橋梁工程課程設(shè)計(jì)(完整版)

1、.橋梁工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書一 、設(shè)計(jì)資料1 橋面凈寬凈-7 +2×1.5m 人行道2 主梁跨徑及全長標(biāo)準(zhǔn)跨徑l0 =21.70m（墩中心距離）計(jì)算跨徑l =21.20m（支座中心距離）主梁全長l全 =21.66m （主梁預(yù)制長度）3 設(shè)計(jì)荷載公路 I 級(jí)；人群荷載 3.0 kNm 24 設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí)5 橋面鋪裝瀝青表面處厚 5cm（重力密度為 23 kN m3 ），混凝土墊層厚 6cm（重力密度為24 kN m3 ）， T梁的重力密度為 25 kN m 36 T梁簡圖如下圖,.瀝青混凝土 50mm水泥混凝土墊層 60mm主梁橫截面圖二、設(shè)計(jì)步驟與方法 . 行車道板的內(nèi)力計(jì)算和組合（

2、一）恒載及其內(nèi)力（以縱向1m 寬的板條進(jìn)行計(jì)算）1）每延米板上的恒載g瀝青表面 g1 ：0.05 ×1.0 ×231.15 kNm混凝土墊層 g2 ： 0.06 ×1.0×241.44 kNmT 梁翼板自重 g3 ： g30.080.141.0252.75 kN m2合計(jì)： g=gi5.34 kNm,.2）每米寬板條的恒載內(nèi)力懸臂板長l 0160180.71m2彎矩 M Ag1 gl 215.34(0.71)21.35 kN ·m22剪力 QAggl 0 5.340.71 3.79kN（二）汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力6001）將車輛荷載后輪作用于鉸

3、縫軸線上，后軸作用力為140kN ，輪壓分布寬度如圖 5 所示，車輛荷載后輪著地長度為a20.20m，寬度 b 20.60m，則得：a1a22 H0.22 ×0.110.42 mb1b 22 H0.62 × 0.110.82 m荷載對(duì)于懸臂梁根部的有效分布寬度：a a1 d 2 lo0. 4 2 1. 4 2 0. 7 1 3. 2 4 m2） 計(jì)算沖擊系數(shù) 結(jié)構(gòu)跨中截面的慣矩I c ：翼板的換算平均高度：h1cm814 112,.16018111113018130主梁截面重心位置：a2241.18 cm160181113018則得主梁抗彎慣矩：111 41.2 11211

4、302I c160 18113160181821813041.26.63 106 m4122122結(jié)構(gòu)跨中處單位長度質(zhì)量mc ：G15. 4531 03Ns22mc9. 81. 577 10/ mg混凝土彈性模量E：取 E2.801010N / m2由以上數(shù)據(jù)可得簡支梁橋的基頻：fEI c3.142.80100.06630003.790Hz2mc21032l21.577按照橋規(guī)規(guī)定f 介于 1.5Hz 和 14Hz 之間，沖擊系數(shù)按照下式計(jì)算：110. 1 7 6 7fl n0. 0 1 5 71. 2 2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1+=1.223）作用于每米寬板

5、條上的彎距為：MA p1P lb11. 3 14020. 71 0. 8214.184ao43.2 44k N·m4作用于每米寬板條上的剪力為：QAp1P1.3140 22 8. 5kN24a43. 24（三）內(nèi)力組合1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算M u d 1. 2MA g1. M4AP1.2 ( 1.35) 1.4 ( 14.18)21. 47k N·mQu d 1. 2QA g1. Q4A P1. 2 3. 79 1. 4 28. 52 44. 48kN2）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算,.M u dMA g 0. 7M A P1.35 0.7( 14. 18)11.

6、 28kN·mQQ0. 7Q3.79 0.7 28. 52 23. 75u dA gA PkN . 主梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（一）當(dāng)荷載位于支點(diǎn)處時(shí)（應(yīng)按杠桿原理法計(jì)算）根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 JTGD60-2004 ）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置。 例如，對(duì)于車輛荷載，規(guī)定的車輪橫向輪距為 1.8m ，兩列汽車車輪的橫向最小間距為 1.3m ，車輪矩離人行道緣石最少為 0.5m 。1#梁車輛荷載m axA1qPq0. 4P38q2q人群荷載m axA1rPr 0. 7 5 1. 6P5o r6由此可得 1 號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系

7、數(shù)分別為m0. 4381.656（號(hào)同1號(hào)）oq1和 mor 15同理可得 2 號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為：,.2梁moq 20. 50（4號(hào)同 2號(hào)）和 mor 2同理可得 3 號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為3梁moq30. 5 9 4和 mor 30（二）當(dāng)荷載位于跨中時(shí)（考慮用修正偏心壓力法計(jì)算）對(duì)抗扭修正系數(shù)的計(jì)算：,.ncbt 3 11.6 0.1130.300 1.19 0.1832.79 10 3 m4由于 ITi 131. 4 0 2l2 1. 22.652B51.610. 8521 GIT lEI B本橋各根主梁

8、的橫向截面均相等，梁數(shù)n=5, 梁間距為1.6 米，則52223452aiaaaaa 2 5. 6mi 1123451號(hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為111ai20.20.850.40.54nna12i 1151ai20.20.850.40.14nna12i 1由11 、15 繪制 1 號(hào)梁橫向影響線，如下圖示最不利荷載位置1梁影響線,.于是， 1 號(hào)（5 號(hào)同 1 號(hào)）梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算如下（以 xql 和 xr 分別表示影響線零點(diǎn)至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標(biāo)距離）：車輛荷載：mcr 1 = 1q1 ( q1q2q 3q 4 )111 (xq1 xq 2 xq 3 xq4 ) 0.45522

9、2x人群荷載：mcr 111 xr 0.564x同理可得 2 號(hào)、 4 號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)：2梁影響線1a221a2221nn=0.285 ； 25nn=0.11522aiaii 1i1車輛荷載：mcq 2 =0.115 ；人群荷載： mcr 2 =0.313同理可得 3 號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù)：,.3梁影響線311a320.2 ； 351a320.2nnnnai2ai2i 1i 1車輛荷載： mcq3 =0.4 ；人群荷載： mcr 3 =0.2（三）主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號(hào)荷載位置公路 -級(jí)人群荷載跨中0.4550.5641,5支點(diǎn)0.4381.656跨中0.1150.3132,4

10、支點(diǎn)0.50跨中0.40.23支點(diǎn)0.5940. 主梁內(nèi)力計(jì)算（一） 恒力內(nèi)力計(jì)算1. 恒載集度主梁： g1 0.18 1.30.08 0.14 1.6 0.18 25 9.76 kN/m2,.橫隔梁：對(duì)于邊主梁：1.000.080.141.600.1822g221.20對(duì)于中主梁： g1220.0560.112kN/m橋面鋪裝層： g30.057230.067243.635欄桿和人行道：g4522kN/m5作用于邊主梁全部恒載g 為： ggi9.760.056作用于中主梁的恒載集度為：g1gi9.760.1122. 恒載內(nèi)力l/4跨中彎矩影3L/4響線0.751支點(diǎn)剪力影0.25響線0.15

11、 5250.056kN / mkN/m3.63215.45 kN/m3.63215.50 kN/m1/4 跨彎矩影響線1/4 跨剪力影響線邊跨彎矩剪力影響線計(jì)算主梁的彎矩和剪力，M x1 qlx 1 qlx 2 ；22Qx1 ql qx;2,.主梁個(gè)計(jì)算截面的恒載剪力和彎矩值，列于下表中剪力 Q（kN）彎矩 M(kN ·m)x 015.45M 0(0)Q21.2 163.8(164.3)21Q15.4521.2 2 21.2M15.4521.2 21.221.2x42424481.9(82.2)651.0(653.1)x1Q0(0)115.452868.0(870.8)M28注：表中

12、算式所得結(jié)果為邊主梁恒載內(nèi)力，括號(hào)內(nèi)為中主梁恒載內(nèi)力。（二）活載內(nèi)力計(jì)算1. 公路 -級(jí)中集中荷載Pk 計(jì)算計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)Pk18021.25246 kN1550計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)Pk1.2238 295.2kN公路 -級(jí)中均布荷載qk10.5kN/m2. 沖擊系數(shù) 110.1767ln f0.01571.22因雙車道不折減，故=1 。3. 跨中彎矩 M l 計(jì)算2跨中彎矩影響線如下圖,.影響線面積：1 l 2121.2256.18 m2 ； yl5.3884由于跨中彎矩橫向分布系數(shù)1 號(hào)， 5 號(hào)梁最大，所以只需計(jì)算1 號(hào)， 5 號(hào)梁的彎矩，計(jì)算如下：（ 1） 對(duì)于 1號(hào)梁公路 -級(jí)汽車活載的跨

13、中彎矩：M 1q1mcq1 qkpk y 1.22 1 0.455 10.5 56.18 246 5.3 1051.19kN·m2人群荷載的跨中彎矩：M 1mcr 1 pr0.5643 1.556.18142.58kN·mr2（ 2） 對(duì)于 2號(hào)和 4號(hào)梁公路 -級(jí)汽車活載的跨中彎矩：M 11mcq2 qkpk y1.22 1 0.11510.556.182465.3265.68kN·mq2人群荷載的跨中彎矩M 1rmcr 2 pr0.3133 1.556.1879.13 kN·m2（3）對(duì)于 3 號(hào)梁公路 - 級(jí)汽車活載的跨中彎矩：,.M 1 q1mc

14、q 3 qkpk y 1.22 1 0.4 10.5 56.18 246 5.3 924.12kN·m2人群荷載的跨中彎矩M 1rmcr 3 pr0.2 3 1.5 56.18 50.56 kN·m24.跨中剪力 Q l計(jì)算2跨中剪力影響線如下圖：鑒于跨中剪力 Q l 影響線的較大坐標(biāo)位于跨中部分，故也采用全跨統(tǒng)一的荷載橫向分布2系數(shù) mcq 來計(jì)算。影響線面積為：1121.20.52.688m2 ； y0.52 2（ 1） 對(duì)于 1號(hào)和 5號(hào)梁公路 - 級(jí)汽車活載的跨中剪力：Q1q1mcq1 qkpk y 1.22 1 0.455 10.5 2.688 295.2 5.3

15、 97.60kN2人群荷載的跨中剪力：Q1 rmcr 1qr0.564 3 1.5 2.688 6.82 kN2（ 2） 對(duì)于 2號(hào)和 4號(hào)梁公路 - 級(jí)汽車活載的跨中剪力：,.Q1q1mcq2 qkpk y 1.22 1 0.115 10.5 2.688 295.2 5.3 24.67kN2人群荷載的跨中剪力：Q1 rmcr 2 qr0.313 3 1.5 2.688 3.79 kN2（3）對(duì)于 3 號(hào)梁公路 - 級(jí)汽車活載的跨中剪力：Q1 q1m cq3 qkpk y 1.22 1 0.4 10.5 2.688 295.2 5.3 85.80kN2人群荷載的跨中剪力:Q lmcr3 .qr

16、 .0.2 3 1.5 2.688 2.42 KN2r5. 支點(diǎn)剪力 Q0 算剪力影響線如下圖所示：影響線面積為：121.2 1 10.6m2 ；y=12橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度：a= 21.2 4.85 5.75m 2,.21.215.75附加三角形重心影響線坐標(biāo)： Y 130.91021.2（ 1） 對(duì)于 1#和 5#梁公路 I 級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力Q均1qkm cq1a m oq1m cq1 y021.2210.50.4555.750.4550.91061.21KN10.60.4382Q0集1m0q1 Pk y=1.22 1 0.438295.2 1157.74kNQ0 Q0均 Q0集

17、 61.21157.74218.95kN人群荷載支點(diǎn)剪力： Q0rm cr1qram or1 -mcr1 Y25. 755 6 431. 510. 6（1. 6 5 6 ）0. 5 6431. 50. 9 1 0 = 3 9. 7 6 k N2（ 2） 對(duì)于 2#和 4#梁公路 I 級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力：aQ0均1qk m cq2m oq2m cq2 y2=1.22 ×1×10.5 ×0.115 ×10.6+5.75 ×（0.5-0.115 ）×0.9102=28.52kNQ0集1m0q2 Pk y =1.22 ×1

18、5;0.5 ×295.2 ×1=180.07kNQ0Q0均Q0集 =208.59kN人群荷載的支點(diǎn)剪力：Q0rm cr2 qram or2 -m cr2 Y2,.=0.313 ×4.5 ×10.6+ 5.75 （0-0.313 ）×4.5 ×0.9102=11.25kN（3）對(duì)于 3# 梁公路 I 級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力：Q均1qk m cq3am oq3m cq3 y02=1.22 ×1×10.5 ×0.4 ×10.6+ 5.75 ×（0.5940.4 ）×0.9102=60

19、.82kNQ0集1m0q3 Pk y =1.22 ×1×0.594 ×295.2 ×1=213.92kNQ0Q0均Q0集 =274.74kN人群荷載的支點(diǎn)剪力：Q0rmcr3 qra m or3 -m cr3 Y2=0.2 ×4.5 ×10.6+ 5.75 ×（00.2 ）×4.5 ×0.9102=7.19kN6. 1 跨彎矩計(jì)算4影響線面積= 1 × 3 ×l2=31.74m 2216y=3 ×18.4=3.4516（1） 對(duì)于 1# 梁：,.按公路 I 級(jí)汽車荷載：M q

20、 = （ 1+）M cq1 （ qk · + pk y）4=1.22 ×0.455 ×（10.5 ×42.135+246 ×3.975 ）=788.39kN ·m人群荷載的跨中彎矩：M r =0.564 ×4.5 ×42.135=106.94kN·m4（2）對(duì)于 2# 梁：按公路 I 級(jí)汽車荷載：M a =1.22 ×1×0.115 ×（10.5 ×42.135 246 ×3.975 ） =199.26kN ·m4,.人群荷載的跨中彎矩：M r=

21、0.313 ×4.5 ×42.135=59.35KN ·m4（3）對(duì)于 3# 梁：按公路一級(jí)汽車荷載：M q 1.22 0.4 （10.542.1352463.975） 693.09 kN·m4人群荷載的跨中彎矩：M r =0.2 ×4.5 ×42.135=37.92kN·m47. 1 跨截面的剪力41/4 跨剪力影響線如下圖：287.04KN10.50KN/m公路-II 級(jí)Q1/4影響線3.0KN/m人群荷載Q1/4影響線,.影響線面積= 1 × 3 ×l×3 =5.96m 2；y=0.75m

22、244（1） 對(duì)于 1# 梁：Qq =（）· ·mcq1·+a （ m0q1-mcq1） y1+qk 24=1.22 ×0.498 ×（10.5 ×5.18+233.6 ×0.75 ）=139.49KNQ r =0.713 ×4.5 ×5.18=16.62KN4（2）對(duì)于 2# 梁：Qq= （1+）· · mcq1· +a （ m0q1- mcq1） y qk24=1.22 ×0.132 ×（10.5 ×5.18+233.6 ×0.75

23、 ）=36.97KNQ r =0.322 ×4.5 ×5.18=7.51KN4（ 3） 對(duì)于 3# 梁：Qq= （1+）· · mcq1· +a （ m0q1- mcq1） yqk24=1.22 ×0.4 （ 10.5 ×5.18 233.6 ×0.75 ）=112.04KNQ r =0.2 ×4.5 ×5.18=4.66KN4（三）荷載組合永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相結(jié)合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為如下：mm0Sud0G i SGikQ1 SQ 1kcQi SQ1ki1j2總結(jié)為：,.當(dāng)

24、恒載為最大時(shí)：組合值=1.35 ×恒荷載 +1.4 ×汽車荷載 +0.8 ×1.4 ×人群荷載當(dāng)汽車荷載最大：組合值=1.2 ×恒荷載 +1.4 ×汽車荷載 +0.8 ×1.4 ×人群荷載主梁內(nèi)力計(jì)算組合值如下表跨中彎矩組合活載梁號(hào)恒載汽車人群組合值1,5868.01051.19142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56跨中剪力組合活載梁號(hào)恒載汽車人群組合值1,5097.606.822,4024.673.793085.802.42支點(diǎn)剪力組合活載梁號(hào)恒載汽車人群組合值1,5

25、163.8218.9539.762,4164.3208.5911.253164.3274.747.191/4 跨彎矩組合,.活載梁號(hào)恒載汽車組合值人群1,5651.0788.39106.942,4653.1199.2659.353653.1693.0937.921/4 跨剪力組合活載梁號(hào)恒載汽車人群組合值1,581.9157.6415.132,482.239.848.39382.2138.585.36. 橫隔梁內(nèi)力計(jì)算1、確定作用在中橫隔梁上的計(jì)算荷載：對(duì)于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖縱向列車輪對(duì)于中橫隔梁的計(jì)算荷載為：11qkk計(jì)算彎矩時(shí)：P0q =Pk y k +22= 1 ×

26、238 ×1+1 ×10.5 ×4.85=144.463kN22Por = qoror =4.5 ×4.85=21.825KN2、繪制中橫隔梁內(nèi)力影響線按偏心壓力法算得1、 2、3 號(hào)梁的荷載橫向分布影響線豎坐標(biāo)值，則M r 的影響線豎標(biāo)可計(jì)算如下：11 =0.54 ，15 = 0.14 ；,.21=0.285 ，25 =0.115 ；13=0.2 ，23 =0.2P=1 作用在 1 號(hào)梁軸上時(shí)：r1M =11 ×1.5d+21 ×0.5d 1×1.5d=0.54 ×1.5 ×1.6+0.285 

27、5;0.5 ×1.6 1×1.5 ×1.6= 0.88P=1 作用在 5 號(hào)梁軸上時(shí)：r5M =15 ×1.5d 25 ×0.5d= （ 0.14 ）×1.5 ×1.6 0.115 ×0.5 ×1.6= 0.24P=1 作用在 3 號(hào)梁軸上時(shí)：M= 13 ×1.5d 23 ×0.5dr3=0.2 ×1.5 ×1.6 0.20 ×0.5 ×1.6=0.64有了此三個(gè)豎標(biāo)值和已知影響線折點(diǎn)位置，就可以繪出M r 影響線如圖所示：3、繪制剪力影響線對(duì)于 1 號(hào)主梁處截面的 Q1右 影響線可計(jì)算如下：P=1 作用在計(jì)算截面以右時(shí)：Q1右 = R1即1i右 =1iP=1 作用在截面以左時(shí)： Q1右 = R1 1 即1i右 =1i 1繪成 Q1右 影響線如圖所示rq人r12345公路-I