桥梁工程课程设计任务书.docx
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桥梁工程课程设计任务书
桥梁工程课程设计任务书
1.设计资料
1.1主梁细部尺寸
单片主梁的梁宽为2.02m,其细部尺寸如图所示。
1.2桥梁净空
—净9+2X1.00m
1.3主梁跨径和全长
标准跨径=30.00m;计算跨径l=29.14m;预制全长=29.96m
1.4上部结构主梁布置图
00
--
00
9
O
10
O%
才
O%
才
.220
220
.220
220
8i
图2上部结构横断面构造图
俪2二:
/
图3主上部结构纵断面构造图
1.5设计荷载
公路一I级,人群荷载3.0
1.6材料
主梁:
混凝土强度等级C45,容重26;桥梁铺装为C30混凝土垫层厚7.0〜16cm容重24,
沥青混凝土厚3cm容重24
1.7设计方法
杠杆原理法、偏心压力法、极限状态法
1.8设计依据
《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》(JTGD62-2004)
2.设计内容
2.1桥面板内力计算
计算T梁翼板所构成的铰接悬臂板的设计内力
2.2主梁内力计算
2.2.1计算各主梁的荷载横向分布系数。
2.2.2计算主梁在荷载作用下跨中截面的弯矩、支点和跨中截面的剪力。
2.2.3进行主梁内力组合,并画出主梁弯矩包络图和剪力包络图。
2.3横梁内力计算
2.4挠度、预拱度计算
计算主梁跨中的挠度,并考虑是否需要设置预拱度
2.5图纸绘制(利用AutoCAD软件绘制3张A4图纸)
(1)桥梁总体布置图:
绘出平、纵、横三视图。
(已知6垮简支梁桥连续,采用柱式桥墩、重力式U形桥台,各垮主梁横断面和纵断面布置图如图所示,桥墩、桥台和基础尺寸自拟)
(2)主梁一般构造图:
主梁各部分的构造
3.设计计算
3.1各种参数计算
3.1.1主梁自重
主梁截面面积:
S=0.6935
主梁重力集度:
g=SX丫=0.6935x26=18.031kN/m
3.1.2横隔梁
横隔梁截面面积:
S=1.3468
体积:
V=Sh=0.15X1.3073=0.2020
重量:
总重量:
3.1.3栏杆与人行道
面积:
重量:
3.1.4主梁翼缘板平均厚度
3.1.5桥面三角垫层面积与平均厚度
3.1.6面层沥青平均重度
3.2桥面板内力计算
3.2.1单悬臂板内力计算
1)恒载计算
2)活载计算
3)内力组合
3.2.2铰接悬臂板内力计算
1)恒载计算
A、每延米恒载g
沥青:
所以:
IH
Qa
,丨卜1411
q】
g=++0.72+2.76+4.16=7.64KN/mB、每米宽板的恒
载内力
2)车辆荷载计算
图5.铰接悬臂板内力计算图
《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
可知后轮着地:
=0.2m;=0.6m;
A、单个车轮作用时有:
b=+2h=0.6+2X(0.115+0.03)=0.89m
a=+2h+2=0.2+2X0.145+2X1.0仁2.51m
作用在每米宽板条上的弯矩为:
=KN-m
作用在每米宽板条上的剪力为:
=KN
注:
《公路桥涵设计通用规范》规定在设计T梁悬臂板时冲击系数取0.3
B两个车轮同时作用时有:
b=+2h=0.6+2X(0.115+0.03)=0.89m
a=+2h+d+2=0.2+2X0.145+1.4+2X1.01=3.91m
作用在每米宽板条上的弯矩为:
=KN-m
作用在每米宽板条上的剪力为:
=KN
经计算分析,当两个后轮同时作用在铰接悬臂板上时活载内力最大。
3)内力组合
3.3主梁内力计算
3.3.1结构重力集度
分别考虑预制自重和桥面铺装、人行道栏杆重力集度。
1)按跨中截面计算预制梁每延米重力集度:
=
2)横隔梁、桥面铺装、栏杆、人行道等分摊给5片梁的荷载集度:
3.3.2结构自重产生的内力
跨中弯矩:
支点剪力:
==
3.3.3冲击系数计算
1)简支梁基频:
经计算得=0.261655637997,G==31.5498XN/m,查表得E=3.35MPa,代入其他相关数据,从
而计算出
=3.0524
且1.5HZf=3.052414HZ
2)1+卩=1+0.17670.01571.18HZ
3.3.4各主梁的跨中荷载横向分布系数计算:
本桥的宽跨比为:
B/L=9/29.14=0.30890.5属于窄桥
桥的横向连接刚度比较大,跨中处按偏心压力法计算,其中:
n=5
==48.4
A、第一片梁的影响线竖标值
B、第二片梁的影响线竖标值
C、第三片梁的影响线竖标值
1、2、
从而绘制出1、2、3、4、5号梁的横向影响线如图所示,按横向最不利布置车轮荷载得出
3、4、5号梁跨中位置处汽车、人群荷载作用下的横向分布系数如下:
A、第一片梁的跨中横向分布系数
B第二片梁的跨中横向分布系数
C第三片梁的跨中横向分布系数
130
ISO
130
ISO
A
q1^36
501180
1号契跨中影响线
2号梁跨中影响线
0
0.427B0-
.381&
2404
3号婺跨中影响线
I:
.
20
图6.偏心压力法计算荷载横向分布系数简图
335支点的荷载横向分布系数计算(注:
采用杠杆原理法进行计算,见图)
A、第一片梁的支点横向分布系数
B、第二片梁的支点横向分布系数
C、第三片梁的支点横向分布系数
n-
-S
8P
O
130
180
130
图7.杠杆原理法计算荷载横向分布系数简图
表1.横向分布系数汇总表
何载
1号梁
2号梁
3号梁
类别
车辆
何载
0.6
0.4091
0.5908
0.7954
0.6
0.7955
人群
何载
0.6545
1.2727
0.4273
0
0.4
0
3.3.6计算汽车、人群荷载内力
通过以上计算分析可知,第一片梁的横向分布系数最大,说明第一片梁在按最不利荷载情况下,
最危险。
又因各片主梁的特性一致,所以只需对第一片梁进行弯矩、剪力计算。
在内力计算时,对于横向分布系数得取值做以下考虑:
计算弯矩时,均采用全跨统一的荷载横向分布系数;求支点截面剪力时,由于主要荷载集中在支点附近而应考虑支承条件的影响,考虑横
向分布系数沿桥垮的变化影响
公路一I级,10.5
1)跨中弯矩
2)支点剪力
J
因,贝U
由=0,得:
x=6.948ma=4.85m,取a=4.85m
=0.9445
3.3.8内力组合
1)弯矩组合
2)剪力组合
3.3.7主梁弯矩与剪力包络图
主梁跨中的最大弯矩见前述内容,要绘制主梁弯矩包络图和剪力包络图,还需要计算主梁1/4
跨处的最大弯矩、剪力和主梁跨中剪力等。
1)跨中剪力计算(最不利位置在荷载只满布半跨结构上)
内力组合:
2)1/4跨弯矩计算
A、恒载弯矩计算:
B、活载弯矩计算:
内力组合:
3)1/4跨处剪力计算
A、恒载剪力计算:
B活载剪力计算:
内力组合:
简支梁弯矩包络图和剪力包络图
支点:
M=0
V
1/4跨:
V
跨中:
V
图8.弯矩包络图和剪力包络图
3.4横隔梁内力计算
横隔梁自重较小,此处不计算,仅计算活载作用下横隔梁的内力计算过程如图所示,则有:
弯矩的影响线竖标1.8699
剪力的影响线竖标1.355
横隔梁跨中荷载布置图如图所示,则有:
则横隔梁最大剪力和弯矩:
3.5挠度、预拱度计算
主梁结构自重最大弯矩为3348.7688KNm汽车作用最大弯矩(不计算冲击)为1877.5413KN・m,
人群作用最大弯矩为208.4107KN-m
《公桥规》规定:
验算主梁变形时,不计入结构自重的长期挠度,汽车不计冲击。
则由可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度为:
C50混凝土,取按全预应力混凝土,取B=0.95EI。
《公桥规》规定:
荷载短期效应组合并考虑荷载长期效应影响,产生的长期挠度超过计算跨径1/1600时,应设置预拱度。
预拱度值等于结构自重和1/2可变荷载频遇值所产生的长期挠度
4.参考资料
(1)沈蒲生主编.混凝土结构设计原理.北京:
高等教育出版社,2005
(2)王丽荣主编.桥梁工程.北京:
中国建材工业出版社,2005
(3)公路桥涵设计通用规范(JTGD60-2004)北京:
中华人民共和国交通部,2004
(4)公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)北京:
中华人民共和国
交通部,2004
16
5•致谢
本课题在选题及进行过程中得到老师的悉心指导。
行文过程中,周老师多次帮助我分析思路,开拓视
角,在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。
在此,谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。