橋梁工程課程設計

1、合肥工業(yè)大學課程設計目錄設計說明21.目的與要求22.設計資料23.計算內(nèi)容34.課程設計報告書主要內(nèi)容45.課程設計要求46.課程設計參考資料4計算書51、行車道板計算5（1）結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力5（2）汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力5（3）內(nèi)力組合6（4）行車道板配筋72、主梁內(nèi)力計算8（1）恒載計算8（2）活載計算93.主梁內(nèi)力組合134.主梁截面設計、配筋及驗算134.1 主梁受力鋼筋配置134.2截面抗彎承載力驗算154.3斜截面彎起鋼筋箍筋的配筋及驗算165.橫隔梁內(nèi)力計算255 主梁變形驗算29（1）驗算主梁的變形29（2） 預拱度計算296.支座的設計計算29（1）確定支座的平面尺寸30（

2、2）確定支座的厚度30（3）驗算支座的偏轉(zhuǎn)情況30（4）驗算支座的抗滑穩(wěn)定性：31設計說明1.目的與要求本設計是學生學完橋梁工程后進行的綜合基本訓練，也是對學生學習情況的檢驗。通過課程設計，使學生較系統(tǒng)地復習和鞏固所學的課程知識，熟悉橋梁的橫向分布系數(shù)的算法，熟悉公路橋涵設計內(nèi)力計算、荷載組合以及荷載效應不利組合的采用，掌握T形梁的基本構(gòu)造以及T形梁主筋設計、T形梁抗剪筋及其它構(gòu)造筋設計的計算方法和過程，加強運算、繪圖和文字說明等基本技能的訓練；學會查閱技術資料和書刊，提高綜合應用的能力。2.設計資料(1)橋面凈寬 凈-16+21m(2)主梁跨徑及全長標準跨徑 lb=16.00m（墩中心距離）

3、計算跨徑 l =15.50m（支座中心距離）主梁全長 l全= 15.96m（主梁預制長度）(3)設計荷載 汽車-I級；人群荷載3.0kN/m2(4)材料x鋼筋直徑12mm時采用II級鋼筋，其余采用I級鋼筋?；炷林髁翰捎肅40，人行道、欄桿及橋面鋪裝采用C25。(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612cm（重力密度為24KN/m3），C40T梁的重力密度為25KN/m3。(6)T梁簡圖如下：3.計算內(nèi)容(1）行車道板的內(nèi)力計算和組合(2)計算主梁的荷載橫向分布系數(shù),用杠桿原理法求支點截面的橫向分布系數(shù)，用偏心壓力法求跨中截面的橫向分布系數(shù)。(3

4、)主梁內(nèi)力計算(4) 橫隔梁內(nèi)力計算(5) 主梁配筋(6) 主梁變形驗算4.課程設計報告書主要內(nèi)容（1）4號主梁跨中處及支點處橫向分布系數(shù)mc、mo（支點處按“杠桿原理法”計算，跨中按“修正偏心受壓法”計算）；（2）4號主梁恒載內(nèi)力計算（計算支點處、1/4跨處、1/2跨處的恒載產(chǎn)生的剪力和彎矩）；（3）4號主梁活載內(nèi)力計算（計算支點處、1/4跨處、1/2跨處的活載產(chǎn)生的剪力和彎矩）；（4）荷載組合和4號主梁的控制內(nèi)力：彎矩組合（1/4跨、1/2跨）、剪力組合（梁端、1/2跨）；（5）橫隔梁的內(nèi)力計算，梁的變形和撓度計算以及梁支座的設計計算；（6）截面配筋：按極限狀態(tài)法設計縱向受力鋼筋、箍筋、彎

5、起鋼筋、縱向水平防裂鋼筋；（7）繪制主梁構(gòu)造圖和鋼筋布置圖（包括主梁縱斷面圖、橫斷面圖（含支座處、1/4跨及跨中）、一片鋼筋明細表（其中鋼筋明細表的格式為：編號、直徑、每根長度、數(shù)量、共長）；5.課程設計要求（1）計算資料采用16開紙用鋼筆書寫（2）設計圖紙一律采用鉛筆繪制，幅面采用3號圖紙（197X420）需要時可按邊長的1/3及其倍數(shù)加長，但不得加寬。設計圖最后折疊成16開紙大小，與計算書裝訂成冊，圖標、規(guī)格均按標準格式。6.課程設計參考資料1公路橋涵設計通用規(guī)范（JTGD60-2004）.人民交通出版社，20042公路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土橋涵設計規(guī)范(JTGD60-2004）.人

6、民交通出版社，20043姚玲森，橋梁工程.出版社：人民交通出版社，1993計算書1、行車道板計算（1）結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力每延米板上的結(jié)構(gòu)自重g瀝青表面處治C25混凝土墊層T梁翼板自重合計5.37每米寬板條的恒載內(nèi)力 （2）汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力將車輛荷載后輪作用于鉸縫軸線上，后軸作用力為140kN，輪壓分布寬度車輛荷載后輪著地長度為，寬度則荷載對于單向板的有效分布寬度：荷載在跨徑中間 計算彎矩時： 計算剪力時：荷載在板的支承處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)取跨中最大彎矩計算：汽車荷載作用于每米寬板條上的跨中彎矩為自重荷載作用于每米寬板條上的跨中彎矩為 因為t/h1/4，所以

7、跨中彎矩：M中=+0.5Mo=+0.517.04=8.52kNm 支點彎矩： M支=-0.7Mo=-0.717.04=-11.93kNm支點剪力計算：A1=pb1=P2aA2=P8aab1(a-a)2Q支p=gl02+1+A1y1+A2y2=5.37(2-0.18)2+1+0.352.5130.795+10.6470.945=72.239kN（3）內(nèi)力組合承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算 所以，行車道板的設計內(nèi)力為正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算（4）行車道板配筋 行車道板的尺寸復核正截面：矩形截面板的抗彎極限承載力：Mu=fcd0bh02b(1-b2)設as=30mm跨中h0=80-30=50mmM

8、中u=18.40.910005020.561-0.560.5=20.61kNmM中=8.52kNm支點h0=140-30=110mmM支u=18.40.9100011020.561-0.560.5=99.74kNmM中=11.93kNm尺寸滿足設計要求。斜截面：b=1000mm，h0=140-30=110mm，ftd=1.65MPa0Q支=0.972.239=65.02kN截面尺寸的下限值復核：0Q支0.62510-32ftdbh0=0.62510-31.01.651000110=113.44kNm所以尺寸合格 行車道板配筋支點處0Md=fcdbx(h0-x2)解得：x=9.7mmbh0=o.

9、56110=62mm則所需鋼筋面積差As=fcdbxfsd=18.410009.7280=637mm2上翼緣選用1090，As=873mm2，as=26mm下翼緣選用12120，As=942mm2，as=28mm跨中處0Md=fcdbx(h0-x2)解得：x=18mmbh0=o.5650=28mm則所需鋼筋面積As=fcdbxfsd=18.4100018280=1183mm2上翼緣選用1290，As=1257mm2，as=26mm下翼緣選用14120，As=1339mm2，as=28mm 行車道板配筋驗算支點處有效高度h0=140-26=114mm受壓區(qū)高度x=fcdAsfcdb=280873

10、18.41000=13.3mmM支=11.93kNm滿足設計要求。跨中處有效高度h0=80-28=52mm受壓區(qū)高度x=fcdAsfcdb=280125718.41000=19.1mmM支=8.52kNm滿足設計要求。行車道板斜截面強度驗算：0Q支=0.972.24=65.01kN0Q支d=32mm且大于30mm,滿足構(gòu)造要求。4.2截面抗彎承載力驗算按照截面實際配筋面積計算截面受壓區(qū)高度x為：=48.29mm截面抗彎極限狀態(tài)承載力為：=18.4200048.29（1075-48.29/2） =1867.44KNm1779.57KNm所以承載力滿足要求。4.3斜截面彎起鋼筋箍筋的配筋及驗算4.

11、3.1截面尺寸檢驗由內(nèi)力基本組合表可以知道 =495.0KN =146.1KN 假設最下排2根鋼筋沒有彎起而直接通過支點，則有：a=53mm，ho=h-a=1200-53=1147mm 端部抗剪截面尺寸滿足要求。若滿足條件，可不需要進行斜截面抗剪強度計算，僅 按構(gòu)造要求設置鋼筋因此，應進行持久狀況斜截面抗剪承載力驗算。4.3.2檢查是否需要根據(jù)計算配置箍筋跨中截面 0.510-3ftdbh0=0.510-31.651801075=159.64kN支座截面 0.510-3ftdbh0=0.510-31.651801147=170.32kN因為0Vd，l2（=146.08kN）0.510-3ftd

12、bh03.0，取 m=3.0 通過斜截面受壓端正截面內(nèi)由使用荷載產(chǎn)生的最大剪力組合設計值 相應于上述最大剪力時的彎矩組合設計值（KNm） ho通過斜截面受壓區(qū)頂端處正截面上的有效高度，自受拉縱向主鋼筋的 合力點至受壓邊緣的距離（mm）為簡化計算可近似取C值為 Cho（ho可采用平均值）斜截面11：斜截面內(nèi)有232縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為： P=100= sv=100.6/(180250)=0.224% 則有，斜截面截割兩組彎起鋼筋232+232，故=+=182.49+477.55=660.04KN416.33KN斜截面22：斜截面內(nèi)有232縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為：

13、 P=100= sv=100.6/(180250)=0.224% 則有， 斜截面截割兩組彎起鋼筋232+232，故=+=180.13+675.57=855.7kN389.36kN斜截面33：斜截面內(nèi)有432縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為： P=100= sv=100.6/(180250)=0.224% 則有， 斜截面截割兩組彎起鋼筋232+222，故=+=211.50+351.63=563.13 kN 349.73 kN斜截面44：斜截面內(nèi)有632縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為：P=100=sv=100.6/(180250)=0.224% 則有， 斜截面截割兩組彎起鋼筋222+

14、222，故= +=236.59+225.71=462.3kN 302.80kN鋼筋混凝土受彎構(gòu)件斜截面抗彎承載力不足而破環(huán)的原因，主要是由于受拉區(qū)縱向鋼筋錨固不好或彎起鋼筋位置不當而造成的，故當受彎構(gòu)件的縱向鋼筋和箍筋滿足規(guī)范構(gòu)造要求，可不進行斜截面抗彎承載力計算。5.橫隔梁內(nèi)力計算（1）縱向一列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為：計算彎矩時計算剪力時（2）繪制中恒隔梁的內(nèi)力影響線P=1作用在1梁時：r1M=113.5d+212.5d+311.5d+410.5d-13.5d=0.3513.52+0.2912.52+0.2311.52+0.1710.52-13.52=-2.224P=1作用在9梁時：r

15、9M=193.5d+292.5d+391.5d+490.5d=-0.1293.52-0.0692.52-0.0091.52+0.0510.52=-1.224P=1作用在5梁時：r5M=153.5d+252.5d+351.5d+450.5d=0.1113.52+0.1112.52+0.1111.52+0.1110.52=1.776(3)繪制剪力影響線1主梁處左截面Q1右剪力影響線：P=1作用于計算截面的右邊時Q1右=R1 即 P=1作用于計算截面的左邊時 即 Q1右剪力影響線如下圖（4）截面內(nèi)力計算將求得的計算荷載Poq在相應的影響線上按最不利荷載位置加載，對于汽車荷載并計入沖擊影響（1+），則

16、得下表：截面內(nèi)力計算公路-級彎矩M4-5剪力Q1右（5）內(nèi)力組合（鑒于橫隔梁的結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力甚小，計算中可略去不計）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合基本組合Mmax，r=1.41139.85=1595.79kNmQmax，1右=1.4713.97=999.56kN正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合短期效應組合Mmax，r=0.71139.85=797.90kNmQmax，1右=0.7713.97=499.78kN5 主梁變形驗算跨中截面主梁結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的最大彎矩，汽車產(chǎn)生的最大彎矩（不及沖擊系數(shù)）為，人群產(chǎn)生的最大彎矩為，主梁開裂構(gòu)件等效截面的抗彎剛度（1）驗算主梁的變形 可變荷載頻遇值產(chǎn)生的跨中長期撓度： （2

17、） 預拱度計算 應設計預拱度 應做成平順曲線6.支座的設計計算由以上計算可知支座壓力標準值Rck=464.92kN，其中結(jié)構(gòu)自重引起的反力標準值RGk=140.30kN，公路一級和人群荷載引起的支座反力標準值分別為319kN和5.26kN；公路一級和人群荷載pr=3.0kN/m2作用下產(chǎn)生的跨中撓度f=9.7mm，根據(jù)氣象資料，主梁的計算溫差t=36。（1）確定支座的平面尺寸選定支座的平面尺寸為ab=2024=480cm2，采用中間層橡膠片t=0.5cm。計算支座的平面形狀系數(shù)S：S=ab2t(a+b)=202420.5(20+24)=10.98故得橡膠支座的平均容許壓應力c=10000kPa。計算橡膠支座的彈性模量Ej=5.4GeS2=5.41.010.92=641.57