 （從支座向跨中計算 ）彎

26、起鋼筋時 ，取用距離支座中心h/2 處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。 計算第一排彎起鋼筋以后的每一排彎起鋼筋時，取用前一排彎起鋼筋下面彎起點處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。彎起鋼筋及計算圖式如下由內(nèi)插可得 ，距離支座中心 h/2 處得剪力效應(yīng)為597.686 -159.7269.75 - 0.7Vd159.726 KN 566.243KN9.75則彎起鋼筋圖示及計算圖示圖 8（尺寸單位 ：cm ）Vcs0.6Vd0.6566.243KN339.7458KNVsb0.4Vd0.4566.243KN226.4972KN相應(yīng)各排彎起鋼筋的位置及承擔(dān)的剪力值如下,表 10彎起鋼筋的位置及承擔(dān)的剪力值計

27、算表 10斜筋排次彎起點距支承擔(dān)的剪力斜筋排次彎起點距支承擔(dān)的剪力.專業(yè) .整理 .下載可編輯座中心距離值 Vsbi / kN座中心距離值 Vsbi / kN/m/m11.213226.497244.40293.244022.345199.302655.33945.245433.409144.6235（ 2） 各排彎起鋼筋的計算，與斜截面相交的彎起鋼筋抗剪承載能力按下式計算Vs b30. 7 5 1 0 f s dA s b s i n sAsb0Vsb1.0 AsbVsb0.7510-3f sd sin s-30.148570.75280sin104每排彎起鋼筋的面積計算表表 11彎起排次每

28、排彎起鋼筋計彎起鋼筋數(shù)目每排彎起鋼筋實算面積 Asb / mm2際面積 Asb ' / mm211524.51502362035.821341.47272362035.83973.43682281231.54627.60992281231.55304.53932281231.5在靠近跨中處 ，增設(shè) 216 的輔助斜鋼筋 ， Asb5 =402.1mm2.（ 3） 主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載力驗算：2 36 鋼筋的抵抗彎矩為.專業(yè) .整理 .下載可編輯x3-40.08M 1 2 f s As1 (h0 -2)2 280 1010.179 10(1.1925 -2) KN

29、 m 656.95KN m2 28 鋼筋的抵抗彎矩為M 2 2 fs As1 (h0 -x) 22801036.158 10-4(1.1925 -0.08)KN m 397.44KN m22跨中截面的抵抗彎矩為M280 103 85.70 10-4 (1.1925 - 0.08)KN m 2766KN m 2全梁抗彎承載力校核見下圖。圖 9圖 9全梁抗彎承載力驗算圖示 (尺寸單位 :cm)第一排彎起鋼筋彎起處正截面承載力為M 1( 27662656.952397.44) KN657.22 KN第二排彎起鋼筋彎起處正截面承載力為M 2(27661656.952397.44) KN1314.17 KN第三排彎起鋼筋彎起處正截面承載力為M 3(27662397.44) KN1971.12 KN第四排彎起鋼筋彎起處正截面承載力為M 4(27661 397.44 )KN2368.56KN.專業(yè) .整理 .下載可編輯第五排彎起鋼筋彎起處正截面承載力為M 52766 KN4.箍筋設(shè)計箍筋間