桥梁工程课程设计参考模板.docx
《桥梁工程课程设计参考模板.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《桥梁工程课程设计参考模板.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
桥梁工程课程设计参考模板
桥梁工程课程设计
第一篇设计资料及设计概况
1、设计资料
1、人群荷载3.5kn/m2、每侧栏杆和人行道重8.54kn/m2。
1.5%的桥面横坡,边缘最小厚度8cm;容重r1为24kn/m3;沥青混凝土2cm,容重r2为21kn/m3;
2、设计荷载:
公路I级,桥面净宽:
7+2×0.5,计算跨径:
23.5米,混凝土标号:
C35,
主梁根数:
5,横隔梁根数:
3
第二篇简支T梁设计
一、行车道板计算
公路I级,桥面铺装为8cm厚水泥混凝土垫层及2cm沥青混凝土面层,T梁翼板采用C35混凝土。
(水泥混凝土容重r1为24kn/m3;沥青混凝土,容重r2为21kn/m3,C35混凝土容重r3为261kn/m3)
T梁横断面图(单位:
cm)图
(1)
(一)恒载及内力(以纵向1m宽板条进行计算)
1、每米板条结构自重
沥青表面处g1
0.02x1x21=0.42kn/m
混凝土表面处g2
0.08x1x24=1.92kn/m
T梁翼板自重g3
(0.08+0.16)/2x26=3.12kn/m
合计g
g=∑gi=0.42+1.92+3.12=5.46kn/m
2、每米板条恒载内力
Ma,g=
gl2=
x5.46x1.82=-4.92kn/m
Qa,g=gl0=5.46x1.8=9.83kn
(二)车辆荷载产生的内力
将车辆荷载后轮作用在铰缝轴线上图
(1),后轮轴作用力为P=140kn,轮压宽度如图
(2)所示。
车辆荷载后轮着地长度a2=0.2,b2=0.60m,H=0.10m,则a1=a2+2H=0.20+2x0.10=0.40m;b1=b2+2H=0.60+2x0.10=0.80m
又因为a=a1+2l0=0.20x1.8=2.20m>1.4m,所以后轮有效宽度发生重叠。
则:
a=a1+d+2l0=0.40+1.40+1.8=3.60m
冲击系数1+u=1.3
作用每米板条上的弯矩
Ma,p=-(1+u)
(l0-b1/4)=-1.3x
=-18.96kn.m
Qa,p=(1+u)
=1.3x
=25.28kn
(三)内力组合
承载能力极限状态
Mud=1.2Ma,g+1.4Ma,p=1.2x(-4.92)+1.4x(-18.96)=-32.45kn.m
Qud=1.2Qa,g+1.4Qa,p=1.2x9.83+1.4x25.28=47.19kn
所以行车道板的设计内力为
Mud=-32.45kn.mQud=47.19kn
正常使用极限状态
Msd=Ma,g+0.7Ma,p/1.3=-4,92+0.7x(-18.96)/1.3=15.13kn.m
Qsd=Qa,g+0.7Qa,p/1.3=9.83+0.7x25.28/1.3=23.44kn
二、主梁内力计算
(一)恒载内力计算
纵断面图
横断面图
1、结构自重集度表
主梁
g4=[1.5x0.2+(2-0.2)x(0.16+0.08)/2]x26=13.42
横
隔
梁
边主梁
g2{[1.2-(0.08+0.16)/2]x(2.0-0.20)/2}
x(0.08+0.16)x3x26/23.5=0.55
中主梁
g2’=2x0.55=1.1
桥面铺装层
g3=(0.02x9x21+0.08x9x24)/5=4.21
人行道、栏杆
g4=8.54x2/5=3.42
合
计
边主梁
g=∑gi=13.42+0.55+4.21+3.42=21.6
中主梁
g’=13.42+1.1+4.21+3.42=22.15
2、边主梁自重
剪力Q(kn)
弯矩
X=0
Q=gl/2=21.60X23.50/2=253.8(260.26)
M=0
X=
Q=gl/2-qg/4=21.60x23.5/2-21.6x23.5/4=126.90
(130.13)
M=gl/2xgl/4-gl/4xgl/8=21.6x23.5/2x21.6x23.5/4-21.6x23.5/4x21.60x23.50/8=1118.31
(1146.78)
X=
Q=0
M=gl2/8=21.6x23.52=1491.08
(1529.04)
注:
括号内为中主梁内力。
(二)活载内力计算
1、用杠杆原理法计算靠近主梁支点处的横向分布系数
1号梁Mq=∑ηq/2=(0.1+1)/2=0.55Mr=ηr=1.438
2号梁Mq=∑ηq/2=(1+.01+0.35)/2=0.725Mr=ηr=0
3号梁Mq=∑ηq/2=(1+0.1+0.35)/2=0.725Mr=ηr=0
2、用偏心压力法计算跨中截面荷载横向分布系数
宽跨比B/L=(9+2X0.75)/23.5=0.45<0.5,且具有可靠横向连接,所以可用偏心压力法计算。
如下图
1号梁Mcq=∑ηq/2=(0.6+0.42+0.29+011)/2=0.71
Mr=ηr=0.688
2号梁Mcq=∑ηq/2=(0.4+0.31+0.245+0.115+0.009+0)/2=0.60
Mr=ηr=0.444
3号梁Mcq=∑ηq/2=(0.2+0.2+0.2+0.2+0.2+0.2)/2=0.60
Mr=ηr+ηr=0.20+0.20=0.40
偏心压力法计算图
三、主梁弯矩、剪力计算
1、横向分布系数汇总
梁号
荷载位置
汽车荷载
人群荷载
备注
1号梁
跨中Mc
0.71
0.688
偏心压力法
支点Mo
0.55
1.438
杠杆原理法
2号梁
跨中Mc
0.6
0.444
偏心压力法
支点Mo
0.725
0
杠杆原理法
3号梁
跨中Mc
0.6
0.4
偏心压力法
支点Mo
0.725
0
杠杆原理法
2、均布荷载和内力影响线的计算
I级公路(kn/m)
人群荷载(kn/m)
影响线面积w(m2或m)
Ml/2
10.5
3.5
xLx
=69.03
Ml/4
10.5
3.5
xLx
=51.77
QL/2
10.5
3.5
x
x
=29.38
Q0
10.5
3.5
x
x1=11.75
3、公路I级集中荷载的计算
Pk=180x
x(23.5-5)=254kn;计算剪力时Pk=1.2x254=304.8kn。
4、冲击系数1+u=1.3
5、跨中弯矩M1/2,M1/4,和跨中剪力Q1/2的计算,折减系数取ζ=1。
截面内力计算的一般公式:
S=(1+u)xζxMix(∑qkxwj+pkxy)
1号梁
截面
荷载类型
qr或qk
Pk
1+u
mc
w或y
S(kn或kn/m)
Si
S
M1/2
公路I级
10.5
254
1.3
0.71
69.031
669.01
2046.35
5.875
1377.34
人群
3.5
1
0.688
69.301
166.87
M1/4
公路I级
10.5
254
1.3
0.71
51.773
501.75
1534.7
4.406
1032.95
人群
3.5
1
0.688
51.773
124.66
Q1/2
公路I级
10.5
304.8
1.3
0.71
2.938
28.47
169.13
0.5
140.66
人群
3.5
1
0.688
2.938
7.07
2号梁
截面
荷载类型
qr或qk
Pk
1+u
mc
w或y
S
Si
S
M1/2
公路I级
10.5
254
1.3
0.6
69.031
565.36
1729.31
5.875
1163.95
人群
3.5
1
0.444
69.301
107.69
M1/4
公路I级
10.5
254
1.3
0.6
51.773
424.02
1296.93
4.406
872.91
人群
3.5
1
0.444
51.773
80.45
Q1/2
公路I级
10.5
304.8
1.3
0.6
2.938
24.06
142.93
0.5
118.87
人群
3.5
1
0.444
2.938
4.56
3号梁
截面
荷载类型
qr或qk
Pk
1+u
mc
w或y
S
Si
S
M1/2
公路I级
10.5
254
1.3
0.6
69.031
565.36
1729.31
5.875
1163.95
人群
3.5
1
0.4
69.301
97.02
M1/4
公路I级
10.5
254
1.3
0.6
51.773
424.02
1296.93
4.406
872.91
人群
3.5
1
0.4
51.773
72.48
Q1/2
公路I级
10.5
304.8
1.3
0.6
2.938
24.06
142.93
0.5
118.87
人群
3.5
1
0.4
2.938
4.11
6、支点剪力Q的计算
支点处按杠杆原理法计算η,,
到
按跨中横向分布系数η,支点到
按内插法计算。
汽车荷载计算支点剪力的图示
横向分布系数变化区域的长度a=L/4=23.5/4=5.875m,影响线面积w=1/2x23.5=11.75。
1号主梁支点截面车道荷载最大剪力
Qo,q=(1+u)xζxmcx(qkxw+1.2xPkxy)+ΔQo,q
=(1+0.3)x1x0.71x(10.5x11.75+1.2x254x1)+ΔQo,q
=395.21kn+ΔQo,q
附加三角形重心影响线y=0.916,且MOΔQo,q=(1+0.3)x[
x(0.55-0.71)x10.5x0.916+(0.55-0.71)x1.2x254x1]
=-69.27kn
所以Qo,q=359.21-69.27=325.94kn
人群荷载:
Qo,r=mcxPrxw+
x(mc-mo)Prxy
=0.688x3.5x11.75+
x(1.438-0.688)x3.5x0.916
=34.76kn
所以,1号主梁的支点最大剪力:
Qo,q=325.94knQo,r=34.76
同理,2号主梁的支点最大剪力:
Qo,q=457.67knQo,r22.44kn
同理,3号主梁的支点最大剪力:
Qo,q=457.67knQo,r=10.11kn
1号梁内力组合
序号
荷载类别
弯矩M(KN*m)
剪力(KN)
梁端
四分点
跨中
梁端
跨中
a
结构自重
0
1118.31
1491.08
253.8
0
b
汽车荷载
0
1534.71
2046.36
325.94
169.14
c
人群荷载
0
124.67
166.88
34.75
7.07
d
1.2xa
0
1341.97
1789.29
304.56
0
e
1.4xb
0
2148.59
2864.9
456.31
236.79
f
0.8x1.4xc
0
139.63
186.9
38.92
7.91
g
Sud=d+e+f
0
3630.19
4841.09
799.79
244.7
2号梁内力组合
序号
荷载类别
弯矩M(KN*m)
剪力(KN)
梁端
四分点
跨中
梁端
跨中
a
结构自重
0
1146.78
1529.04
260.26
0
b
汽车荷载
0
1296.94
1729.32
457.67
142.93
c
人群荷载
0
80.46
107.69
22.44
4.57
d
1.2xa
0
1376.13
1834.84
312.31
0
e
1.4xb
0
1815.71
2421.04
640.73
200.1
f
0.8x1.4xc
0
90.11
120.61
25.13
5.11
g
Sud=d+e+f
0
3281.95
4376.49
978.17
205.21
3号梁的内力组合
序号
荷载类别
弯矩M(KN*m)
剪力(KN)
梁端
四分点
跨中
梁端
跨中
a
结构自重
0
1146.78
1529.04
260.26
0
b
汽车荷载
0
1296.94
1729.32
457.67
142.93
c
人群荷载
0
36.24
48.51
10.11
2.06
d
1.2xa
0
1376.13
1834.84
312.31
0
e
1.4xb
0
1815.71
2421.04
640.73
200.1
f
0.8x1.4xc
0
40.58
54.33
11.32
2.3
g
Sud=d+e+f
0
3232.42
4310.21
964.36
202.4
所以,主梁按1号梁进行截面设计和配筋。
四、横隔梁内力的计算
1、确定作用在中横隔梁上的荷载
对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如下图:
影响线面积w=
x11.55x2x1=11.55
纵向一列车对于中横隔梁的计算荷载为:
计算弯矩时:
Poq=
(qkw+pky)=
x(10.5x11.5+254x1.0)=187.38kn
计算剪力时:
Poq=
(qkw+1.2pky)=
x(10.5x11.5+1.2x254x1.0)=213.04kn
2、绘制中横隔梁的内力影响线
按第五页的偏心压力法可算得1、2号主梁横向分布系数坐标值如下图所示,则Mr的影响线竖标可计算如下:
P=1作用在1号梁轴上时(η11=0.60,η1,5=-0.20)
ηMr1=η11x1.5d+η1,5x0.5d-1x1.5d
=0.6x1.5x2.0+0.4x0.5x2.0-1.5x2.0=-0.80
P=1作用在2号梁轴上时,同理可得:
ηMr2=0.5
P=1作用在5号梁轴上时,同理可得:
ηMr3=-0.60
由此可绘制出M2-3的影响线如上图所示。
3、绘制剪力影响线
对于1号主梁处截面的Q1右影响线可计算如下:
P=1作用在计算截面以右时:
Q1右=R1,即η1i右=η1i
P=1作用在计算截面以左时,Q1右=R1-1,即η1i右=η1i-1
由此可绘出Q1右的影响线如上图所示。
4、截面的内力计算
将求得的计算荷载Poq=在相应的影响线上按最不利布载,对于汽车荷载计入冲击系数(1+u),则可以得到下表结果所示。
弯矩单位:
kn.m剪力单位:
kn
弯矩M2-3
M2-3=(1+u)xζxPoqx∑η=(1+0.3)x1x187.38x(1.15+0.17+0.02)=326.42
剪力Q1右
Q1右=(1+u)xζxPoqx∑η=(1+0.3)x1x213.04x(0.6+0.42+0.29+0.11)=393.27
5、内力组合(鉴于横隔梁的结构自重内力很小,计算中可忽略不计):
承载能力极限状态内力组合:
基本组合
Mmax,r=0+1.4x326.42=456.99kn.m
Q右max,1=0+1.4x393.27=550.58kn
正常使用极限状态内力组合:
短期效应组合
Mmax,r=0+0.7x326.42/1.3=175.76kn.m
Q右max,1=0+0.7x393.27/1.3=211.76