橋梁工程課程設計(完整版)

1、橋梁工程課程設計報告書一、設計資料1橋面凈寬凈-7 +2 Xl.5m人行道2主梁跨徑及全長標準跨徑l0=21.70m （墩中心距離）計算跨徑l =21.20m （支座中心距離）主梁全長l全=21.66m （主梁預制長度）3設計荷載公路一I級；人群荷載3.0 kN m24設計安全等級二級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 m36 T梁簡圖如下圖瀝青混凝土 50mm水泥混凝土墊層60mm二、設計步驟與方法I行車道板的內力計算和組合（一）恒載及其內力（以縱向 1m寬的板條進行計算）1）每延米板

2、上的恒載g瀝青表面 gi :0.05 X1.0 X23 =1.15 kN/m混凝土墊層 g2 : 0.06 X1.0 怎4 =1.44 kN m0 08 +0 14T 梁翼板自重 g3: g3 二 1.0 25 =2.75 kN m2合計：g二二 gi =5.34 kN m2 ）每米寬板條的恒載內力懸臂板長 |。= 168 = 0.71m21 2 1 2 彎矩 MAg gl25.34（0.71） - -1.35 kN m剪力 QAg=gl=5.34 0.71 =3.79 kN（二）汽車車輛荷載產生的內力1） 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5所示，車輛

3、荷載后輪著地長度為 a2二0.20m，寬度b 2 = 0.60m，則得:a1 = a22 H = 0.22 xo.11 = 0.42 mb1 = b22H 二 0.62 x 0.11 二 0.82m荷載對于懸臂梁根部的有效分布寬度：a=a+dO =0.4 2+1.42 0.713. 24 m2）計算沖擊系數(shù)口結構跨中截面的慣矩Ic:1翼板的換算平均高度：h 8 14 =11cm11130160-1811130 18 -主梁截面重心位置:a- = 41.18 em(160 18 ”11 +130漢 18則得主梁抗彎慣矩:1人冷160_18113 16018 1141.2 弓2丄 18，：| ：，

4、2 18 13012 15-41.26.63 106m42結構跨中處單位長度質量 meG J 5. 45 1 m. 5 7 7 1 0Ns2 / m2 g 9. 8混凝土彈性模量E :10n取 E =2.80 10N /m2由以上數(shù)據(jù)可得簡支梁橋的基頻:31.577 103.14 2280 t00.0663000 = 3.790 Hz2 二：按照橋規(guī)規(guī)定f介于1.5Hz和14Hz之間，沖擊系數(shù)按照下式計算:1 1 T 0. 1 767fl n0. 01 巧71. 22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+4=1.223）作用于每米寬板條上的彎距為:I氓20.743. 2 4

5、.1 4N1-8m作用于每米寬板條上的剪力為:P14 0 2Qap =312 8. 152（三）內力組合1）承載能力極限狀態(tài)內力組合計算Mud=1. 2Ma g 1. Map = 1. 2 -( 1. 35) 1T (Qud =1. 2Qa g 1. Qap = 1. 2 3. 7 91. 428. 5 2N 4 4. 4 82）正常使用極限狀態(tài)內力組合計算Mud= Ma gp. 7Map = 1. 3 爭 0呂-（1 4. 18） kN 切28Qud = QAg 0. 7Qp = 3. 79 0. 7 2 8. =5 2 kN3. 7 5山主梁荷載橫向分布系數(shù)計算（一）當荷載位于支點處時（應

6、按杠桿原理法計算）根據(jù)公路橋涵設計通用規(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pm a Aiqq q = 0. 413 8人群荷載m a Ar =Pr0. 7 5 1. P56由此可得1號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mOq1 = 0. 4 3和 mor1 = 1.656 （ 5號同 1 號）同理可得2號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井梁m）q2 =0.

7、和 mor2 =0 （4號同 2號）同理可得3號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m0q3 =0. 5 9和 mor3 =0（二）當荷載位于跨中時（考慮用修正偏心壓力法計算）對抗扭修正系數(shù)的計算：由于 1丁=、cbt-1 1.6 0.1130.300 1.19 0.18=2.79 10m43= 1.40221.J.B 5 1. 665.21 Bl 丄EI IB 丿=0. 8 5本橋各根主梁的橫向截面均相等，梁數(shù)n=5,梁間距為1.6米，則 22,2,3,4,5lc22 aj = a +4+23+4+25 25. 6 mi 41號梁橫向影響線的豎標值為112ai

8、= 0.2 0.85 0.4 = 0.54、 2a1i 115= 0.2-0.85 0.4=-0.14由11、15繪制1號梁橫向影響線，如下圖示最不利荷載位置IjO于是，1號（5號同1號）梁荷載橫向分布系數(shù)計算如下（以 Xqi和Xr分別表示影響線零 點至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標距離）：車輛荷載：11 1 11mcr1 = -Xq =2( q1 q2 q3 q4)=2(Xq1Xq2 Xq3 Xq4)= 0.455222 X人群荷載：n11mcr1 =xr =0.564X同理可得2號、4號梁的荷載橫向分布系數(shù)：2#梁影響線_121n2:.比=0.285 ；25、i A2-a=0.115 n

9、2q車輛荷載：mcq2 =0.115 ;人群荷載：mcr2 =0.313同理可得3號梁的荷載橫向分布系數(shù):3#梁影響線131nn寸2z ai 二2as= 0.2;352as2 ai= 0.2車輛荷載：mcq3=0.4 ；人群荷載：mcr3=0.2（三）主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號荷載位置公路-級人群何載1,5跨中0.4550.564支點0.4381.6562,4跨中0.1150.313支點0.503跨中0.40.2支點0.5940川.主梁內力計算（一）恒力內力計算1. 恒載集度主梁：g1 一 0.18 1.3 -i0.08 0.141.6 0.1825_9.76kN/m橫隔梁:對于邊主梁:匚

10、cc Q08 + 0.14)1.600.18) C u C2 1.00 I x | R 0.15漢 5 匯 25 | 1 I 2 丿I 2 丿J0.056kN /m 21.20對于中主梁：1g2 =2 0.056 =0.112 kN/m橋面鋪裝層：1.0.05 7 23 0.06 7 241g?3.63 kN/m5欄桿和人行道:2g4 = 52 kN/m5作用于邊主梁全部恒載g 為：g 八 gj 二 9.76 0.056 3.63 2 = 15.45 kN/m作用于中主梁的恒載集度為:g1 八 gi =9.76 0.112 3.63 2 =15.50 kN/m2.恒載內力跨中彎矩影響線0.75

11、1/4跨彎矩影 響線1/4跨剪力影 支點剪力影忖25r響線響線邊跨彎矩剪力影響線計算主梁的彎矩和剪力,112M x qlx qlx ；221Qx=2q5主梁個計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 45Q=x 21.2 =163.8(164.3)M =0(0)1x = 一4q 二155漢 21.2 22(4丿= 81.9(82.2)M5.4%21.221.2-21.2】24 J4 丿= 651.0(653.1)1X = 一2Q =0(0)1 2M =-x 15.45漢 71.72 =868.0(870.8)8注：表中算式所得結果為邊主梁恒載內力

12、，括號內為中主梁恒載內力（二）活載內力計算1.公路-1級中集中荷載Pk計算!丄 21.25計算彎矩效應時計算剪力效應時Pk=180T1 + 1=246 kNI 50-5 丿Pk =1.2 238 =295.2 kN公路-1級中均布荷載qk =10.5 kN/m2. 沖擊系數(shù)口1=10.1767In f -0.0157 =1.22因雙車道不折減，故E =1。3. 跨中彎矩M丨計算2跨中彎矩影響線如下圖jriiuacI1,1. *T ri n i i1 1 1 J1 2 1 2 2 |影響線面積：I 21.256.18 m ； y 5.3884由于跨中彎矩橫向分布系數(shù)1號，5號梁最大，所以只需計算

13、 1號，5號梁的彎矩，計算如下：(1) 對于1號梁公路-I級汽車活載的跨中彎矩：M110.115 X10.6+ XQ.5-0.115 ) X0.9102=28.52kN0。集=0 十卩)tm0q2Pky =1.22 X1 xo.5 X295.2 xi=180.07kNQo = Q0 均 Q0 集=208.59kN人群荷載的支點剪力：a-Qor 訥的，口。小2 丫5.75 /=0.313 M.5 X10.6+(0-0.313 )X4.5 0.9102=11.25kN(3) 對于3#梁公路一一I級汽車活載的支點剪力：Qo均二 1 心Rk mcq3 2 口四3 - mcq3 Y5.75/=1.22

14、X10.5 0.4 X10.6+ (0.594 0.4) X0.9102=60.82kN0。集=(1+ )m0q3Pky =1.22 X0.594 X295.2 X1=213.92kNQ0 = Q0 均 Q0 集=274.74kN人群荷載的支點剪力：a一Q0r 二 mqr - 口陰冊辭 丫5 75=0.2 4.5 X10.6+X(0-0.2 ) X4.5 0.9102=7.19kN16. 丄跨彎矩計算41 3影響線面積 = X 2=31.74m 22 16y=X18.4=3.4516(1) 對于1#梁:C.7： ：ill1 i按公路I級汽車荷載:M q = ( 1+ 口) Mcql ( qk

15、+ Pky )4=1.22 X0.455 X(10.5 M2.135+246 X3.975 )=788.39kN m人群荷載的跨中彎矩:M r =0.564 X4.5 X42.135=106.94kN m4按公路I級汽車荷載:M a =1.22 X1 0.115 X4:(10.5 X42.135 +46 X3.975 ) =199.26kN m人群荷載的跨中彎矩:M r =0.313 M.5 M2.135=59.35KN m4(3)對于3#梁:按公路一級汽車荷載：Mq =1.22 0.4 (10.5 42.135 + 246 3.975) 693.09 kN m4人群荷載的跨中彎矩：M r =

16、0.2 M.5 M2.135=37.92kN m417. 跨截面的剪力41/4跨剪力影響線如下圖：p=F0爺#上m (e)pNXGMI/9K G PX 22 0= J0NXZ69=(9Z 0X 9乙+21/ 9 0D X 乙|/0K 乙乙匸A (問LUbUJ)- + Q 問 111臨e +Q = bOe:紳乙(乙) pNX乙99HI/9K 9 PX W0= JONX6P6 =(9Z 0X 9乙+21/ 96) X 86t 0-bouj - -bouj ) + 0 問 111臨(節(jié)+Q = bOpt7t7 乙UJ9Z O=A f 乙 UJ969= -x lx -x - = i編碉簷WOw/N10

17、JBMWI II-W=1.22 0.4 (10.5 X5.18 33.6 0.75)=112.04KNQr =0.2 4.5 X5.18=4.66KN4(三)荷載組合永久作用的設計值效應與可變作用設計值效應相結合，其效應組合表達式為如下:* mfSud =丫0 無GiScsik2mQiSqic 二 Qi SQikj=2總結為:當恒載為最大時：組合值當汽車荷載最大：組合值=1.35 X恒荷載+1.4 X汽車荷載+0.8 X1.4 X人群荷載=1.2 X恒荷載+1.4 X汽車荷載+0.8 X1.4 X人群荷載主梁內力計算組合值如下表跨中彎矩組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5868.01051.1

18、9142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56跨中剪力組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5097.606.822,4024.673.793085.802.42支點剪力組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5163.8218.9539.762,4164.3208.5911.253164.3274.747.191/4跨彎矩組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,5651.0788.39106.942,4653.1199.2659.353653.1693.0937.921/4跨剪力組合梁號恒載活載組合值汽車人群1,581.9157.6415.132,482.239.84

19、8.39382.2138.585.36W.橫隔梁內力計算1、確定作用在中橫隔梁上的計算荷載：對于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖縱向一列車輪對于中橫隔梁的計算荷載為：11計算彎矩時：F0q = - Pk yk + - q.2211=X238 X1+ X10.5 M.85=144.463kN22FOr = qora =4.5 X4.85=21.825KN2、繪制中橫隔梁內力影響線Mr的影響線豎按偏心壓力法算得1、2、3號梁的荷載橫向分布影響線豎坐標值，則標可計算如下：11 =0.54 ,15=814 ;21=0.285 ,25 =0.115;13=0.2 ,23 =0.2P=1作用在1號梁軸上時：

20、nMX1.5d+ X0.5d 1 X.5d=0.54 X1.5 X1.6+0.285 X0.5 X.6 1 X1.5 X1.6= 8.88P=1作用在5號梁軸上時：M = 15 X1.5d + 25 X0.5d=(-0.14 ) X1.5 X1.6 + 0.115 0.5 X1.6= 0.24P=1作用在3號梁軸上時：M = 13 X1.5d + 23 .5d=0.2 X1.5 X1.6 + 0.20 X0.5 X1.6=O.64有了此三個豎標值和已知影響線折點位置，就可以繪出Mr影響線如圖所示:3、繪制剪力影響線對于1號主梁處截面的Q右影響線可計算如下：P=1作用在計算截面以右時：Qi右 = Ri即右=iiM2-3影響線右影響線QP=1作用在截面以左時： Q右=R1 1即右= 1i - 1 繪成Q右