单跨简支梁桥上部结构设计课程设计.docx
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单跨简支梁桥上部结构设计课程设计
《桥梁工程》课程设计任务书2
桥梁设计说明3
计算书4
参考文献25
评语26
桥梁总体布置图27
主梁纵、横截面布置图28
桥面构造横截面图29
《桥梁工程》课程设计任务书
一、课程设计题目（9人以下为一组）
1、单跨简支梁桥上部结构设计
（标准跨径为23米，计算跨径为22.5米，桥面净空：
净—10+2×1.50米）
二、设计基本资料
1、设计荷载：
公路—Ⅱ级
2、河床地面线为（从左到右）：
0/0，－3/5，－4/12，－3/17，－2/22，
－2/27，0/35（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）；地质假定为微风化
花岗岩。
3、材料容重：
水泥砼23KN/m3，钢筋砼25KN/m3，沥青砼21KN/m3
4、桥梁纵坡为0.3%,桥梁中心处桥面设计高程为2.00米
三、设计内容
1、主梁的设计计算2、行车道板的设计计算
3、横隔梁设计计算4、桥面铺装设计
5、桥台设计
四、要求完成的设计图及计算书
1、桥梁总体布置图，主梁纵、横截面布置图（CAD出图）
2、桥面构造横截面图（CAD出图）
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
五、参考文献
1、《桥梁工程》，姚玲森，2005，人民交通出版社.
2、《梁桥》（公路设计手册），2005，人民交通出版社.
3、《桥梁计算示例集》（砼简支梁（板）桥），2002，人民交通出版社.
4、中华人民共和国行业标准．公路工程技术标准（JTGB01-2003）.北京:
人民交通出版社,2004
5、中华人民共和国行业标准．公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）含条文说明.北京:
人民
交通出版社,2004
6、中华人民共和国行业标准．公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）含条文说明
六、课程设计学时
2周
桥梁设计说明
桥梁设计包括纵.横断面设计和平面布置。
1.纵断面设计
桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径.桥梁的分孔.桥道的标高.桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度。
（1）本梁桥根据水文计算来确定。
标准跨径为23.00m（墩中心距离）。
本桥的跨径较小，因此上部结构的造价较低，墩台的造价较高。
为了结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。
（2）本梁桥为跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要，结合桥型跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。
（3）桥上纵坡不大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。
2.横断面设计桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。
桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。
（1）本梁桥桥面行车道净宽为：
净-10m21.50m人行道
（2）为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从桥面中央倾向两侧的1.5%-3.0%的横向坡度，本桥设置为1.5%。
3.平面布置
（1）桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。
（2）从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。
必要时通常不宜大于45o，在通航河流上则不宜大于5o。
4.桥面铺装为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。
本桥设置6cm厚沥青混凝土和9cm厚C25混凝土作垫层的桥面铺装。
5.桥面伸缩缝
为了保证桥跨结构在气温变化.活栽作用.混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝。
[1][2][3][4][5]
一．计算荷载横向分布系数
1．当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算
1
2
3
4
5
1号梁
对于汽车荷载moq11q12.40.30.30.5
oq12q22.4
1
1
0.62.41.1
对于汽车荷载
moq2
2.4
0.8542
横断面
对于人群荷载mor2=0（由于是出现负的，取零，出于安全考虑）
对于汽车荷载
moq3
对于人群荷载
mor3
3号梁
0.62.41.10.8542
2.4
2.当荷载位于跨中时
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
L22.5
为1.875
B52.4
mcq，本桥各根主梁的横向截
可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数
面均相等，梁数n=5,梁间距为2.4米。
5
222aia1a2
i1
a42a5222.422.42
2
2.42
2
22.457.6
1号梁横向影响线的竖标值：
1号梁影响线
1
11
n
2
a1
22.42
i1
ai
57.6
0.6
15
2
a1
5
2
ai2
i1
10.4
5
0.2
由11和15绘制1号梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置
可由11和15计算横向影响线的零点位置，设零点到1号梁的距离为x，则
x42.4x
0.60.2
解得：
x7.2m
对于汽车荷载
mcq112q2107..266.95.13.820.742
对于人群荷载mcr1r70..267.20.20.750.679
2号梁横向影响线的竖标值：
ai
i1
25
a2a5
5
2
ai2
i1
22.42.4
0
57.6
21
25绘制2号梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置
对于汽车荷载
1mcq2q
2
1
2
0.4
9.6
9.37.56.24.40.571
对于人群荷载
m0.4
mcr2r
cr2r9.6
9.6
0.2
0.75
0.440
可由21和25计算横向影响线的零点位置，则零点到1号梁的距离为9.6m
3号梁横向影响线的竖标值：
3＃梁影响线
11
310.2、350.2
55
11对于汽车荷载mcq3q0.240.4
对于人群荷载mcr3r0.20.20.4
二、主梁内力计算
[1][2][3][4][5]
1．恒载集度
（1）主梁：
g1[0.201.7（0.080.14）（2.40.2）]2514.55KN/m
（2）横隔梁
对于边主梁：
g2
[（1.5
0.080.14）（2.40.2）
）
（2）
0.150.16
2
525]/22.51.317KN/m
对于中主梁：
g2'21.3172.634KN/m（3）桥面铺装层：
g3（0.0610210.091023）/56.66KN/m（4）栏杆和人行道：
g44.52/51.8KN/m作用于边主梁的全部恒载强度：
ggi14.551.3176.661.824.327KN/m
作用于中主梁的全部恒载强度：
ggi14.552.6346.661.825.644KN/m
1l122.5
跨中弯矩Mllg22.524.3271539.443KNm
2l2424
跨中剪力Vl0
2
1
支点剪力Q0122.524.327273.679KN
02
1/4跨处弯矩：
1313
Mllg22.522.524.3271154.582KNm
216216
1/4跨处剪力：
1311
Ql/422.50.7524.32722.50.2524.327136.839KN
l/42424
2号、3号及4号梁内力（中间跨）
跨中弯矩
Ml
2
1l122.5
lg22.525.6441622.784KNm
2424
跨中剪力Vl
2
0
支点剪力Q0
1
1
22.5
25.644288.495KN
2
1/4跨处弯矩：
13;Mll
g'
1
22.5
322.525.6441217.088KNm
216
2
16
1/4跨处剪力：
Ql/4
1322.50.7525.644
24
1122.50.2525.644144.248KN
24
3．活载内力
1.汽车荷载冲击系数
主梁横截面图
结构跨中处的单位长度量：
mc
3
24.367103
9.81
2483.894kg/m
主梁截面形心到T梁上缘的距离：
11（240-20）（11/2）+17020170（1/2）
11（240-20）+17020
55.94cm0.5594m
跨中截面惯性矩：
1311213Ic（24020）113（24020）11（55.94）2201703
12212
1702744
20170（55.94）21.72107cm40.172m4
2
查表E取2.81010pa
4.318Hz
EIc3.142.810100.172
2l2mc222.522483.894
1.5Hz
14Hz
0.1767lnf0.01570.1767ln4.3180.01570.243所以冲击系数：
110.2431.243
2.汽车荷载作用
公路—Ⅱ级均布荷载qk10.5KN/m
对于集中荷载，当l5时，Pk180KN/m；当l50时，Pk360KN/m当5l50时，采用内插法
公路—Ⅱ为公路—Ⅰ级的0.75倍
则qk0.7510.57.875KN/m
22.55
Pk0.75180360180187.5KNk505
当计算剪力时候Pk187.51.2225KN
计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数1.0
跨中弯矩影响线如下图
10
3.跨中弯矩的设计，
122.522.563.28m2
24
由于跨中弯矩横向分布系数1号、5号梁最大，所以只需计算1号、5号梁的
弯矩，计算如下：
对于1号梁
车辆荷载作用下
Ml
（1）mcq1Pkykmcq1qk2
22.5
1.24310.742187.50.7427.87563.281432.357KNm4
跨中人群荷载最大弯矩
人群荷载集度Por31.54.5KN
Mlmcr1Por0.6794.563.28193.352KNm
2,r
对于2号和4号梁
计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：
MQ1k,12
（1）（mcq2Pkykmcq2qk）
22.5
1.2431（0.571187.50.5717.87563.28）1102.259KNm
计算人群荷载的跨中弯矩：
人群荷载集度：
Por31.54.5KN
M1mcr2Por0.4404.563.28125.294KNm
Q2k,2
对于3号梁
计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中弯矩：
MQ2k,1
（1）（mcq3Pkykmcq3qk）
22.5
1.2431（0.4187.50.47.87563.28）772.160KNm
计算人群荷载的跨中弯矩：
人群荷载集度：
Por31.54.5KN
11
M1mcr3Por0.44.563.28113.904KNm
Q2k,
2
4.跨中剪力的计算
跨中剪力影响线如下图：
22.51
22
2.8125m2
对于1号和5号梁
计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：
QQ1k,0
（1）（mcq1Pkyk
1.2431（0.7422250.5
mcq1qk
0.742
）
7.8752.8125）124.187KN
计算人群荷载的跨中剪力：
Qlmcr1Por0.6794.52.81258.593KN
Q2k,2lcr1or
计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：
（1）（mcq2Pkykm
对于2号和4号梁
cq2qk
QQ1k,0
1.2431（0.5712250.50.5717.8752.8125）108.087KN
计算人群荷载的跨中剪力：
QQ2k,2lmcr2Por
0.4404.52.81255.567KN
对于3号梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的跨中剪力：
cq3qk
QQ1k,0
（1）（mcq3Pkyk
1.2431（0.42250.50.47.8752.8125）66.947KN
计算人群荷载的跨中剪力：
12
QQ2k,lmcr3Por
2
0.44.52.81255.063KN
5.支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示：
横向分布系数变化区段的长度
对于1号和5号梁
附加三角形重心影响线坐标
12
1l22.511.25m2
2
22.5
2
5.6
5.65m
22.5
15.65/22.50.916
3
0.083
计算车辆荷载的支点剪力：
k
QQ1k,0
（1）
mcq1qk）
（1）a2
moq1mcq1qky
1.2431
（0.50.742）7.875（0.9160.083）
（0.74222510.7427.87511.25）1.24315.65
282.54K4N
计算人群荷载的支点剪力：
QQ2k,0mcr1Por
mor1
mcr1Pory
4.5（0.9160.083）44.007KN
0.6794.511.255.651.43750.679
2
13
对于2号和4号梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：
计算车辆荷载的支点剪力：
QQ1k,0
（1）（mcq2Pkykmcq2qk）
（1）a2moq2mcq2qky
5.65
1.2431（0.57122510.5717.87511.25）1.2431（0.85420.571）7.875（0.9160.083）
223.56K8N
计算人群荷载的支点剪力：
QQ2k,0mcr2Por
a
2
mor2
mcr2
Pory
5.65
0.454.511.25
2
0
0.4375
4.5
（0.9160.083）
17.314KN
对于3号梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的支点剪力（如下图所示）：
14
计算车辆荷载的支点剪力：
QQ1k,0
（1）（moq3Pkykmcq3qk）
（1）a2moq3mcq3qky
5.65
1.2431（0.422510.47.87511.25）1.2431（0.85420.4）7.875（0.9160.083）
2
168.46K6N
计算人群荷载的支点剪力：
QQ2k,0mcr3Pora2mor3mcr3Pory
5.65
0.44.511.2500.44.5（0.9160.083）15.17KN
6.1/4跨弯矩的计算
1/4跨弯矩的影响线如下图
3l
16
22.5322.547.461m2
16
对于1号和5号梁计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨弯矩：
MQ1k,14
（1）（mcq1Pkykmcq1qk）
1.2431（0.742187.54.2910.7427.87547.461）1086.770KNm
计算人群荷载的跨中弯矩：
人群荷载集度：
Por31.54.5KN
15
4
对于2号和4号梁
计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨弯矩：
MQ1k,14
（1）（mcq2Pkykmcq2qk）
1.2431（0.571187.54.2190.5717.87547.461）826.734KN
计算人群荷载的跨中弯矩：
人群荷载集度：
MQ2k,1mcr2Por
4
对于3号梁
Por31.54.5KN
0.444.547.46193.973KNm
16
0.6794.547.461145.142KNm
计算公路—Ⅱ级汽车活载的1/4跨弯矩：
MQ1k,41
（1）（mcq3Pkykmcq3qk）
1.2431（0.4187.54.2190.47.87547.461）579.147KNm
计算人群荷载的跨中弯矩：
人群荷载集度：
Por31.54.5KN
M1mcr2Por0.44.547.46185.43KNm
Q2k,
4
7.1/4跨剪力的计算
1/4跨剪力影响线如下图：
13l0.751322.50.756.328m2
2422对于1号和5号梁
计算公路—Ⅰ级汽车活载的1/4跨剪力：
QQ1k,0
（1）（mcq1Pkykmcq1qk）
1.2431（0.7422250.750.7427.8756.328）201.600KN
计算人群荷载的跨中剪力：
Qlmcr1Por0.6794.56.32819.335KN
Q2k,2lcr1or
17
对于2号和4号梁
计算公路—Ⅰ级汽车活载的1/4跨剪力：
QQ1k,0
（1）（mcq2Pkykmcq2qk）
1.2431（0.5732250.750.5717.8756.328）178.086KN计算人群荷载的跨中剪力：
Qlmcr2Por0.444.56.32812.529KN
Q2k,2lcr2or
对于3号梁计算公路—Ⅰ级汽车活载的跨中剪力：
QQ1k,0
（1）（mcq3Pkykmcq3qk）
1.243
11.39KN
1（0.42250.750.47.8756.328）108.679KN计算人群荷载的跨中剪力：
QQ2k,lmcr3Por0.44.56.328
Q2k,2
8.荷载组合
n
crQjsQJK）其中rGi1.2，rQ11.4，j2
n
rosudro（rGisGikrQ1sq1k
i1
rQj1.4，ro1.0，c0.8
跨中弯矩组合：
梁号
恒载（KN/m）
活载（KN/m）
组合值（KN/m）
汽车
人群
1、5
1541.974
1432.357
193.352
3671.163
2、4
1625.316
1102.259
125.294
3325.239
3
1625.316
772.160
113.904
2942.771
跨中剪力组合：
梁号
恒载（KN/m）
活载（KN/m）
组合值（KN/m）
汽车
人群
1、5
0
124.187
8.593
148.714
2、4
0
108.087
5.567
127.292
3
0
66.947
5.063
80.651
18
支点剪力组合：
梁＃
恒载（KN/m）
活载（KN/m）
组合值（KN/m）
汽车
人群
1、5
274.129
282.544
44.007
694.692
2、4
288.945
223.568
17.314
616.522
3
288.945
168.466
15.17
552.406
1/4跨弯矩组合：
梁＃
恒载（KN/m）
活载（KN/m）
组合值（KN/m）
汽车
人群
1、5
1156.481
1086.770
145.142
2767.519
2、4
1218.987
826.734
93.973
2493.976
3
1218.987
579.147
85.43
2207.111
梁＃
恒载（KN/m）
活载（KN/m）
组合值（KN/m）
汽车
人群
1、5
137.064
201.600
19.335
411.924
2、4
144.473
178.086
12.529
230.856
3
144.473
108.679
11.39
151.845
1/4跨剪力组合：
[1][2][3][4][5]
三、
行车道板计算
由于主梁是用现浇混凝土的，其有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车道板的计算
19
1.恒载内力的计算
（1）计算每延米板的恒载g
沥青混凝土面层：
g10.051.0211.05KN/m
C25混凝土垫层：
g20.11.0232.3KN/m
T梁翼板自重：
0.080.14
g31.025
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