橋梁工程課程設(shè)計(jì)算例

1、 山東交通學(xué)院橋梁工程課程設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)資料 某三跨簡支梁橋橋面連續(xù)，采用樁柱式橋墩，U形橋臺1 橋面凈寬： 凈 設(shè)計(jì)荷載： 公路級 人群2 跨徑及梁長：標(biāo)準(zhǔn)跨徑（墩中心距離） 計(jì)算跨徑（支座中心距離） 主梁全長 （主梁預(yù)制長度）3 材料： 主梁：混凝土,容重 橋面鋪裝：防水混凝土厚，容重2、 橋梁尺寸擬定1 主梁高度：h=1.80m梁間距：采用9片主梁，間距1.8m2 橫隔梁：采用七片橫隔梁，間距為4，85m3 梁肋：厚度為18cm4 橋梁橫斷面及具體尺寸：（見下圖）主梁橫剖面主梁縱剖面 三、行車道板的計(jì)算 T梁橫截面如圖3-1所示 圖3-1 T梁橫截面圖（尺寸單位：cm） (一) 結(jié)構(gòu)自重

2、及其內(nèi)力（按縱向1m寬板條計(jì)算） 1、每延米板上的結(jié)構(gòu)自重g 防水混凝土層: T梁翼板自重： 合計(jì)： 2、每延米寬板的恒載內(nèi)力 （二）汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力1）有效寬度計(jì)算： 將車輛荷載后輪作用于鉸縫軸線上（圖3-1），后軸作用力為P=140KN，輪壓分布寬度如圖3-2所示。車輛荷載后輪著地長度為寬度為由公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）查得，則 對于單獨(dú)一個(gè)車輪荷載作用時(shí)：所以可以布兩個(gè)輪.（車輪布置如3-2所示） 2）內(nèi)力計(jì)算由公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）4.3.2知：汽車荷載局部加載及T梁.箱梁.懸壁板上的沖擊系數(shù)采用1.3作用于每米寬板條上的彎矩為：

3、作用于每米寬板條上的剪力為： 3）內(nèi)力組合 承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算（表3-1）： 表3-1基本組合 正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算（3-2） 表3-2基本組合 四、主梁內(nèi)力計(jì)算 1）主梁的抗彎慣性矩Ix 圖4-1（尺寸單位：cm） I計(jì)算如表4-1所示 表4-1（單位cm）分塊號Aiyisi=Ai*yiyu-yiIxIi1162*12=194461164455.66009603.82332820.5*162*10=8109.33756052.32215584.945003153*18=275476.5210681-14.9611415.55732365.540.5*18*9=8115012

4、150-88.4632979.4364.5527*36=972166.5161838-104.910695897.759049合計(jì)A=6561yu=61.640389320165481.354596072）：修正的偏心壓力法計(jì)算跨中截面荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算： 1.抗扭慣性矩的計(jì)算 截面分成如圖所示三部分： 2.計(jì)算抗扭修正系數(shù) 各根主梁的橫截面相同， 2號梁：4號梁：5號梁：各梁影響線如下圖： 對于2號梁：對于4號梁：對于5號梁：各梁跨中處相應(yīng)于公路I級和人群荷載的橫向分布系數(shù)計(jì)算 表13梁號公路級人群荷載2號梁0.5480.3204號梁0.4780.2225號梁0.4440.2223）比擬正

5、交異性板法計(jì)算跨中截面荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算1.確定參數(shù)橫隔梁截面特性的計(jì)算：有效寬度計(jì)算:橫梁長度l=14.4m翼板有效寬度：橫隔梁截面重心位置：故橫隔梁抗彎慣性矩：.參數(shù)計(jì)算： 計(jì)算各主梁橫向影響線豎標(biāo)對于2號梁：對于4號梁：由圖查的值如下表所示：梁位荷載位置B3/4BB/2B/40-B/4-B/2-3/4B-B校核K100.91 0.95 1.00 1.05 1.09 1.05 1.00 0.95 0.91 8.00 B/41.68 1.09 1.10 1.11 1.04 0.99 0.91 0.83 0.78 8.00 B/21.29 1.25 1.20 1.10 1.00 0.90 0

6、.81 0.73 0.67 7.97 3/4B1.56 1.43 1.27 1.10 0.98 0.82 0.73 0.65 0.59 8.06 B1.87 1.55 1.30 1.08 0.90 0.78 0.65 0.58 0.50 8.03 K000.71 0.88 1.00 1.15 1.20 1.15 1.00 0.88 0.71 7.97 B/41.55 1.47 1.38 1.29 1.13 0.90 0.64 0.35 0.12 8.00 B/22.50 2.09 1.78 1.40 0.99 0.63 0.23 -0.18 -0.53 7.96 3/4B3.38 2.79 2

7、.00 1.48 0.90 0.38 -0.16 -0.59 -1.17 7.91 B4.20 3.49 2.39 1.59 0.74 0.13 -0.54 -1.08 -1.68 7.98 - 19 -梁號算式荷載位置B3/4BB/2B/40-B/4-B/2-3/4B-B21.470 1.370 1.247 1.100 0.987 0.847 0.757 0.677 0.617 3.087 2.557 1.927 1.453 0.930 0.463 -0.030 -0.453 -0.957 -1.617 -1.187 -0.680 -0.353 0.057 0.383 0.787 1.130

8、 1.574 2.895 2.416 1.846 1.411 0.937 0.509 0.063 -0.319 -0.770 0.322 0.268 0.205 0.157 0.104 0.057 0.007 -0.035 -0.086 41.595 1.074 1.089 1.103 1.046 0.997 0.920 0.843 0.794 1.457 1.405 1.338 1.274 1.138 0.928 0.680 0.409 0.185 0.138 -0.330 -0.249 -0.171 -0.092 0.069 0.240 0.434 0.609 1.473 1.365 1.

9、308 1.254 1.127 0.936 0.708 0.460 0.258 0.164 0.152 0.145 0.139 0.125 0.104 0.079 0.051 0.029 50.910 0.950 1.000 1.050 1.090 1.050 1.000 0.950 0.910 0.710 0.880 1.000 1.150 1.200 1.150 1.000 0.880 0.710 0.200 0.070 0.000 -0.100 -0.110 -0.100 0.000 0.070 0.200 0.734 0.888 1.000 1.138 1.187 1.138 1.00

10、0 0.888 0.734 0.082 0.099 0.111 0.126 0.132 0.126 0.111 0.099 0.082 繪制主梁荷載橫向影響線：繪制主梁荷載橫向影響線：如左圖所示 對于2號梁：對于4號梁：對于5號梁：各梁跨中處相應(yīng)于公路I級和人群荷載的橫向分布系數(shù)計(jì)算 表13梁號公路級人群荷載2號梁0.5260.3134號梁0.4920.1955號梁0.4600.1704）用“杠桿原理”計(jì)算位于支點(diǎn)處的荷載橫向分布系數(shù)對于2號梁：對于4號梁：對于5號梁：各梁支點(diǎn)處相應(yīng)于公路I級和人群荷載的橫向分布系數(shù)計(jì)算 表13梁號公路級人群荷載2號梁0.50004號梁0.63905號梁0.6

11、3905）內(nèi)力計(jì)算1.永久作用集度：防水混凝土層: T梁翼板自重： 跨中截面： 支點(diǎn)截面：橫隔梁：為簡化計(jì)算主梁取二者的平均值作為計(jì)算值。題中沒給人行道和欄桿的有關(guān)數(shù)值，此暫忽略不計(jì)。作用在主梁上的全部永久作用集度：2.永久作用效應(yīng)： 主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力 表2.5.1截面位置x內(nèi)力剪力Q（KN）彎矩（KN·m）X=0M=0 （0）X=X=Q=03汽車、人群荷載內(nèi)力計(jì)算 (1)、荷載橫向分布系數(shù)匯總 荷載橫向分布系數(shù) 表2.5.2梁號荷載位置 公路-I級人群荷載備注2號梁跨中mc0.5480.320按“修正偏心壓力法”計(jì)算支點(diǎn)mo0.5000按“杠桿法”計(jì)算4號梁跨中mc0.4780.

12、222按“修正偏心壓力法”計(jì)算支點(diǎn)mo0.6390按“杠桿法”計(jì)算5號梁跨中mc0.4440.222按“修正偏心壓力法”計(jì)算支點(diǎn)mo0.6390按“杠桿法”計(jì)算（2） 、均布荷載和內(nèi)力影響線面積計(jì)算 均布荷載和內(nèi)力影響線面積計(jì)算表 表5.2.3截面類型公路-I級均布荷載（KN/m）人群（KN/m）影響線面積（m2或m）影響線圖線M1/210.53.0×1.5=4.5Q1/210.54.5Q010.54.5（3） 、公路-I級集中荷載Pk計(jì)算 計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)： 計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí): (6)、計(jì)算沖擊系數(shù) Ic=0.25625088m2 mc=17.06/g=17.06/9.81=0.174

13、 KNs2/m2C40混凝土E取3.25×1010 N/m2 介于1.5Hz和14Hz之間，按公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D60-2004）2.3.4條規(guī)定，沖擊系數(shù)按照下式計(jì)算： =0.1767lnf-0.0157=0.226 1+=1.227車隊(duì)布置為4車隊(duì)，所以橫向折減系數(shù)取0.67.（7） 、各梁的彎矩M1/2和剪力Q1/2、Q0計(jì)算1.對于2號梁：跨中截面彎矩與剪力計(jì)算計(jì)算支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力繪制各梁的荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點(diǎn)剪力影響線如圖 1.對于4號梁：跨中截面彎矩與剪力計(jì)算計(jì)算支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力：繪制各梁的荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形

14、和支點(diǎn)剪力影響線如圖 1.對于5號梁：跨中截面彎矩與剪力計(jì)算計(jì)算支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力繪制各梁的荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點(diǎn)剪力影響線如圖 （9）、內(nèi)力組合 永久荷載作用分項(xiàng)系數(shù): =1.2 汽車荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：=1.4人群荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：=1.4橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本例取為1.0。其它可變荷載作用效應(yīng)組合系數(shù)，取為0.8。2號梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果匯總： 表2.9.1荷載類別彎矩（）剪力（）梁端跨中梁端跨中結(jié)構(gòu)重力02921.87396.190汽車荷載01438.21205.91106.78汽車荷載（不計(jì)沖擊力）01172.14167.8287.03人群荷載0156，6517.81

15、5.311.作用效應(yīng)基本組合梁端剪力：跨中彎矩：2.作用短期效應(yīng)組合，車輛荷載不計(jì)沖擊力梁端剪力： 跨中彎矩：2.作用長期效應(yīng)組合，車輛荷載不計(jì)沖擊力梁端剪力： 跨中彎矩：4號梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果匯總： 表2.9.1荷載類別彎矩（）剪力（）梁端跨中梁端跨中結(jié)構(gòu)重力02921.87396.190汽車荷載01254.50239.4180.76汽車荷載（不計(jì)沖擊力）01022.41195.1265.82人群荷載0108.6812.363.681.作用效應(yīng)基本組合梁端剪力：跨中彎矩：2.作用短期效應(yīng)組合，車輛荷載不計(jì)沖擊力梁端剪力： 跨中彎矩：2.作用長期效應(yīng)組合，車輛荷載不計(jì)沖擊力梁端剪力： 跨中彎矩：5

16、號梁內(nèi)力計(jì)算結(jié)果匯總：表2.9.1荷載類別彎矩（）剪力（）梁端跨中梁端跨中結(jié)構(gòu)重力02921.87396.190汽車荷載01165.27235.7975.02汽車荷載（不計(jì)沖擊力）0949.69192.1761.14人群荷載0108.6812.363.681.作用效應(yīng)基本組合梁端剪力：跨中彎矩：2.作用短期效應(yīng)組合，車輛荷載不計(jì)沖擊力梁端剪力： 跨中彎矩：2.作用長期效應(yīng)組合，車輛荷載不計(jì)沖擊力梁端剪力： 跨中彎矩：內(nèi)力包絡(luò)圖如圖2.9.1： 圖2.9.1三、 橫隔梁的計(jì)算 對于具有多根內(nèi)橫隔梁的橋梁，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，故通常只要計(jì)算跨中橫隔梁中間的內(nèi)力，

17、其它橫梁可偏安全的仿此設(shè)計(jì)。1、 確定作用在中橫隔梁上的計(jì)算荷載：對于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖2-1所示。圖3.1 跨中橫隔梁的受載圖示（尺寸單位：cm） 縱向一列車輪對于中橫隔梁的計(jì)算荷載為： 計(jì)算彎矩時(shí)： 2、 繪制中橫隔梁中間的內(nèi)力影響線 由前面偏心壓力法可計(jì)算得1、2、3、4、5號梁的荷載橫向分布影響線豎坐標(biāo)值如圖3.2，則Mr的影響線豎標(biāo)可計(jì)算如下： P=1作用在1號梁軸上時(shí)： P=1作用在5號粱軸上時(shí)：P=1作用在9號粱軸上時(shí)： 3、 繪制剪力影響線 剪力最不利位置位于靠近1號梁的右邊（或靠近5號梁的左邊）。對于1號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)： P=1作用在計(jì)算截面以左時(shí)： 繪成影響線如圖3.2所4.截面內(nèi)