[工学]内蒙古大学创业学院桥梁毕业设计X河

内蒙古大学创业学院《桥梁工程》毕业设计X河桥位原始资料1.设计流量：1641 m3/s2.设计流速：3.91m/s3.河床比降: 0.8‰4.汛期洪水含沙量：16kg/m35.桥位处于山前平原区。

汛期多为七、八级风，风速为17m/s，风压0.75kpa，河流现象不严重亦无流木及较大漂浮物，无航道和无抗震要求。

6.该河为季节性河流，洪水时波浪推进长度为500m，此段水深与桥位处基本相同，该地区标准冻深为1.40m，雨季在七、八、九月份，水文计算及方案比选根据地质纵剖面图绘出的河床桩号，绘制河流纵断面图。

（见下表1.1）表1.1由于滩槽不易划分,故河床全部改为河槽W c=430.52㎡B c=233.8 mh c =BcW c=1.84 m i=0.8‰∴V c = n1×h c 2/3×i 1/2=1.84×（025.01）2/3×0.00081/2=1.7m/sQ s = W c ×V c =430.52×1.7=730 m/s ∴因为计算流量和流速与设计值相差比较大 ∴本设计取设计流量和流速过水面积、水面宽度、湿周计算表 表1.21.4 拟定桥长X 河属于变迁性游荡河段，查课本《桥涵水文》（2010交通版）采用（12-15）公式计算：已知：设计流量16413m 设计流速3.91m/s k=0.69 d=(0.12+1.5)/2=0.81(m) J=i=0.00082.00/d εξ= j l /*375.01υε-=4/1200)/(KB L J Q B j ==ξ现初步拟定采用预应力钢筋混凝土T 型梁桥。

300=L 桥墩宽1.5m ，采用双柱式桥墩。

mL J Q B d l j j944.1636.237*69.06.237)0008.01641(*99.0)(99.081.095.095.05.1.391.3*375.01375.0141241202.02.0=========--=-=∴ξεξυε所以桥孔净长应不小于190m 。

1.5 计算桥面标高非通航河流的桥面标高可按规定计算：D j p h h h H H ∆+∆+∆+=∑min （1）、雍水高度F r =c C gh V2=3.912/9.8×1.84=0.88＜1 即设计流量通过时为缓流v 0M = v c =v s =3.91 m/s∴A j =430.52－6×1.5×1.84=413.96㎡s m Q m /03=01641/0/==p m Q Q 查表得：05.0=ηsm A Q V c j p M /94.3)91.396.4131641(21)(21=+=+=υ最大雍水高度：)91.394.3(*05.0)(222020-=-=∆υυηE 桥下雍水高度：m E E 005.02/'=∆=∆ （2）、 波浪高度D υ=17m/s D=500m H =1.84m m B 55.235=w ww D D w L g H h th g K th H g th h υυυυ/)(7.013.0)(0018.0)(7.03.1*3.27.0245.027.02⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=xx xx ee e e thx --+-= （双曲正切函数） 41.042.2*17.042.21.009.084.1/17.017.0==∴=<==∴=L F h K Hhh （3）、 计算水位H j =H s +Σ△h=1132.4+0.41+0.005=1132.89m （4）、 桥面标高不通航河段 △h T =0.5m建筑高度 △h D =1.75+0.14=1.89m桥面标高 D j p h h h H H ∆+∆+∆+=∑min =1132.89+0.5+1.89=1135.28m 路面标高 1138.20m 所以桥面标高取 1138.20m1.6冲刷计算（1）、 一般冲刷本河为山前平原区宽滩河流，对该桥位地址断面图分析，河床地址为沙夹粘土。

按沙质河槽计算，已知汛期洪水含沙量3/16m kg =ρ 河槽一般冲涮根据公式（13-5）计算如下：⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=h h E L Q h j cpp max 5261εξ 已知：桥下河槽部分的计算流量：s m Q cp /16413= 单宽流量集中系数：8.1=ξ已知：桥下河槽部分的计算流量：s m Q cp /16413= 单宽流量集中系数：8.1=ξ桥孔侧收缩系数：06.01⎪⎪⎭⎫⎝⎛=c c h B K ε（k=0.92次稳定河段）0h 平均断面水深2.8m ，=ε0.96 E=16kg/3m 土壤平均粒径0.81mm 河槽部分桥孔净长j L =228m 最大断面水深 m ax h =3.1mmh h Ed L Q h jcpp 02.18.21.381.0*16*228*96.01641*8.15361max 5361=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=ξξ （2）、 局部冲刷采用包达可夫公式计算：p n bb h h ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1max υυ桥下设计流速 s m p /91.3=υ 岩土不容许冲涮流速=max υ0.72m/s 一般冲涮m h p 02.1= 墩台形状指数 n=1/3m h p h p n p 77.002.1*172.091.3131max =⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∴υυ （3）冲涮值组合：m h h D p 79.102.177.0=+=+ （4）、 桥下河槽最低冲刷线标高m h h H H b p s m 28.112777.002.107.1129=--=--=（5）确定墩台基底最浅埋置标高非岩性河床墩台基底埋置深度在最大冲涮线下不小于基底埋置深度安全值∆。

查《公路工程水位勘测设计规范》《JTG -2003》基底埋置深度安全值表一般桥∆=2.5m ， 桥梁各墩台基底最浅埋置深度标高m H TM 78.11245.228.1127=-=，据此标高可绘制各墩台最浅埋置线。

二、上部构造计算1.桥梁跨径及桥宽标准跨径：30m （墩中心距离） 计算跨径：29.16m 主梁全长：29.96m 桥面净空： 净-9+2⨯1.52.设计荷载设计荷载： 公路Ⅱ级 ，人群荷载3.0KN/m 23.材料及工艺主梁、人行道、栏杆及铺装层均采用C40号混凝土，采用1×7标准型-15.2-1860-Ⅱ-GB/T 5224—1995钢绞线，纵向抗拉普通钢筋采用HRB400钢筋，箍筋及构造钢筋采用HRB335钢筋，按后张法施工工艺制作主梁，采用HVM15-9型锚具。

4.设计依据《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ021-89《公路工程技术标准》JTJ01-88基本计算数据见下表（一）横截面布置1.主梁间距与主梁片数主梁间距通常应随梁高与跨径的增大而加宽为经济，同时加宽翼板对提高主梁截面效率指标ρ很有效，故在许可条件下应适当加宽T梁翼板。

因该桥采用30m预应力混凝土简支T形梁桥,主梁间距均为220㎝,(T梁的上翼缘宽度为180㎝,保留40㎝的湿接缝),考虑人行道适当挑出,故净-9+2×1.5m人行道的桥宽采用五片主梁（如图一）。

2.主梁跨中截面主要尺寸拟定A 主梁高度预应力混凝土简支梁桥的主梁高度与其跨径之比通常在1/14--1/25之间,高跨比约在1/18—1/19之间。

当建筑高度不受限制时，增大梁高往往是较经济的方案，因为增大梁高可节省预应力钢束用量，同时梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。

随跨径增大而取较小值,随梁数减少而取较大值。

本设计取用主梁高度为200㎝。

B 主梁截面细部尺寸T梁翼板的厚度取决于桥面板承受车轮局部荷载的要求,还应考虑是否满足主梁受弯时上翼板受压的强度要求。

本设计预制T梁的翼板厚度取用20㎝,翼板根部加厚到26㎝,以抵抗翼缘根部较大的弯矩。

在预应力混凝土梁中腹板内因主拉应力甚小,腹板厚度一般由布置制孔管的构造决定,同时从腹板本身的稳定条件出发,腹板厚度不宜小于其高度的1/15。

因此T梁腹板厚度均取20㎝。

马蹄尺寸基本由布置预应力钢束的需要确定的,设计实践表明,马蹄面积占截面总面积的10%--20%为合适。

初拟马蹄宽度54㎝,高度29㎝。

马蹄与腹板交接处做成45度斜坡的折线钝角，以减小局部应力。

3．横截面沿跨长的变化本设计主梁采用等高度形式，横截面的T梁翼板厚度沿跨长不变，马蹄部分和腹板为配合钢束弯起而从第一道内横隔梁开始向支点逐渐抬高。

尺寸如图2所示。

4.计算截面几何特性见表1，图示3内梁半立面2996/2图2图3跨中截面几何特性计算 表1 注：内梁截面形心至上缘距离cm AS y ii s42.768751668747===∑∑ 外梁截面形心至上缘距离cm AS y ii s 43.758913672311===∑∑ 5.检验截面效率指标ρ （希望ρ在0.45-0.55之间）内梁 上核心距 cm yA I K xis22.4158.123875144580193=⨯==∑∑下核心距 cm yA I K six 66.66==∑∑截面效率指标 ρ=5.054.0>=+hK K xs 外梁 上核心距 cm yA I K xi s 58.4057.124891345051149=⨯==∑∑下核心距 01.67==∑∑sixyA I K截面效率指标 ρ=5.0537.0>=+hK K xs 表明以上初拟的主梁跨中截面尺寸是合理的。

6.横隔梁的设置在荷载作用处的主梁弯矩横向分布,当该处有内横隔梁时它比较均匀,否则直接在荷载作用下的主梁弯矩很大。

为减小对主梁设计起主要控制作用的跨中弯矩，在跨中设置一道中横隔梁；当跨度较大时，四分点处也宜设置内横隔梁。

本设计在两支座中心线间每隔4.86m 设置一道横隔梁。

（二）主梁内力计算根据上述梁跨结构纵、横截面的布置，并通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面（取跨中、四分点、变化点和支点截面）的恒载和最大活载内力，然后再进行主梁内力组合。

1.恒载内力计算1．恒载集度（1）预制梁自重内梁：a.跨中截面计算，主梁的恒载集度 ⑴g 8.21258751.0=⨯=KN/mb.由于马蹄抬高所增加重量折算成恒载集度 ()214.096.29/2517.086.429.060.0224=⨯⨯⨯-⨯⨯=　g ⑵KN/m c.由于腹板加厚所增加的重量折算成恒载集度 240.296.29/252286.44.08751.03494.1=⨯⨯+⨯-=）（）（⑶g 主梁端截面=1.3494m 2d.横隔板隔梁体积()365.0206.046.0217.0259.091.071.099.051.1185.022=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯--⨯+-⨯⨯⨯= KN/m 端横隔梁体积()275.0206.029.0259.091.071.082.051.1185.02=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⨯-⨯+-⨯⨯⨯=KN/m 970.196.29/252275.05365.04=⨯⨯⨯⨯=）（）（）（g KN/m 所以，预制梁恒载集度（内梁）1g =21.8+0.214+2.14+1.97=26.06KN/m 外梁：⑴g =71.22259083.0=⨯KN/m ()2g =0.214KN/m ()3g =2.240 KN/m ⑷g =0.0398KN/m 所以，预制梁恒载集度（外梁）1g =22.71+0.214+2.24+0.0398=25.2KN/m（2）二期恒载内梁：现浇T 梁翼板恒载集度 ⑸g =0.20×0.4×25=2.0KN/m 外梁：现浇T 梁翼板恒载集度 ⑸g =0.20×0.2×25=1.0KN/m 另外，一侧栏杆和人行道1.86KN/m 桥面铺装层：4cm 沥青混凝土：64.8240.904.0=⨯⨯ KN/m9.7cmC40混凝土：()72.13250.9097.003.021=⨯⨯+⨯KN/m若两侧栏杆，人行道和桥面铺装均平摊给5片主梁，则：[]311.6)72.1364.8(86.1251=++⨯⨯=g KN/m所以：二期恒载集度内梁：2g =2.0+6.311=8.311KN/m 外梁：2g =1.0+6.311=7.311KN/m2.恒载内力如图4所示,设x 为计算截面离左支座的距离，并令a=x/l,则： 主梁弯矩和剪力的计算公式分别为： Md=α(1-α)12g/2 Qd=(1-2α)lg/2恒载内力见表2剪力影响线弯矩影响线恒载内力计算图 图4恒载内力计算表 表22活载内力计算（修正刚性梁法）1.冲击系数和车道折减系数 冲击系数：结构基频ccm EI l f 212π= （4-1） 注：l---结构计算跨径（m ）E---结构材料的弹性模量(N/m 2) I c ---结构跨中截面的截面惯矩(m 4) m c ---结构跨中处的单位长度质量(kg/m) G---结构跨中处每延米结构重力(N/m)g---重力加速度(m/s 2)75.381.9/104.341044580193101025.316.292386421=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-πf Hz 因为Hz f Hz 145.1≤≤所以22.00157.075.31767.00157.01767.0=-⨯=-⨯=n n l f l μ车道折减系数： 双车道不考虑汽车荷载折减，即车道折减系数ξ=1.0 2.计算主梁的荷载横向分布系数 （1）.跨中的荷载横向分布系数m c本桥跨内设有七道横隔梁，具有可靠的横向联结，且承重结构的长宽比为： L/B=29.16/（5×2.20）=2.65>2所以可按修正刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数m c a.计算主梁的抗扭惯矩I T对于T 形梁截面，抗扭惯矩可近似按下式计算：T I =31i i mi i t b c ∑= （4-2）式中：bi 和ti ——相应为单个矩形截面的宽度和厚度；Ci ——矩形截面抗扭刚度系数；M ——梁截面划分成单个矩形截面的个数。