市政桥梁设计书

1、《桥梁工程》课程设计任务书
一、课程设计题目
1、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为22米。

计算跨径为21.5米，
预制梁长为21.96，桥面净空：净——9+2×0.75米）（1—5号）
2、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为22米。

计算跨径为21.5米，
预制梁长为21.96，桥面净空：净——8.5+2×1.00米）（6—11号）
3、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为22米。

计算跨径为21.5米，
预制梁长为21.96，桥面净空：净——8+2×1.50米）（12—16号）
4、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为20米。

计算跨径为19.5米，
预制梁长为19.96，桥面净空：净——9+2×0.75米）（17—22号）
5、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为20米。

计算跨径为19.5米，
预制梁长为19.96，桥面净空：净——8.5+2×1.00米）（23—27号）
6、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为20米。

计算跨径为19.5米，
预制梁长为19.96，桥面净空：净——8+2×1.50米）（28—31号）
7、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为19米。

计算跨径为18.5米，
预制梁长为18.96，桥面净空：净——9+2×0.75米）（32—35号）
8、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为19米。

计算跨径为18.5米，
预制梁长为18.96，桥面净空：净——8.5+2×1.00米）（36—39号）
9、钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为19米。

计算跨径为18.5米，
预制梁长为18.96，桥面净空：净——8+2×1.50米）（40—43号）
二、设计基本资料
1、设计荷载：公路—Ⅱ级。

人群3.0KN/m2，每侧栏杆及人行道的重量按 4.5
KN/m计。

2、河床地面线为（从左到右）：0/0，-3/5，-4/12，-3/17，-2/22，-2/27，0/35
（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）：地址假定为微风化花岗岩。

3、材料容重：水泥混凝土23 KN/m3，钢筋混凝土25 KN/m3，沥青混凝土21
KN/m3。

4、桥梁纵坡为0.3%，桥梁中心处桥面设计高程2.00米。

三、设计内容
1、主梁的设计计算
2、行车道板的设计计算
3、桥面铺装设计
4、桥台设计
四、要求完成的设计图及计算书
1、桥梁总体布置图，主梁纵、横截面布置图（CAD出图）
2、荷载横向分布系数计算书（杠杆原理法、偏心压力法）
3、主梁内力计算书
4、行车道板内力计算书
5、所有计算书（A4）和图纸（A3）均须用计算机打印；计算书和图纸要装订成
册，应独立完成课程设计，每人交1份，每份应有封面和目录。

五、参考文献
（1）、《结构设计原理》教材
（2）、《桥梁工程》教材
（3）、公路桥梁设计手册《梁桥》（上、下册）人民交通出版社
（4）、桥梁计算示例丛书《混凝土简支梁（板）桥》（第二版）易建国主编人民交通出版社
（5）、交通部颁布标准JTG B01-2003 《公路工程技术标准》
（6）、交通部颁布标准JTG D60-2004 《公路桥涵设计通用规范》
（7）、交通部颁布标准JTG D62-2004 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
（8）、交通部颁布标准JTG D61-2005 《公路圬工桥涵设计规范》人民交通出版社
六、课程设计学时
1周（17周）
2、桥梁设计说明
桥梁设计包括纵、横断面设计和平面布置。

1、纵断面设计
桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度。

（1）本梁桥根据水文计算来确定。

标准跨径为19.00m（墩中心距离）。

本桥的跨径较小，因此上部结构的造价较低，墩台的造价较高。

为了结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。

（2）本梁桥为跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要，结合桥型.跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。

（3）桥上纵坡不大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。

2、横断面设计
桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。

桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。

（1）本梁桥桥面行车道净宽为：净-8.52 1.00
+⨯m人行道
（2）为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面中央倾向两侧的1.5%-3.0%的横向坡度，本桥设置为1.88%。

3、平面布置
（1）桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。

（2）从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。

必要时通常不宜大于45o，在通航河流上则不宜大于5o。

4、桥面铺装
为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。

本桥设置6cm厚沥青混凝土和10cm厚C25混凝土作垫层的桥面铺装。

5、桥面伸缩缝
为了保证桥跨结构在气温变化、活栽作用、混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设
置横向伸缩缝。

6、桥台的设计
桥台设计各个尺寸及施工说明全在图纸003号。

并参照施工规范施工。

3、计算书
装配式钢筋混凝土简支T 形梁内力设计
3—1 设计基本资料 1. 桥面净空
净—(8.52 1.00m +⨯）人行道。

2. 主梁跨径和全长
标准跨径：19.00K L m =（墩中心距离）； 计算跨径：18.5L m =（支座中心距离）； 主梁全长：=18.96L m 全（主梁预制长度）。

3. 设计荷载
公路II -级和人群荷载23.0KN m 。

4. 材料
桥面铺装为6cm 沥青表面处治（重度为213KN m ）和平均10cm 厚混凝土垫层（重力密度为243KN m ），C30钢筋混凝土T 梁翼板重度为253KN m 。

5、结构尺寸
结构尺寸如图1所示。

6、已知力
每侧栏杆及人行道质量的作用力为4.5KN m 。

横断面
图1 T 梁的结构尺寸（尺寸单位:cm ）
3—2 行车道板计算
考虑到主梁翼缘板在接缝处沿纵向全长设置连接钢筋，故行车道板可按两端固结和中间 铰接的板计算。

1. 结构自重及内力（按纵向1m 宽的板条计算） 1) 每平方米板上的结构自重g
沥青表面处治：()10.06 1.021 1.26g KN m =⨯⨯= C25混凝土垫层：()20.10 1.023 2.3g KN m =⨯⨯= T 梁翼板自重：()3(0.060.14)2 1.025 2.5g KN m =+⨯⨯= ()6.06i g g KN m ==∑
2) 每米宽板条的恒载内力
()22011
=-gl - 6.060.86=-2.2422
M KN m ⨯⨯恒
()0= 6.060.86 5.21Q gl KN =⨯=恒 2. 汽车车辆荷载产生的内力
将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，如图2所示。

后轮轴重力标准值为P=140KN,轮压分布宽度如图3所示。

车辆荷载后轮着地长度为20.20a m =，宽度为20.60b m =，则：
p/2(单轮)
图 2 梁横截面图（尺寸单位：cm ） 图3 汽车车辆荷载的
计算图示（尺寸单位：cm ）
()1220.2020.160.52a a H m =+=+⨯=
()1220.6020.160.92b b H m =+=+⨯= 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度
1020.52 1.420.86 3.64a a d l m =++=++⨯=
由于这是汽车荷载局部加载在T 梁的翼缘板上，故冲击系数1 1.3u += 作用于每米宽板条上的弯矩为：
011+)(4)4M p l b a μ⨯⨯-总=-（
1.32140(0.860.924)4 3.64=-⨯⨯⨯-⨯ 15.75()KN m =-
作用于每米宽板条上的剪力为
=
1+)4Q p a μ⨯剪（ 1.32140(4 3.64)=⨯⨯⨯ 25()KN =
3. 内力组合
承载能力极限状态内力组合计算 基本组合：
=1.2+1.4M M M 活总恒
1.2(
2.24) 1.4(15.75)=⨯-+⨯- 24.74()KN m =- =1.2 Q 1.4Q Q +活总恒 1.2 5.21 1.425=⨯+⨯ 41.25()KN =
3—3 主梁计算
假定桥面构造各部分重力平均分配给各根主梁承担，以此计算作用于主梁的每延米恒载强度，计算见表1和表2。

表1 结构自重集计算表
表2 主梁自重产生的内力
m
)x-
中主梁
1. 计算横向分布系数 1）主梁的荷载横向分布系数
（1）荷载位于支点时，按杠杆原理法计算荷载横向分布分布系数。

如图4所示1号梁、2号梁、3号梁的横向分布影响线。

（b)1号梁
（c）2号梁
（d）3号梁
图4 杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm ）
1号梁
1
2121.85
0.050.974;0.026
1
1.901 1.90ηηηη=
⇒==⇒= 12
0.9740.026
0.52
2
oq m ηη++==
=
1
190
1.5; 1.500
19095
r or r r m ηηη=
⇒===+ 2号梁
31
21230.05
1.850.650.026;0.974;0.3421 1.91 1.91 1.9
ηηηηηη=
⇒==⇒==⇒=
最大位置1230.0260.9740.342
0.6712
oq m y y y ++=++=
=
2号梁人行道荷载 引起负反力，不考虑布载。

3号梁
1
2121.25
0.750.658;0.3951 1.91 1.9
ηηηη=
⇒==⇒=
0.6580.395
0.5262
oq m +==
0or m =
（2）荷载位于跨中时，按偏心压力法计算1号梁、2号梁、3号梁的荷载横向分布系数，如图5所示。

（b)1号梁
（d）3号梁
（c）2号梁
公路----2级
公路----2级
图5 偏心压力法计算横向分布图示
此桥设有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨度比为
18.5025 1.9
l B =≈⨯ 故可按偏心压力法来计算横向分布系数c m
本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5,梁间距为1.90m ，则
5
222222
123451
i i a
a a a a a ==++++∑
()()()222
22 1.90 1.900 1.902 1.90=⨯+++-+-⨯ 14.44 3.61 3.6114.44=+++ ()236.10m =
1号梁在两个边主梁处的横向影响线的紧标值为：
()2
21112
1
2 1.901114.44
0.20.60536.1036.1
i i a n a η=⨯=+=+=+=∑ 15152
1
1 3.8 3.80.20.200.400.236.10
n i i a a n a η=⨯=
+=-=-=-∑ 2号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为： ()12212
1
2 1.90 1.90110.40536.10
n i i a a n a η=⨯⨯=
+=+=∑ ()12252
1
2 1.90 1.90110536.10
n i i a a n a η=⨯⨯=
+=-=∑ 3号梁在两个边主梁处的横向影响线的竖标值为均为0.2绘出荷载横向分布影响线 ，并按最不利位置布载，其中人行道缘石1号梁轴线的距离∆为
()1.45 1.000.45m -=
荷载横向分布影响线的零点至1号梁位的距离为x 可按比例关系求得
4 1.90.60.2
x x ⨯-=()5.70x m ⇒= 并据此计算出对应各荷载的影响线紧标qi η和r η 1号梁的活载横向分布系数 汽车荷载
()
123411
2
2i cq q q q q q m ηηηηη=
=+++∑ ()10.6
5.65 3.85 2.550.752 5.7=+++⨯
0.67= 人群荷载 ()11
0.60
5.70.450.50.705.70
cr r r m x x
ηη===
⨯++=
2号梁的活载横向分布系数
汽车荷载
()
123411
22
cq qi
q q q q m ηηηηη=
=+++∑ ()10.4
7.55 5.75 4.45 2.6527.6=+++⨯
0.537= 人群荷载
()21
0.4
7.60.450.57.6
cr r r m x x
ηη==
⋅=
⨯++ 0.45= 3号梁的活载横向分布系数 汽车荷载
()
123411
22cq qi q q q q m ηηηηη=
∑+++ ()1
0.20.20.20.22=+++
0.4= 人群荷载
0.20.20.4cr r m η==+= 2) 公路II -级均布荷载和集中荷载的计算 公路II -级均布荷载
k q =()10.50.757.875KN m ⨯= 公路II -级 集中荷载： 计算弯矩效应时
()()3601800.7518018.550.75238175.5505K P KN -⎡
⎤=⨯+-=⨯=⎢⎥-⎣⎦
计算剪力效应时
()1.2175.5210.6K P KN =⨯= 人群荷载 ()3.0 1.0 3.0KN m ⨯=
3)计算冲击系数μ 简支桥梁：
()
41.0610f G KN m =
=⨯
()4
3221.0610 1.081109.8
c G m Ns m g ⨯==
=⨯ C30混凝土102310E N m =⨯
()()1881810140
101401802221881811214018
2
x a -⨯⨯+⨯⨯=
-⨯⨯+⨯ ()43.8cm =
()2
33
2
110118818101701043.818140122121401814043.82c I ⎛
⎫=⨯-⨯+⨯⨯-+⨯⨯ ⎪⎝⎭⎛⎫+⨯⨯- ⎪
⎝⎭
48419243()cm = ()40.08419243m =
则
23.14218.5f =⨯ 7.002=
HZ f HZ 145.1≤≤
0.1767ln 0.01570.1767ln 7.0020.0157f μ=-=- 0.328= 所以 1 1.328μ+=
4)影响现面积计算
影响线的面积计算见表3。

表3 影响线面积计算
1截面弯矩及跨中剪力计算
5）跨中、4
ξ。

内力计算表4。

因为双车道不折减，所以1
=
1截面弯矩及跨中剪力计算表表4 跨中、4
6）计算支点截面汽车荷载最大剪力
绘制荷载截面横向分布系数沿桥纵向的变化图形和支点剪力影响线，如图6所示。

公路--2级人群Qo影响线
m c =0.674
y
m c =0.674（a）1号梁
0人群人群（b）2号梁
（c）3号梁
m o =0.5m o =1.500y =0.919
y =y =m o =1.000
图6 支点剪力计算图示（尺寸单位：m ）
横向分布系数变化区段的长度：
m 变化区荷载重心处的内力影响线坐标为：
1118.5 4.6518.50.9163y -
⎛⎫
=⨯-⨯= ⎪⎝⎭
1号梁支点的最大剪力为：
()()()i k c c c k y p m y m m a m q Q ⋅⋅⋅⋅++⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡-+Ω⋅⋅+=ξμξμ121001
4.65
1.32817.875[0.6749.25(0.50.674)0.916]2
1.32810.67421.06 1.0
61.33188.50249.83
=⨯⨯⨯⨯+-⨯+⨯⨯⨯⨯=+=
2号梁支点的最大剪力为：
()()()i k c c c k y p m y m m a m q Q ⋅⋅⋅⋅++⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡-+Ω⋅⋅+=ξμξμ121002
()4.651.32817.8750.5379.250.6710.5370.916 1.32810.537210.621.0
⎡
⎤=⨯⨯⨯⨯+-⨯+⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⨯ 54.93150.19=+
()205.12KN = 3号梁支点的最大剪力为：
()()()i k c c c k y p m y m m a m q Q ⋅⋅⋅⋅++⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡-+Ω⋅⋅+=ξμξμ121003
()4.651.32817.8750.49.250.5270.40.916 1.32810.4210.621.0
⎡
⎤=⨯⨯⨯⨯+-⨯+⨯⨯⨯⎢⎥⎣⎦⨯ 41.52111.87=+
153.40()KN =
7）计算支点截面人群荷载最大剪力 1号梁人群荷载引起的支点剪力：
()-⋅-+Ω⋅⋅=y q m m a
q m Q r v r c r 02
1
()4.65
0.739.25 1.50.730.9162
=⨯⨯+⨯-⨯⨯
()24.54KN =
2号梁人群荷载引起的支点剪力：
()-⋅-+Ω⋅⋅=y q m m a
q m Q r v r c r 02
2
()4.65
0.45039.2500.45030.9162
=⨯⨯+-⨯⨯
()9.61KN =
3号梁人群荷载引起的支点剪力：
()-⋅-+Ω⋅⋅=y q m m a
q m Q r v r c r 02
2
()4.65
0.439.2500.430.9162
=⨯⨯+-⨯⨯
()8.54KN = 2、主梁内力组合见表5。

表5 主梁内力组合表
注：带：“√”为确定的控制设计的计算内力。

4、主要参考文献
（1）、《结构设计原理》教材
（2）、《桥梁工程》教材
（3）、公路桥梁设计手册《梁桥》（上、下册）人民交通出版社
（4）、桥梁计算示例丛书《混凝土简支梁（板）桥》（第二版）易建国主编人民交通出版社
（5）、交通部颁布标准JTG B01-2003 《公路工程技术标准》
（6）、交通部颁布标准JTG D60-2004 《公路桥涵设计通用规范》
（7）、交通部颁布标准JTG D62-2004 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》
（8）、交通部颁布标准JTG D61-2005 《公路圬工桥涵设计规范》人民交通出版社。