橋梁工程課程設計

1、橋梁工程課程設計任務書 題目: 裝配式鋼筋混凝土簡支 T 梁橋計算 1. 課程設計教學條件要求 橋梁結構課程設計是土木工程專業(yè) （交通土建） 橋梁工程實踐環(huán)節(jié)課， 通過 設計進一步鞏固橋梁結構基本原理和基本知識， 以及橋梁構造， 培養(yǎng)設計動手能 力，初步學會運用橋梁設計規(guī)范，橋梁標準圖，估算工程材料數量，完成橋梁總 體布置圖的技能。并為畢業(yè)設計以及今后專業(yè)工作中奠定必要基礎。 本課程設計要求學生在一周的時間內通過指導教師的指導，完成任務書 中的全部內容， 學生通過本課程的設計練習，使學生掌握鋼筋混凝土簡支 T梁設 計計算的步驟和方法，學會對 T 梁進行結構自重內力計算、汽車荷載和人群荷載 內力

2、計算、內力組合；在汽車和人群荷載內力計算時，學會用偏心受壓法和桿杠 原理法求解荷載橫向分布系數。 2. 課程設計任務 2.1 設計資料 1 橋面凈寬凈-8+2 0.75m人行道 2 主梁跨徑及全長 標準跨徑 l b=20.00m（墩中心距離） 計算跨徑 l =19.50m （支座中心距離） 主梁全長 l 全= 19.96m（主梁預制長度） 3 設計荷載 汽車級；人群荷載 3.0kN/m2 4 材料 x 鋼 筋：主筋用級鋼筋，其他用級鋼筋。 混凝土： 25 號 5 橋面鋪裝： 瀝青表面處治厚 2cm（重力密度為 23KN/m3），C25混凝土墊層厚 6 12cm（重 力密度為 24KN/m3），

3、C30T梁的重力密度為 25KN/m3。 6 T 梁簡圖如下： 橫剖面 2.2 、計算內容 1 行車道板的內力計算和組合 2 計算主梁的荷載橫向分布系數 用杠桿原理法求支點截面的橫向分布系數， 用偏心壓力法求跨中截面的橫 向分布系數 3 主梁內力計算 4 橫隔梁內力計算 5 主梁配筋 6 主梁變形驗算 3. 課程設計報告書主要內容 計算說明書包括：行車道板的內力計算和組合；主梁的荷載橫向分布系數 的計算；主梁內力計算；橫隔梁內力計算、配筋；主梁變形驗算。 鋼筋布置圖 4. 課程設計要求 （1）學生按時到課程設計指定地點簽到，遵守課程設計紀律。 （2）學生獨立完成課程設計任務。 指導教師分時段驗

4、收學生完成的階段任務。 （3）學生按時提交課程設計成果和打印的課程設計報告書。 5課程設計參考資料 1 公路橋涵設計通用規(guī)范（JTG D60-2004）.人民交通出版社， 2004 2 公 路 橋 涵 鋼 筋 混 凝 土 和 預 應 力 混 凝 土 橋 涵 設 計 規(guī) 范 （JTG D60-2004）. 人民交通出版社， 2004 3姚玲森，橋梁工程 . 出版社：人民交通出版社， 1993 4 范立礎, 橋梁工程（上、下冊） . 出版社：人民交通出版社， 1996 撰寫者： 王曉琴指導教師： 課程設計評分表 評分標準： 1. 學生是否嚴格遵守課程設計紀律， 按照規(guī)定時間完成設計任務 （占 30

5、%） 2. 課程設計報告書質量： （占 40%） （1）是否采用了良好的設計方法，獨立完成課程設計。 （2）課程設計各分段的任務是否按時完成及完成的質量。 （3）是否完成課程設計任務書指定的全部要求。 3. 課程設計報告書的撰寫規(guī)范 （占 30%） 課程設計報告書的撰寫規(guī)范要求與畢業(yè)設計（論文）的要求相同。 教師評分： 1. 學生出勤得分： 2. 內容質量得分： 3. 撰寫規(guī)范得分： 最終評定成績（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評定） ： 教師評語： 簽字： 日期： 年 月日 橋梁工程課程設計 設計資料 1 橋面凈寬 凈-8+2 0.75m人行道 2 主梁跨徑及全長 標準跨徑 l b=20.00m

6、（墩中心距離） 計算跨徑 l =19.50m （支座中心距離） 主梁全長 l 全= 19.96m （主梁預制長度） 3 設計荷載 （學號 1 25號）汽車級；人群荷載 3.0kN/m2，（學號 2650號） 汽車級；人群荷載 3.0kN/m2 4 材料 x 鋼 筋：主筋用級鋼筋，其他用級鋼筋。 混凝土： 25號 5 橋面鋪裝： 瀝青表面處治厚 2cm（重力密度為 23KN/m3），C25混凝土墊層厚 9cm 重力密度為 24KN/m3），C30T梁的重力密度為 25KN/m3。 6 T 梁簡圖如下： 橫剖面 縱剖面 A=10cm B=14cm C=19cm 設計步驟與方法 1、 行車道板計算

7、（1）結構自重及其內力 1 ）每延米板上的結構自重 g 瀝青表面處治 0.02 1.0 23 0.46kN /m C25混凝土墊層 0.09 1.0 24 2.16kN /m T 梁翼板自重 0.1 0.14 1.0 25 3kN /m 2 合計 5.62 2）每米寬板條的恒載內力 M min, g1 gl021 5.62 0.922.28kN m QAg gl0 5.62 0.9 5.06kN （2）汽車車輛荷載產生的內力 2、 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，車輛荷載后輪著地長度為 a2 0.20m ，寬度 b2 0.60m 則 a1 a2 2

8、H 0.2 2 0.11 0.42m b1 b2 2H 0.6 2 0.11 0.82m 荷載對于懸臂梁根部的有效分布寬度： a a1 d 2l0 0.42 1.4 1.8 3.62m 由于這是汽車荷載局部加載在 作用于每米寬板條上的彎矩為 P M min, p 1 l 4a 0 1.3 140 4 3.62 8.74 kN m 作用于每米寬板條上的剪力為： T 梁的翼緣板上， 故沖擊系數取 1 1.3 b1 4 0.82 0.9 4 p 140 2 QAp (1 ) 4pa 1.3 41403.622 25.14kN 3）內力組合 1 ）承載能力極限狀態(tài)內力組合計算 M ud 1.2M Ag

9、 1.4M Ac 1.2 ( 2.28) 1.4 ( 8.74) 14.92kN m Qud 1.2QAg 1.4QAg 1.2 5.06 1.4 25.14 41.27kN 所以，行車道板的設計內力為 QMuudd 411.24.79k2NkN m 2）正常使用極限狀態(tài)內力組合計算 M ud M Ag 0.7M Ac ( 2.28) 0.7 ( 8.74) 8.40kN m QAg 0.7QAg 5.06 0.7 25.14 22.66kN Qud 主梁內力計算 glxgx Mx x gx l x 1）利用公式 222 Qxgl gx g l 2x 22 表（ 1） 表（ 2） 剪力 Q（

10、kN） 彎矩 M（kN m） x0 18.09 Q 19.50 176.4 M=O (0) 2 (185.2 ) 1 18.09 19.5 x Q (19.5 ) 132.3 18.09 19.5 19.5 4 2 4 M 19.5 2 4 4 (138.9) 644.9 (676.96) 1 x Q0 M 1 18.09 19.52 859.9 2 8 (0) (902.6) 2） 計算活載（車道荷載）和人群荷載引起截面內力（跨中彎矩、支點剪力和跨中剪 力）。 1 對于汽車荷載 號梁 q mOp 2 1 1.8 0.1 0.472 2 1.8 對于人群荷載 mOr 0.375 0.4 1.8

11、 1.43 1.8 2 號梁 q 1 0.1 1.7 0.4 對于汽車荷載mOp0.611 Op 2 2 1.8 對于人群荷載mOrr 0 （由于是出現(xiàn)負的，取零，出于安全考慮） 3 號梁 mOpq110.50.639 Op2221.8 對于汽車荷載 對于人群荷載 mOrr 0 支點剪力 1 5 梁 1 Q0 1 19.5 1 18.09 176.38kN 02 2 3 4 梁 Q0 1 19.5 1 18.99 185.15kN 02 注：括號（ ）內值為中主梁內力。 2.2 計算荷載橫向分布系數 當荷載位于跨中時 此橋在跨度內設有橫隔板，具有強大的橫向聯(lián)結剛性，且承重結構的長度比為 l 1

12、9.5 B 5 1.8 2.17 2 可按剛性橫梁法繪制影響線并計算橫向分布系數 mcq ，本橋各根主梁的橫向截 面均相等，梁數 n=5, 梁間距為 2 米。 5 222 aia1 a2 i1 a32 a42 a52 (2 1.8)2 1.82 32.4m2 0 ( 1.8)2 ( 2 1.8)2 10 1號梁 11 n ai2 i1 2 1 (2 1.8)2 0.60 5 32.4 15 a1a5 n ai2 i1 0.20 11 由 11 、 15 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 mcq1 12 q 0.6(5.3 3.5 2.2 0.4) 0.633 5.4

13、 對于人群荷載 2 號梁 mcr 11 r 11 xr 0.60 (5.4 0.4 0.375) 0.686 5.4 21 a1a2 ai2 i1 6.48 0.4 32.4 25 a2a5 ai2 i1 6.48 0 32.4 由 21、 25 繪制 2梁的橫向影響線，如上圖及最不利荷載位置 對于汽車荷載 mcq2 12 0.4(5.3 3.5 2.2 0.4) 0.422 5.4 對于人群荷載 mcr2 xr 0.4(5.4 0.4 0.375) 0.457 x r 5.4 21 3 號梁 31 a1a3 ai2 i1 0 0.2 5 35 a3a5 n ai2 i1 1 0 0.2 5

14、由 31、 35繪制 3梁的橫向影響線，如上圖及最不利荷載位置 11 對于汽車荷載 mcq3 1 q 1 (0.2 4) 0.4 22 對于人群荷載 mcr3 r 0.2 0.2 0.4 12 橫向分布系數 梁號 荷載位置 跨中 mc 公路- 級 人群荷載 0.633 0.686 支點 mo 0.472 1.431 跨中 mc 0.517 0.443 支點 mo 0.611 跨中 mc 0.4 0.4 0.639 支點 mo 2.2.2 計算控制截面的跨中彎矩、支點剪力和跨中剪力 1均布荷載和內力影響線面積計算 均布荷載和內力影響線面積計算表 公路- 級 人群 影響線面積 影響線圖式 Ml/2

15、 10.5 0.75 7.875 3.0 0.75 2.25 1l2 8 2 47.53m 2 Ql /2 7.875 2.25 2.438m Q0 7.875 2.25 9.75m 2 公路 - 級中集中荷載 PK 計算 計算彎矩效應時 178.5kN PK 0.75 180 360 180 19.5 5 50 5 計算剪力效應時 PK 1.2 178.5 214.2kN 13 3 計算沖擊系數 結構跨中處的單位長度量： A 0.19 1.3 (1.8 0.19) 0.1 20.19 0.44m2 mc G 0.44 25 g 9.81 1.12kg / m 主梁截面形心到 T 梁上緣的距離

16、： y 0.11 (1.8 0.19) (0.11/2) 1.3 0.19 (1.3/ 2) 0.4m 0.11 (1.8 0.19) 1.3 0.19 跨中截面慣性矩： I c (1.8 0.19) 0.11 (1.8 0.19) 0.11 (0.4 0.11)2 2 12 0.19 1.331.32 4 0.19 1.3 (0.4)2 0.07148m4 122 查表 C25混凝土 E 取2.8 1010 Pa 10 2.8 1010 0.071148 5.51Hz 2 19.52 3.14 1120 0.1767 ln f 0.0157 0.286 則沖擊系數 1 1.286 因雙車道不

17、折減，故 1 4. 跨中彎矩 M l/2計算 由于跨中彎矩橫向分布系數 1、 5梁最大，所以只需計算 1、5梁 的彎矩，計算如下： 1）對于 1#梁 14 公路級汽車活載的跨中彎矩： S汽 M l /2 (1 ) mcq1 (qKPK y) 19.5 1.286 1 0.633 (7.875 47.53 178.5 ) 4 1013.06kN m 人群荷載的跨中彎矩： S人 M l /2 mcr1 qr 0.686 3 47.53 97.82kN m (2)對于 2#和 4#梁 公路級汽車活載的跨中彎矩： S汽 Ml/2 (1 ) mcq2 (qKPK y) 19.5 1.286 1 0.51

18、7 (7.875 47.53 178.5 ) 4 827.41kN m 人群荷載的跨中彎矩： S人 M l /2 mcr2 qr 0.443 3 47.53 63.17kN m ( 3)對于 3#梁 公路級汽車活載的跨中彎矩： S汽 Ml/2 (1 ) mcq3 (qKPK y) 19.5 1.286 1 0.4 (7.875 47.53 178.5 ) 4 640.16kN m 人群荷載的跨中彎矩： S人 Ml /2 mcr3 qr0.4 3 47.53 57.04kN m 5. 跨中剪力 Ql/2 計算 ( 1)對于 1和 5#梁 公路級汽車活載的跨中剪力： S汽 Ql/2 (1 ) mc

19、q1 (qKPK y) 1.286 1 0.633 (7.875 2.438 214.2 0.5) 102.81kN 人群荷載的跨中剪力： 15 S人 Ql /2 mcr1 qr0.686 3 2.438 5.02kN 2)對于 2和 4#梁 公路級汽車活載的跨中剪力： S汽 Ql /2 (1 ) mcq2 (qKPK y) 1.286 1 0.517 (7.875 2.438 214.2 0.5) 83.93kN 人群荷載的跨中剪力： S人 Ql / 2 mcr2 qr 0.443 3 2.438 3 .24kN 3)對于 3#梁 公路級汽車活載的跨中剪力： S汽 Ql / 2 (1 ) m

20、cq3 (qKPK y) 1.286 1 0.4 (7.875 2.438 214.2 0.5) 64.97kN 人群荷載的跨中剪力： S人 M l /2mcr3 qr 0.4 3 2.438 2.93kN 6. 支點剪力 Q0 計算 橫向分布系數變化區(qū)段的長度 附加三角形重心影響線坐標 19.5 a 4.85 4.9m 2 1 y 1 19.5 4.9 /19.5 0.916 3 1)對于 1和 5#梁 公路級汽車活載的支點剪力： a Q0均 (1 )qKmcq12(m0q1 mcq1)y (0.472 0.633) 0.916 4.9 1.286 1 7.875 0.633 9.75 58

21、.71kN Q0集 (1 )m0q1PK y 1.286 1 0.472 214.2 1 130.02kN Q0 Q0均 Q0集 58.71 130.02 188.73kN 人群荷載的支點剪力： 16 Q0r mcr1 qra2(m0r1 mcr1)qr y 4.9 0.686 3 9.75 (1.431 0.686) 3 0.916 25.08kN 2)對于 2和 4#梁 公路級汽車活載的支點剪力： a Q0均 (1 )qKmcq22(m0q2 mcq2 )y 4.9 1.286 1 7.875 0.517 9.75 (0.611 0.517) 0.916 53.19kN Q0集 (1 )m

22、0q2PK y 1.283 1 0.611 214.2 1 167.91kN Q0 Q0均 Q0集 53.19 167.91 221.1kN 人群荷載的支點剪力： Q0r mcr2 qra2(m0r2 mcr 2 )qr y 4.9 0.443 3 9.75 (0 0.443) 3 0.916 2 9.98kN ( 3)對于 3#梁 公路級汽車活載的支點剪力： a Q0均 (1 )qKmcq32(m0q3 mcq3 )y 4.9 1.286 1 7.875 0.4 9.75 (0.611 0.4) 0.916 44.29kN Q0集 (1 )m0q3PK y 1.283 1 0.639 214

23、.2 1 175.61kN Q0 Q0均 Q0集 44.29 175.61 219.90kN 人群荷載的支點剪力： a Q0r mcr3 qr2(m0r3 mcr3)qr y 4.9 0.4 3 9.75 (0 0.4) 3 0.916 9.01kN 2.4 荷載組合 17 0Sud0(Gi S GikQ1SQ1kcQj SQjk ) i 1 j 2 其中rGi 1.2 ， rQ1 1.4 ， rQj 1.4，ro 1.0 ， c 0.8 跨中彎矩組合 梁 恒載（KNm） 活載（ KNm） 組合值（ KN m） 汽車 人群 1、5 748.62 1013.06 97.82 2394.9 2、4

24、 783.79 827.4 63.17 2149.4 3 783.79 640.16 57.04 1898.6 跨中剪力組合 梁 恒載（ KN） 活載（ KN） 組合值（ KN） 汽車 人群 1、5 0 102.81 5.02 149.2 2、4 0 83.93 3.24 121 3 0 64.97 2.93 94 支點剪力組合 梁 恒載（ KN） 活載（ KN） 組合值（ KN） 汽車 人群 1、5 153.56 188.73 25.08 476.2 2、4 160.78 221.1 9.98 513.5 3 160.78 219.90 9.01 510.8 4 橫隔梁的計算 4.1 確定作

25、用在中橫隔梁的計算荷載： 18 縱向一列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為： 計算彎矩時 111 Poq(qk Pk y)(7.875 4.85 2 1 178.5 1) 108.35kN 222 1 Por qr2.25 4.85 2 10.91kN 2 計算剪力時 11 Poq(7.875 4.85 2 1 1.2 178.5 1) 126.2kN 22 4.2 繪制中恒隔梁的內力影響線 P=1 作用在 1梁時： r1M 11 1.5d 21 0.5d 1 1.5d 0.6 1.5 1.8 0.4 0.5 1.8 1 1.5 1.8 0.72 P=1 作用在 5梁時： 19 M r 5M15 1.5d 25 0.5d 0.2 1.5 1.8 0 0.54 P=1 作用在 3梁時： r3M13 1.5d 23 0.5d 0.2 1.5 1.8 0.2 0.5 1.8 0.72 1主梁處右截面 Q1右 剪力影響線： P=1 作用于 1梁截面的右邊時 右右 Q1R1 即 1i 1i 0.6 P=1 作用于 1梁截面的左邊時 Q1右 R1 1 即1i 右 1i 1 0