桥梁工程课程设计新

辽宁工业大学《桥梁工程》课程设计计算书开课单位：土木建筑工程学院2014年12月目录第一章设计基本资料 (1)1.1跨度和桥面宽度 (1)1.2主要材料 (1)1.3箱型梁构造形式及相关参数 (2)1.4设计依据与设计规范 (3)第二章主梁的几何特性计算 (4)2.1计算截面几何特性 (4)2.2检验截面效率指标ρ (7)第三章桥面板计算 (7)3.1 横隔梁设置 (7)3.2 每延米恒载计算 (7)3.3 恒载内力计算 (8)3.4 车辆荷载产生的内力 (8)第四章主梁内力计算 (9)第五章荷载横向分布计算 (12)5.1 支点截面横向分布系数计算 (12)5.2跨中截面横向分布系数计算 (14)第六章活载影响下主梁内力计算 (15)6.1活载内力计算 (15)6.2荷载内力组合 (17)第七章横隔梁内力计算 (19)7.1作用在横梁上的计算荷载 (19)7.2绘制横隔梁的内力影响线 (19)第八章主梁挠度计算 (20)8.1验算主梁变形 (20)8.2判断是否设置预拱度 (20)8.3 计算预拱度最大值 (21)第九章支座计算 (21)9.1板式橡胶支座的选择 (21)9.2确定支座的厚度 (21)9.3确定橡胶片总厚度 (22)9.3支座偏移验算 (22)9.4验算支座滑移稳定性 (23)第一章 设计基本资料1.1跨度和桥面宽度1) 标准跨径：30m （墩中心距）2) 计算跨径：29.55m3) 主梁全长：29.96m4) 桥面宽度：净9+2×1.0m 人行道5) 人群荷载：23.5/m KN6) 每侧栏杆及人行道的重量：4.5/m KN1.2主要材料1) 混凝土：箱梁为50C 号，铰缝采用40C SCM 灌浆料以加强铰缝；桥面铺装为12cm厚40C 防水砼（S6）+10cm 沥青砼；栏杆采用25C 号混凝土。

2) 预应力钢绞线：符合国际通用标准ASTMA416-92规定。

单根钢绞线直径为φ15.24mm ，面积A=140mm2,标准强度1860by R MPa =，弹性模量51.9510E MPa =⨯。

3) 选用R235及HRB335钢筋，其技术标准应符合国家标准（GB1499-1998）及（GB13013-1991）的规定。

4)锚具：采用《公路桥梁预应力钢绞线用锚具、连接器规格系列》产品，管道成孔采用金属波纹管。

5)支座：采用板式橡胶支座。

6)其他材料：砂、石、水的质量要求均按《公路桥梁施工技术规范》有关条文办理。

1.3箱型梁构造形式及相关参数⑴本箱型梁按全预应力混凝土构件设计，施工工艺为后张法。

⑵主梁尺寸拟定：梁高：根据设计经验,梁高跨比通常为1/14-1/25，本设计初步尺寸定为1.3m，跨中：预制箱型梁顶板厚0.2m，底板厚0.2m腹板厚0.2m.端部：预制箱型梁顶板厚0.2m，底板厚0.30m横隔梁：横向共计五片箱型梁，中间设四个横隔梁。

高 1.1m,上部宽0.5m,下部宽 0.5m。

⑶预应力管道采用金属波纹管成形，波纹管内径为60mm，外径为67mm，管道摩擦系数μ=0.2，管道偏差系数k=0.0015,锚具变形和钢束回缩量为6mm(单端)。

⑷沥青混凝土重度按23KN/m3计，预应力混凝土结构重度按26 KN/m3计，混凝土重度按25 KN/m3计，单侧防撞栏线荷载为4.5KN/m 。

⑸据以上拟定的各部分尺寸，绘制箱型梁的跨中及端部截面图。

图1-1 跨中横断面图1-2 边主梁支点处断面图图1-3 中主梁跨中断面图1.4设计依据与设计规范1)《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）2)《公路桥涵设计通用规范》（JIG D60—2004）3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JIG D62—2004）4)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041—2000）5)《公路交通安全设施设计规范》（JTG D81—2006）第二章主梁的几何特性计算2.1计算截面几何特性计算截面几何特征，计算时可将整个主梁截面划分为n个小块面积进行计算，跨中截面几何特征计算公式如下：毛截面面积：各分块面积对上缘的面积距：毛截面重心至梁顶的距离：毛截面惯性距计算移轴公式：式中A m——分块面积；y i——分块面积重心至梁顶的距离；y s——毛截面重心至梁顶的距离；S i——各分块对上缘的的面积距；I i——各分块面积对其自身重心的惯性距。

图2-1箱梁分块面积简图表2-1 跨中截面几何特性计算表2.2检验截面效率指标ρ由此可计算出截面效率指标ρ：因此截面效率指标：根据设计经验，一般界面效率指标取0.45~0.55，本次课程设计截面效率在此范围内，且大于0.5，故截面合理。

第三章桥面板计算3.1 横隔梁设置在端部及跨中和1/4跨设置横隔梁板的计算跨径 1.5l m=，01.25l m=3.2 每延米恒载计算沥青混凝土：230.1 1.0=2.3k N m⨯⨯混凝土铺装：250.12=3.0k N m⨯混凝土翼板：20.525 5.92/1.5kN m ⨯⨯0.55⨯0.10⎛⎫+0.2⨯1.5⨯= ⎪⎝⎭合计： 5.92 2.88 2.311.1/g kN m =++=3.3 恒载内力计算 跨中弯矩：221111.1 1.5 3.121988og M gl kN m ==⨯⨯=⋅ 支点弯矩：0 1.25 6.937522gl V kN 11.1⨯=== 3.4 车辆荷载产生的内力1) 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62——2004)，汽车荷载的冲击系数为0.3。

：压力面尺寸计算 板的有效工作宽度： 1.520.64 1.14 1.4333ll a m m +=+=><，分布宽度不重叠。

所以取 1.14a m =。

0100.640.20.84,0.843l a a t m a m =+=+=>=取 2) 跨中弯矩计算3) 支点剪力计算表3-1 内力组合表4) 单向板内力跨中弯矩00.50.531.12615.563M M kN m ==⨯=⋅中支点弯矩00.70.731.12621.788M M kN m =-=-⨯=-⋅支支点剪力096.946V kN =。

第四章 主梁内力计算4.1结构自重内力计算1． 在计算结构自重内力时，为了简化起见，将横梁，铺装层，人行道和栏杆等重量均匀摊给各主梁承受。

因此计算出结构自重集度g 之后，则梁内各截面的弯矩M 和剪力Q 计算公式为：式中 l ——简支梁的计算跨径；X ——计算截面到支点的距离。

2．计算结构自重集度A.跨中截面断主梁自重B.底板加厚与腹板变宽段梁的自重近似计算（长1.68m ）C.支点段梁的自重D.边主梁的横隔梁横隔梁体积()0.4 1.50.10.50.5 1.55 1.50.4 1.550.992V KN +⨯⎡⎤=⨯⨯+⨯-⨯=⎢⎥⎣⎦故半跨内横隔梁重度430.992471.28g KN =⨯⨯=E.主梁永久作用集度3.二期永久作用A.顶板中间湿接缝集度B.边梁现浇部分横隔梁一片端横隔梁体积0.50.87 1.650.71775⨯⨯=C.桥面铺装层：10cm 厚沥青混凝土铺装：0.192320.7KN m KN m ⨯⨯=12cm 厚C50混凝土铺装：0.192421.6KN m KN m ⨯⨯= D.栏杆和人行道8 2.0g KN m =E.边梁二期永久作用集度：表4-1 边梁永久作用计算表第五章荷载横向分布计算5.1 支点截面横向分布系数计算1）冲击系数和车道折减系数冲击系数和车道折减系数计算：结构的冲击系数μ与结构的基频f有关，故应先计算结构的基频，简支梁桥的基频可按下式计算其中31.2672610/3353.271/9.81cGm kg m kg m g⨯⨯===由于1.5Hz≤f≤14Hz,故可由下式计算出汽车荷载的冲击系数当车道大于两车道时，应进行车道折减，三车道折减22%，四车道折减33%，但折减后不得小于用两车道布载的计算结果。

1)按杠杆原理法进行荷载横向分布系数计算的基本假定是忽略主梁之间横向结构的联系作用，即假设桥面板在主梁梁肋处断开，而当做沿横向支承在主梁上的简支梁或悬臂梁来考虑。

对于汽车、人群的荷载横向分布系数的计算公式如下：汽车 2q oq m η=∑人群 or r m η=式中 q η、r η --汽车车轮和人群荷载集度的影响线竖标值。

2) #1梁荷载横向分布系数首先绘制#1梁荷载横向分布影响线，如下 图5-1 1号梁荷载横向分布影响线再根据《桥规》规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置，对于汽车荷载，规定的汽车横向轮距为 1.8m ，两列汽车车轮的横向最小间距为1.3m ，车轮距离人行道缘石最小距离为0.5m ，因此，求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，可得#1梁的荷载横向分布系数为： 公路--I 级 0.870.087=0.478522q oq m η+==∑ 人群荷载 1.3or r m η==3) #2梁荷载横向分布系数同理，绘制#2梁荷载横向分布影响线，如下： 图5-2 2号梁荷载横向分布影响线因此，求出相应于荷载位置的影响线竖标值后，可得#2梁的荷载横向分布系数为：公路--I 级 10.210.430.8222q oq m η++===∑人群荷载 0.3or r m η==4) #3梁荷载横向分布系数同理，绘制#3梁荷载横向分布影响线，如下：图5-3 3号梁荷载横向分布影响线公路--I 级 10.210.430.8222q oq m η++===∑双车道，横向分布系数无折减。

5.2跨中截面横向分布系数计算1) 偏心压力法 因为l/b 大于2 所以采用偏心压力法2) 求荷载横向分布影响线竖标值本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为2.3m ，则: 因此，#1梁的横向分布影响线的竖标值为： 同理，#2梁的横向分布影响线的竖标值为：3） 计算荷载横向分布系数：① #1梁荷载横向分布系数计算如下：汽车荷载:()()123111=+=0.7830.3330.117=0.500222cq q q q q m ηηηη=++-∑ 人群荷载:r = 1.047c r m η=② #2梁荷载横向分布系数计算如下：汽车荷载: =0.333cq m人群荷载: r =0.333c r m η=第六章 活载影响下主梁内力计算6.1活载内力计算1) 表6-1 均布荷载和内力影响新面积的计算：2) 车道荷载取值：公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值k q 和集中荷载标准值kP 为：10.5/k q kN m =计算弯矩时，()36018029.555180280505k p kN kN -⎡⎤=⨯-+=⎢⎥-⎣⎦ 计算剪力时，280 1.2384.48k p kN kN =⨯= ○1 跨中截面的最大弯矩和最大剪力：弯矩：()()c k k k k M M q P y =Ω+汽不计冲击力剪力：()m c k k k k V q P y =Ω+汽○2 计算4L 处截面的最大弯矩和最大剪力 弯矩：()()c k k k k M M q P y =Ω+汽不计冲击力剪力：()m c k k k k V q P y =Ω+汽○3 支点截面剪力计算不计冲击力：冲击效应：0.3530.215159.065V kN =⨯=汽6.2荷载内力组合对于1号梁，根据可能同时出现的作用效应选择三种最不利效应组合：短期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，见下表表6-2 主梁作用效应组合计算表注：○8 1.2=⨯○3+1.4⨯（○4+○5） 第七章 横隔梁内力计算7.1作用在横梁上的计算荷载(1)弯矩：()11110.58.9112320.41413.96222oq k k P q p y kN ⎛⎫=Ω+=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯= ⎪⎝⎭(2)剪力： 1.2413.96496.75oq P kN =⨯=图7-1 横隔梁的承载简图7.2绘制横隔梁的内力影响线1) 绘制弯矩影响线P=1作用在1号梁轴上时，11130.6,0.2ηη==P=1作用在5号梁轴上时，150.2η=-P=1作用在3号梁轴上时，1323330.2ηηη===2) 绘制界1Q 右的影响线：P=1作用在1号梁计算截面以右时：11i11i ==Q R ηη右右，即图7-2 中横隔梁内力影响线计算截面内力基本组合：max 0 1.4413.96=579.04M kN m =+⨯⋅短期组合：max 0.7487.91 1.3=262.71M kN m=⨯÷⋅第八章主梁挠度计算8.1验算主梁变形按《桥规》规定，验算主梁的变形时，不计入结构自重产生的长期挠度，汽车不计入冲击力。