桥梁工程课程设计说明书(1)

《桥梁工程》课程设计
----连续梁桥
学院：交通学院 专业：土木工程（路桥） 学号：44110819 姓名：郑华凯 指导老师：田立华 时间：2014-10-20
目
录
1 结构布置与尺寸拟定………………………………………………2 2 毛截面几何特性计算………………………………………………5 2.1 施工阶段——简支梁状况……………………………………5 2.2 使用阶段——连续梁阶段……………………………………5 2.3 特征截面的毛截面特性………………………………………5
3 内力计算………………………………………………………6
3.1 恒活载换算及行车道板计算…………………………………6 3.2 活载的横向分布系数计算……………………………………9 3.3 恒载及活载内力计算………………………………………13 3.4 温度应力计算………………………………………………17 3.5 基础沉降内力………………………………………………20 3.6 内力组合……………………………………………………21 3.7 内力包络图…………………………………………………23
f1
13.616 EI C 2l 2 mc
(4-1)， f 2
23.651 EI C 2l 2 mc
(4-2)
式中： f1 ， f 2 ——基频，Hz，计算连续梁冲击力引起的正弯矩效应和剪力效应 时，采用 f1 ；计算连续梁冲击力引起的负弯矩效应时，采用 f 2 ；
l ——计算跨径， m ；
1 e ai ， n ai 2
a
2
i
48.05
E ——混凝土弹性模量， Pa ；
I C ——梁跨中截面惯性矩， m 4 ； mc ——结构跨中处的单位长度质量，kg/m, mc =G/g;
G——结构跨中处每延米结构重力，N/m； g——重力加速度，g=9.81m/s 2
13.616 EI C 3.45 1010 0.66095 13.616 f1 = =3.993Hz 2l 2 mc 2 36.92 1.4217 25 103 / 9.81

1 nl G C I TC 1 1 12 E C I C ai2
2
2

1 4 36.9 0.4 E 1 7.2864 107 1 1 7 2 12 E 1.428 6.9095 10 (1.55 4.652 ) 2
0.264
中跨跨中：
3.2 活载的横向分布系数计算
采用修正偏心压力法计算连续梁跨中截面处的横向分布系数， 采用杠杆原理 法计算支点截面处的横向分布系数。 连续梁横向分布系数的计算是将变截面的连 续梁转化为等截面的简支梁进行等效计算。参考胡肇滋《桥跨结构简化分析—— 荷载横向分布》 的有关内容。 对于三等跨连续梁横向分布系数进行简化分析计算。 (1).跨中横向分布系数 连续梁等效简支梁的过程中，按照跨中的挠度相等来进行的。参考胡肇滋的 《桥跨结构简化分析——荷载横向分布》利用力法求解。 三跨等截面连续梁：
g1' 1.32103 25 33.03kN m
①每延米梁重 g1 ：包括横梁，按等面积算。 跨中截面面积 A 1 =1.42166 m 2 支点截面面积 A 2 =1.81600 m 2 一片端横梁重：1.67 0.35 3.1 25=45.30kN 一片中横梁重： （1.72 3.1-0.7462-1.2098） 0.2 25=16.88kN 加权平均截面积：
(4-3)
2 =0.1767ln6.935-0.0157=0.326
用于正弯矩效应和剪力效应：1+ 1 =1+0.229=1.229 用于负弯矩效应：1+ 2 =1+0.326=1.326 （3）行车道板计算 由于相邻两片箱梁间距较小，桥面板拟采用单向板，纵向为每延米桥面板。
图 1.5 单向板荷载计算
A1 A2 3 (36.9 1 3) A1 2 A3= = 36.9 1.42166 1.81600 1.81600 1 3 (36.9 1 3) 1.42166 2 36.9 A2 1
=1.4484 m 2
g1 =1.4484 25+
45.3 16.88 37.90kN/m 36.9
2.1 施工阶段——简支梁状况
依据《公预规》4.2.3 条，边跨及中跨边，中梁的跨中和支点截面都取实 际宽度作为有效宽度。
2.2 使用阶段——连续梁阶段
同样依据《公预规》4.2.3 条，边跨及中跨边，中梁的跨中和支点截面都 取实际宽度作为有效宽度。
2.3 特征截面的毛截面特性
本设计主梁截面变化不大，取跨中截面，支点截面作为特征截面，计算 使用阶段的相关截面的几何特性。 方法：①使用 Midas civil 中截面特性值计算器工具计算； ②采用手算，将截面简化，梁高取 200 厘米，不计桥面横坡。结果相 近。
中梁跨中与支点截面的惯性矩之比为 1.15<2。根据《公预规》4.2.5 条， 不考虑截面惯性矩变化的影响，以等惯性矩梁计算分析，全跨均取跨中截面 几何特性。
5
3 内力计算
3.1 恒活载换算
主梁横隔板等采用 C50 的混凝土， 重度为 25kN/ m 3 ， 调平层采用 C40 的混凝 土，重度为 24kN/ m 3 ，沥青混凝土铺装，重度为 23kN/ m 3 。 由施工过程可知结构恒载分为： 预制箱梁一期横载集度 g1' ，成桥箱梁一期横载集度 g1 ，二期横载集度 g 2 。 (1).恒载集度 只算中跨中梁，一期恒载集度相同，二期恒载均摊。 全梁平均面积 A=1.32103 m 2
ij
其中
1 n
e ai I i 2 a I i i
(4-5)

1 nl G C I TC 1 1 12 E C I C ai2
2
(4-6)
C 为抗扭惯矩换算系数，等截面 C =1,； C 为抗弯惯矩换算系数，对于等截面
9
三跨连续梁，中跨 C中 =1.818，边跨 C边 =1.428，G=0.4E。 （参照胡肇滋《桥跨 结构简化分析——荷载横向分布》 ） 取 Midas civil 截面特性值计算器工具计算结， I t 7.2864 107 cm4 根据以上计算结果，可以得到 值。其中：G=0.4E 边跨跨中：
M 0 p (1 ) M 0g
P (l b1 / 2) 8a
1 2 gl 8 1 Q支 gl 0 (1 （ ) A1 y1 A2 y 2 ) 2
计算参照上图 1.5，将结果列入下表 1.2 中 表 1.2 单向板跨中及支点处内力计算表 μ Mop （kN· m） Mog （kN· m） M0（kN·m） M 中 （kN· m） M 支 （kN· m） Q 支（kN） 22.2 24.8 47.0 23.5 -32.9 103.4 0.239 24.0 24.8 48.7 24.4 -34.1 107.4 0.336
Байду номын сангаас
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图 2-1 箱梁典型横断面图 单位(cm)
(4)桥跨结构 体系转换过程中桥跨结构计算简图
成桥后桥跨结构计算简图
(5)截面变化点位置
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图 2-4 截面变化点位置 单位(cm)
(6)横隔梁厚度 中横隔梁采用 20 厘米，端横隔梁采用 35 厘米
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2 毛截面几何特性计算
毛截面几何特性是结构内力，配筋及变形计算的前提。
1）单个车轮荷载在跨径中间 铺装层厚度 H=0.08+0.1=0.18m 梁厚 t=0.18m 板计算跨径 l0=1.88m 有效宽度 a=a1+l0/3=a2+2H+l0/3=0.20+2x0.18+1.88/3= 1.37m> l0/3 =0.63
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b1=b2+2H=0.6+2x0.18= 0.96m 当 t/h= 0.10<1/4(即主梁抗扭能力大者)： 跨中弯矩 M 中=+0.5M0 支点弯矩 M 支=-0.7M0 式中 M0= M0p+ M0g。
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1 结构布置与尺寸拟定
(1)梁高 参考已有桥型和《公路桥涵设计手册》 ，等跨布置的连续梁高跨比采用 1/15-1/25，预应力简支梁高跨比采用 1/16-1/25，参考已有桥型，对比跨径 40 米的简支转连续， 主梁采用箱形截面， 选择梁高 H=2 米， 高跨比 H/L=1/19。 (2)底（顶）板厚度 依据《公预规》9.3.3 条，对于连续梁跨中箱型截面，底板厚度一般为 20-25 厘米，不应小于板净跨径的 1/30，且不应小于 200 毫米。简支梁跨中 截面，采用 18-25 厘米。参考已有桥梁，跨中底板厚度取用 18 厘米。对于支 点处截面一般为梁高的 1/10-1/12，取支点处底板厚度为 25 厘米。腹板间距 不大于 3.5 米时， 连续梁顶板跨中截面 18-20 厘米， 不应小于板净跨径的 1/30, 且不小于 200 毫米。取顶板厚度为 18 厘米。 (3)腹板厚度 根据《公预规》9.3.3 条的规定，腹板厚度不应小于 14 厘米。有预应力 束管道布设通过时采用 20-30 厘米，有预应力束锚固时采用 35 厘米左右，参 考已有桥梁取支点截面，腹板厚度为 32 厘米，跨中截面腹板厚度为 20 厘米。 箱梁典型横断面图如图 2-1 所示。
②现浇调平层，沥青混凝土铺装层及内外侧栏杆重 现浇调平层：11.75 0.08 24 4=5.64kN/m 沥青混凝土铺装层： 11.75 0.1 23 4=6.76kN/m
RC 防撞护栏： 15 4 3.75kN/m 钢护栏： 8 4 2kN/m
g 2 =5.64+6.76+3.75+2=18.15kN/m