橋梁工程第三次作業(yè)

橋梁工程第三次作業(yè)一、 填空題（共25分，每5分）確定橋面標高需要考慮水文狀況,橋下交通要求和橋型及跨徑的影響。對于有橋臺的橋梁為兩岸橋臺翼墻尾端間的距離，對于無橋臺的橋梁為橋面系行車道長度稱為橋梁全長。門式剛架橋常用的形式有兩鉸立墻式、兩鉸立柱式和重型門式。斜肋梁橋橫隔板布置方式有橫隔板與橋軸線正交和橫隔板平行于支承邊。對較長的橋梁進行分孔時一般要考慮滿足通航要求，避開復(fù)雜的地質(zhì)和地形區(qū)段，結(jié)構(gòu)受力合理，經(jīng)濟和工期上的比較,美觀上的要求等主要因素。二、 名詞解釋題（共25分，每5分）1?偶然荷載：包括地震力和船只或漂流物的撞擊力通航凈空：是指在橋孔中垂直于流水方向所規(guī)定的空間界限，任何結(jié)構(gòu)構(gòu)件或航運設(shè)施均不得伸入其內(nèi)。顫振：是一種危險性很大的自激發(fā)散振動，當其達到臨界風速時，本來已有些振動著的橋梁通過氣流的反饋作用不斷吸取能量，從而振幅逐步增大，直至最后使結(jié)構(gòu)破壞馳振：對于非圓形的、其截面邊長比在一定的范圍內(nèi)類似于矩形截面的鈍體結(jié)構(gòu)及構(gòu)件，由于升力曲線的負斜率效應(yīng)，微幅振動的結(jié)構(gòu)能夠從風流中不斷吸收能量，當達到臨界風速時，結(jié)構(gòu)吸收的能量將克服結(jié)構(gòu)阻尼所消耗的能量，形成一種發(fā)散的橫風向單自由度彎曲自激振動。拱座：拱橋橋墩與梁橋橋墩的一個不同點是，梁橋橋墩的頂面要設(shè)置傳力的支座，且支座距頂面邊緣保持一定的距離；而無支架的拱橋橋墩則在其頂面的邊緣設(shè)置呈傾斜面的臺座，直接承受由拱圈傳來的壓力三、 計算題（本大題共25分，共5小題，每小題5分）下圖所示為一橋面凈空為-7+2X0.75m人行道的鋼筋混凝土T梁橋，共設(shè)五根主梁，試求荷載位于支點處時1號梁和2號梁相應(yīng)于車輛荷載和人群荷載的橫向分布系數(shù)。一lJLj-"T-11!11?1?h1M>i 1160卜-105-當荷載位于支點處時，應(yīng)按杠桿原理法計算荷載橫向分布系數(shù).首先繪制1號梁和2號梁的荷裁懂向彫響跖如下團所示■創(chuàng)在根螞成公路林涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）規(guī)定，在播向診響壊上朗宦荷裁沿揭向眾不利的布置位買，對于車輛荷載，規(guī)定車輪橫向輪距次1.3,車輪距離人疔道家石衆(zhòng)少術(shù)0.5m.求出相應(yīng)于荷就位直的彫響徒豎標值后，就可需到橫向所有荷戴分布給1號梁的遂大荷載值為=屮車輛荷裁；-尬捉血=二#耳廠工牛弓“.4了運*解:maxAr=，齊斥■0.75=解:式中，Pq和險相應(yīng)為汽車葡載軸重和馳米跨長的人群荷載集度：％和町為汀應(yīng)于汽車車輪和人群荷載集度的影響線豎標.由叱可得1號梁在車輔荷載和人群荷戟作用下的眾;下利荷載橫向分布系數(shù)分別為【frtq-0.438和m^l.422,?同理，可計算得2號梁的最環(huán)利荷我橫向分帶系數(shù)齒口廣0.5和叫尸山這里，在人行道上役耳布載，因為人行道荷載引起的負反力在芳慮荷載組合時反而會減小2號梁的受力.*一座五梁式裝配式鋼筋混凝土上簡支梁橋得主梁和橫隔梁截面如圖所示，計算跨徑 L=19.5葉驗算主梁變形，已知該主梁開裂截面換算慣性矩.'：?.「="◎「，］「：_?」.「、（已知每側(cè)得欄桿及人行道構(gòu)建重量得作用力為5KN/m。-5-?* — 陀卄9L■■一—9L■■一—Hhr解：根據(jù)例2-3-5可知跨中截面主梁恒載產(chǎn)生的最大彎矩為 763.4KNm汽車產(chǎn)生得最大彎矩（不計沖擊力）為678.9KNm掛車產(chǎn)生的最大彎矩為1230.4KNm按規(guī)定，驗算主梁的變形時，荷載不計入恒載，汽車不計入沖擊力。則靜活載產(chǎn)生得跨中拱度：

掛車荷載產(chǎn)生得跨中跨度:根據(jù)要求，當結(jié)構(gòu)重力和汽車荷載（不及沖擊力）所產(chǎn)生得豎向撓度超過跨徑得 1/1600時，應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度，其值等于結(jié)構(gòu)重力和半個汽車荷載（不及沖擊力）所產(chǎn)生得豎向撓度。設(shè)置預(yù)拱度值為:設(shè)置預(yù)拱度值為:I/ 5XY763^4+67W- 52=48XO.aSi'/ui=4?X0.85X3.0X107X0.0531=d.323m=3.23cm應(yīng)做成平順曲線。若考慮長期撓度得影響，假定徐變系數(shù)（?1 2-3-5翊兀聘中就聞主醴恒載產(chǎn)生的堰大殍矩為了鈴?4燃g耳車產(chǎn)TMJH大彎矩（不計沖擊力）為佃（90?叫掛車產(chǎn)生的最大再矩為12XMkV磯主渠的查影時?閒裁K計人恒截，楓車爪汁人沖擊力口劇猙活栽產(chǎn)生的跨中罐廈匸. 5?P___—3x67$.9蕓」9■輕"48乂①肪叫如"^8x0.85x3.0xIO7mO.Q531=0-0199m■L99cm<占=3+25cm掙車荷載產(chǎn)牛一的於中撓腱；5M12啟掙車荷載產(chǎn)牛一的於中撓腱；5M12啟x123().4K19/=4Sx0,閃￡\亦"4Kx0,KSx3.0xID7x0.0531Ilu-sfl=0.0360ni=3.60em<~ 麗j帳ifK橋規(guī)》im耍琪?當結(jié)梅重力和汽車荷裁｛不攻沖擊力）所產(chǎn)生的豎向撓廈超過爲軽的⑺如?應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度由值等于緖藥聯(lián)力和半個汽乍荷報不戾彷也力》所產(chǎn)生的套向巒亜5腫 5*伽心夠冊上円?嚴f. -?—「-'4$xO+85"4RKO.Wx￡0xIffx0.0511■Q.(M22m=4.22cm<吉器尋?1.22cm應(yīng)鼬血侍頫iihit“若號恿杞期撓岌弗犠晌?假宦徐變?nèi)釘?shù)中仃…“=1上?則設(shè)迓師權(quán)擾廈用為：產(chǎn)_豈血。二巴』"〉*土％）］廣5>C763.4x2.4+ k事呼一 48x=0,0635m=6+35cm~ ~「亠= 一 48x=0,0635m=6+35cm計算跨徑L=19.5m的橋梁橫截面如下圖所示，試求荷載位于跨中時 1號邊梁的荷載橫向分布系數(shù)mcq（汽車荷載）和mcr（人群荷載）。

19.50xl.60=2.4>2*^19.50xl.60=2.4>2*^故可按偏心壓力法來繪判檯向影響線并計算橫向分布系數(shù)氓+本橋各恨主梁的橫截更均相等，梁數(shù)E梁間距溝1』.噸貝觸則"1號梁橫向影響線的豎標值丸】11 12x1.6013—+ 5 25.601二一1戊"￡肝_則"1號梁橫向影響線的豎標值丸】11 12x1.6013—+ 5 25.601二一1戊"￡肝_5 25.60+品=25.60^2^-'—0.60*'=-020^逬而由"和g計算橫向影響讎的零點位注本例朗零點位直為加處.專點驗苴已知后，就可求出各糞荷載相應(yīng)于各個荷戟位首鬧影餉綻豎標值ri』和￡?設(shè)人行道緣石至T梁軸線的距離為△，則屮由"□和垃“繪制T梁槪向彫響共，如F團所示，團中梭&公路橋涵役計通用規(guī)范3規(guī)定確定了汽車荷戟的最不利荷載位首.于是,i7.0-4xl.60*A=—————21號梁的荷我橫向分布系數(shù)可計算如下，=0.3w'J車輛閒載：屮G10=〒工％=牙5杠+%女十乃廬+對J=f^ifff』0伽人群荷載：屮片咕—i7———■z—0.684卩4.計算圖1所示由T梁翼板構(gòu)成懸板的恒載及活載內(nèi)力。橋面鋪裝為21那JV KN2cm得瀝青混凝土面層（容重KN為?）和平均9cm厚的混凝土墊層（容重為23」）。T梁翼板得容重為25.已知荷載為汽車-20級和掛車-100.橋規(guī)規(guī)定，汽車-20級加重車著地長度為 ^ - 掛車-100車輪的著地長度為=0.2mjlii）x=O.smo舉6訥青屁駐土面后知0.02X1,0X21-0.42kN/nU.O9XL0X23=2.Q'fWiEC25U.O9XL0X23=2.Q'fWiET梁翼板自重紉每氷審柝條的■恒載內(nèi)力尙:°'Q6+T梁翼板自重紉每氷審柝條的■恒載內(nèi)力尙:=Lgi=E；.24kU/DAf.：=?二護=-lx524x0713=-13阿m2口11Q蘇_&尸-5.24x0.71-3.72iV（2）汽辛一典級產(chǎn)生的內(nèi)力亠將加重車后輪作一用丁抜縫軸經(jīng)丄（姜見圈2）.后牠作鳧力肯卩-1戈（|冰?輪壓■分布寬度如圖$所示，則："￡：!=?□+7.H―0.2-I- 11=0.42w0】二毎十2肝=0.6十2x0,11=Q.82w荷報對于拾青根郡的育效井布去宸「a■眄idb2Z0-0.1241.442=0一7：-3.24fff *作用于每米寬板條的彎矩為：dpXf廠-(14q4“120x2“682、二-1.3x (0.71- )“4x3.24 4=一12.16如刃作用于每米寬板條的剪力為：卍pQ.=(!+//)—=1.3x——=24.07W4a4x3.24(3)掛車一100產(chǎn)生的內(nèi)力亠427/=0.2+2x0.11=042加= +2//=0.5+2x0.11=0.72^?？p處縱向2個車輪對于懸臂根部的有效分布寬度為；aa=ax+2/0=0.42十1.2十2x0/71=3.04加懸臂根部的車輪尚有寬度為c的部分輪壓作用：2c=^--(0c=^--(090-/0)=-^-(0.90-0.71)=0.17^輪壓面cXa,的荷載對懸臂根部的有效分布寬度為：Qa=ax+2c=0.424-2x0.17=0.76w輪壓面cxai上的荷載并非對稱于錢縫軸線，為簡化計算，這里漏安全地按懸臂0.72梁來廿算內(nèi)力(圖0。最后，可得懸臂根部每氷板寬的彎矩為…0.724x3.0425OXO.174x3.048x0.76x0.72250x0.174x0.76x0.72=-10.90-1.65=-12.55作用在每米板條上的剪力為：250x0.174x0.76x0.72PPc250一+ F4a4。勺 4x3.04=20.56+19.42=39.98^附圖…圖2：車輪布置圖示（單位三cm），圖2：車輪布置圖示（單位三cm），/2-0.36圖4掛車一100級的圖3汽車一20級的計算圖示（單位：小圖4掛車一100級的預(yù)應(yīng)力混凝土五片式T形梁橋全長為IX.如，計算跨徑丿=19.3臥如圈1所示。主粱采用80視凝土，支座處梁肋寬度為茨.沁梁的兩端采用等厚度的橡膠支座亠己知按容許應(yīng)力法計算亀支點處得最大支承反力N=230kN,其中恒載反力皿二149.7kN；汽車一20級和人群荷載處二3-0說/卅作用下產(chǎn)生得跨中撓度二7如主梁的計算溫差4FQC試設(shè)計板式橡膠支座。1己知邊梁的橫何分布系數(shù)nt=0.538,沖擊系數(shù)1+卩=1.13)。黒1JB=(1)確定支座平面尺寸(胡)心選定支座的平面尺寸為"xb=18x20=360?2,采用中間層橡膠片岸度計算支座的平面形橫系數(shù)5?亍 ab 18x20 — o2t(a^b) 2x05(18+20)故得橡■膠支座的平均容許壓應(yīng)力［巴］二lOOOOfcP軌卩算橡膠支座的彈性模量：屮Ej=53^-41-8=53x9.5-41.8=461.7MPa^461700沁"驗算橡膠支座的承壓強度；屮（2）確定支座的厚度（zd）心主梁的計算溫差為△t=QC,溫度變形由兩端的支座均攤，則每一支座承受的水平位移△'為：卩△：=丄血放=-xlO-5x30x（1950+18）=0.2952cm?22為了計算活載制動力引起的水平位移△”首先要確定作用在每一支座上的制動力按《橋規(guī)》，對于19,5?.橋跨可布置一行車隊的總重為500kN,制動力為500X10%=50kN；對于汽車20級一輛加重車葩總重為300kN,制動力為300X30%=90kN?！敖?jīng)比較，取制動力為90kN參與計算.五根粱共10個支座，每一支座承受水平力為Hr=—=9kN>"10確定需要的橡膠片總厚度藝戈，應(yīng)滿足以下的條件；"不計汽車制動力時，Zt>2Ae=2X0.2952=0.5904cm*0.2952~900計入汽車制動力時，Et>1.43（△才即，0.2952~900=0.503cm3St>=0.503cm32Gab°"7_2xl.lxl.8x20?橋規(guī)的其祂規(guī)定;tVQ爲=d心i0=了；祐； 選用4層鋼板和5層橡膠片組成的支座，上下層橡膠片厚Q...25卯，中間層厚pp..5.cm,薄鋼板厚0?.2的，則a橡膠片總厚度；￡2=3x0.5+2x0?25=2?0>0?5904cw,并<3.6cm（合格）“支座總厚’h二+4x0?2=2?0+0?8=2?8crnuC3）驗算支座的偏轉(zhuǎn)情況Gd）v用下式計算支座的平均壓縮變形為=0ND280x00200.18x0.20x461700=0.0337按《橋規(guī)》規(guī)定，尚應(yīng)滿足S<0.05Zt,即*0?0353ci<0.05X2.0=OJOOcin （合格）』計算梁端轉(zhuǎn)角由關(guān)系式八譌和小蠱可得;一巴￡））攀#16245/51 51設(shè)恒載作用下，主梁處于水平狀態(tài)，己知汽車一20級荷載下的跨中撓度/-1.82cm,代入上式得=#B=""山=0.00299md#5x1950即0.0353cm>即0.0353cm>】*巴°°299=QQ269c^2CO驗算支座的抗滑穩(wěn)定性Czd）屛確定與計算制動力相對應(yīng)的汽車活載最小支座反力；4計算制動力時按橋上滿載考慮，故相應(yīng)的汽^-20級最水支座反力可以按圖2所示的荷載圖式來計算。“ I30KNIg120kN120kN$0kN1.4I30KNIg120kN120kN$0kN1.4圖2讖載時活載站小支點反力的計算圖式（單位tm）+,溫度變化別起的爪平力計算如F權(quán)^=abO^=0.13^0.20^1.lx°型2><1"><1“=§甜⑷￡丄 0.02驗算抗滑功穩(wěn)定性如下’』AQt+Ig⑷)=C.3(149.7+155,4)=91?5弘皿1.4民+^=1.4X5.84+9.0=17.178k麗UJL及 3X149.7=44.91kN>l.4乩二E1T&kN 」四、問答題（共25分，每5分）橋梁墩（臺）的作用是什么？橋梁墩、臺的主要作用是承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，并通過基礎(chǔ)又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。永久荷載包括哪些內(nèi)容？結(jié)構(gòu)重力、預(yù)加應(yīng)力、土的重力及土側(cè)壓力、混凝土收縮及徐變影響力、基礎(chǔ)變位影響力和水的浮力等。請給出人行道、欄桿與燈柱要求？位于城鎮(zhèn)和近郊的橋梁均應(yīng)設(shè)置人行道。在行人稀少地區(qū)可不設(shè)人行道，為保障行車安全可改用寬度和高度均不少于0.25m的護輪安全帶。人行道由人行道板、人行道梁、支撐梁及緣石組成，頂面一般鋪設(shè) 2cm厚的水泥砂漿或瀝青砂作為面層，并做成傾向橋面1—1.5%的排水橫坡，在橋面斷縫處也必須做伸縮縫。 公路橋梁的欄桿作為一種安全防護設(shè)備，應(yīng)考慮