橋梁工程課程設計完整版

1、橋梁工程課程設計報告書一 、設計資料橋面凈寬 凈 -7 +2 1.5m 人行道主梁跨徑及全長標準跨徑l0 =21.70m （墩中心距離）計算跨徑 l =21.20m （支座中心距離）主梁全長l全 =21.66m （主梁預制長度）設計荷載公路 I 級；人群荷載 3.0kN m 2設計安全等級二級橋面鋪裝瀝青表面處厚 5cm（重力密度為 23kN 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 梁簡圖如下圖主梁橫截面圖二、 設計步驟與方法 . 行車道板的內(nèi)力計算和組合一）恒載及其內(nèi)力（以縱向 1m 寬的板條進行計算）1）每延米板上的恒載

2、g瀝青表面 g1 ： 0.05 1.0 23 1.15 kN m混凝土墊層 g2： 0.06 1.0 24 1.44 kN mT 梁翼板自重 g3 ： g30.08 0.141.0 25 2.75 kN m合計： g= gi 5.34 kN m2）每米寬板條的恒載內(nèi)力懸臂板長 l0160 1820.71m12彎矩 M Ag 2gl1 5.34 (0.71)2 1.35 kN m2剪力 QAg gl0 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，車輛荷載后輪著地長度為 a 0.20m ，寬度

3、 b 0.60m ，則得：a a 2H 0.2 2 0.11 0.42 mb b 2H 0.6 2 0.11 0.82 m荷載對于懸臂梁根部的有效分布寬度：2）計算沖擊系數(shù)結構跨中截面的慣矩 I c ：翼板的換算平均高度：h18 1411cm21113016018 11130 18主梁截面重心位置：a22 41.18 cm160 18 11 130 18則得主梁抗彎慣矩： 結構跨中處單位長度質(zhì)量 mc ： 混凝土彈性模量 E：10取 E 2.80 1010 N /m2由以上數(shù)據(jù)可得簡支梁橋的基頻：23.1422.80100.066300031.577 1033.790 Hz按照橋規(guī)規(guī)定 f 介

4、于 1.5Hz 和 14Hz 之間，沖擊系數(shù)按照下式計算：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)力組合計算2）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算 . 主梁荷載橫向分布系數(shù)計算（一）當荷載位于支點處時（應按杠桿原理法計算）根據(jù)公路橋涵設計通用規(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

5、輛荷載人群荷載由此可得 1 號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 0.438和 mor1 1.656 （5號同 1號）同理可得 2 號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moq2 0.5和 mor2 0（4號同2號）同理可得 3 號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moq3 0.594 和 mor3 0二）當荷載位于跨中時（考慮用修正偏心壓力法計算）對抗扭修正系數(shù)的計算：由于ITncbt3i11 3 31.6 0.113 0.300 1.19 0.183 32.79 10 3m4本橋各根主梁的橫向截面均

6、相等，梁數(shù) n=5, 梁間距為 1.6 米，則 1號梁橫向影響線的豎標值為由 11、 15繪制 1 號梁橫向影響線，如下圖示 最不利荷載位置1梁影響線于是， 1 號（ 5 號同 1 號）梁荷載橫向分布系數(shù)計算如下（以 xql 和 xr 分別表示影響線零 點至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標距離）：車輛荷載：mcr1=q 12(1 11q1 q2 q3q4 )11 (xq1 xq2xq3 xq4) 0.4552x人群荷載：mcr111 xr 0.564x同理可得 2 號、 4 號梁的荷載橫向分布系數(shù)：2梁影響線121n=0.285125n=0.115車輛荷載： mcq2 =0.115 ； 人群荷載

7、： mcr 2 =0.313同理可得 3 號梁的荷載橫向分布系數(shù)：3梁影響線1a30.2 ；131n 0.2 ；35n2nai2i1車輛荷載： mcq3 =0.4 ；0.2人群荷載： mcr3 =0.2三）主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號荷載位置公路 -級人群荷載1,5跨中0.4550.564支點0.4381.6562,4跨中0.1150.313支點0.503跨中0.40.2支點0.5940. 主梁內(nèi)力計算一） 恒力內(nèi)力計算恒載集度主梁： g10.18 1.30.08 0.1421.6 0.1825 9.76 kN/m橫隔梁：對于邊主梁：對于中主梁：1g22 0.056 0.112 kN/m橋面鋪

8、裝層：g30.05 7 23 0.06 7 24 3.63kN/m欄桿和人行道：g45252 kN/m作用于邊主梁全部恒載g 為：gi 9.76 0.0563.63 2 15.45 kN/m作用于中主梁的恒載集度為：gi 9.76 0.1123.63 2 15.50 kN/m恒載內(nèi)力邊跨彎矩剪力影響線計算主梁的彎矩和剪力，Mx 21 qlx 21 qlx2；x 2 2主梁個計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：表中算式所得結果為邊主梁恒載內(nèi)力，括號內(nèi)為中主梁恒載內(nèi)力。二）活載內(nèi)力計算1. 公路 -級中集中荷載Pk計算計算彎矩效應時Pk1801計算剪力效

9、應時Pk1.2238公路 -級中均布荷載qk10.5kN/m295.2 kN1.2 51.2 5 246kN50 5因雙車道不折減，故 =1跨中彎矩 M l 計算2跨中彎矩影響線如下圖影響線面積：1 21 2 2l81l21821.2256.18 m2 ； y4l5.3由于跨中彎矩橫向分布系數(shù) 1 號， 5 號梁最大，所以只需計算 1 號，5 號梁的彎矩， 計算如下：對于 1 號梁公路 -級汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩：M 1 mcr1pr0.564 3 1.5 56.18 142.58kNmr2對于 2 號和 4 號梁公路 -級汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩M 1 mcr2

10、 pr0.313 3 1.5 56.18 79.13 kNmr2對于 3 號梁公路- 級汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩M 1 mcr3 pr 0.2 3 1.5 56.18 50.56 kNm r2跨中剪力 Ql 計算2跨中剪力影響線如下圖：鑒于跨中剪力 Ql 影響線的較大坐標位于跨中部分， 故也采用全跨統(tǒng)一的荷載橫向分布2系數(shù) mcq 來計算。影響線面積為：1 1 21.2 0.5 2.688 m2 ； y 0.522對于 1 號和 5 號梁公路- 級汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：Q1mcr1qr0.564 3 1.5 2.688 6.82kNr2對于 2 號和 4 號梁公

11、路- 級汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：Q1mcr2qr0.313 3 1.5 2.688 3.79 kNr2對于 3 號梁公路- 級汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力Qlmcr3.qr.0.2 3 1.5 2.688 2.42 KNr2支點剪力 Q0 算剪力影響線如下圖所示：12影響線面積為： 21.2 1 10.6m2 ；y=1221.2 橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度： a= 4.85 5.75m2121.2 5.7521.23 附加三角形重心影響線坐標： Y 1 0.910對于 1# 和 5# 梁公路 I 級汽車活載的支點剪力人群荷載支點剪力： Q0r mcr1qr a mor

12、1-mcr1 Y2（2） 對于 2# 和 4# 梁公路 I 級汽車活載的支點剪力：5.75=1.22 110.5 0.115 10.6+（0.5-0.115 ）0.9102=28.52kNQ0集 1m0q2Pky =1.22 10.5295.2 1=180.07kNQ0 Q0均 Q0集 =208.59kN人群荷載的支點剪力：5.75=0.313 4.5 10.6+（0-0.313 ）4.5 0.9102=11.25kN（3） 對于 3# 梁公路 I 級汽車活載的支點剪力：5.75=1.22 110.5 0.4 10.6+（0.594 0.4 ）0.9102=60.82kNQ0集 1m0q3Pk

13、y =1.22 10.594 295.2 1=213.92kNQ0 Q0均 Q0集 =274.74kN人群荷載的支點剪力：5.75=0.2 4.510.6+（0 0.2 ）4.5 0.9102=7.19kN1跨彎矩計算413 影響線面積 = l2=31.74m22 163y= 18.4=3.4516對于 1# 梁：按公路 I 級汽車荷載：M q=(1+) Mcq1(qk + pk y)4=1.22 0.455 (10.5 42.135+246 3.975 )=788.39kN m人群荷載的跨中彎矩：M r =0.564 4.5 42.135=106.94kN m4對于 2# 梁：按公路 I 級

14、汽車荷載：M a =1.22 10.115 (10.5 42.135 2463.975)=199.26kN m 4人群荷載的跨中彎矩：M r =0.313 4.5 42.135=59.35KN m4對于 3# 梁：按公路一級汽車荷載：M q 1.22 0.4 (10.5 42.135246 3.975 ) 693.09 kN m 4人群荷載的跨中彎矩：M r =0.2 4.5 42.135=37.92kN m41/4 跨剪力影響線如下圖：1 33影響線面積 = l =5.96m2 ； y=0.75m2 441) 對于 1# 梁：41+ )qk mcq1 + 2a (m0q1-mcq1)y=1.

15、22 0.498 (10.5 5.18+233.6 0.75 ) =139.49KNQr =0.713 4.5 5.18=16.62KN4對于 2# 梁：41+ )qk mcq1m0q1- mcq1 ) y=1.22 0.132 (10.5 5.18+233.6 0.75 )=36.97KNQr =0.322 4.5 5.18=7.51KN4對于 3# 梁：aQq =1+ )qk mcq1 + a2 (m0q1-mcq1)y=1.22 0.4 ( 10.5 5.18 233.6 0.75 )=112.04KNQr =0.2 4.5 5.18=4.66KN4三)荷載組合永久作用的設計值效應與可變

16、作用設計值效應相結合，其效應組合表達式為如下：總結為：當恒載為最大時：組合值 =1.35 恒荷載+1.4 汽車荷載 +0.8 1.4 人群荷載當汽車荷載最大：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)力計算組合值如下表跨中彎矩組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5868.01051.19142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56跨中剪力組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5097.606.822,4024.673.793085.802.42支點剪力組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5163.8218.9539.762,41

17、64.3208.5911.253164.3274.747.191/4 跨彎矩組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5651.0788.39106.942,4653.1199.2659.353653.1693.0937.921/4 跨剪力組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,581.9157.6415.132,482.239.848.39382.2138.585.36. 橫隔梁內(nèi)力計算1、確定作用在中橫隔梁上的計算荷載：對于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖縱向列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為：11計算彎矩時： P0q = 1 Pk yk + 1 qk k2211= 238 1+ 10.5 4.85=144.

18、463kN 22Por= qor or =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 號梁的荷載橫向分布影響線豎坐標值，則Mr 的影響線豎標可計算如下：11 =0.54 ，15= 0.14；21 =0.285 ，25 =0.115 ；13 =0.2 ，23 =0.2P=1 作用在 1 號梁軸上時：rM1 = 11 1.5d+21 0.5d 11.5d=0.54 1.51.6+0.285 0.51.6 11.51.6= 0.88P=1 作用在 5 號梁軸上時：Mr5151.5d 250.5d 0.14 )1.5 1.6 0.115 0.5 1.6= 0.24P=1 作用在 3 號梁軸上時：M r3 =131.5d 23 0.5d=0.2 1.5 1.6 0.20 0.5 1.6=0.64 有了此三個豎標值和已知影響線折點位置，就可以繪出 M r 影響線如圖所示：3、繪制剪力影響線對于 1 號主梁處截面的 Q1右 影響線可計算如下：P=1 作用在計算截面以右時： Q1右 = R1 即 1右i = 1iP=1 作用在截面以左時： Q1右= R