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
-2-
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
8
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
表 3-1 毛截面特性计算表 截面位置 预制中梁 跨中 支点 跨中 预制边梁 支点 跨中 成桥中梁 支点 跨中 成桥边梁 支点 抗弯惯性矩 抗扭惯性矩 形心距上缘 形心距下缘 面积 （cm2） （cm4） （cm4） （cm） 抗弯惯性比 （cm） 12957 16900 13825 17769 14217 18160 14455 18399 63010534 72893908 66895323 77336137 69094847 79853415 69889786 80804284 72632757 84393396 72792104 84690502 72863485 84588944 72893282 84799029 83.4 87.6 79.0 84.1 77.4 82.8 76.5 82.0 1.15685 1.15608 1.15571 1.15617 118.4 114.2 122.8 117.7 124.9 119.5 125.8 120.3

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 1.818 6.9095 10 (1.55 4.652 ) 2
0.313
将结果带入公式： ij
合计:g= g1 + g 2 =37.90+18.15=56.05kN/m (2).活载大小及冲击系数计算 公路-Ⅰ级 均布荷载： qk =10.5kN/m 集中活载： P K =180+(36.9-5)
360 180 =307.6kN 50 5
冲击系数计算，依据《通规》4.3.2 条及条文说明。 适用于连续梁的结构基频计算公式如下：
f2
23.651 EI C 3.45 1010 0.66095 23.651 = =6.935Hz 2l 2 mc 2 36.92 1.4217 25 103 / 9.81
7
冲击系数 =0.1767ln f -0.0157（适用于 1.5Hz f 14Hz） 则： 1 =0.1767ln3.993-0.0157=0.229