二級(jí)公路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例-橋梁課程設(shè)計(jì)

PAGEPAGE151基本資料1.1公路等級(jí)：二級(jí)公路1.2主梁形式：鋼筋混凝土T形簡(jiǎn)支形梁1.3標(biāo)準(zhǔn)跨徑:201.4計(jì)算跨徑：191.5實(shí)際梁長(zhǎng)：19.61.6車道數(shù)：二車道1.7橋面凈空橋面凈空——7m+2×0.75m人行道1.8設(shè)計(jì)依據(jù)（1）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTGD60—2004）》，簡(jiǎn)稱《橋規(guī)》。（2）《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD62-2004）》,簡(jiǎn)稱 《公預(yù)規(guī)》。（3）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ124-85)》,簡(jiǎn)稱《基規(guī)》。2具體設(shè)計(jì)2.1主梁的詳細(xì)尺寸主梁間距：1.7m主梁高度：h=（～）l=（～）20=1.82～1.1（m）（取1.8）主梁肋寬度：b=0.2m主梁的根數(shù)：（7m+2×0.75m）/1.7=52.2行車道板的內(nèi)力計(jì)算考慮到主梁翼板在接縫處沿縱向全長(zhǎng)設(shè)置連接鋼筋,故行車道板可按兩端固接和中間鉸接的板計(jì)算。已知橋面鋪裝為2cm的瀝青表面處治（重力密度為23kN/m）和平均9cm厚混泥土墊層（重力密度為24kN/m），C30T梁翼板的重力密度為25kN/m。2.2.1結(jié)構(gòu)自重及其內(nèi)力（按縱向圖2-1鉸接懸臂板計(jì)算圖示（尺寸單位：cm）①每米延板上的恒載瀝青表面處治：=0.02×1.0×23=0.46kN/mC25號(hào)混凝土墊層：=0.09×1.0×24=2.16kN/mT梁翼板自重：=（0.08+0.14）/2×1.0×25=2.75kN/m每延米板寬自重：g=++=0.46+2.16+2.75=5.37kN/m②每米寬板條的恒載內(nèi)力：彎矩：M=-gl=-×5.37×0.71=-1.35kN.m剪力：Q=g·l=5.37×0.71=3.81kN2.公路II級(jí)：以重車輪作用于鉸縫軸線上為最不利荷載布置，此時(shí)兩邊的懸臂板各承受一半的車輪荷載下圖：圖2-2行車道板計(jì)算（尺寸單位：cm）后軸作用力140KN的著地長(zhǎng)度為a2=0.2m,寬度b2=0.6m，鋪裝層的厚度H=0.09+0.02=0.11m垂直行車方向輪壓分布寬度為：a1=a2+2H=0.20+2×0.11=0.42m。b1=b2+2H=0.60+2×0.11=0.82m。最外兩個(gè)荷載的中心距離d=1.40m，則荷載對(duì)于懸臂根部的有效分布寬度：a=a+d+2l=0.42+1.4+2×0.71=3.24m由于汽車荷載局部加載在T梁的翼板上，故沖擊系數(shù)取1+u=1.292，則作用于每米寬板條上的彎矩為：M=-（1+u））=-1.292×）=-14.09kN.m作用于每米寬板條上的剪力為：Q=（1+u）=1.292×=27.92kN2.1.承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算（基本組合）：M=1.2M+1.4M=1.2×（-1.35）+1.4（-14.09）=-21.346kN.mQ=1.2Q+1.4Q=1.2×3.81+1.4×27.92=43.66kN所以，行車道板的設(shè)計(jì)內(nèi)力為M=-21.346kN.mQ=43.66kN2.正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算（短期效應(yīng)組合）：M=M+0.7M=（-0.35）+0.7×（-14.09）÷1.3=-8.94kN.mQ=Q+0.7Q=3.81+0.7×27.92÷1.3=18.84kN2.3主梁內(nèi)力的計(jì)算2.由計(jì)算跨徑L=19.70m，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.0，每側(cè)欄桿機(jī)人行道構(gòu)件重量的作用力為5kN/m結(jié)構(gòu)自重集度主梁：g=[0.18×1.30+（0.08+0.14）/2×（1.60-0.18）]×25=9.76kN/m橫隔梁：邊主梁:g={[1.00-（0.08+0.14）/2]×（1.60-0.18）/2}××5×=0.624kN/m圖2-3簡(jiǎn)支T梁主梁和橫隔梁簡(jiǎn)圖（尺寸單位：cm）2號(hào)梁：g=2×g=1.248kN/m中主梁：g=2×g=1.248kN/m橋面鋪裝層：g=[0.02×7.00×23+（0.06+0.12）×7×24]/5=3.67kN/m欄桿和人行道：g=5×=2.00kN/m合計(jì)：邊主梁：g=g+g+2.00=9.76+0.624+3.67+2.00=16.054kN/m2號(hào)梁：g=9.76+1.248+3.67+2.00=16.678kN/m中主梁：=9.76+1.248+3.67+2.00=16.678kN/m結(jié)構(gòu)自重內(nèi)力計(jì)算：梁內(nèi)各截面的彎矩M和剪力Q的計(jì)算式：M=.x-gx.=（l-x）Q=-gx=（l-2x）其中：L為計(jì)算跨徑X為計(jì)算截面到支點(diǎn)的距離表2-1邊主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)內(nèi)力截面位置x剪力Q（kN）彎矩M（kN.m）X=0×19.7=158.130X=l/4×（19.7-2×）=79.07（19.7-）=584.1X=l/20×16.054×19.7=778.8表2-22號(hào)梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)內(nèi)力截面位置x剪力Q（kN）彎矩M（kN.m）X=0×19.70=164.280X=l/4×（）=82.14（）=606.8X=l/20×16.678×19.7=809.07表2-3中主梁自重產(chǎn)生的內(nèi)力內(nèi)內(nèi)力截面位置x剪力Q（kN）彎矩M（kN.m）X=0×19.70=164.280X=l/4×（）=82.14（19.7-）=606.8X=l/20×16.678×19.7=809.072.（1）荷載橫向分布的計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)m的計(jì)算公式：汽車：m=Σn／2人群：m=①用杠桿原理法計(jì)算荷載位于靠近主梁支點(diǎn)時(shí)的荷載橫向分布系數(shù)m。荷載位于指點(diǎn)時(shí)1號(hào)梁相應(yīng)汽車-II級(jí)和人群荷載的橫向分布系數(shù)，如圖1-2。圖2-4杠桿原理法計(jì)算橫向分布系數(shù)（尺寸單位：cm）1號(hào)梁：公路II級(jí)m=Σn／2==0.438人群荷載m==1.422同樣方法計(jì)算2、3號(hào)梁梁端橫向分布系數(shù)為:2號(hào)梁：公路II級(jí)m=0.500人群荷載m==-0.4223號(hào)梁：公路II級(jí)m=（0.938+0.250）/2=0.594人群荷載m==0②當(dāng)荷載作用跨中時(shí)，1號(hào)邊主梁的橫向分布系數(shù)：寬跨比==0.4＜0.5.故用偏心壓力法計(jì)算橫向分布系數(shù)ma）求荷載橫向分布影響線豎標(biāo)n=5梁間距為1.60則:a+……a=(2×1.60)+1.60+0+(-1.60)+(-2×1.60)=25.60m1號(hào)梁在2個(gè)邊主梁處的橫向影響線的豎標(biāo)值為：==+=0.60==-0.20b）繪制荷載橫向分布影響線，并按最不利布載，如圖1-3所示。圖2-5剛性橫梁法計(jì)算橫向分布系數(shù)圖示（尺寸單位：cm）c）計(jì)算m1號(hào)梁：汽-II:m=(0.522+0.395+0.177-0.005)/2=0.504人群：m==0.620同樣方法計(jì)算2、3號(hào)梁的橫向分布系數(shù)為:2號(hào)梁：汽-II:m=0.455人群：m=0.3913號(hào)梁：汽-II:m=0.409人群：m=0.171×2=0.342表2-4荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號(hào)公路-II級(jí)人群1跨中0.5040.620支點(diǎn)0.4381.442續(xù)表1-42跨中0.4550.391支點(diǎn)0.500-0.4223跨中0.4090.342支點(diǎn)0.5940.000均布荷載和內(nèi)力影響線的面積計(jì)算汽-II均布荷載（kN/m）人群（kN/m）影響線面積（m或m）影響線圖示M10.5×0.75=7.8753.0×0.75=2.25===48.51Q7.8752.25==2.438Q7.8752.25==9.85注：10.5KN/m為公路-I級(jí)車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；計(jì)算跨徑小于50m時(shí)，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值為3.0kN/m。（3）公路II級(jí)中集中荷載P的計(jì)算計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)：P=0.75[180+]=179.1kN計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)：P=1.2×179.1=214.92kN注：當(dāng)計(jì)算跨徑在5-50m之間時(shí)，P用直線內(nèi)插求得。（4）計(jì)算沖級(jí)系數(shù)A=0.3902mI=0.066146mG=0.3902×25=9.76kN/mG/g=9.76/9.81=0.995kN.s/mC混凝土E取3×10N/mf=5.713Hz∵1.5Hz＜f＜14Hz∴=0.1767lnf-0.0157=0.292則1+=1.292（5）跨中彎矩M1/2的計(jì)算因雙車道不折減，故=1。代入下式得：S=（1+）××[mq+mPy]S=mq表2-5公路II級(jí)產(chǎn)生的彎矩（kN.m）梁梁號(hào)內(nèi)力m1+u彎矩效應(yīng)m××(1+)×[×＋×]1M1/20.5041.2927.87548.51179.14.925823.132M1/20.45548.514.925743.123M1/20.40948.514.925667.98表2-6人群荷載產(chǎn)生的彎矩（kN.m）梁號(hào)內(nèi)力mqy彎矩效應(yīng)m×q×1M1/20.6200.75×3.00=2.2548.5167.672M1/20.39148.5142.683M1/20.34248.5137.33按承載能力極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)重力對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力不利時(shí)計(jì)算彎矩效應(yīng)組合：=1.2S+1.4S+0.80×1.4S表2-7跨中彎矩基本組合表（kN.m）梁號(hào)內(nèi)力恒載人群汽車1M1/2778.867.67823.132162.732M1/2809.0742.68743.122059.053M1/2809.0737.33667.981947.87（6）活載跨中剪力Q計(jì)算表2-8公路——二級(jí)產(chǎn)生的跨中剪力（kN）梁號(hào)內(nèi)力(1)1+(2)(3)(4)(5)(6)(1)(2)[(3)(4)+(5)(6)]10.5041.2927.8752.438214.920.582.4820.45574.4630.40966.93表2-9人群荷載產(chǎn)生的跨中剪力（kN）梁號(hào)內(nèi)力(1)(2)q(3)(1)(2)(3)10.6202.4382.253.4020.3912.1430.3421.88（7）支點(diǎn)剪力的計(jì)算①計(jì)算支點(diǎn)截面汽車荷載最大剪力繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點(diǎn)剪力影響線如圖7-4所示：圖2-4m圖2-6中橫隔梁內(nèi)力計(jì)算（尺寸單位：cm）P=1作用在1號(hào)梁軸上時(shí)（）=×1.5d+×0.5d-1×1.5d=0.6×1.5×1.6+0.4×0.5×1.6-1.5×1.6=-0.64P=1作用在5號(hào)梁軸上時(shí)=×1.5d+×0.5d=(-0.20)×1.5×1.6+0×0.5×1.6=-0.48P=1作用在2號(hào)梁軸上時(shí)（=0.40，=0.30）=×1.5d+×0.5d-1×0.5d=0.40×1.5×1.6+0.30×0.5×1.6-0.5×1.6=0.402.4.3將求得的計(jì)算荷載P在相應(yīng)的影響線上按最不利荷載位置加載，對(duì)于汽車荷載并入沖擊影響力（1+），得：表7-4截面內(nèi)力計(jì)算表公路-II級(jí)彎矩MM=（1+）··P·=1.292×1×108.65×（0.92+0.29）=169.85kN剪力QQ=（1+）··P·=1.292×1×126.56×（0.575+0.350+0.188-0.038）=175.78kN基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流量控制器的開(kāi)發(fā)基于MSP430單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)及智能網(wǎng)絡(luò)水表的設(shè)計(jì)基于MSP430單片機(jī)具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與回放功能的嵌入式電子血壓計(jì)的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的氨分解率檢測(cè)系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)鍋爐的單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)控制的電磁振動(dòng)式播種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)\t"_bla