橋梁工程課程設(shè)計(jì)(完整版)

1、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 Xl.5m人行道2主梁跨徑及全長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)跨徑l0=21.70m （墩中心距離）計(jì)算跨徑l =21.20m （支座中心距離）主梁全長(zhǎng)l全=21.66m （主梁預(yù)制長(zhǎng)度）3設(shè)計(jì)荷載公路一I級(jí)；人群荷載3.0 kN m24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 kN m3），混凝土墊層厚6cm （重力密度 為24 kN m3），T梁的重力密度為25 kN m36 T梁簡(jiǎn)圖如下圖瀝青混凝土 50mm水泥混凝土墊層60mm二、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

2、上的恒載g瀝青表面 gi :0.05 X1.0 X23 =1.15 kN/m混凝土墊層 g2 : 0.06 X1.0 怎4 =1.44 kN m0 08 +0 14T 梁翼板自重 g3: g3 二 1.0 25 =2.75 kN m2合計(jì)：g二二 gi =5.34 kN m2 ）每米寬板條的恒載內(nèi)力懸臂板長(zhǎng) |。= 168 = 0.71m21 2 1 2 彎矩 MAg gl25.34（0.71） - -1.35 kN m剪力 QAg=gl=5.34 0.71 =3.79 kN（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

3、荷載后輪著地長(zhǎng)度為 a2二0.20m，寬度b 2 = 0.60m，則得:a1 = a22 H = 0.22 xo.11 = 0.42 mb1 = b22H 二 0.62 x 0.11 二 0.82m荷載對(duì)于懸臂梁根部的有效分布寬度：a=a+dO =0.4 2+1.42 0.713. 24 m2）計(jì)算沖擊系數(shù)口結(jié)構(gòu)跨中截面的慣矩Ic:1翼板的換算平均高度：h 8 14 =11cm11130160-1811130 18 -主梁截面重心位置:a- = 41.18 em(160 18 ”11 +130漢 18則得主梁抗彎慣矩:1人冷160_18113 16018 1141.2 弓2丄 18，：| ：，

4、2 18 13012 15-41.26.63 106m42結(jié)構(gòu)跨中處單位長(zhǎng)度質(zhì)量 meG J 5. 45 1 m. 5 7 7 1 0Ns2 / m2 g 9. 8混凝土彈性模量E :10n取 E =2.80 10N /m2由以上數(shù)據(jù)可得簡(jiǎn)支梁橋的基頻:31.577 103.14 2280 t00.0663000 = 3.790 Hz2 二：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:1 1 T 0. 1 767fl n0. 01 巧71. 22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+4=1.223）作用于每米寬板條上的彎距為:I氓20.743. 2 4

5、.1 4N1-8m作用于每米寬板條上的剪力為:P14 0 2Qap =312 8. 152（三）內(nèi)力組合1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算Mud=1. 2Ma g 1. Map = 1. 2 -( 1. 35) 1T (Qud =1. 2Qa g 1. Qap = 1. 2 3. 7 91. 428. 5 2N 4 4. 4 82）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算Mud= Ma gp. 7Map = 1. 3 爭(zhēng) 0呂-（1 4. 18） kN 切28Qud = QAg 0. 7Qp = 3. 79 0. 7 2 8. =5 2 kN3. 7 5山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)

6、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pm a Aiqq q = 0. 413 8人群荷載m a Ar =Pr0. 7 5 1. P56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mOq1 = 0. 4 3和 mor1 = 1.656 （ 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井梁m）q2 =0.

7、和 mor2 =0 （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m0q3 =0. 5 9和 mor3 =0（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 1丁=、cbt-1 1.6 0.1130.300 1.19 0.18=2.79 10m43= 1.40221.J.B 5 1. 665.21 Bl 丄EI IB 丿=0. 8 5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，則 22,2,3,4,5lc22 aj = a +4+23+4+25 25. 6 mi 41號(hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為112ai

8、= 0.2 0.85 0.4 = 0.54、 2a1i 115= 0.2-0.85 0.4=-0.14由11、15繪制1號(hào)梁橫向影響線，如下圖示最不利荷載位置IjO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 Xqi和Xr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：11 1 11mcr1 = -Xq =2( q1 q2 q3 q4)=2(Xq1Xq2 Xq3 Xq4)= 0.455222 X人群荷載：n11mcr1 =xr =0.564X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_121n2:.比=0.285 ；25、i A2-a=0.115 n

9、2q車輛荷載：mcq2 =0.115 ;人群荷載：mcr2 =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131nn寸2z ai 二2as= 0.2;352as2 ai= 0.2車輛荷載：mcq3=0.4 ；人群荷載：mcr3=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-級(jí)人群何載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)0.5940川.主梁內(nèi)力計(jì)算（一）恒力內(nèi)力計(jì)算1. 恒載集度主梁：g1 一 0.18 1.3 -i0.08 0.141.6 0.1825_9.76kN/m橫隔梁:對(duì)于邊主梁:匚

10、cc Q08 + 0.14)1.600.18) C u C2 1.00 I x | R 0.15漢 5 匯 25 | 1 I 2 丿I 2 丿J0.056kN /m 21.20對(duì)于中主梁：1g2 =2 0.056 =0.112 kN/m橋面鋪裝層：1.0.05 7 23 0.06 7 241g?3.63 kN/m5欄桿和人行道:2g4 = 52 kN/m5作用于邊主梁全部恒載g 為：g 八 gj 二 9.76 0.056 3.63 2 = 15.45 kN/m作用于中主梁的恒載集度為:g1 八 gi =9.76 0.112 3.63 2 =15.50 kN/m2.恒載內(nèi)力跨中彎矩影響線0.75

11、1/4跨彎矩影 響線1/4跨剪力影 支點(diǎn)剪力影忖25r響線響線邊跨彎矩剪力影響線計(jì)算主梁的彎矩和剪力,112M x qlx qlx ；221Qx=2q5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)x = 015 45Q=x 21.2 =163.8(164.3)M =0(0)1x = 一4q 二155漢 21.2 22(4丿= 81.9(82.2)M5.4%21.221.2-21.2】24 J4 丿= 651.0(653.1)1X = 一2Q =0(0)1 2M =-x 15.45漢 71.72 =868.0(870.8)8注：表中算式所得結(jié)果為邊主梁恒載內(nèi)力

12、，括號(hào)內(nèi)為中主梁恒載內(nèi)力（二）活載內(nèi)力計(jì)算1.公路-1級(jí)中集中荷載Pk計(jì)算!丄 21.25計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)Pk=180T1 + 1=246 kNI 50-5 丿Pk =1.2 238 =295.2 kN公路-1級(jí)中均布荷載qk =10.5 kN/m2. 沖擊系數(shù)口1=10.1767In f -0.0157 =1.22因雙車道不折減，故E =1。3. 跨中彎矩M丨計(jì)算2跨中彎矩影響線如下圖jriiuacI1,1. *T ri n i i1 1 1 J1 2 1 2 2 |影響線面積：I 21.256.18 m ； y 5.3884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

13、 1號(hào)，5號(hào)梁的彎矩，計(jì)算如下：(1) 對(duì)于1號(hào)梁公路-I級(jí)汽車活載的跨中彎矩：M110.115 X10.6+ XQ.5-0.115 ) X0.9102=28.52kN0。集=0 十卩)tm0q2Pky =1.22 X1 xo.5 X295.2 xi=180.07kNQo = Q0 均 Q0 集=208.59kN人群荷載的支點(diǎn)剪力：a-Qor 訥的，口。小2 丫5.75 /=0.313 M.5 X10.6+(0-0.313 )X4.5 0.9102=11.25kN(3) 對(duì)于3#梁公路一一I級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力：Qo均二 1 心Rk mcq3 2 口四3 - mcq3 Y5.75/=1.22

14、X10.5 0.4 X10.6+ (0.594 0.4) X0.9102=60.82kN0。集=(1+ )m0q3Pky =1.22 X0.594 X295.2 X1=213.92kNQ0 = Q0 均 Q0 集=274.74kN人群荷載的支點(diǎn)剪力：a一Q0r 二 mqr - 口陰冊(cè)辭 丫5 75=0.2 4.5 X10.6+X(0-0.2 ) X4.5 0.9102=7.19kN16. 丄跨彎矩計(jì)算41 3影響線面積 = X 2=31.74m 22 16y=X18.4=3.4516(1) 對(duì)于1#梁:C.7： ：ill1 i按公路I級(jí)汽車荷載:M q = ( 1+ 口) Mcql ( qk

15、+ Pky )4=1.22 X0.455 X(10.5 M2.135+246 X3.975 )=788.39kN m人群荷載的跨中彎矩:M r =0.564 X4.5 X42.135=106.94kN m4按公路I級(jí)汽車荷載:M a =1.22 X1 0.115 X4:(10.5 X42.135 +46 X3.975 ) =199.26kN m人群荷載的跨中彎矩:M r =0.313 M.5 M2.135=59.35KN m4(3)對(duì)于3#梁:按公路一級(jí)汽車荷載：Mq =1.22 0.4 (10.5 42.135 + 246 3.975) 693.09 kN m4人群荷載的跨中彎矩：M r =

16、0.2 M.5 M2.135=37.92kN m417. 跨截面的剪力41/4跨剪力影響線如下圖：p=F0爺#上m (e)pNXGMI/9K G PX 22 0= J0NXZ69=(9Z 0X 9乙+21/ 9 0D X 乙|/0K 乙乙匸A (問(wèn)LUbUJ)- + Q 問(wèn) 111臨e +Q = bOe:紳乙(乙) pNX乙99HI/9K 9 PX W0= JONX6P6 =(9Z 0X 9乙+21/ 96) X 86t 0-bouj - -bouj ) + 0 問(wèn) 111臨(節(jié)+Q = bOpt7t7 乙UJ9Z O=A f 乙 UJ969= -x lx -x - = i編碉簷WOw/N10

17、JBMWI II-W=1.22 0.4 (10.5 X5.18 33.6 0.75)=112.04KNQr =0.2 4.5 X5.18=4.66KN4(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:* mfSud =丫0 無(wú)GiScsik2mQiSqic 二 Qi SQikj=2總結(jié)為:當(dāng)恒載為最大時(shí)：組合值當(dāng)汽車荷載最大：組合值=1.35 X恒荷載+1.4 X汽車荷載+0.8 X1.4 X人群荷載=1.2 X恒荷載+1.4 X汽車荷載+0.8 X1.4 X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1,5868.01051.1

18、9142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56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1,581.9157.6415.132,482.239.84

19、8.39382.2138.585.36W.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一列車輪對(duì)于中橫隔梁的計(jì)算荷載為：11計(jì)算彎矩時(shí)：F0q = - Pk yk + - q.2211=X238 X1+ X10.5 M.85=144.463kN22FOr = qora =4.5 X4.85=21.825KN2、繪制中橫隔梁內(nèi)力影響線Mr的影響線豎按偏心壓力法算得1、2、3號(hào)梁的荷載橫向分布影響線豎坐標(biāo)值，則標(biāo)可計(jì)算如下：11 =0.54 ,15=814 ;21=0.285 ,25 =0.115;13=0.2 ,23 =0.2P=1作用在1號(hào)梁軸上時(shí)：

20、nMX1.5d+ X0.5d 1 X.5d=0.54 X1.5 X1.6+0.285 X0.5 X.6 1 X1.5 X1.6= 8.88P=1作用在5號(hào)梁軸上時(shí)：M = 15 X1.5d + 25 X0.5d=(-0.14 ) X1.5 X1.6 + 0.115 0.5 X1.6= 0.24P=1作用在3號(hào)梁軸上時(shí)：M = 13 X1.5d + 23 .5d=0.2 X1.5 X1.6 + 0.20 X0.5 X1.6=O.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Mr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Q右影響線可計(jì)算如下：P=1作用在計(jì)算截面以右時(shí)：Qi右 = Ri即右=iiM2-3影響線右影響線QP=1作用在截面以左時(shí)： Q右=R1 1即右= 1i - 1 繪成Q右