橋梁工程簡支梁課程設計

《橋梁工程》課程設計任務書一、設計題目1.鋼筋混凝土簡支梁橋上部結構設計二、設計基本資料1．標準跨徑（計算跨徑）：20m（19.5m）、25m（24.5m）、30m（29.5m）。2．橋面凈空：①凈-0.5m（欄桿）+8m（車道）+0.5m（欄桿）、②凈-8.5+2×1.0m（人行道）、③凈-9.25+2×1.0m（人行道）+2×0.5m（欄桿）。3．設計荷載：①公路-I級，人群3.5KN/m2；②公路-Ⅱ級，人群3.0KN/m2。4．截面形式：空心板、T型截面、箱型截面。5.結構重要性系數(shù)：1.0。6．材料:①鋼筋：主筋采用Ⅲ級鋼筋（HRB400），其他鋼筋采用Ⅱ級鋼筋（HRB335）；②混凝土：C40。7．材料容重：水泥砼24KN/m3，鋼筋砼25KN/m3，瀝青砼21KN/m3三、設計內(nèi)容1.荷載橫向分布系數(shù)計算2．主梁的設計計算（恒載、活載及人群）3．行車道板的設計計算（懸臂板、鉸接懸臂板、單向板）4．橫隔梁設計計算5．橋面鋪裝設計四、要求完成的設計圖及計算書1．鋼筋混凝土簡支梁橋上部結構設計（可手工制圖或CAD出圖）2．橋面構造橫截面圖（可手工制圖或CAD出圖）3．荷載橫向分布系數(shù)計算書4．主梁內(nèi)力計算書5．行車道板內(nèi)力計算書6．橫隔梁內(nèi)力計算書五、參考文獻1．《橋梁工程》（第3版），邵旭東、金曉勤主編，2012，武漢理工出版社。2．《梁橋》（公路設計手冊），2005，人民交通出版社。3．《橋梁計算示例集》（砼簡支梁（板）橋），易建國主編，2002，人民交通出版社。4．中華人民共和國行業(yè)標準.《公路工程技術標準》（JTGB01-2003）.北京：人民交通出版社，2004。5．中華人民共和國行業(yè)標準.《公路橋涵設計通用規(guī)范》(JTGD60-2004)含條文說明.北京：人民交通出版社，2004。6．中華人民共和國行業(yè)標準.《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTGD62-2004)。六、課程設計學時1.學時安排：1周(第9周)。七、附注1.課程設計可2人一組。2.設計標準跨徑、凈寬、設計荷載和截面形式可隨機組合，但每組不準重合。設計基本資料1．標準跨徑（計算跨徑）：20m（19.5m）2．橋面凈空：①凈-0.5m（欄桿）+8m（車道）+0.5m（欄桿）3．設計荷載：公路-Ⅱ級，人群3.0KN/m2。4．截面形式：T型截面5.結構重要性系數(shù)：1.0。6．材料:①鋼筋：主筋采用Ⅲ級鋼筋（HRB400），其他鋼筋采用Ⅱ級鋼筋（HRB335）；②混凝土：C40。7．材料容重：水泥砼24KN/m3，鋼筋砼25KN/m3，瀝青砼21KN/m3橋梁設計說明橋梁設計包括縱.橫斷面設計和平面布置。縱斷面設計橋梁縱斷面設計包括確定橋梁的總跨徑.橋梁的分孔.橋道的標高.橋上和橋頭引道的縱坡以及基礎的埋置深度。（1）本梁橋標準跨徑為25m（24.5m）（墩中心距離）。本橋的跨徑較小，因此上部結構的造價較低，墩臺的造價較高。為了結構受力合理和用材經(jīng)濟，分跨布置時要考慮合理的跨徑比例。（2）橋上縱坡不大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%。2.橫斷面設計橋梁橫斷面的設計，主要是決定橋面的寬度和橋跨結構橫截面的布置。橋面的寬度決定于行車和行人的交通需要。本梁橋橋面行車道凈寬為：凈-8.0+2×0.5m（欄桿）為了利于橋面排水，應根據(jù)不同類型的橋面鋪裝，設置從橋面中央傾向兩側(cè)的1.5%-3.0%的橫向坡度，本橋設置為1.5%。3.平面布置橋梁的線形及橋頭引道要保持平順，使車輛能平穩(wěn)地通過，小橋的線形及其公路的銜接，應符合路線布設的規(guī)定。從橋梁本身的經(jīng)濟性和施工方便來說，應盡可能避免橋梁與河流或與橋下路線斜交。必要時通常不宜大于，在通航河流上則不宜大于。4.橋面鋪裝為了保護橋梁主體結構，在橋面的最上層設置橋面鋪裝。本橋設置5cm厚瀝青混凝土和8cm厚C40混凝土作墊層的橋面鋪裝。5.橋面伸縮縫為了保證橋跨結構在氣溫變化.活栽作用.混凝土收縮與徐變等影響下按靜力圖式自由地變形，在本梁橋橋面兩梁端之間以及在梁端與橋臺背墻之間設置橫向伸縮縫。計算荷載橫向分布系數(shù)1．當荷載位于支點處，利用杠桿原理法計算橫斷面1#梁對于汽車荷載m==0.448對于人群荷載m==1.2892＃梁對于汽車荷載m=0.5對于人群荷載=0.2893＃梁對于汽車荷載moq2=0.5對于人群荷載mor2=ηr=02.當荷載位于跨中時此橋在跨度內(nèi)設有橫隔板，具有強大的橫向聯(lián)結剛性，且承重結構的長度比為L/B=24.5/9=2.72>2可按剛性橫梁法繪制影響線并計算橫向分布系數(shù)，本橋各根主梁的橫向截面均相等，梁數(shù)n=5,梁間距為1.9米。a12+a22+a32+a42+a52=36.1m21＃梁橫向影響線的豎標值：1＃梁影響線0.6由、繪制1＃梁的橫向影響線，如上圖及最不利荷載位置對于汽車荷載對于人群荷載2＃梁橫向影響線的豎標值：2＃梁影響線汽車荷載對于人群荷載二、主梁內(nèi)力計算、恒載集度（1）主梁：（2）橫隔梁對于邊主梁：對于中主梁：（3）橋面鋪裝層：（4）欄桿和人行道：作用于邊主梁的全部恒載強度：作用于中主梁的全部恒載強度：恒載內(nèi)力的計算截面位置內(nèi)力剪力Q（kN）彎矩M（kN·m）x=0213.250x=l/4106.76980.85x=l/201307.8計算公式：活載內(nèi)力1.汽車荷載沖擊系數(shù)主梁橫截面圖結構跨中處的單位長度量：主梁截面形心到T梁上緣的距離：跨中截面慣性矩：查表E取所以沖擊系數(shù)：2.汽車荷載作用公路—Ⅱ級均布荷載對于集中荷載，當時，；當時，當時，采用內(nèi)插法公路—Ⅱ為公路—Ⅰ級的0.75倍則當計算剪力時候計算車道荷載的跨中彎矩、剪力的計算對于雙車道，折減系數(shù)跨中彎矩影響線如下圖3.跨中彎矩的設計，由于跨中彎矩橫向分布系數(shù)1＃、4＃梁最大，所以只需計算1＃、4＃梁的彎矩，計算如下：對于1#梁車道均布荷載作用下車道集中荷載作用下跨中人群荷載最大彎矩對于2#和3#梁計算公路—Ⅱ級汽車活載的跨中彎矩：計算人群荷載的跨中彎矩：人群荷載集度：4.跨中剪力的計算跨中剪力影響線如下圖：對于1＃和4#梁計算公路—Ⅱ級汽車活載的跨中剪力：計算人群荷載的跨中剪力：對于2＃和3#梁計算公路—Ⅱ級汽車活載的跨中剪力：計算人群荷載的跨中剪力：5.支點截面剪力的計算剪力影響線如下圖所示：橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度對于1＃和4#梁附加三角形重心影響線坐標：計算人群荷載的支點剪力：對于2＃和3#梁計算公路—Ⅱ級汽車活載的支點剪力（如下圖所示）：6.1/4跨彎矩的計算1/4跨彎矩的影響線如下圖對于1#和4#梁計算公路—Ⅰ級汽車活載的1/4跨彎矩：計算人群荷載的跨中彎矩：人群荷載集度：對于2#和4#梁計算公路—Ⅰ級汽車活載的1/4跨彎矩：計算人群荷載的跨中彎矩：人群荷載集度：對于3#梁計算公路—Ⅰ級汽車活載的1/4跨彎矩：計算人群荷載的跨中彎矩：人群荷載集度：7.1/4跨剪力的計算1/4跨剪力影響線如下圖：對于1＃和5#梁計算公路—Ⅰ級汽車活載的1/4跨剪力：計算人群荷載的跨中剪力：對于2＃和4#梁計算公路—Ⅰ級汽車活載的1/4跨剪力：計算人群荷載的跨中剪力：對于3#梁計算公路—Ⅰ級汽車活載的跨中剪力：計算人群荷載的跨中剪力：8.荷載組合其中，，，，跨中彎矩組合：梁＃恒載（KN/m）活載（KN/m）組合值（KN/m）汽車人群1、4134.859402.20717.927744.7472、3141.820351.7919.491673.321跨中剪力組合：梁＃恒載（KN/m）活載（KN/m）組合值（KN/m）汽車人群1、40115.8072.391164.8082、30101.3361.266143.288支點剪力組合：梁＃恒載（KN/m）活載（KN/m）組合值（KN/m）汽車人群1、5228.203244.37627.439646.70172、4239.134204.95110.565585.7253239.134159.5889.932521.50781/4跨彎矩組合：梁＃恒載（KN/m）活載（KN/m）組合值（KN/m）汽車人群1、5922.362883.66087.7562442.2452、4964.008709.60556.8792213.9613964.008535.55152.0021964.8231/4跨剪力組合：梁＃恒載（KN/m）活載（KN/m）組合值（KN/m）汽車人群1、5114.402174.2112.245394.89082、4119.567139.7547.933348.0213119.567105.4687.253299.259三、行車道板計算由于主梁是用現(xiàn)澆混凝土的，其有很大的剛度，所以按剛接的單向板進行行車道板的計算1.恒載內(nèi)力的計算計算每延米板的恒載g瀝青混凝土面層：C混凝土墊層：T梁翼板自重：合計：（2）計算每延米板條的恒載內(nèi)力彎矩：剪力：2.活載內(nèi)力的計算根據(jù)軸距及軸重，應以重軸為主，取兩后軸＝280kN計算。輪載分布：車輪著地尺寸，經(jīng)鋪裝層按45角擴散后，在板頂?shù)姆植汲叽纾航?jīng)分析，車后軸兩輪的有效分布寬度重疊，所以荷載對于懸臂根部的有效分布寬度為：作用在每延米板條上的彎矩：作用在每延米板條上的剪力：3.內(nèi)力組合安全等級二級，，=1.2，=1.4按承載能力極限狀態(tài)下作用基本組合彎矩和剪力的