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1橋面凈寬 凈-7 +2 X 1.5r人行道2 主梁跨徑及全長標準跨徑lo=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）3 設計荷載公路 I 級；人群荷載 3.0kN m24 設計安全等級二級5 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24kN m3），T梁的重力密度為25kN m36 T 梁簡圖如下圖主梁橫截面圖二、 設計步驟與方法I 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g瀝青表

2、面 gi :0.05X 1.0 X 23 1.15kN m混凝土墊層 g2 :0.06X 1.0 X 24 1.44 kN mT 梁翼板自重 g3: g3008014 1.0 25 2.75 kN m2合計：g= gi 5.34 kN m2）每米寬板條的恒載內(nèi)力懸臂板長I。160 1820.71m彎矩MAg*gl21 5.34 (0.71)21.35kN m剪力 QAg glo 5.34 0.713.79 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& 0.20m，寬度b 2 0.60m，則

3、得：a a2 2H 0.22x 0.110.42mb1 M 2H 0.6 2x 0.110.82m荷載對于懸臂梁根部的有效分布寬度：a a1 d 2lo 0.42 1.4 2 0.713.24m2）計算沖擊系數(shù)卩結構跨中截面的慣矩Ic:1翼板的換算平均高度：h 8 1411cm21601118112130181601811130181141.22111182 18212a130主梁截面重心位置：a則得主梁抗彎慣矩：1 3Ic16018111601812221306 413041.26.63 10 m241.18 cm結構跨中處單位長度質(zhì)量 mc:3G 15.45 10g91.577 103 N

4、s2/m2混凝土彈性模量E :取 E 2.80 1010 N/m2由以上數(shù)據(jù)可得簡支梁橋的基頻:_ 國 3.14(2.8010 0.06630002I2 ” mc22 1.577 1033.790 Hz按照橋規(guī)規(guī)定f介于1.5Hz和14Hz之間，沖擊系數(shù)按照下式計算:110.1767In f 0.01571.22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 +=1.223）作用于每米寬板條上的彎距為:Map1 旦 i b1o4a 41.3140 24 3.240.71 陛414.18 kN m作用于每米寬板條上的剪力為:Qap1 1.3 40p4a 4 3.2428.52 kN（三

5、）內(nèi)力組合1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算Mud"1.2M Ag"1.4M AP匸2 (1.35) 1.4 (14.18)21.47 kN mQud 1.2QAg 1.4Qap 1.2 3.791.4 28.5244.48 kN2)正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算Mud M Ag 0.7M AP 1.35 0.7 ( 14.18)11.28 kN mQud QAg 0.7Qap3.79 0.7 28.5223.75 kNn .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

6、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#梁車輛荷載maxAq人群荷載0.438PqmaxAirP 0.75 1.656Por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m°q1 0.438 和 m°r1 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m°q20.5 和 m°r20 （ 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

7、 別為3#梁m°q30.594 和 mor30（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：n由于It Cbt3i 11 1.6 0.113 0.300 1.19 0.1832.79 10 3m431.402l 21.22.652GIt l0.85El B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，貝U5345aia2a3a4 a5i 125.6m21號梁橫向影響線的豎標值為1120.2 0.852 a1i 10.4 0.54152Q0.2 0.852a1i 10.40.14由1115繪制1號梁橫向影響線，如下圖示最不利荷載位置L i .L

8、 i )Anr-gig4J_一B 5 1.6于是，1號（5號同1號）梁荷載橫向分布系數(shù)計算如下（以Xqi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：1mcr1 =-1q 2( q1q2q31 11 q4) kXq1 Xq2 Xq3 Xq4)0.455人群何載：mcr111xr0.564x同理可得2號、4號梁的荷載橫向分布系數(shù):Jill七一一oi5L2#梁影響線121 n=0.285;125_n=0.115車輛荷載：mcq2 =0.115；人群荷載：mcr2=0.313同理可得3號梁的荷載橫向分布系數(shù):3#梁影響線131na；10.2 ；352naii 10.2車輛

9、荷載：mcq3 =0.4 ；人群何載：mcr3=0.2（三）主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號何載位置公路-I級人群何載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川.主梁內(nèi)力計算（一） 恒力內(nèi)力計算1.恒載集度、*0.08 0.14主梁：g10.18 1.31.6 0.1825 9.76kN/m1 2橫隔梁：對于邊主梁：1.000.08 0.141.60 0.182 221.200.15 5 250.056kN /m對于中主梁：1g2 2 0.056 0.112 kN/mg2橋面鋪裝層：g30.05 7 23 0

10、.06 7 243.63 kN/m5欄桿和人行道:g42 kN/m作用于邊主梁全部恒載 g為：ggi9.76 0.056 3.63 2 15.45 kN/m作用于中主梁的恒載集度為：g1gi 9.76 0.112 3.63 215.50 kN/m2.恒載內(nèi)力l/4跨中彎矩影響線0.751/4跨彎矩影 響線1/4跨剪力影支點剪力影響線響線邊跨彎矩剪力影響線計算主梁的彎矩和剪力,2qlx 珈2 ；2 212ql qx;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)x 015 45Q'21.2 163.8(164.3)M 0(0)1x -415.4521.

11、2Q21.2 22481.9(82.2)15.45 21.221.2M21.2244651.0(653.1)1x2Q 0(0)M 1 15.452868.0(870.8)810.1767ln0.01571.22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)力計算計算彎矩效應時1801 -計算剪力效應時1.2238公路-1級中均布荷載qk10.5kN/m1.公路-I級中集中荷載耳計算295.2 kN2.沖擊系數(shù)口212 5246 kN50 5因雙車道不折減，故E =1。3. 跨中彎矩M |計算2跨中彎矩影響線如下圖影響線面積：1 2122l818 212 5618 m

12、 ； y 4 53由于跨中彎矩橫向分布系數(shù) 如下：1號，5號梁最大，所以只需計算 1號，5號梁的彎矩，計算(1) 對于1號梁M112qmcq1 qkpky1.22 1 0.455 10.5 56.18 246 5.31051.19kN m公路-1級汽車活載的跨中彎矩:人群荷載的跨中彎矩:M1mcr1pr0.564 3 1.5 56.18 142.58kN mr2(2) 對于2號和4號梁公路-1級汽車活載的跨中彎矩:M11mcq2 qkpky 1.22 1 0.115 10.5 56.18 246 5.3265.68kN mq人群荷載的跨中彎矩M1mcr2pr0.313 3 1.5 56.18

13、79.13 kN mr2(3) 對于3號梁公路-I級汽車活載的跨中彎矩：M 11mcq3 qkpky 1.22 1 0.4 10.5 56.18 246 5.3924.12kN m2q人群荷載的跨中彎矩Mir2mcr3 pr0.23 1.5 56.18 50.56 kN m4. 跨中剪力Qi計算2跨中剪力影響線如下圖:鑒于跨中剪力 Qi影響線的較大坐標位于跨中部分，故也采用全跨統(tǒng)2的荷載橫向分布系數(shù)mcq來計算。1 1 2影響線面積為：21.2 0.5 2.688 m ； y 0.52 2(1) 對于1號和5號梁公路-I級汽車活載的跨中剪力：Q11mcq1 qk pky 1.22 1 0.45

14、5 10.5 2.688q2295.2 5.397.60kN人群荷載的跨中剪力:Q1mcr1qr 0.564 3 1.5 2.688 6.82 kNr2(2) 對于2號和4號梁 公路-I級汽車活載的跨中剪力:Q112qmcq2 qkpky1.22 1 0.11510.5 2.688295.2 5.324.67kN人群荷載的跨中剪力:Q1mcr2qr 0.313 3 1.5 2.688 3.79 kNr(3) 對于3號梁 公路-I級汽車活載的跨中剪力:Qi1 mcq3 qk Pky 1.22 1 0.410.5 2.688 295.2 5.385.80kN2q人群荷載的跨中剪力：Qlmcr3.q

15、r.0.2 3 1.5 2.688 2.42 KNr25. 支點剪力Q0算剪力影響線如下圖所示:L.3ol影響線面積為：1 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 5.75附加三角形重心影響線坐標:3Y 10.91021.2(1) 對于1#和5#梁 公路一一I級汽車活載的支點剪力1.22Q0集1qk mcq110.5 0.455moq110.6m°q1Pky=1.221mcq1 y5.75丁°438 O.4550.91。 6121KN0.438 295.2 1 157.74kNQo Q0均 Q0集 6

16、1.21 157.74218.95kN人群荷載支點剪力：Qor mcrQr- 口0和-口“1 Y25.75564 3 1.5 10.6(1.656 0.564) 3 1.5 0.910=39.76kN(2) 對于2#和4#梁公路一一I級汽車活載的支點剪力:qk mcq2a2 m°q2 mcq2、5.75 /小=1.22 X 1X 10.5X 0.115X 10.6+X( )X 0.9102=28.52kNQo集1m0q2Pky =1.22 X 1X 0.5X 295.2X 1=180.07kNQoQo均 Qo集 =208.59kN人群荷載的支點剪力:Qormcr2q r2 mor2&

17、quot;mcr2 丫5.75 /、=0.313X4.5X 10.6+( 0-0.313)X 4.5X 0.9102=11.25kN(3) 對于3#梁公路一一I級汽車活載的支點剪力:Qo均1a_qk叫32叫3叫3 y=1.22 X 1X 10.5X 0.4X 10.6+575 X( 0.594 0.4)X 0.910=60.82kNQ0集1m0q3P.y =1.22 X 1X 0.594X 295.2X 仁213.92kNQoQo均 Qo集 =274.74kN人群荷載的支點剪力：Qorm cr3q r2 口。3-口“3 Y25.75 /、=0.2 X 4.5X 10.6+ X( 00.2)X

18、4.5X 0.9102=7.19kN16. 跨彎矩計算4影響線面積=1 X 3 X l2=31.74m22 16y= X 18.4=3.4516(1) 對于1#梁:按公路I級汽車荷載:Mq =(1+ 卩)M cq1 ( qk+ Pky)=1.22X 0.455X( 10.5X 42.135+246X 3.975) =788.39kN m人群荷載的跨中彎矩:M r =0.564X 4.5X 42.135=106.94kN m4按公路I級汽車荷載：M a =1.22 X 1X 0.115X( 10.5X 42.135+ 246X 3.975) =199.26kN m4人群荷載的跨中彎矩:M r =

19、0.313X 4.5X 42.135=59.35KN m4(3)對于3#梁:*i_II-.“按公路一級汽車荷載:Mq 1.22 0.4 (10.5 42.135 +246 3.975)693.09 kN m人群荷載的跨中彎矩：M r =0.2 X 4.5X 42.135=37.92kN m417. 跨截面的剪力41/4跨剪力影響線如下圖：287.04KN10.50KN/m人群荷載I H h3.0KN/mQ1/4影響線1 33影響線面積=X X IX =5.96m2; y=0.75m2 44(1) 對于1#梁：Qq =（1+ 卩）(m°q1 -mcq1)y=1.22 X 0.498X(

20、 10.5X 5.18+233.6X 0.75)=139.49KNQ： =0.713 X 4.5X 5.18=16.62KN4(2) 對于2#梁：Qq =（1+ 卩）-qk【mcq1 (m°q1 -mcq1)y=1.22 X 0.132X( 10.5X 5.18+233.6X 0.75)=36.97KNQr =0.322 X 4.5X 5.18=7.51KN4(3) 對于3#梁：4（1+ 卩）+ a ( moqi -mcqi) y2=1.22 X 0.4 (10.5X 5.18+ 233.6X 0.75)=112.04KNQr =0.2 X 4.5X 5.18=4.66KN4（三）荷

21、載組合永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相結合，其效應組合表達式為如下:GiSGik總結為:當恒載為最大時：組合值當汽車荷載最大：組合值=1.35 X恒荷載+1.4 X汽車荷載+0.8 X 1.4X人群荷載 =1.2 X恒荷載+1.4 X汽車荷載+0.8 X 1.4X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

22、汽車人群1,5163.8218.9539.762,4164.3208.5911.253164.3274.747.191/4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1,581.9157.6415.132,482.239.848.39382.2138.585.36IV .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計算彎矩時：F缶=丄 Pk yk + - qk k2 2縱向一列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為:11

23、=一 X 238X 1+ X 10.5X 4.85=144.463kN22POr = q°ror =4.5 X 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 計算如下：M r的影響線豎標可11 =0.54,21 =0.285,13 =°.2 ,15= - 0.14；25 =0.115 ；23 =0.2P=1作用在1號梁軸上時:Mr1 =11 X 1.5d+ 21 X 0.5d 1 X 1.5d=0.54X 1.5X 1.6+0.285X 0.5X 1.6 1X 1.5X 1.6= - 0.88P=1作用在5號梁軸上時:Mr5 = 15 X 1.5d+25 X 0.5d=(-0.14)X 1.5X 1.6+ 0.115X 0.5X 1.6= - 0.24P=1作用在3號梁軸上時：Mr3 =13 X 1.5d+23 X 0.5d=0.2 X 1.5X 1.6+ 0.20X 0.5X 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Mr影響線如圖所示:3、繪制剪力影響線