橋梁工程課程設(shè)計

1、成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計目錄設(shè)計說明 .21.目的與要求 .22.設(shè)計資料 .23.計算內(nèi)容 .34.課程設(shè)計報告書主要內(nèi)容 .45.課程設(shè)計要求 .46.課程設(shè)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(shè)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

2、驗算 .29（ 1）驗算主梁的變形 .29（ 2） 預(yù)拱度計算 .296.支座的設(shè)計計算 .29（ 1）確定支座的平面尺寸 .30（ 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：.311成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計設(shè)計說明1. 目的與要求本設(shè)計是學(xué)生學(xué)完橋梁工程后進(jìn)行的綜合基本訓(xùn)練，也是對學(xué)生學(xué)習(xí)情況的檢驗。通過課程設(shè)計，使學(xué)生較系統(tǒng)地復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)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(shè)計內(nèi)力計算、荷載組合以及荷載效應(yīng)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(shè)計、T 形梁抗剪筋及其它構(gòu)造筋設(shè)計的計算方法和過程，加強(qiáng)

3、運(yùn)算、繪圖和文字說明等基本技能的訓(xùn)練；學(xué)會查閱技術(shù)資料和書刊，提高綜合應(yīng)用的能力。2. 設(shè)計資料(1) 橋面凈寬凈 -16+2 × 1m(2) 主梁跨徑及全長標(biāo)準(zhǔn)跨徑lb=16.00m（墩中心距離）計算跨徑l =15.50m （支座中心距離）主梁全長l全= 15.96m （主梁預(yù)制長度）(3) 設(shè)計荷載汽車 -I 級；人群荷載 3.0kN/m(4) 材料 x2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332cm（重力密度為 23KN/m），C25混凝土墊層厚 6 12cm（重力密度

4、為 24KN/m），3C40T梁的重力密度為25KN/m。(6)T 梁簡圖如下：2成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計1001600100i=1.5%8818200200200200200200200200橫剖面0213853853853851596縱剖面2016020481021183. 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) 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3成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計4. 課程設(shè)計報告書主要內(nèi)容（ 1） 4 號主梁跨中

5、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(shè)計計算；（ 6）截面配筋：按極限狀態(tài)法設(shè)計縱向受力鋼筋、箍筋、彎起鋼筋、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

6、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(xì)表（其中鋼筋明細(xì)表的格式為：編號、直徑、每根長度、數(shù)量、共長）；5. 課程設(shè)計要求（ 1）計算資料采用16 開紙用鋼筆書寫（ 2）設(shè)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(shè)計圖最后折疊成16 開紙大小，與計算書裝訂成冊，圖標(biāo)、規(guī)格均按標(biāo)準(zhǔn)格式。6. 課程設(shè)計參考資料 1公路橋涵設(shè)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(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTGD60-2004）. 人民交通出版社， 2004 3姚

7、玲森，橋梁工程. 出版社：人民交通出版社，19934成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計計算書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0.021.0230.46kN / m0.091.0242.16kN / m0.08 0.141.025 2.75kN / m2合計5.37每米寬板條的恒載內(nèi)力M min, g1 gl 0215.37 122.685kN m22QAg gl05.3715.37kN（ 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 a20.20m，寬度

8、 b20.60m 則a1a22H0.220.110.42mb1b22H0.620.110.82m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： aa1dl1.42.11m0.422.5233計算剪力時： aa1dl1.42m0.422.4933荷載在板的支承處a'a1t0.420.110.53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11.3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5成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計M op 1Plb18a21.31400.822.522.08214.35kNm自重荷載作用于每米寬板條上的跨中彎矩為M og1gl 28

9、15.372.0282.685kNmM oM opM og14.35 2.685 17.04kN m因為 t/h<1/4 ，所以跨中彎矩：中支點彎矩：支支點剪力計算：支（ 3）內(nèi)力組合承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算M ud1.2M Ag1.4M Ac1.2(2.685)1.4 (17.04)27.078kN mQud1.2QAg1.4QAg1.25.37 1.472.239107.58kNM ud27.078kNm所以，行車道板的設(shè)計內(nèi)力為Qud107.58kN正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算M udM Ag0.7M Ac( 2.685)0.7 (17.04) 14.61kN mQudQAg0

10、.7QAg5.37 0.772.23955.94kN6成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計（ 4）行車道板配筋<1>行車道板的尺寸復(fù)核正截面：矩形截面板的抗彎極限承載力：設(shè)跨中中中支點支中尺寸滿足設(shè)計要求。斜截面： b=1000mm ，支截面尺寸的下限值復(fù)核：支所以尺寸合格<2> 行車道板配筋支點處解得：則所需鋼筋面積差上翼緣選用 1090，下翼緣選用 12120，跨中處解得：則所需鋼筋面積上翼緣選用 1290，下翼緣選用 14120，<3>行車道板配筋驗算支點處有效高度受壓區(qū)高度7成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計抗彎承載力支滿足設(shè)計要求?？缰刑幱行Ц叨仁軌簠^(qū)高度抗彎承

11、載力支滿足設(shè)計要求。行車道板斜截面強(qiáng)度驗算：支支所以混凝土和構(gòu)造鋼筋滿足抗剪要求2、主梁內(nèi)力計算（ 1）恒載計算M xgl xgx xgxlx利用公式222glgQ xgxl2x22結(jié)構(gòu)自重集度主梁0.080.14g0.181.202.00.182510.35kN / m12橫對于邊主0.080.142.00.180.180.16 525隔梁g21梁22215.501.11kN / m對于中主g2121.112.22kN / m梁橋面鋪裝層0.030.15g30.02162315249 4.42kN / m2欄桿和人行道g452 91.11kN / m8成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計合對于邊主g

12、i10.351.114.421.11 16.99kN / m計g梁對于中主'10.352.224.421.1118.10kN / mg梁4 號梁結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生內(nèi)力剪力 Q（ kN）彎矩 M（ kN· m）x0Q18.1015.50140.3M=O2x1Q18.10(15.515.5)70.118.1015.5 15.515.5422M244420.8x1Q0M1 18.10 15.52543.628（ 2）活載計算計算活載（車道荷載）和人群荷載引起截面內(nèi)力（跨中彎矩、支點剪力和跨中剪力）。 4 號梁橫向分布系數(shù)7516507512345678920020020020020020

13、02002001301805131.00q1.45對于汽車荷載mO q0.72522對于人群荷載mOrr09成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計75165075123456789200200200200200200200200690,1106165511054216.77111,1011,06. .00080000,005ai 2a12a2 2a3 2a4 2a5 2a62a7 2a82a9 2i 1(42) 2(3 2)2(22)2220 (2) 2(-22)2(-3 2)2(42)2240m21a1210.9160.17141n9240n2aii 11a1a51160.05149n- 0.9240

14、n29aii 1由 41 、 49 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1mcq42q1 ( 0.167 0.154 0.144 0.131 0.121 0.107 0.098 0.084) 0.5032對于人群荷載mcrr0.175均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算均布荷載和內(nèi)力影響線面積計算表公路 -人群影響線面積影響線圖式級10成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計3.00.75L1 l 2M l / 210.52.258L/430.03m 2LQl / 210.52.251.938m1/21/23.00.75L3 l 2M l / 410.52.25323L/1622.52m 2

15、LQl / 410.52.259 l1/4324.36m23/4LQ010.52.257.75m公路 - 級中集中荷載計算PK180360 -180計算彎矩效應(yīng)時15.5 - 5 222kN50-5計算剪力效應(yīng)時PK1.2222 266.4kN計算沖擊系數(shù)結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度量：A 0.181.20( 2 0.18)0.08 0.140.42m 22G0.4225mc1.07kg / mg9.81主梁截面形心到T 梁上緣的距離：0.11 (2 0.18)(0.11/ 2)1.200.18(1.20/ 2)0.34my( 2 0.18)1.200.180.11跨中截面慣性矩：11成都理工大學(xué)橋梁

16、工程課程設(shè)計I c(20.18)0.113(20.18)0.11( 0.340.11)21220.181.2030.181.20(1.200.34)20.05698m 4122查表 C40混凝土 E 取 3.251010 PafEI c3.143.2510100.056988.6Hz2l 2mc2 15.5210700.1767 ln f0.01570.34則沖擊系數(shù)11.34跨中彎矩 M l / 2 、 l/4處彎矩 M l / 4 、跨中剪力 Ql / 2 、 l/4處剪力 Ql / 4 計算見下表因雙車道不折減，故1S（kN/m 或 kN）截面qk或 qrPk(kN)或荷載類型S（ Kn

17、/m ）公路-30.03212.610.52221.340.503792.65M l / 2級580.04人群2.250.17530.0311.82公路-10.52221.340.5031.937513.72Ql / 2103.53級0.589.81人群2.250.1751.93750.76公路-22.52159.410.52221.340.503594.2M l / 4級434.8人群2.250.17522.528.87公路-10.52221.340.5034.3630.90.75143.1Ql / 4級112.2人群2.250.1754.361.72支點截面汽車荷載剪力Q0 計算橫向分布系

18、數(shù)變化區(qū)段的長度 a15.53.85 3.9m212成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計附加三角形重心影響線坐標(biāo)： y113.9 / 15.5 0.91615.53Q0 jun(1)qK mcamc ) y( m023.91.34110.50.5037.75(0.7250.503)0.916260.45kNQ0 ji(1)m0 PK y1.3410.725 266.4 1 258.90kNQ0Q0 junQ0 ji60.45258.90319.35kN支點截面人群荷載剪力Q0 r 計算Q0rmc qra (m0mc ) qry20.17533.9( 0.7250.503) 30.9167.755.26

19、kN23. 主梁內(nèi)力組合控制設(shè)計的計算內(nèi)力確定序號荷載類別彎矩 M(kNm)剪力（ kN）梁端四分點跨中梁端跨中結(jié)構(gòu)自重0420.8543.6140.30汽車荷載0594.2792.65319.35103.53人群荷載08.8715.775.261.021.2 +1.4 01346.81779.57495.0146.08+0.8*1.4 4. 主梁截面設(shè)計、配筋及驗算4.1主梁受力鋼筋配置由主梁內(nèi)力組合計算表可以知道，4 號梁 Md =1779.57KN m最大設(shè)鋼筋凈保護(hù)層厚度為30mm，鋼筋重心至底邊距離為as =114mm，則主梁的有效截面高度為：13成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計h0 =

20、h- as =1200-114=1086mm。T 形梁受彎構(gòu)件翼緣計算跨度b /f 的確定：按計算跨度 l 0 考慮： b/f = l 0 /3=15500/3=5167mm按梁凈間距 sn 考慮： b f/=2000mm按翼緣高度 h f/考慮： h/f / h0 =110/1086=0.101 0.1，不受此項限制所以 bf/=2000mm.采用 C40 的混凝土，則1 =1.0 ， fcd =18.4MPa. f td1.65MPa1 f c b/fhf/( h0 -0.5 hf/)=1.0 × 18.4 × 2000×110× (1086-0.5

21、 ×110)=4173.49KN m Md =1779.57KN m所以該 T 形截面為第一類T 形截面，應(yīng)按寬度為 bf/ 的矩形截面進(jìn)行正截面抗彎承載力計算。xh0h022M108610862 2 1779.5710 645.48mm hf/1 f cbf/1.0 18.42000110mm不會超筋1f cd bf/x1.0 18.4 200045.48=5977.37mm2ASfsd280ftd451.65 0.2則 min0.27%452800.27fsdAS5977.370.27%A=2.77%min不會少筋180 1200選用 6 根直徑為 32mm和 4 根直徑為22m

22、m的 HRB335鋼筋，則：2As =6346 mm14成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計2016020481021鋼筋布置圖鋼筋布置圖如上圖所示，鋼筋的重心位置：（）as =，實際有效高度為1075mm?；炷帘Ｗo(hù)層厚度取35mm>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：xf sd As2806346fcd b f/=48.29mm18.42000截面抗彎極限狀態(tài)承載力為：Mfcd b/f x h0x2=18.4 × 2000× 48.29 ×（ 1075-48.29/2）=1867.4

23、4KN· m1779.57KN m所以承載力滿足要求。15成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計4.3 斜截面彎起鋼筋箍筋的配筋及驗算4.3.1截面尺寸檢驗由內(nèi)力基本組合表可以知道Vd 0 =495.0KNVd1 / 2 =146.1KN假設(shè)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=1147mm0.5110 3f cu,k bh 00.5110 3401801147665.94KN>0Vd1.0495.0495.0KN端部抗剪截面尺寸滿足要求。若滿足條件0Vd0.510 32f td bho ，可不需要進(jìn)行斜截面抗剪強(qiáng)度計算，僅按構(gòu)造要求

24、設(shè)置鋼筋0Vd1.0495.0 495.0KN0.5 10 32 f td bho 0.510 31.0 1.65 180 1147 340.66KN因此， 0Vd > 0.510 32 f td bh 0 ，應(yīng)進(jìn)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支座截面因為（），（） , 所以可以在梁，跨中的某長度范圍內(nèi)按構(gòu)造配置箍筋，其余區(qū)段應(yīng)該按計算配置箍筋。4.3.3 計算剪力圖分配在下圖所示的剪力包絡(luò)圖中，支點處剪力計算值，跨中處剪力計算值，。16成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計2605/2N2N2N2N0h4321221/2N55h123431.231

25、0.31.73855811684.08268347632692301，的截面距跨中截面的距離可由剪力包絡(luò)圖按比例求得，在長度內(nèi)可按構(gòu)造要求配置箍筋。4.3.4箍筋設(shè)計采用直徑為8mm的雙肢箍筋，箍筋截面積=1.57 ；箍筋間距為：1.021.120.5610 6(20.61.57)40100.619518011112Sv468 2=251mm參照有關(guān)箍筋的構(gòu)造要求，選用Sv=250mm在支座中心向跨中方向長度不小于1 倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距取用100mm17成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計由上述計算， 箍筋的配置如下：全梁箍筋的配置為2 8 雙肢箍筋， 在由支座中心至距支點1200mm段，箍筋間距

26、可取為100mm，其他梁段箍筋間距為250mm。箍筋配筋率為：當(dāng)間距 Sv=100mm時， sv= Asv /( bSv ) =100.6 × 100%/(100 × 180)=0.56%當(dāng)間距 Sv=250mm時， sv= Asv /( bSv ) =100.6 × 100%/(250 × 180)=0.22%均滿足最小配箍率HRB235鋼筋不小于0.18%的要求。4.3.5彎起鋼筋設(shè)計（ 1）最大剪力 Vd/ 取用距支座中心 h/2 處截面的數(shù)值，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)的剪力 VCS/ 不小于 60%Vd/ ，彎起鋼筋（按 45°彎起）承

27、擔(dān)剪力 Vsb/ 不大于 40%Vd/ 。（ 2）計算第一排（從支座向跨中計算）彎起鋼筋時，取用距支座中心h/2 處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。（ 3）計算第一排彎起鋼筋以后的每一排彎起鋼筋時，取用前一排彎起鋼筋下面彎起點處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。由內(nèi)插法可得，距支座中心h/2 處的剪力效應(yīng) V'd 為Vd'495146.087.98 0.53146.08 KN=471.83KN7.98則， Vcs'0.6Vd' =0.6 ×471.83KN=283.10KNVsb'0.4Vd' =0.4 × 471.83KN=188

28、.73KN相應(yīng)各排彎起鋼筋位置及承擔(dān)的剪力值見于下表：彎起鋼筋的位置與承擔(dān)的剪力值計算表鋼筋排次彎起鋼筋距支座中心距離（mm）承擔(dān)的剪力值（ KN）11025187.22211515333169103.14420453.1各排彎起鋼筋的計算。與斜截面相交的彎起鋼筋的抗剪承載力按下式計算：Vsb0.7510 3 f sdsins18成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計式中，f cd 彎起鋼筋的抗拉設(shè)計強(qiáng)度（MPa）Asb 在一個彎起鋼筋平面內(nèi)彎起鋼筋的總面積（mm2）s 彎起鋼筋與構(gòu)件縱向軸線的夾角f sd =280MPa，s =45°，所以各排彎起鋼筋的面積計算公式如下：AsboVsbVsb

29、Vsb10 3 f sdsin s0.75 10 3 280sin 45 0.148570.75計算得每排彎起鋼筋的面積如下表：每排彎起鋼筋面積計算表每排彎起鋼筋計算面積每排彎起鋼筋實際面積彎起排數(shù)彎起鋼筋數(shù)目A'A（ mm2）（ mm2）sbsb112602 321609210302 32160936942 3276043572 32760主筋彎起后持久狀況承載力極限狀態(tài)正截面承載力驗算：計算每一彎起截面的抵抗彎矩時，由于鋼筋根數(shù)不同，則鋼筋的重心位置也不同，有效高度ho 的值也不同。為了簡化計算，可用同一數(shù)值，影響不會很大。2 32 鋼筋的抵抗彎矩M1 為2 22 鋼筋的抵抗彎矩M

30、2 為跨中截面的鋼筋抵抗彎矩M 280 10363.4610 4(1.0250.012 ) = 1811kNm2第一排鋼筋彎起處正截面承載力為M 1'18112 458.79 2 216.84459.74kN m第二排鋼筋彎起處正截面承載力為19成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計M 2'1811 1458.792216.84918.53kN m第三排鋼筋彎起處正截面承載力為M 3'18110458.792216.841377.32kN m第四排鋼筋彎起處正截面承載力為M 4'1811 0 458.79 1 216.84 1594.16kN m第五排鋼筋彎起處正截面承載

31、力為M 5'1811kN m鋼筋彎起后相應(yīng)各正截面抗彎承載力梁區(qū)段截面縱筋有效高度 （mm）受壓區(qū)高度 x（ mm）抗彎承載力（ kN。 m）支座中心 1 點2 32114712459.741點2點4 32112924918.532點3點6 321111371377.323點4點6 32+2221099431594.164 點6 32+4221086481811全梁抗彎承載力校核圖202/h2/h成都理工大學(xué)橋梁工程課程設(shè)計梁跨中線支座中心線2N2N2N2N43211'2'3'4'2N51234q459.741'918.5312'1377.3223'1594.1634'1779.5718114抵抗彎矩圖彎矩包絡(luò)圖梁的彎矩包絡(luò)圖與抵抗彎矩圖4.3.6斜截面抗剪承載力復(fù)核斜截面抗剪強(qiáng)度驗算位置為：（ 1）距支座中心h/2 處截面。（ 2）受拉區(qū)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(shù)量或間距有改