河南城建学院《桥梁工程》课程设计.docx
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河南城建学院《桥梁工程》课程设计
河南城建学院
《桥梁工程》课程设计说明书
课程名称:
桥梁工程
题目:
钢筋混凝土简支T形梁桥设计
专业：
土木工程
学生姓名：
钞*＊
学 号:
0114011*＊
指导教师:
李＊＊
开始时间:
2014年6月12日
完成时间:
2014年6月16日
课程设计成绩：
学习态度及平时成绩（30）
技术水平与实际能力（20）
创新（5）
说明书撰写质量（45）
总分（100）
等级
指导教师签名：
年月日
《桥梁工程》课程设计任务书
一、设计时间及地点……………………………………………………3
二、设计目的和要求……………………………………………………3
三、设计题目和内容……………………………………………………3
四、设计方法和步骤……………………………………………………4
五、设计成果的编制……………………………………………………4
六、评分标准及成绩评定………………………………………………4
七、设计指导教师及分组情况…………………………………………5
八、设计纪律要求………………………………………………………5
九、设计日期……………………………………………………………5
十、设计期间值班带队老师安排………………………………………5
《桥梁工程》课程设计计算书
一.设计资料……………………………………………………………7
二。
结构布置……………………………………………………………7
三.主梁设计计算………………………………………………………9
1。
恒载内力计算…………………………………………………………9
1.1。
第一期恒载集度………………………………………………………9
1.2。
第二期恒载集度…………………………………………………………9
1.3.最终荷载………………………………………………………………9
1.4。
恒载内力………………………………………………………………9
2。
活载内力计算…………………………………………………………10
2.1.冲击系数和车道折减系数………………………………………………10
2.2。
主梁的荷载横向分布系数计算…………………………………………11
2.3.计算各种荷载作用下的控制截面内力（跨中截面，1/4截面，变化截面,支点截面）
…………………………………………14
2.4.作用效应组合…………………………………………………………18
2。
5.弯矩和剪力包络图……………………………………………………20
四.横隔梁内力计算…………………………………………………20
1。
确定作用在中横隔梁上的计算荷载:
………………………………………20
2。
绘制中横隔梁影响线………………………………………………………21
3.绘制剪力影响线…………………………………………………………21
4。
截面内力计算……………………………………………………………22
5。
内力组合…………………………………………………………………23
五.行车道板的内力计算………………………………………………23
1。
恒载及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）…………………………24
2.汽车车辆荷载产生的内力………………………………………………24
3。
内力组合………………………………………………………………25
六。
心得体会……………………………………………………………25
参考文献………………………………………………………………25
《桥梁工程》课程设计任务书
一、设计时间及地点
1、设计时间
2013—2014学年第二学期第17周（6月12日~6月16日）
2、设计地点
十号教学楼A605、A606、A6608、A610
二、设计目的和要求
1、设计目的
本课程设计通过一个常用、典型的钢筋混凝土T形梁桥的设计,让学生将所学到的理论知识与设计方法运用于具体的设计实践中，提高专业设计能力及创造性思维能力，使所学知识能够融会贯通。
2、设计要求
（1）学生需认真阅读课程设计任务书，熟悉有关设计资料及参考资料,熟悉各种设计规范的有关内容,认真完成任务书规定的设计内容.
（2）学生均应在教师指导下、在规定的时间内独立完成规定的内容和工作量。
（3）课程设计的成果为计算书1份和手工A3图2张以上.要求计算书内容计算准确、文字通顺、书写工整。
要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。
三、设计题目和内容
1、设计题目
钢筋混凝土简支T形梁桥设计
2、设计资料
（1）某三等跨公路钢筋混凝土简支梁桥主梁结构尺寸:
A、标准跨径：
20.00+学号×0.1m（前30号）；20.00-（学号—30）×0.1m（31号以后）
B、计算跨径：
19.50+学号×0.1m（前30号）；19。
50—（学号—30）×0。
1m（31号以后）；
C、主梁全长：
19。
96+学号×0.1m（前30号）；19.96—（学号—30）×0.1m（31号以后）；
D、桥面宽度；①净—7+2×1.5m（单号学生用）；
②净-9+2×1。
5m（双号学生用）。
E、设计荷载：
公路—Ⅰ级（单号学生用）；公路—Ⅱ级（双号学生用）。
F、设计安全等级：
二级
G、桥面铺装:
5cm沥青混凝土（23KN/m3）,6cm厚水泥混凝土（24KN/m3），主梁混凝土25KN/m3
3、设计内容及要求
（1）桥梁总体布置图（含平面图、立面图、剖面图）
（2）桥面构造横截面图，主梁（边梁、中梁）纵、横截面布置图
（3）荷载横向分布系数计算书
（4）主梁内力计算书
（5）行车道板内力计算书
（6）横隔梁内力计算书
四、设计方法和步骤
参阅现行混凝土设计规范、公路桥涵设计通用规范及教材等资料。
1、根据布置的设计资料，即跨径、桥面宽度、荷载等级等拟定桥梁总体布置图；
2、横截面布置:
1）绘制桥跨结构（上部结构）横截面图，并绘制单片T形梁的一般构造图;2）主梁间距与主梁片数；3）主梁跨中截面主要尺寸拟定;4）主梁截面细部尺寸；5）计算截面几何特征;6）横截面沿跨长的变化；7）横隔梁的设置。
3、主梁设计计算：
1）恒载内力计算：
（1）一期恒载集度；
（2）二期恒载集度;（3）恒载内力.
2）活载内力计算:
（1）冲击系数和车道折减系数;
（2）计算主梁的荷载横向分布系数（跨中截面按修正偏心压力法；支点截面按杠杆原理法）;（3）计算各种荷载作用下的控制截面内力（跨中截面、1/4截面、变化截面、支点截面）。
3）作用效应组合：
（1）基本组合（用于承载能力极限状态计算）；
（2）短期组合（用于正常使用极限状态计算）；（3）长期组合（用于正常使用极限状态计算）；
4）绘出弯矩和剪力包络图；
4、横隔梁的内力计算：
计算靠近横梁端部截面剪力和靠近横梁跨中位置截面弯矩。
5、行车道板的设计计算:
1）确定桥面板的类型;
2）计算荷载有效分布宽度；
3）桥面板内力计算。
五、设计成果的编制
1、设计任务书;
1、设计计算说明书；
2、桥梁设计图纸.
要求计算书计算准确、文字通顺、书写工整.要求图纸、图面布置合理、正确清晰、符合制图标准及有关规定，用工程字注文。
六、评分标准及成绩评定
学生的课程设计成绩由指导老师根据学生在设计期间的设计图纸、设计计算说明书、出勤等情况综合评定。
成绩分:
优、良、中、及格、不及格五个等级.其中,设计图纸占35％，设计说明书占45％,出勤占20％。
成绩评定标准如下:
优：
能认真完成设计指导书中的要求,设计过程中，严格要求自己，独立完成设计任务，图纸整洁、绘制标注规范，设计方案合理，思路清晰，设计说明书内容充实工整，应用理论正确，有创新性,设计期间出满勤。
良：
能较好的完成设计指导书中的要求，能独立完成设计任务，设计思路较清晰，平面布置合理、图纸绘制标注规范、整洁，设计认真,应用理论正确，设计期间出满勤。
中：
能完成设计指导书中的要求，平面布置基本合理、图纸绘制规范、字体和数字及标注较为符合要求，设计较认真，应用理论基本正确。
设计期间出满勤，设计方案基本合理。
及格:
能基本完成设计指导书中的要求，设计思路欠佳，平面布置欠合理、图纸绘制规范、字体和数字标注欠整洁，应用理论无原则错误，设计期间有缺勤现象。
设计图纸一般。
不及格：
凡有下列情况之一者以不及格论：
1）未达到设计指导书的基本要求。
2）设计出现原则性的错误，图纸绘制有明显错误、字体和数字标注不整洁，应用理论有原则错误。
3）设计缺勤累计达三分之一以上者.
七、设计指导教师及分组情况
1、设计指导老师
王宏艳王连军张永存王可李辉李锐铎史乐君
2、分组
第一组:
0114091班1-36号由李辉老师指导；第二组：
0114091班37—56号、0114093班44-58号和011408354号由王宏艳老师指导;第三组:
0114092班:
1-32号由张永存老师指导；第四组：
0114092班33-60号、0114093班1—10号由王可老师指导；第五组：
0114093班12—43号由王连军老师指导；第六组：
0114094班：
1-33号由李锐铎老师指导;第七组：
0114094班：
34—64号由史乐君老师指导。
八、设计纪律要求
1、设计中要自主完成，杜绝抄袭现象，发现类同者，设计成绩按零分计。
2、正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：
00～12：
00,下午14：
00～16：
00，不得迟到和早退.
3、设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级.四次无故不到者设计成绩为不及格.
4、由于设计时间较紧，希望同学们克服困难，按时、认真完成本次设计任务。
九、设计日期：
2014年6月12日～6月16日
交设计成果截止日期：
2012年6月16日下午16：
00前
《桥梁工程》课程设计计算书
一．设计资料
1。
桥面跨径及桥宽
标准跨径:
18.1m
主梁全长：
18。
06m
桥面宽度:
净-7+2×1.5m
计算跨径：
17。
6m
桥下净空:
4m
2.设计荷载
公路—Ⅰ级
人群荷载3.0KN/m
车道荷载的均布荷载标准值：
qk=10。
5kN/m
车道荷载的集中荷载标准值：
pk＝180+（17。
60—5）/（50-5）×180N/m＝230.4kN/m
结构重要性系数：
=1.0
3。
材料的确定
混凝土：
主梁采用C40，人行道、桥面铺装、栏杆C25
钢筋:
直径≥12mm采用HRB335级钢筋;
直径〈12mm采用HPB235级热轧光面钢筋
4。
设计依据
4。
1。
《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）
4.2。
《公路钢筋混凝土预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）
4。
3.《桥梁工程》
4.4.《桥梁工程设计方法及应用》
二.结构布置
1.主梁高:
以往的经济分析表明钢筋混凝土T形简支梁高跨比的经济范围大约在
－
之间,本桥取
，则梁高取1.2m.
2.主梁间距：
装配式钢筋混凝土T形简支梁的主梁间距一般选在1.6－2.2之间，本桥选用2.2m。
3。
主梁梁肋宽：
为保证主梁抗剪需要，梁肋受压时的稳定，以及混凝土的振捣质量，通常梁肋宽度为15cm－18cm,鉴于本桥跨度17.60m,按较大取18cm。
4。
翼缘板尺寸：
由于桥面宽度是给定的，主梁间距确定后，翼缘板宽即可得到2。
18m。
因为翼缘板同时又是桥面板，根据受力特点,一般设计成变厚度与腹板交接处较厚，通常取不小于主梁高的
，本设计取12cm，翼缘板的悬臂端可薄些,本设计取10cm
5。
横隔梁：
为增强桥面系的横向刚度，本桥除支座处设置端横隔梁外，在跨中等间距布置三根中间横隔梁,间距4×4。
49m，梁高一般为主梁高的
左右，取0.9m，厚度取16—20之间,本设计横隔梁下为16cm，上缘18cm
6。
桥面铺装：
5cm沥青混凝土（23kN/
），6cm厚水泥混凝土（24kN/
），主梁混凝土（25kN/
）
桥跨结构横断面图
7.计算截面几何特征
T形梁断面图
桥跨结构纵断面图
面积
对上翼缘面积矩
对截面形心惯性矩
（详见“冲击系数
"的计算）
三。
主梁设计计算
1.恒载内力计算
1。
1.第一期恒载集度
主梁：
横隔梁：
中横隔梁:
边主梁第一期恒载集度：
中主梁第一期恒载集度:
1.2.第二期恒载集度
桥面铺装：
栏杆和人行道：
主梁的第二期恒载集度：
1.3。
最终荷载
作用于边主梁的全部恒载集度：
作用于中主梁的全部恒载集度：
1。
4.恒载内力
计算边主梁的剪力和弯矩如图
Mx=
Qx=
=
横载内力
剪力Q
弯矩M
X=0
X=
X=
X=0
X=
X=
边主梁
180.1
90。
1
0
0
594。
4
792。
6
中主梁
118。
4
94。
2
0
0
612。
7
828。
9
2。
活载内力计算
2。
1。
冲击系数和车道折减系数
（1）公路-Ⅰ级中集中荷载
计算
计算弯矩效应时
=
计算剪力效应时
=
公路-Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值
=10。
5kN/m
（2）计算冲击系数1+μ
翼板的换算平均高度：
h=
主梁截面重心位置：
a=
则得主梁抗弯惯矩：
=
结构跨中处单位长度质量mc：
混凝土弹性模量E：
本题C25混凝土取E=2.80×
由以上数据可得简支梁桥的基频：
f=
按照《桥规》4。
3.2条规定f介于1。
5Hz和14Hz之间,冲击系数按照下式计算：
（1+μ）=1+（0.1767lnf−0.0157）=1.250
（3）双车道折减系数
因双车道不折减，故ξ=1。
2。
2.主梁的荷载横向分布系数计算
（1）当荷载位于支点处时（应按杠杆原理法计算）
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置。
例如，对于车辆荷载,规定的车轮横向轮距为1.8m，两列汽车车轮的横向最小间距为1。
3m，车轮矩离人行道缘石最少为0.5m。
如图：
绘制①②梁的荷载反力影响线
杠杆原理法计算横向分布系数（cm）
对于梁：
=
=
对于梁：
=
=
（2）当荷载位于跨中时（考虑用偏心压力法计算）
此桥在跨度内设有横隔板,具有强大的横向联结刚性，且承重结构的长度比为
=
故可按偏心压心法绘制影响线并计算横向分布系数
.
1）作①梁荷载横向分布影响线
偏心压力法计算荷载横向分布系数
=
抗扭修正系数β=
=
设荷载横向分布影响线的零点到梁位的距离为x
x=5。
5m
从而计算出各荷载作用时对应的梁荷载横向分布影响线竖坐标
公路—Ⅰ级：
=
=
=0.625
人群荷载:
=
2）作②梁的荷载横向分布影响线
偏心压力法计算荷载横向分布系数
=
=
主梁荷载横向分布系数汇总
梁号
荷载位置
公路—Ⅰ级
人群荷载
④
跨中
0.625
0。
732
支点
0。
429
1。
452
跨中
0.514
0。
304
支点
0.5
0
2。
3.计算各种荷载作用下的控制截面内力（跨中截面,1/4截面，变化截面,支点截面）
（1）计算跨中截面最大弯距及相应荷载位置的剪力和最大剪力及相应荷载位置的弯
距采用直接加载求活载内力，计算公式为：
对于汽车荷载：
对于人群荷载:
均布荷载和内力影响线面积计算如下表
项目
影响线面积Ω
计算图示
公路—Ⅰ级均布荷载kN/m
人群kN/m
M1/2
Ω=1/8×L2=38。
72
10。
5
3。
0
M1/2
Ω=3/32×L2=29。
04
Q1/2
Ω=1/2×1/2×1/2L=2。
2m
Q0
Ω=1/2×L×1=8。
8m
Q1/4
Ω=9/32×L=4。
95m
（2）跨中弯矩
计算:
影响线面积:
Ω=1/8×L2=1/8×
=38.72
y=L/4=17.60/4=4。
4m
由于跨中弯矩横向分布系数④梁最大，所以只需计算④梁的弯矩，计
算如下：
1）对于
梁:
公路—Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩:
1。
250×1×0.625×（10.5×38.72+230。
4×44）
=1109。
6kN·m
人群荷载的跨中弯矩：
=0。
732×（3×1。
5）×38。
72=127。
5kN·m
2）对于
梁:
公路-Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩：
1。
250×1×0。
514×（10。
5×38。
72+230.4×4。
4）=912.6kN·m
人群荷载的跨中弯矩:
0.304×（3×1.5）×38。
72=53.1kN·m
（3）跨中剪力
计算:
鉴于跨中剪力Ql/2影响线的较大坐标位于跨中部分，故也采用全跨统一的荷载横向分布系数mcq来计算.
影响线面积：
Ω=1/2×1/2×1/2L=2.2m
y=0。
5
1）对于
梁
公路-Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩：
1。
250×1×0.625×（10。
5×2。
2+274。
48×0。
5）=125。
3kN·m
人群荷载的跨中弯矩:
0。
732×（3×1.5）×2。
2=7。
25kN
2）对于
梁：
公路-Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩：
1。
250×1×0.514×（10.5×2。
2+274.48×0.5）=103。
0kN人群荷载的跨中弯矩:
0.304×（3×1。
5）×2。
2=3.01kN
（4）支点剪力
计算：
影响线面积:
Ω=1/2×L×1=1/2×17.60=8.8m
y=1
横向分布系数变化区段的长度:
a=17.60/2-2.2=6。
6m
=0.875
1）对于
梁
公路—Ⅰ级汽车活载的支点剪力:
1.250×1×10。
5×[0。
625×8.8+6.6/2×（0。
429-0。
625）×0。
875］=67.24kN
1.250×1×0.429×274.48×1=147.19kN
+
214.43kN
人群荷载的支点剪力：
0.732×（3×1。
5）×8.8+6.6/2×（1.452-0。
732）×3×1。
5×0。
875=38。
34kN
2）对于
梁:
公路-Ⅰ级汽车活载的支点剪力：
1。
250×1×10。
5×[0。
514×8.8+6.6/2×（0。
5—0.514）×0。
875］=58.84kN
1.250×1×0.5×274.48×1=171。
55kN
+
230。
39kN
人群荷载的支点剪力：
0。
304×（3×1.5）×8。
8+6.6/2×（0-0。
304）×（3×1.5）×0。
875
=8。
09kN
（5）1/4跨弯矩
计算
影响线面积:
Ω=3/32×L2=3/32×
=29.04
y=3/16L=3.3m
1）对于
梁：
公路-Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩：
1。
250×1×0。
625×（10.5×29.04+230。
4×3。
3）=832。
2kN·m
人群荷载的跨中弯矩:
=0。
732×（3×1.5）×29。
04=95.66kN·m
2）对于
梁:
公路—Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩：
1.250×1×0.514×（10。
5×29。
04+230.4×3.3）=684.42kN·m
人群荷载的跨中弯矩：
0.304×（3×1。
5）×29。
04=39。
73kN·m
（6）1/4跨弯矩
计算
影响线面积:
Ω=9/32L=4.95m
y=0.25
1）对于
梁
公路—Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩：
1。
250×1×0.625×（10。
5×4.95+274。
48×0。
25）=94。
21kN·m
人群荷载的跨中弯矩：
0.732×（3×1.5）×4。
95=16。
31kN
2）对于
梁:
公路—Ⅰ级汽车活载的跨中弯矩：
1.250×1×0。
514×（10.5×4.95+274.48×0.25）=77。
48kN
人群荷载的跨中弯矩：
0.304×（3×1。
5）×4。
95=6.77kN
2。
4.作用效应组合
（1）
主梁的内力组合
序号
荷载类别
弯矩M
剪力Q
x=0
X=L/4
X=L/2
X=0
X=L/4
X=L/2
（1）
恒载
0
594.4
792。
6
180。
1
90。
1
0
（2）
汽车荷载
0
832。
2
1109.6
214。
43
94。
21
125.3
（3）
人群荷载
0
95。
66
127.5
38。
34
16.31
7.25
（4）
基本组合1.2×
（1）+1.4×
（2）+0.8×（3）
0
1985.50
2645.96
559.26
258.28
183.54
（5）
短期组合
（1）+0.7/（1+μ）×
（2）+1×（3）
0
1156.09
1541.48
338.52
159.17
77。
42
（6）
长期组合
（1）+0。
4/（1+μ）×
（2）+0。
4×（3）
0
898.97
1198.67
264。
05
126.77
43。
00
（2）
主梁的内力组合
序号
荷载类别
弯矩M
剪力Q
x=0
X=L/4
X=L/2
X=0
X=L/4
X=L/2
（1）
恒载
0
612。
7
828。
9
180。
1
90.1
0
（2）
汽车荷载
0
684.42
912。
6
230.39
77。
48
103.0
（3）
人群荷载
0
39.73
53.1
8.09
6。
77
3。
01
（4）
基本组合1.2×
（1）+1。
4×
（2）+0。
8×（3）
0
1738.05
2331.79
557。
69
224.17
147.57
（5）
短期组合
（1）+0。
7/（1+μ）×
（2）+1×（3）
0
1035.71
1393。
06
317.21
357.66
8。
61
（6）
长期组合
（1）+0.4/（1+μ）×
（2）+0.4×（3）
0
847.61
1142。
172
257。
06
204.56
4。
40
2。
5。
弯矩和剪力包络图
四.横隔梁内力计算
1。
确定作用在中横隔梁上的计算荷载：
对于跨中横隔梁的最不得荷载布置如图所示
中横隔梁的计算如下
公路-Ⅰ级
160。
34kN
人群荷载
3×（1×4。
4）/2×2=13.2kN
2.绘制中横隔梁影响线
按偏心压力法绘制出
梁
、
横向分布影响线如图所示
下面求
的影响线竖标
P=1kN作用在
梁轴上时
0.624×1.5×2。
2+0。
375×0
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