橋梁工程課程設(shè)計(jì)

廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

題目名稱鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院專業(yè)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容教學(xué)目的：學(xué)生通過橋梁工程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，可以進(jìn)一步掌握在橋梁工程課本中所學(xué)到理論知識(shí)，并經(jīng)過親自做橋梁工程設(shè)計(jì)來熟悉設(shè)計(jì)方法、計(jì)算理論、計(jì)算公式，熟悉在橋梁設(shè)計(jì)中如何運(yùn)用橋梁標(biāo)準(zhǔn)，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及走上工作崗位打下一個(gè)良好的專業(yè)根底。2、設(shè)計(jì)根本資料：說明：學(xué)生共分為四個(gè)小組，每個(gè)小組根本資料不同，簡(jiǎn)支梁主梁高H分別取為：130CM、133CM、1〕橋面凈寬：凈7+2×0.75M2〕設(shè)計(jì)荷載：汽車“公路—Ⅰ級(jí)，人群荷載：3KN/M23〕材料：主筋：Ⅱ級(jí)，構(gòu)造筋：Ⅰ級(jí)混凝土：橋面鋪裝：C25，主梁：C304〕結(jié)構(gòu)尺寸：詳見圖1、圖2主梁：計(jì)算跨徑：L=1950cm全長(zhǎng)：L=1996cm人行道、欄桿每延米〔兩側(cè)〕重2.0KN/m〔為每片主梁分到的值〕。3、設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容：1〕計(jì)算行車道板內(nèi)力，并據(jù)此計(jì)算和配置翼板主筋。行車道板按鉸接板計(jì)算;汽車荷載：按車輛荷載計(jì)算。主梁設(shè)計(jì)計(jì)算：計(jì)算主梁1＃、2＃、3＃在汽車、人群荷載作用下的橫向分布系數(shù)。支點(diǎn)用杠桿法，跨中用G—M法。橋梁沿跨長(zhǎng)縱向按IL(影響線)布載求活載內(nèi)力。計(jì)算活載跨中彎矩時(shí)，不考慮橫向分布系數(shù)沿橋長(zhǎng)方向的變化，計(jì)算支點(diǎn)活載剪力時(shí)，要計(jì)入橫向分布系數(shù)沿跨長(zhǎng)方向的變化的影響。主梁控制截面：M中、M1/4、Q支點(diǎn)主梁跨中截面受拉主筋計(jì)算〔其余鋼筋不算〕。計(jì)算活載撓度及預(yù)拱度。參見教材第172頁公式。橫隔梁內(nèi)力計(jì)算，并據(jù)此計(jì)算配置主筋〔按T形截面配置下緣受拉主筋〕。說明：①、橫隔梁內(nèi)力計(jì)算采用“偏心法”，取中橫隔梁計(jì)算。②、控制截面：M3、M2-3、Q1右、Q1-2右4、繪圖內(nèi)容：1〕上部構(gòu)造縱、橫剖面圖〔縱斷面只畫主梁，參見教材第152頁，圖2-5-55，但尺寸要改變〕主梁配筋圖〔參考教材第81頁，圖2-4-15繪制，但主筋按自己計(jì)算值配制，梁高按各組的H值計(jì)〕二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)必須嚴(yán)格執(zhí)行各橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，每一設(shè)計(jì)步驟都必須按標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行，要訓(xùn)練會(huì)查標(biāo)準(zhǔn)、會(huì)用標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)中多參閱有關(guān)資料，特別是對(duì)于沒有設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者來講，更應(yīng)多借鑒前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)例。繪制橋梁設(shè)計(jì)圖時(shí)必須按橋梁設(shè)計(jì)圖紙的規(guī)定進(jìn)行繪制，從線形、布置、到標(biāo)注方式都力求準(zhǔn)確無誤，不得自行、隨意設(shè)定圖中的各項(xiàng)參數(shù)。養(yǎng)成科學(xué)的求真務(wù)實(shí)態(tài)度，要求計(jì)算準(zhǔn)確，計(jì)算說明書格式要標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算中所取各種參數(shù)要有根有據(jù)。三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1、計(jì)算行車道板內(nèi)力，并據(jù)此計(jì)算和配置板主筋。2、主梁設(shè)計(jì)計(jì)算，并據(jù)此計(jì)算配置主筋。3、橫隔梁內(nèi)力計(jì)算，并據(jù)此計(jì)算配置主筋4、繪圖內(nèi)容：上部構(gòu)造縱、橫剖面圖主梁配筋圖四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期周一布置任務(wù)、收集設(shè)計(jì)資料、借閱參考資料周一上午9：00在教2-424布置任務(wù)第二周周二計(jì)算橋面行車道板內(nèi)力及配筋教第二周周三主梁設(shè)計(jì)計(jì)算：主梁橫向分布計(jì)算〔G-M法〕教第二周周四杠桿法計(jì)算橫向分布系數(shù)求主梁活載內(nèi)力教第二周周五主梁內(nèi)力組合、計(jì)算教第二周周一主梁配筋設(shè)計(jì)、計(jì)算教第三周周二橫隔梁內(nèi)力計(jì)算、配筋教第三周周三繪制設(shè)計(jì)圖：主橋上部構(gòu)造縱、橫斷面圖、主梁配筋圖教第三周周四教第三周周五整理設(shè)計(jì)計(jì)算書,待上交教第三周五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1、王序森等.橋梁工程.北京：中國(guó)鐵道出版社，19952、公路橋涵施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施手冊(cè)(JTJ041-2000)3、姚玲森.橋梁工程.北京：人民交通出版社，20054、凌治平等.根底工程.北京：人民交通出版社，20045、公路橋涵地基與根底設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〔JTJ024-85〕.北京：人民交通出版社19866、金成棣.預(yù)應(yīng)力混凝土梁拱組合橋梁-設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐.北京：人民交通出版社，20017、馬保林.高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋.北京：人民交通出版社，20018、吳勝東等.斜拉橋-潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋建設(shè).北京：人民交通出版社，20059、公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)〔JTGD60-2004〕.北京：人民交通出版社，200410、雒文生.水文學(xué).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，200411、易建國(guó).混凝土簡(jiǎn)支梁(板)橋.北京：人民交通出版社，201212、Man-ChungTang.Cable-StayedBridges.2000byCRCPressLLC13、KennethJ.Fridley.TimberBridges.2000byCRCPressLLC14、公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋函設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).〔JTGD62-2004〕北京：人民交通出版社，2004發(fā)出任務(wù)書日期：2014方案完成日期：2014年9月26日基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：主管院長(zhǎng)簽章計(jì)算書(梁高139cm)一.荷載及其效應(yīng)〔一〕每延米板上的恒載g瀝青混凝土層面：C25混凝土墊層：T梁翼緣板自重：合計(jì)：〔二〕永久荷載產(chǎn)生的效應(yīng)彎矩：剪力：〔三〕車輛荷載產(chǎn)生的效應(yīng)將后輪作用于鉸縫軸線上，如1圖所示：后輪軸載為，輪壓分布寬度如1圖所示：對(duì)于車輪荷載中后輪的著地長(zhǎng)度為，寬度為[由《公路橋涵設(shè)計(jì)通用標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD60-2004〕查得].那么得:荷載對(duì)于懸臂根部的有效分布寬度：圖1沖擊系數(shù)取：圖1作用于每米寬板條上的彎矩為：作用于每米寬板條上的剪力為：〔四〕荷載組合恒+汽：所以，行車道板的設(shè)計(jì)內(nèi)力為：二．主梁計(jì)算〔一〕主梁的荷載橫向分布系數(shù)1跨中荷載彎矩橫向分布系數(shù)〔按G-M法〕〔1〕主梁的抗彎及抗扭慣矩和①求主梁截面的重心位置因橋面鋪裝層最厚與最薄處的厚度分別為8cm和14cm。故平均板厚：截面重心位置：圖2圖2②主梁抗彎慣矩③主梁抗扭慣矩主梁抗扭慣矩近似等于各個(gè)矩形截面的抗扭慣矩之和，即：，矩形截面抗扭慣矩剛度系數(shù)；，，相應(yīng)各矩形的寬度與厚度。查課本《橋梁工程》P126表2-5-2可知：，，故④單位寬度抗彎及抗扭慣矩：〔2〕橫隔梁抗彎及抗扭慣矩①翼板有效寬度計(jì)算：，圖3根據(jù)比值可查附表，求得：圖3，所以：②求橫隔梁截面重心位置：③橫隔梁的抗彎慣矩④橫隔梁的抗扭慣矩，查表得，但由于連續(xù)橋面的單寬抗扭慣矩只有獨(dú)立寬扁板者的翼板，可取。，查表得。故⑤單位抗彎及抗扭慣矩、〔3〕計(jì)算抗彎參數(shù)和扭彎參數(shù)，橋?qū)捯话?；，?jì)算跨徑?！惨?yàn)榛炷潦湛s系數(shù)很小，式中未計(jì)入橫向收縮的影響。〕按《公預(yù)規(guī)》3.1.6條，取，那么：〔4〕計(jì)算荷載彎矩橫向分布影響線坐標(biāo)①已求出；查G-M圖表，可得下表。表1系數(shù)梁位荷載位置,θ=0.340校核B3B/4B/2B/40-B/4-B/2-3B/4-BK100.950.971.001.041.061.041.000.970.958.03B/41.061.071.081.091.030.980.920.870.807.97B/21.251.201.181.101.000.920.830.750.707.963B/41.431.331.201.030.950.850.800.750.687.97B1.621.441.231.070.930.830.750.680.588.03K000.800.930.981.101.131.100.980.930.807.95B/41.681.531.331.231.100.900.600.380.208.01B/22.602.301.751.401.000.570.20-0.23-0.558.023B/43.302.752.101.500.920.38-0.18-0.58-1.098.00B4.203.302.441.640.830.18-0.53-1.09-1.708.02②用內(nèi)插法求實(shí)際梁位處和值實(shí)際梁位與表列梁位的關(guān)系如圖4所示。圖圖4因此：對(duì)于1號(hào)梁：對(duì)于2號(hào)梁：對(duì)于3號(hào)梁：③列表計(jì)算各梁的橫向分布影響線坐標(biāo)值〔見表2.2〕各梁的橫向分布影響線坐標(biāo)值表2梁號(hào)計(jì)算式荷載位置b3b/4b/2b/40-b/4-b/2-3b/4-b1號(hào)K'1=0.2K1.b+0.8K1.3/4b1.4681.3521.2061.0380.9460.8460.7900.7360.660K'0=0.2K0.b+0.8K0.3/4b3.4802.8602.1681.5280.9020.340-0.250-0.682-1.212Δ=K'1-K'0-2.012-1.508-0.962-0.4900.0440.5061.0401.4181.872Δ*sqrt(a)-0.318-0.238-0.152-0.0770.0070.0800.1640.2240.296Ka=K'0+Δ*sqrt(a)3.1622.6222.0161.4510.9090.420-0.086-0.458-0.916η=Ka/50.6320.5240.4030.2900.1820.084-0.017-0.092-0.1832號(hào)K'1=0.6K1.b/2+0.4K1.1/4b1.1741.1481.1401.0961.0120.9440.8660.7980.740K'0=0.6K0.b/2+0.4K0.1/4b2.2321.9921.5821.3321.0400.7020.3600.014-0.250Δ=K'1-K'0-1.058-0.844-0.442-0.236-0.0280.2420.5060.7840.990Δ*sqrt(a)-0.167-0.133-0.070-0.037-0.0040.0380.0800.1240.156Ka=K'0+Δ*sqrt(a)2.0651.8591.5121.2951.0360.7400.4400.138-0.093η=Ka/50.4130.3720.3020.2590.2070.1480.0880.028-0.0193號(hào)K'1=K1.00.9500.9701.0001.0401.0601.0401.0000.9700.950K'0=K0.00.8000.9300.9801.1001.1301.1000.9800.9300.800Δ=K'1-K'00.1500.0400.020-0.060-0.070-0.0600.0200.0400.150Δ*sqrt(a)0.0240.0060.003-0.009-0.011-0.0090.0030.0060.024Ka=K'0+Δ*sqrt(a)0.8240.9360.9831.0911.1191.0910.9830.9360.824η=Ka/50.1650.1870.1970.2180.2240.2180.1970.1870.165汽車荷載：圖5人群荷載：圖5圖52.梁端剪力橫向分布系數(shù)計(jì)算〔按杠桿法〕〔1〕按杠桿原理繪制1、2、3號(hào)梁的荷載橫向影響線。如下圖：汽車荷載：圖6圖圖6人群荷載：圖7圖圖7〔二〕作用效應(yīng)計(jì)算1永久作用效應(yīng)永久荷載邊主梁：橫隔梁：中主梁：橋面鋪裝層：欄桿和人行道板：各梁的永久荷載匯總各梁的永久荷載表3梁號(hào)主梁橫梁欄桿及人行道鋪裝層合計(jì)1〔5〕10.160.612.004.1916.962〔4〕10.161.222.004.1917.57310.161.222.004.19〔2〕永久作用效應(yīng)計(jì)算計(jì)算主梁的彎矩和剪力，計(jì)算公式如下：各計(jì)算截面的剪力和彎矩值，列于下表永久作用效應(yīng)計(jì)算表表4梁號(hào)M1/2(kN·m)M1/4(kN·m)Q0(kN)qw0qw0qw0qw0qw0qw01〔5〕16.9647.53805.9916.9635.65604.5316.969.75165.342〔4〕17.5747.53834.8617.5735.65626.1917.579.75171.26317.5747.53834.8617.5735.65626.1917.579.75171.262.可變作用效應(yīng)〔1〕汽車荷載沖擊系數(shù)簡(jiǎn)支梁的自振頻率為：，介于1.5Hz和14Hz之間，按《橋規(guī)》4.3.2條規(guī)定，沖擊系數(shù)按照下式計(jì)算：〔2〕可變作用效應(yīng)計(jì)算①公路—Ι級(jí)均布荷載，集中荷載取值均布荷載，集中荷載公路—Ⅰ級(jí)產(chǎn)生的跨中彎矩〔單位：〕表5梁號(hào)內(nèi)力mcq1+μqkw0Pkyk彎矩效應(yīng)1M1/20.5011.261710.547.532384.8751048.87M1/40.50135.653.656786.632M1/20.46847.534.875979.79M1/40.46835.653.656734.823M1/20.41247.534.875862.55M1/40.41235.653.656646.89②人群荷載〔每延米〕人群荷載產(chǎn)生的跨中彎矩〔單位：〕表6梁號(hào)內(nèi)力mcrprw0彎矩效應(yīng)1M1/20.6182.2547.5366.09M1/40.61835.6549.572M1/20.40847.5343.63M1/40.40835.6532.733M1/20.33647.5335.93M1/40.33635.6526.95③.根本荷載組合按《橋規(guī)》4.1.6條規(guī)定，永久作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)為：永久荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：；汽車荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：；人群荷載作用分項(xiàng)系數(shù)：。彎矩根本組合表表7梁號(hào)彎矩效應(yīng)永久荷載汽車人群1M1/2805.991048.8766.092509.63M1/4604.53786.6349.571882.252M1/2834.86979.7943.632422.40M1/4626.19734.8232.731816.833M1/2834.86862.5535.932249.65M1/4626.19646.8926.951687.27注：—橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本設(shè)計(jì)?。弧c其他可變荷載作用效應(yīng)的組合系數(shù)，本設(shè)計(jì)取〔3〕可變荷載剪力效應(yīng)計(jì)算跨中截面剪力計(jì)算計(jì)算公式：公路—Ⅰ級(jí)產(chǎn)生的跨中剪力〔單位：KN〕表8梁號(hào)內(nèi)力mcq1+μqkw0Pkyk彎矩效應(yīng)1V1/20.5011.261710.52.438285.60.5106.442V1/20.46899.433V1/20.41287.53人群荷載產(chǎn)生的跨中剪力〔單位：KN〕表9梁號(hào)內(nèi)力mcrprw0彎矩效應(yīng)1V1/20.6182.252.4383.392V1/20.4082.243V1/20.3361.84支點(diǎn)剪力的計(jì)算：計(jì)算支點(diǎn)剪力效應(yīng)的橫向分布系數(shù)的取值為：a.支點(diǎn)處按杠桿法計(jì)算的b.~按跨中彎矩的橫向分布系數(shù)c.支點(diǎn)~處在和之間按照直線變化〔如圖8.圖9〕圖8圖8可得相應(yīng)荷載的剪力效應(yīng)值公路—Ⅰ級(jí)產(chǎn)生的交點(diǎn)剪力效應(yīng)計(jì)算表表10梁號(hào)剪力效應(yīng)11.2617220.672241.573272.64人群荷載圖9圖9可得相應(yīng)荷載的剪力效應(yīng)值人群荷載產(chǎn)生的支點(diǎn)剪力效應(yīng)計(jì)算表表11梁號(hào)剪力效應(yīng)117.6026.9035.68剪力根本組合見表2.15。表12剪力效應(yīng)永久荷載人群汽車V0165.3417.60220.67470.20V1/20.003.39106.44123.96V0171.266.90241.57485.73V1/20.002.2499.43114.50V0171.265.68272.64518.82V1/20.001.8487.53100.61注：—橋梁結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，本設(shè)計(jì)??；—與其他可變荷載作用效應(yīng)的組合系數(shù)，本設(shè)計(jì)取?！踩吵志脿顩r承載能力極限狀態(tài)下截面設(shè)計(jì)、配筋與驗(yàn)算1配置主筋由彎矩根本組合表可知，1號(hào)梁跨中彎矩最大，考慮施工方便，偏平安地一律按1號(hào)梁計(jì)算彎矩進(jìn)行配筋。①受壓區(qū)高度設(shè)鋼筋凈保護(hù)層為，鋼筋重心至底邊距離，那么主梁有效高度。1號(hào)梁跨中彎矩；C30混凝土，，。主筋為HRB335鋼筋，T形截面受壓區(qū)翼緣板計(jì)算寬度?。籘形截面受壓區(qū)翼緣板平均厚度取。因?yàn)樗栽揟形截面為第一類T形截面。受壓區(qū)不布置鋼筋，那么有公式解得；②受拉區(qū)鋼筋面積解得；選用和鋼筋，布置如圖10：圖圖10那么實(shí)際有效高度。按《公預(yù)規(guī)》9.1.12要求，含筋率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求2持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算〔1〕按截面實(shí)際配筋值計(jì)算受壓區(qū)高度，截面抗彎極限狀態(tài)承載力為：滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。〔四〕持久狀況正常使用極限狀態(tài)下?lián)隙闰?yàn)算1.T梁換算截面的慣性矩和計(jì)算對(duì)T梁的開裂截面，由下計(jì)算式可知梁跨中截面為第二類T形截面。這時(shí)，受壓區(qū)高度：開裂截面的換算截面慣性矩為T梁的全截面換算截面面積為受壓區(qū)高度為全截面換算慣性矩為2.計(jì)算開裂構(gòu)件的抗彎剛度全截面抗彎剛度開裂截面抗彎剛度全截面換算截面受拉區(qū)邊緣的彈性抵抗矩為全截面換算截面的面積矩為塑性影響系數(shù)為開裂彎矩作用短期效應(yīng)組合值開裂構(gòu)件的抗彎剛度為3.受彎構(gòu)件跨中截面處的長(zhǎng)期撓度值短期荷載效應(yīng)組合下跨中截面彎矩標(biāo)準(zhǔn)值，結(jié)構(gòu)自重作用下跨中截面彎矩標(biāo)準(zhǔn)值。對(duì)于C30混凝土，撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)。受彎構(gòu)件在使用階段的跨中截面長(zhǎng)期撓度值為在結(jié)構(gòu)自重作用下跨中截面的長(zhǎng)期