《桥梁工程》课程设计.docx
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《桥梁工程》课程设计
《桥梁工程》课程设计
学生姓名学号
教学院系
专业年级
指导教师职称
单位
2017年7月
1.设计资料1
1.1题目1
1.2设计资料1
1.3设计内容1
1.4参考资料1
2.计算说明书1
2.1各种参数计算1
2.2桥面板内力计算1
1
1.设计资料
1.1题目
装配式预应力混凝土简支T形梁桥计算
1.2设计资料
1.主梁细部尺寸
单片主梁的梁宽为1.78m,其细部尺寸如图1-1所示图1-1单片主梁示意图
2.桥梁净空
一净14+2米（如图1-2所示）
图1-2桥梁横断面示意图
3.跨径和全长（如图1-3所示）
■
二
■
-
■
图1-3主梁立面图
标准跨径主梁lb30.00m；计算跨径lb29.50m；预制全长1全29.96m；
4.上部结构主梁布置图（如图1-4所示）（单位：
cm）
180
401
40
2040
40
20
图1-4主梁布置图
5.设计荷载
2公路-I级，人群30KN/m。
6.材料
主梁：
混凝土强度等级C50,容重26KN/m3；桥梁铺装为C25混凝土垫层厚
33
6.5~17cm，容重25KN/m，沥青混凝土厚2cm容重24KN/m。
7.设计方法
杠杆原理法、偏心压力法和极限状态设计法等。
8.设计依据
（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）;
（2）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）；
（3）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范》（JTGD62-2004））
1.3设计内容
1.桥面板内力计算
计算T梁翼板所构成的铰接悬臂板和悬臂板的设计内力
2.主梁内力计算
1）计算各主梁的荷载横向分布系数；
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；
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。
4.横隔梁内力计算
5.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。
6.图纸绘制（利用AutoCAD软件绘制至少3张A4图纸，可以从以下几个方面考虑）。
1.4参考资料
1.姜福香主编.桥梁工程.北京：
机械工业出版社，2016
2.姚玲森主编.桥梁工程.北京：
人民交通出版社，2013
3.刘立新主编.混凝土结构设计原理.武汉：
武汉理工大学出版社，2011
4.叶见署主编.结构设计原理.北京：
人民交通出版社，2017
5.黄侨主编.桥梁混凝土结构设计原理计算示例.北京：
人民交通出版社，2006
6.贾金青编着.桥梁工程设计计算方法及应用.北京：
中国建筑工业出版社，2010
2.计算说明书
2.1各种参数计算
1.主梁自重
主梁截面面积：
S8099cm30.8099m3
主梁重力集度：
gS260.809921.0574kN/m
2.横隔梁
横隔梁截面面积：
S10050.5cm21.00505m3
体积：
VSh1.005050.180.18909m3
重量：
MV260.189094.703634kN
总重量:
M总=4.703634
752=329.25438kN;
3.栏杆与人行道
面积：
S0.1010.301.6=0.58m2
重量：
M0.5829.14225845.0&N
4.主梁翼缘板平均厚度
5.桥面三角垫层面积与平均厚度
6.面层沥青平均重度
2.2桥面板内力计算
2.2.1单悬臂板内力计
单悬臂板内力计算图示如图2-1所示
（1）恒载计算（以纵向1m宽板进行计算）
QG（q1q2）10G1
Qg（154.624）0.806.25
21.9492kN
（2）活载计算
（3）内力组合
222铰接悬臂板内力计算
铰接悬臂板内力计算图示如图2-2所示
（1）恒载计算（以纵向1m宽板进行计算）
1每延米恒载g:
根据《车辆桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）可知，后轮着地：
a10.2m;b0.6m;
1单个车辆作用时有
作用在每米宽板条上的弯矩为
作用在每米宽板条上的剪力为
2两个车辆同时作用有
作用在每米宽板条上的弯矩为
作用在每米宽板条上的剪力为
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2.2.3主梁内力计算
结构重力集度
分别考虑预制梁自重和桥面铺装、人行道栏杆和重力集度。
（1）按跨中截面计算预制梁每延米重力集度：
gi21.0574kN/m
（2）横隔梁、桥面铺装、栏杆、人行道等分摊给6片梁的荷载集度:
结构自重产生的内力
跨中弯矩：
Mg
1（g1g2）l（2^（14.133221.0574）29.1$3735.2165cNgm
88
支点简历：
Vg
11
©g2）lo（14.133221.0574）29.14512.7270kN
冲击系数计算
（1）简支梁基频：
经计算得lc=0.39358201m4查表得E=3.45104Mpa，代入相关数据，从而计
算出
且1.5HZf
3.5991HZ14HZ
（2）1=10.17671nf0.015710.17671n3.59910.01571.22
4各主梁的跨中荷载横向分布系数m计算
B10
本桥的宽跨比为：
0.34320.5属于窄桥
l29.14
抗扭修正系数
的计算：
主梁截面相同，梁间距相等，则
由于主梁数等于6,则=1.028
根据《公预规》，可取G=0.4E
代入数据得：
1
0.9435
0.4E0.48702
11.0280.94352
E0.3936
桥的横向连接刚度比较大，跨中按偏心压力法计算，其中：
（1）第一片梁的影响线竖标值
（2）第二片梁的影响线竖标值
（3）第三片梁的影响线竖标值
从而绘制出1、2、3、4、5号梁的横向影响线如图2-3所示，按横向最不利
布置车轮荷载得到1、2、3、4、5号梁跨中位置处汽车、人群荷载作用的横向分布系数如下：
1第一片梁的跨中横向分布系数
2第二片梁的跨中横向分布系数
3第三片梁的跨中横向分布系数
图2-3修正偏心压力法计算荷载横向分布系数简图
5支点的荷载横向分布系数
支点的荷载横向分布系数m0计算支座处的荷载横向分布系数采用杠杆原理法进行计算，计算图示如图2-4所示
1第一片梁的跨中横向分布系数
moq0.3755，m°r1.3775
2第二片梁的跨中横向分布系数
moq0.6634，mor0
3第三片梁的跨中横向分布系数
m°q0.625，m°r0
图2-4修正偏心压力法计算荷载横向分布系数简图
横向分布系数汇总表如表2-1所示
1号梁
1号梁
1号梁
荷载类别
车辆何载
0.5976
0.375
0.5934
0.6634
0.521
0.625
人群何载
0.566
1.375
0.3722
0
0.2466
0
表2-1横向分布系数汇总表如表所示
6计算人群荷通计算分第一片
汽车、载内力过以上析可知,梁的横
向分布系数醉倒，说明第一片梁在按最不利布载情况下最危险。
又因各主梁的特性一致，所以只需对第一片主梁进行弯矩、剪力的计算。
在内力计算中，对于横向分布系数的取值做如下考虑：
计算弯矩时，均采用全跨统一的荷载横向分布系数m=;求支点截面剪力时，由于主要荷载集中在支点附加而考虑支承条件的影响，考虑横
向分布系数沿桥跨的变化影响（即从支点到第一根内横梁之间的变化）。
公路一I级，qk10.5kN/m,Pk2（130I。
）2（13029.14）318.28kN
（1）跨中弯矩（荷载横向分布系数取第一片梁值进行计算，采用如图所示的计算如2-5图示）
图2-5跨中弯矩计算图
（2）支点剪力
支点剪力计算时，荷载横向分布系数在远端因剪力值变化不大，通常取不变的横向分布系数mc<而近端剪力值变化较大，不能忽视，因此采用变化的荷载横向分布系数，即从支点到第一根内横隔梁按m°到mc之间变化，计算图示如图2-6所示
图2-6支点剪力计算图
1.2Pk
1.2319
382.8kN;qk10.5kN/m
因m°q
miq，则V1
xlx
（1）1.2R[gq（mcq%）]_
al
由dV1
0,得x
10.50a4.8267,取x=4.83
dx
内力组合
（1）弯矩组合
（2）剪力组合
8主梁弯矩包络图与剪力包络图的绘制
主梁跨中的最大弯矩见描述内容，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跨中处的最大弯矩、剪力和主梁跨中剪力等。
（1）跨中剪力计算
如图2-7所示，从图中可以看出，恒载作用下跨中剪力值为零，活载作用时最不利位置在荷载只满布半跨结构上时，在支座范围内，跨中剪力影响线图中的剪力值变化不大。
因此，为简化起见，横向分布系数全部按不变的mc来计算跨中
剪力值。
1恒载剪力计算：
Vg0
2活载剪力计算：
3内力组合：
图2-7跨中剪力计算图
（2）1/4跨剪力计算
从1/4跨弯矩图可以看出，位于支座范围内，弯矩值的变化值不大。
因此，为简化起见横向分布系数全部按不变的mc来计算跨中剪力值。
具体计算图示如图2-8所示。
1恒载弯矩计算：
2活载弯矩计算：
3内力组合：
=1.0[（1.2256.36351.4（256.220.823.01）]692.1NN
图2-81/4剪力计算图
将计算所得的弯矩和剪力按承载能力极限状态进行组合，即可得到简支梁弯矩包络图与剪力包络图如图2-9所示。
图2-9弯矩包络图和剪力包络图
2.2.4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。
横隔梁跨中荷载布置图2-10所示，则有：
图2-10横隔梁荷载纵向布置图
P1作用在1号梁上时
P1作用在6号梁上时
P1作用在2号梁上时
P1作用在5号梁上时
横隔梁内力计算过程如图2-11所示
则有：
弯矩的影响线竖标Mi6.4192；则有：
弯矩的影响线竖标
Qi0.9557；
则横隔梁的最大剪力与弯矩为：
2.2.5挠度、预拱度计算
主梁结构自重最大弯矩为3735.2165kNgm，汽车作用最大弯矩（不计
冲击）为2503.02/1.22=2051.66kNgm，人群作用的最大弯矩为270.34kNgm《公路规》规定：
验算主梁变形时，不计入结构自重的长期挠度，汽车不计入冲击。
则由可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度为：
C50混凝土，取=1.425。
按全预应力混凝土，取B=0.95EI。
《公路规》规定：
荷载短期效应组合并考虑长期效应影响，产生的长期挠度抽过计算跨径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故该桥设置的预拱度为44.83mm。
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