橋梁工程課程設計

1、成績嘉應學院土木工程學院 橋梁工程課程設計姓名： 專業(yè)： 道路與橋梁工程 班級： 學號： 完成日期： 指導教師： 目錄一、設計資料：11.結構形式及基本尺寸12.橋面布置13.材料24.設計荷載25、主梁跨徑和全長：標準跨度 20m。26、計算方法：極限狀態(tài)法37、結構尺寸：38、設計依據39、參考資料4二、主梁的計算41、主梁的抗彎慣性矩Ix42、計算結構自重集度53、結構自重內力計算64、活載內力計算6三、配筋計算171、配置主筋172.持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算193根據斜截面抗剪承載力進行斜筋配置204.箍筋配置21四、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算271、最大裂縫寬度按

2、下式計算272、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下的撓度驗算28五.行車道板的計算311、結構自重及其內力（按縱向1m寬板條計算）31（1）每延米板上的結構自重g31（2）每米寬板的恒載內力312、汽車車輛荷載產生的內力323、內力組合33裝配式鋼筋混凝土簡支T梁橋計算一、設計資料：1.結構形式及基本尺寸 某公路裝配式簡支梁橋，雙車道，橋面寬度為凈 -9+2x1m，主梁為裝配式鋼筋混凝土簡支T 梁，橋面由五片T梁組成，主梁之間的橋面板為鉸接，沿梁長設置35道橫隔梁（橫隔梁平均厚度為16cm），橋梁橫截面布置見圖1 2.橋面布置 橋梁位于直線上，兩側設人行道，寬度為 1m，橋面鋪裝為2cm厚的瀝青混凝土

3、，其下為C25混凝土墊層，設雙面橫坡，坡度為1.5% 。橫坡由混凝土墊層實現變厚度，兩側人行道外側橋面鋪裝厚度8cm（2cm厚瀝青混凝土和6cm混凝土墊層）。 3.材料 1）主梁： 混凝土： C25，C30（容重為25 KN/ ） 主 筋：II級鋼筋； 構造鋼筋： I級鋼筋 2） 橋面鋪裝：瀝青混凝土（容重為23 KN/m3 ）；混凝土墊層C25（容重為23KN/m3 ） 4）人行道：人行道包括欄桿荷載集度為6 kN/m； 4.設計荷載 汽車荷載：公路I級車道荷載和車輛荷載； 人群荷載： 3.0 KN/； 5、主梁跨徑和全長：標準跨度 20m。裝配式鋼筋混凝土T形梁橋總體特征 表1標準跨徑（

4、m）計算跨徑（ m）梁長（ m）梁高（ m）高跨比支點肋寬（ cm）跨中肋寬（ cm）h（ cm）h2（ cm）梁肋變化長度（從支截面點算起）（ cm）橫隔梁數最大吊重t109.59.960.91/1130181220237312.01312.512.961.11/1230181220237316.91615.515.961.31/12.330181220237422.82019.519.961.51/13.330181220479532.56、計算方法：極限狀態(tài)法7、結構尺寸： 如圖，全斷面五片主梁，五根橫梁 8、設計依據、公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范（JTG D622004），

5、人民交通出版社； 、（JTG D622004）條文應用算例，袁倫一，鮑衛(wèi)剛，人民交通出版社； 9、參考資料 、結構設計原理葉見曙主編，人民交通出版社、橋梁計算示例集（梁橋）易建國主編，人民交通出版社、橋梁工程姚玲森主編，人民交通出版社、公路橋涵標準圖公路橋涵標準圖編制組，人民交通出版社、公路橋梁設計手冊梁橋（上、下冊） 人民交通出版社、橋梁計算示例叢書混凝土簡支梁(板)橋(第二版) 易建國主編人民交通出版社二、主梁的計算1、主梁的抗彎慣性矩Ix求主梁截面的重心位置ax（圖1-1） 平均板厚：截面重心位置：=.33cm42、計算結構自重集度主梁自重橫隔梁折算荷載中主梁邊主梁橋面鋪裝層欄桿和人行道

6、 合計邊主梁中主梁3、結構自重內力計算 主梁恒載內力位置內力邊梁中梁彎矩（knm）剪力（kn）彎矩（knm）剪力（kn）X=00223.960234.00X=l/4818.84111.98855.56117.00X=l/21091.7901140.7504、活載內力計算（1）支點處荷載橫向分布系數（杠桿原理法）按橋規(guī)4.3.1條和4.3.5條規(guī)定：汽車荷載距人行道邊緣不小于0.5m，人群荷載取3KN/m。在橫向影響線上確定荷載橫向最不利的布置位置。上圖為支點處各主梁的橫向分布情況（尺寸單位：cm）各梁支點處相應于公路級和人群荷載的橫向分布系數計算梁號公路級人群荷載1（5）號梁m0q1=0.81

7、8/2=0.409mor1=1.2732（4）號梁m0q2=（1.000+0.182）/2=0.591mor2=03號梁m0q3=0.591mor3=0（2）跨中荷載橫向分布系數（偏心壓力法） 此橋設有橫隔梁，具有強大的橫向連結剛性且承重結構的跨寬比為：2，可按偏心壓力法計算橫向分布系數mc1）求荷載橫向分布影響線坐標 本橋梁各根主梁的橫截面均相等，梁數n=5，梁間距為2.20m，則：=（22.2）2+（2.2）2+0+（-2.2）2+（-22.2）2=48.4m21號梁在兩邊主梁處的橫向影響線豎標值為：=2（4）號梁在兩邊主梁處的橫向影響線的豎標值為： 3號梁在兩邊主梁處的橫向影響線的豎標值

8、為： 2）畫出各主梁的橫向分布影響線，并按最不利位置布置荷載 上圖為跨中處各主梁的橫向分布情況（尺寸單位：cm）3）計算荷載橫向分布系數mc梁號汽車荷載人群荷載1（5）號梁Mcq=（0.564+0.400+0.282-0.118）=0.682Mcr=0.6552（4）號梁mcq=（0.382+0.300+0.241+0.159+0.100+0.018）=0.600Mcr=0.4273號梁mcq=（0.200+0.200+0.200+0.200）=0.400Mcr=0.2002=0.400（3）荷載橫向分布系數匯總梁號荷載位置 公路級人群荷載備注1（5）號梁跨中mc0.6820.655按“偏心壓

9、力法”計算支點mo0.4091.273按“杠桿法”計算2（4）號梁跨中mc0.6000.427按“偏心壓力法”計算支點mo0.5910按“杠桿法”計算3號梁跨中mc0.6000.400按“偏心壓力法”計算支點mo0.7960按“杠桿法”計算均布荷載和內力影響線面積計算表截面類型公路級均布荷載（KN/m）人群（KN/m）影響線面積（m2或m）影響線圖線M1/210.53.01.0=3.0=2=19.52=47.53m2M1/410.53.0=35.65 m2Q1/210.53.0=2.438Q010.53.0=1=9.75（4）公路級集中荷載Pk計算 計算彎矩效應時：Pk=1.0【180+（19

10、.5-5）】=238kN 計算剪力效應時: Pk=1.2238=285.6kN（5）計算沖擊系數A=0.5932m2 = 0.1174m4 G=0.593225=14.83kN/m mc=G/g=14.83/9.81=1512kg/mC30混凝土E取3.01010Pa f=6.302（Hz）介于1.5Hz和14Hz之間，按橋規(guī)2.3.4條規(guī)定，沖擊系數按照下式計算： =0.1767lnf-0.0157=0.3083 則可得：1+=1.3083（6）各梁的彎矩M1/2、M1/4和剪力Q1/2計算因雙車道不折減，故=1。1） 計算公路I級荷載的跨中彎矩 a、對于1或5號梁 b、對于2或4號梁 c、

11、對于5號梁 2） 計算人群荷載跨中彎矩 a、對于1或5號梁 b、對于2或4號梁c、對于5號梁 3） 計算車道活載跨中截面最大剪力a、對于1或5號梁 b、對于2或4號梁 c、對于5號梁 4） 計算人群荷載跨中剪力 a、對于1或5號梁 b、對于2或4號梁 c、對于5號梁 （8）計算支點截面汽車荷載最大剪力 繪制車輛荷載和人群荷載橫向分布系數沿橋方向的變化圖形以及支點剪力影響線如下圖1）對于1或5號梁 2）對于2或4號梁 3）對于5號梁（9）計算支點截面人群荷載最大剪力1）對于1或5號梁 2）對于2或4號梁3）對于5號梁 （10）主梁內力組合 承載能力極限狀態(tài)內力組合計算 永久荷載作用分項系數: =

12、1.2 汽車荷載作用分項系數：=1.4 人群荷載作用分項系數：=1.4彎矩（KNm）剪力（KN）組合表梁號內力結構自重汽車荷載人群荷載1或5M1/21091.791480.2093.403150.10M1/4705.36676.6944.251855.748Q1/20150.224.79194.71Q0223.96208.2923.32530.402或4M1/21140.751302.2360.892941.58M1/4803.99529.0330.01746.242Q1/20132.163.12170.06Q0234.00300.849.61642.683M1/21140.751302.23

13、57.042937.50M1/4803.99396.9827.021558.388Q1/20132.232.93169.84Q0234.00383.749.01746.45三、配筋計算1、配置主筋由彎矩（KNm）剪力（KN）組合表01可知，1號梁Ma值最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號梁計算彎矩進行配筋。設鋼筋凈保護層為3cm，鋼筋重心至底邊距離a=14cm，則主梁有效高度由圖所知T形截面受壓翼板厚度尺寸，可得翼板平均厚度: 按公預規(guī)第4.2.2規(guī)定，翼板計算寬度按下式計算，并取其中最小值。（1） 判定T形截面類型 所以是第一類截面。（2） 求受壓區(qū)高度，可得 整理后，可得出合適解為 （

14、3） 求受拉鋼筋面積 將代入方程，可得（4）鋼筋布置 選用，外徑分別為35.8mm 和31.6mm，As =6434 +2463=8897mm2主筋布置如圖所示，主筋為兩片焊接骨架校核鋼筋凈距：48.4mm30mm(5)驗算最小配筋率正截面抗彎承載力，求得正截面抗彎承載力為 又故截面復核滿足要求。2.持久狀況截面承載能力極限狀態(tài)計算按截面實際配筋值計算受壓區(qū)高度x 為：截面抗彎極限狀態(tài)承載力為： 滿足規(guī)范要求。3根據斜截面抗剪承載力進行斜筋配置（1）抗剪強度上、下限復核由剪力組合效應表可知，支點剪力效應以2號梁為最大，為偏安全設計，一律采用2號梁數值?？缰屑袅π? 號梁為最大，一律以1 號

15、梁為準按公預規(guī)5.2.9和 5.2.10 條規(guī)定，距支點h / 2 處的第一個計算截面的截面尺寸控制設計，應滿足下列要求：根據構造要求，僅保持最下面兩根鋼筋2B32 通過支點，其余各鋼筋在跨間不同位置彎起或截斷。,支點截面的有效高度,將有關數據代入上式得：距支點h / 2 處的剪力組合設計值=746.45kN181.41730.552.5時，取P=2.5。 Asv同一截面上箍筋的總截面面積（mm2）； fsv箍筋的抗拉強度設計值，選用R235鋼筋，則fsv=195MPa； b用于抗剪配筋設計的最大剪力截面的梁腹寬度（mm）； h0用于抗剪配筋設計的最大剪力截面的有效高度（mm）； 用于抗剪配筋

16、設計的最大剪力設計值分配于混凝土和箍筋共同承擔的分配系數，取=0.6； Vd用于抗剪配筋設計的最大剪力設計值（KN）。選用28雙肢箍筋（R235， 195 sv f = MPa ），則面積Asv=101mm ；距支座中心h / 2處的主筋為232. Asv=1609mm.=1452.1mm代入上式,可得 =138.49 mm按照有關箍筋的構造要求，選用=100mm。根據公預規(guī)9.3.13 條規(guī)定，在支座中心向跨徑方向長度不小于1 倍梁高范圍內，箍筋間距不宜大于100mm。配箍率當間距Sv=100mm時，=101/(100180)=0.56% 綜上可知，符合規(guī)范要求（四）斜截面抗剪承載力驗算斜截

17、面抗剪強度驗算位置為:1) 距支座中心h/2(梁高一半)處截面。2) 受拉取彎起鋼筋彎起點處截面。3) 錨于受拉區(qū)的縱向主筋開始不受力處的截面。4) 箍筋數量或間距有改變處的截面。5) 構件腹板寬度改變處的截面。因此，本設計要進行斜截面抗剪強度驗算的截面包括（如圖）；1）距支點h/2處截面1-1，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=455.2217KNMd=227.6490 KNm2）距支點0.926處截面2-2，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=437.2630KNMd=374.0170 KNm3）距支點1.776處截面3-3，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=396.533KNMd=676.

18、800KNm4）距支點2.5505處截面4-4，相應的剪力和彎矩設計值分別為Vd=359.233KNMd=918.579 KNm驗算斜截面抗剪承載力時，應該計算通過斜截面頂端正截面內的最大剪力Vd和相應于上述最大剪力時的彎矩Md。最大剪力在計算出斜截面水平投影長度C值后，可內插求得；相應的彎矩可從按比例繪制的彎矩圖上量取。受彎構件配有箍筋和彎起鋼筋時，其斜截面抗剪強度驗算公式為式中 斜截面內混凝土與箍筋共同的抗剪能力設計值（KN）；與斜截面征繳的普通彎起鋼筋的抗剪能力設計值（KN）；斜截面內在同一彎起平面的普通彎起鋼筋的截面面積（mm2）；異號彎矩影響系數，簡支梁取1.0；受壓翼緣的影響系數，

19、取1.1；箍筋的配筋率，。計算斜截面水平投影長度C為C=0.6mh0式中 m斜截面受壓端正截面處的廣義剪跨比，m=Md/(Vdh0),當m3.0時，取m=3.0；Vd通過斜截面受壓端正截面內由使用荷載產生的最大剪力組合設計值（KN）；Md相應于上述最大剪力時的彎矩組合設計值（KNm）；h0通過斜截面受壓區(qū)頂端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）。為了簡化計算可近似取C值為Ch0（h0可采用平均值），則C=(1452+1365)/2=1408.5mm由C值可內插求得各個截面頂端處的最大剪力和相應的彎矩斜截面1-1：斜截面內有236的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百

20、分率為P=100=100=101/(100180)=0.56%則Vcs1=1.01.10.4510-31801408.5 =472.46KN斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，故Vsb1=0.7510-3280(1609+1609) sin45=477.849KNVcs1+ Vsb1=（472.46+477.849）KN455.222KN斜截面2-2：斜截面內有236的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為：P=100=101/(100180)=0.56%則Vcs1=1.01.10.4510-31801408.5=472.46KN 斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，故Vsb2=0.751

21、0-3280(16092) sin45=477.849KN由圖12可以看出，斜截面2-2實際共截割3排彎起鋼筋，但由于第三排彎起鋼筋與斜截面交點靠近受壓區(qū)，實際的斜截面可能不與第三排鋼筋相交，故近似忽略其抗剪承載力。以下其他相似情況參照此法處理。Vcs2+ Vsb2=472.46+477.849=950.309KN437.263KN斜截面3-3：斜截面內有236+232的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為P=100=100=1.394=157/(250180)=0.349%則Vcs3=1.01.10.4510-31801408.5 =408.06kn斜截面截割2組彎起鋼筋232+232，故

22、Vsb3=0.7510-3280(16092) sin45=477.849KNVcs3+ Vsb3=408.06+477.849=885.909KN396.533KN斜截面4-4：斜截面內有236+232的縱向鋼筋，則縱向受拉鋼筋的配筋百分率為P=100=1002.5 取P=2.5=157/(250180)=0.349%則Vcs4=1.01.10.4510-31801408.5 =453.29kn斜截面截割2組彎起鋼筋232+216，故Vsb4=0.7510-3280（1609+402） sin45=291.54KNVcs4+ Vsb4=453.29+298.618=751.908KN359.233KN 所以斜截面抗剪承載力符合要求。（五）持久狀況斜截面抗彎極限承載能力驗算鋼筋混凝土受彎構件斜截面抗彎承載能力不足而破壞的原因，主要是由于受拉區(qū)縱向鋼筋的錨固不好或彎起鋼筋位置不當造成，故當受彎構件的縱向鋼筋和箍筋滿足構造要求時，可不進行斜截面抗彎承載力計算。四、持久狀況正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度驗算1、最大裂縫寬度按下式