橋梁工程畢業(yè)設(shè)計

PAGE黑龍江大學(xué)課設(shè)名稱：預(yù)應(yīng)力混凝土簡支橋梁設(shè)計課程名稱：橋梁工程學(xué)院：建筑工程學(xué)院專業(yè)：土木工程學(xué)號：200709235年級：2007學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：時間：2010.6.20目錄摘要 I1.設(shè)計基本資料 12.構(gòu)造設(shè)計 12.1主梁構(gòu)造設(shè)計 12.2橫隔梁及橫向連接 12.3橋面鋪裝 22.4排水設(shè)施 12.5伸縮縫及支座設(shè)置 23.行車道板內(nèi)力計算與荷載組合 23.1結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力計算:(按縱向1m寬的板條計算) 23.2汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力 33.3內(nèi)力組合 44.主梁內(nèi)力計算與荷載組合 54.1結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的內(nèi)力 54.2汽車,人群荷載作用效應(yīng)計算 64.3主梁內(nèi)力組合 145.橫隔梁內(nèi)力計算與荷載組合 145.1求裝配式T梁在2、3號主梁之間r–r截面上的彎矩 145.2繪制中橫隔梁的內(nèi)力影響線 155.3繪制剪力影響線 155.4截面內(nèi)力計算 155.5內(nèi)力組合 16參考文獻(xiàn) 16附錄:圖紙兩張 16PAGE摘要了解并掌握中小跨徑簡支梁橋上部結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計方法，具備初步獨(dú)立設(shè)計能力。初步掌握簡支梁橋荷載橫向分布系數(shù)m的計算方法，支點(diǎn)截面采用杠桿原理法，跨中用偏心壓力法，分清適用條件，并且熟練掌握其計算步驟。掌握主梁內(nèi)力計算步驟，正確的進(jìn)行內(nèi)力組合。熟練掌握橫隔梁的內(nèi)力計算、行車道板內(nèi)力計算。提高綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識，具有獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。橋梁工程課程設(shè)計PAGE15第一章設(shè)計資料1、標(biāo)準(zhǔn)跨徑:25m；2、橋面凈寬:凈9+2×1.0；3、汽車荷載:公路-Ⅰ級；4、人群荷載:3.5kN/m2。第二章構(gòu)造設(shè)計根據(jù)設(shè)計資料,采用預(yù)制裝配式混凝土簡支T形梁橋。2.1主梁該橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑為25m，根據(jù)橋面寬度及吊裝條件，取主梁片數(shù)為5片；主梁間距采用2.2m（1.5～2.2m）；高度為計算跨徑的1/11～1/18,故取梁高為1.5m；主梁肋寬為0.18m；翼緣根部厚度0.40m，邊緣厚度為0.12m。如圖2-1所示。圖2—1橋梁橫斷面圖（尺寸單位：mm）2.2橫隔梁及橫向聯(lián)接構(gòu)造在橋跨方向設(shè)置4道橫隔梁,間距為4.85m。端橫隔梁與梁同高，即1.5m。.內(nèi)橫隔梁高度一般為主梁梁肋高度的0.7～0.9倍，故取高為1.2m。橫隔梁的橫向聯(lián)接采用鋼板焊接聯(lián)接。2.3橋面鋪裝采用瀝青混凝土橋面鋪裝，首先在橋面板上鋪C25混凝土（容重為24KN/）,并鋪成橫截面上雙向橫坡均為1.5%的橫坡，并采用瀝青涂膠防水層作為防水層，即灑水布薄層瀝青或改性瀝青，其上布一層砂，經(jīng)碾壓形成厚1cm，其上為7cm厚的C25混凝土，其上瀝青混凝土2cm如圖2-2:2.4排水設(shè)置在距路緣石30cm處泄水管，泄水管口直徑為圓形16cm，采用聚乙烯PE塑料管，頂面做成傾斜橋面1.5%的單向橫坡，設(shè)1m高的欄桿，橋兩端采用20cm×20cm,高1m的混凝土柱，其余每隔5m設(shè)一柱，均為人行道底板伸出的鋼筋和10m照明用燈，每側(cè)欄桿及人行道構(gòu)件重量的作用力為5N/m.圖2—2橋面鋪裝及排水層的設(shè)置2.5伸縮縫及支座設(shè)置由于是小橋梁采用U形鍍鋅鐵皮伸縮縫20cm,變形40cm且設(shè)在橋梁的一端橋墩處，支座采用0.14×0.18m的板式橡膠支座，兩層薄鋼板（2mm）最外層橡膠為5mm，總厚度為14mm.第三章行車道板內(nèi)力計算與荷載組合3.1結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力計算:(按縱向1m寬的板條計算)1.每延米板上的結(jié)構(gòu)自重g表3—1每延米板上的結(jié)構(gòu)自重g.瀝青表面處治（0.05+0.01）×1×23=1.38kN/m混凝土墊層（0.04+0.03）×1×24=1.68kN/mT梁翼板自重(0.12+0.16)/2×1.0×25=3.5kN/m合計kN/m2.每米寬板條的恒載內(nèi)力kN·mkN3.2汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力將車輛荷載后輪作用于鋼縫軸線上,后軸作用力為P=140KN,輪壓分布寬度如圖3-1,車輛荷載后輪著地長度為=0.20m,寬度為=0.60m,=+2H=0.20+2×0.11=0.42m=+2H=0.60+2×0.11=0.82m荷載對于懸臂根部的有效分布寬度:a=+d+2=0.42+1.4+2×0.7=3.22m.汽車荷載全部加載在T梁的翼板上,沖擊系數(shù)取1+=1.3.用于每米寬板條上的彎矩為:=﹣(1+)(－)=KN.m作用于每米寬板條上的剪力為:=(1＋)?=1.3×(140×2)/(4×3.8)=23.95KN.圖3—1梁受車輪荷載橫斷面圖（尺寸單位：mm）3.3內(nèi)力組合表3—2承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算表基本組合=1.2+1.4=1.2×(﹣1.65)+1.4×(﹣19.4)=﹣-29.14KN.m=1.2+1.4=1.2×4.66+1.4×23.95=39.12KN所以,行車道板的設(shè)計內(nèi)力為：=-29.14KN.m.=39.12KN表3—3正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算表短期效應(yīng)組合=+0.7=﹣1.65+0.7×(﹣19.4)÷1.3=﹣12.09KN.m=+0.7=4.66+0.7×23.95÷1.3=17.56KN第四章主梁內(nèi)力計算與荷載組合4.1結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的內(nèi)力主梁的橫斷面尺寸及縱向尺寸如下（圖4—1）圖4—1簡支T梁的主梁和橫隔梁簡圖（尺寸單位：mm）表4—1結(jié)構(gòu)自重集度計算表主梁kN/m橫隔梁對于邊主梁kN/m對于中主梁kN/m橋面鋪裝層kN/m欄桿和人行道kN/m合計對于邊主梁==13.31+1.55+4.93+2=21.79KN/m對于中主梁kN/m表4—2邊主梁結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生內(nèi)力計算表剪力Q(KN)彎矩M(KN·m)X=0Q=21.79/2×19.5=212.5（中227.57）M=0X=1/4Q=21.79/2×(19.5－2×19.5/4)=102.969（中106.23）M=21.79/2×19.5/4×(19.5－19.5/4)=776.78（中832）X=1/2Q=0M=1/8×21.79×19.52=1036(中1109)4.2汽車,人群荷載作用效應(yīng)計算計算荷載位于靠近主梁支點(diǎn)時的荷載橫向分布系數(shù)mo,可用杠桿原理法。+圖4—2杠桿原理法計算橫向分布系數(shù)(尺寸單位:mm)a)橋梁橫截面;b)荷載橫向分布影響線；c)號梁荷載橫向分布影響線；d)梁荷載橫向分布影響線.按=,可得以下梁的荷載橫向分布系數(shù)梁:==1.273梁:==0.5=0梁:==0.5=0此橋設(shè)有剛度強(qiáng)大的橫隔梁,且承重結(jié)構(gòu)的跨寬比為:==2.27﹥2可以用偏心壓力法計算跨中截面荷載橫向分布系數(shù)mc。圖4—3荷載橫向分布影響線（尺寸單位：mm）⑴求荷載橫向分布影響線豎標(biāo).本橋各根主梁橫截面均相等,梁數(shù)n=5,梁間距為2.2m,則:=++++=++++=48.4由式=;梁在兩個邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值為=+=0.2+0.4=0.60=－=0.2－0.4=﹣0.20⑵給出荷載橫向分布影響線,并按最不利位置布置如上圖4—3⑶計算荷載橫向分布系數(shù)mc梁的活載橫向分布系數(shù)分別計算如下:汽車荷載:==人群荷載:==0.7同理梁:=+=0.2+0.2=0.4;=－=0.2－0.2=0=;==0.46同理梁：=+;=－=(0.2×7)=0.7==0.2梁號荷載位置公路—Ⅰ級人群荷載梁跨中mc0.760.71支點(diǎn)mo0.591.43梁跨中mc0.660.46支點(diǎn)mo0.790梁跨中mc0.70.2支點(diǎn)mo0.790表4—4荷載橫向分布系數(shù)表4—5荷載和內(nèi)力影響線面積計表類型截面公路-Ⅰ級均布荷載(KN/m)人群(KN/m)影響線面積(或m)影響線圖式Ml/210.5×0.75=7.8754.5==×=47.5Ql/27.8754.5=×××19.5=4.88Ql/27.8754.5=×1×19.5=9.757.8754.5=公路—Ⅰ級中集中荷載Pk計算.計算彎矩效應(yīng)時=0.75×238=178.5KN.計算剪效應(yīng)時=1.2×178.5=214.2KN.計算沖擊系數(shù):簡支梁橋基頻計算.單根主梁A=0.533=0.11386;G=0.533×25=13.325N/m=G/g=13.325/9.81=1.36KN·/C30混凝土E=3×N/=·=×=6.54HZ=0.17671nf－0.0157=0.316則(1+)=1.316梁號截面荷載類型或(KN/m)(KN)(1+)Ω或yS(KN·m或KN)S1號梁Ml/2公路—Ⅰ級10.52601.3160.7645.5372.121243.454.575874.03人群3.5——0.7143.5153.76Ql/2公路—Ⅰ級10.5309.61.3160.764.58378.44148.710.43101.27人群3.5——0.714.6814.592號梁Ml/2公路—Ⅰ級10.52601.3160.6643.5329.91084.74.675757.81人群3.5——0.4641.593.325Ql/2公路—Ⅰ級10.5309.61.3160.664.4832.38123.530.696.15人群3.5——0.464.2812.13號梁Ml/2公路—Ⅰ級10.52601.3160.7044.5343.591145.214.175802.62人群3.5——0.2046.543.75Ql/2公路—Ⅰ級10.5309.61.3160.704.4833.4134.87跨中截面汽車，人群作用效應(yīng)計算如下（表4—6）圖4—41＃梁支點(diǎn)剪力計算圖示支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力計算m變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標(biāo):a=0.50×19.5-4.85=4.9m=1×(19.5－×4.9)/19.5=0.916=(1+)[+(－)]=1.316×1×7.875×[0.76×9.75+×(0.5－0.76)×0.916]=74.48KN=(1+)=1.316×1×0.59×214.2×1.0=167.31KN則公路-Ⅰ級作用下,1＃梁支點(diǎn)最大剪力為:=+=74.48+167.31=241.79KN人群荷載引起的支點(diǎn)剪力:=··+(－)··=0.71×4.5×9.75+×(1.43－0.71)×4.5×0.916=36.42同理梁支點(diǎn)截面最剪力:=(1＋)[＋(－)]=1.316×1×7.875×[0.46×9.75+×(0.79-0.66)×0.916]=47.49KN=(1+)=1.316×0.79×214.5=166.31KN.則公路-Ⅰ級作用下,1＃梁支點(diǎn)最大剪力為:=+=47.49+166.31=269.49KN人群荷載引起的支點(diǎn)剪力:=＋(－)·=0.46×4.5×9.75＋×(0－0.72)×4.5×0.916=14KN梁支點(diǎn)截面最大剪力:=(1＋)[＋(－)]=1.316×1×7.875×[0.7×9.75＋×(0.79-0.7)×0.916]=73.21KN=(1＋)=1.316×1×0.5×214.5×1=224KN.在公路-Ⅰ級作用下,梁支點(diǎn)最大剪力:=＋=73.21+224=298.31KN人群荷載作用下引起的支點(diǎn)剪力:=·＋×(－)=0.2×4.5×9.75＋×(0－0.2)×4.5×0.916=6.56KN以上結(jié)論綜合于下表表4—7汽車，人群荷載作用梁號公路-Ⅰ級人群荷載241.79KN36.42KN269.49KN14KN298.31KN6.56KN四分點(diǎn)的彎矩值：：=937.64=811.7=858.834.3主梁內(nèi)力組合表4—8主梁承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計算表1＃序號荷載類別彎矩M(KN·m)剪力Q(KN)梁端四分點(diǎn)跨中梁端跨中⑴結(jié)構(gòu)自重0776.781036212.50⑵汽車荷載0933.641244.45239．79145.71⑶人群荷載0113.9151.7638.4215.54⑷1.2×(1)0932.141243.22550⑸1.4×(2)01307.11742.23355.7204⑹0.8×1.4×(3)0127.57169.9743.0317.46⑺Sud=(4)＋(5)＋(6)02366.813155.4652.73221.462＃⑴結(jié)構(gòu)自重08321109227.570⑵汽車荷載0810.71080.7272.49126.53⑶人群荷載073.898.3251310.1⑷1.2×(1)0987.61330.8273.080⑸1.4×(2)01134.981512.98381.490⑹0.8×1.4×(3)082.66110.1214.560⑺Sud=(4)＋(5)＋(6)02205.242953.9669.1303＃⑴結(jié)構(gòu)自重08321109227.570⑵汽車荷載0859.831146.21296.31133.87⑶人群荷載032.942.756.764.392⑷1.2×(1)0998.41330.8273.080⑸1.4×(2)01203.761604.69414.83187.42⑹0.8×1.4×(3)036.8547.887.57149.93⑺Sud=(4)＋(5)＋(6)02239.012983.37695.48337.35第五章橫隔梁內(nèi)力計算與荷載組合5.1求裝配式T梁在2、3號主梁之間r–r截面上的彎矩對于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如下