桥梁工程设计Word文件下载.docx

1、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（JTG D60-2004）混凝土结构设计规范（GB 50010-2002）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范（JTG D62-2004）2.设计内容2.1桥面板内力计算计算T梁翼板所构成的狡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Auto

2、CAD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。（己知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. 6935m2主梁重力集度：g=SXy =0. 6935X26=18. 031kN/m3.1.2横隔梁横隔梁截面面积：S=l. 3468m2体积：V=Sh=0. 15X1. 3073=0. 2020m3重量：M =yxV = 0.2020125 X 26 = 5.2523KN总重暈：= 5.0985

3、 x 4.5 x 4 x 2 = 189.0837KNg = 189.0837/（29.14 X 5） = 1.2978KN/m3.1.3栏杆与人行道面积：S = 0.25 X 1.1 + 0.3 + 1 = 0.575m2重量:M = 0.625 X 29.14 X 2 X 25 = 837.775KNg = M/（29.14 x 5） = 5.75KN/m3.1.4主梁翼缘板平均厚度t = （0.12 X 0.8 + 0.5 X 0.1 X 0.8） /0.8 = 0.17m3. 1.5桥面三角垫层面积与平均厚度S = （0.07 + 0.16） X 4.5 X 0.5 = 0.5175m

4、2h = s/0.5b = 0.5175/4.5 = 0.115mg = 2 x 0.5175 X 25/5 = 5.175KN/m3. 1.6面层沥青半均重度g = 2 X 4.5 X 24 X 0.03/5 = 1.296KN/m3.2桥面板内力计算321单悬臂板内力计算1）恒载计算G = 24 X 0.25 X 1 X 1.1 = 6.6KNqi = 24 X 1 X 1 X 0.3/ （0.91 X 1） = 7.9121KN/mq2 = 26 X 0.91 X 1 X 0.16 = 3.7856KN/mMg = -1/2 X （7.9121 + 3.7856） X 0.912 一 6

5、.6X 1.135 = -12.3344KN-MQg = （7.9121 + 3.7856） X 0.91 + 6.6 = 17.1692KN2）活载计算q = 3.0 X 1 X 1/0.91 = 2.73KN/mM 人=一1/2 X 2.73 X 0.912 = -1.1304KN（）人=3.0 X 1 = 3KN3）内力组合alq2Q3H11111111111 山 I图4.悬臂板内力计算图M= Y（YoMg+ YqcM人）=一10 （1.2 X 12.3344 + 1.4 X 0.8 X 1.1304）=-16.0673KN -mQ恳=丫 o（ YoQg + YQ ecQ人）=10（ 1

6、-2 X 17.1692 + 1.4X 0.8 x 3） = 23.9630KN m322较接悬臂板内力计算A、每延米恒载g沥青：gi = 0.03 X 1.0 X 24 = 0.72KN/m：混凝土垫层：g2 = 0.115 X 1.0 X 24 = 2.76KN/m：翼缘板自重：g3 = 0.16 X 1.0 X 26 = 4.16KN/m所以：S=gi+g2+g3 =0. 72+2. 76+4. 16=7. 64KN/mB、每米 宽板的恒载内力Mg = -0.5gl2 = -0.5 X 7.64 X 1.012=-3.8968KN/mMG = gl = 7.64 X 1.01 = 7.7

7、164KN2）车辆荷载计算公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2001）可知后轮着地：ax=0. 2m； b讦0.6m；A、 单个车轮作用时有：b=bx+2h=0. 6+2 X （0. 115+0. 03） =0. 89ma=a1+2h+21o=O. 2+2 X 0. 145+2X1. 01=2. 51m作用在每米宽板条上的弯矩为：Qi1IIIIIIIIIHIIIInq，、图5饺接悬臂板内力计算图Msp=（1 + “（1。-9= 一（1 + 0.3）為（1.01 -罟）=14.28KN m作用在每米宽板条上的剪力为：Qsp=（1 + “）丄=（1+ 0.3）1404X2.51=18.13 K

8、N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=bi+2h=0. 6+2 X （0. 115+0. 03） =0. 89ma=a1+2h+d+21o=O. 2+2X0. 145+1. 4+2X1. 01=3. 91mMSP=-（1+ m）（1o-；）= -（1+ 0.3）瞪（1.01-罟） = -18.328KN-mp 2X140Qsp=（1 + 卩）后=（1 + 0.3） - = 23.27KN经计算分析，当两个后轮同时作用在狡接悬臂板上时活载内力最大。M吐二 Y（YcMc + YqMsp） = -1.0 X （1. 2X3. 8968

9、+ 1. 4X18. 3280） = 30.34KN mQg=Yo（YcQc + YqQsp） = 1.0 X （1.2X7. 7164+ 1. 4X23.27） = 41.84KN - m3.3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：g1=18.031 kN/m2）横隔梁、桥面铺装、栏杆、人行道等分摊给5片梁的荷载集度：g2=1.29776 + 5.75 + 5.175 + 1.296 = 13.5187 kN/m3.3. 2结构自重产生的内力跨中弯矩：Mg = i（gl + g2）l02 =扌（18. 031

10、 + 13. 5187） X 29.142 = 33 48.76 88KN m支点剪力：Vg=| （gl + g2）l0=klS. 031 + 13. 5187） X 29.14 = 459.6800KN3.3. 3冲击系数计算1）简支梁基频：经计算得Ic=0. 261655637997, G=gx + g2=31. 5498X103N/m,查表得 E=3. 35x IO10 MPa,代入 其他相关数据，从而计算出2） 1+p =1+0. 17671nf-0. 0157 18HZ3. 3. 4各主梁的跨中荷载横向分布系数me计算：本桥的宽跨比为：B/L二9/29. 14=0. 3089第三片梁

11、的影响线竖标值1 era3 1 4.4 X 05為+羽弓+呢-=21 6583 1 4.4 X 0n37 = n + F=5-r=0-2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1、2、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mcq =专g = 0.6mcr = 0.6545B、第二片梁的跨中横向分布系数H 2j = 0.5908mcr = 0.4273C、第三片梁的跨中横向分布系数mcq = n3j = 0.6mcr = 0.4130180-0. 20U360.D. 65-5501号梁跨中彩响线11

12、820.J8182号梁跨中影响线3号梁跨中影响线图6.偏心压力法计算荷载横向分布系数简图3.3.5支点的荷载横向分布系数m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mOq = 0.4091, mOr = 1.2727B、 第二片梁的支点横向分布系数m0q0.7954, mOr = 0C、 第三片梁的支点横向分布系数mq =： 0.7955, m（）r 0%:么莎各乞180 a 130表1横向分布系数汇总表荷载类别1号梁2号梁3号梁IHcm0me车辆0.60. 40910. 59080. 79540. 7955人群0. 65451.27270. 42730.433.

13、 6计算汽年.人群荷载内力通过以上计舁分析可知，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。乂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，由于主耍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，qk=10.5kN/m2Pk = 180 + 50 _ 5 X （29.14 - 5） = 276.56KN1）跨中弯矩Mq = （1 + U 兀 mcq（qk + Pky） = 1.18 X 1 X 0.6

14、X （10.5 x|x 29.142 + 276.56 X 扌 X 29.14）=2215.4987kN-m1 oMr = mcr qr 0 = 06545 X 3X-X 29.142 = 208.4107KN m82）支点剪力1.2Pk = 331.872KN, qk = 10.5KN因 moq mcq,则y=l-= 1-et7=0 9445J 31 3X29.144.85Vq = （1 + 啡moq X 1.2PkYk + mcqqkn + （moq 一 mcq）qky=1.18 x 1 x 0.4091 x 331.872 x 1.0 + 0.6 x 10.5 x 0.5 x 29.14

15、 + 2.425 x （0.4091 一0.6） X 10.5 X 0.9445 = 263.1029KNVr = mcr - qr - Q + 0.5 X 4.85（mor 一 mcr） X 0.9139qr=0.6545 X 3 X 0.5 X 29.14 + 0.5 X 4.85（1.2727 一 0.6545） X 0.9139 X 3 = 21.5330KN3. 3.8内力组合1）弯矩组合M = Y0YGMg + YQ（Mq +（pcMr）=1.0 X 1.2 X 3348.7688 + 1.4 X （2215.4987 + 0.8 X 208.4107）=6429.5851KN m

16、2）剪力组合V = Y0YGVg + YQ（Vq +（pcVr） = 1.0 X 1.2 X 459.6800 + 1.4 X （263.1029 + 0.8 X 21.533）=944.0770KN3. 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）Vq = （1 + mcq（qk。+ PkYk）=1.18 X 1.0 X（0.6 X 10.5 XX 29.14 + 1.2 X 0.6 X 276.56 X 0.5）= 144.5610K

17、NVr = mcr -qr - Q = 0.6545 X 3 X-X 29.14 = 7.1520KN内力组合:Vr = Y0YGVg+YQ（Vq +（pcVr）=1.0 X 1.2 X 0 + 1.4 X （144.5610 + 0.8 X 7.1520）=210.3956KN2） 1/4跨弯矩计算A、恒载弯矩计算：3 3Mg = zz（8i + g2）l = （18.031 + 13.5188）29.142 = 2511.5766KN m活载弯矩计算：Mq = （1 + p兀 mcq（qkQ + Pkyk）=1.18 X 1.0 x（0.6 X 10.5 X A X 29M + 0.6 X

18、 276.56 X 售 X 29.14）= 2102.8955KN mMy = Q = 0.6545 X 3 X 倉 X 29.142 = 156.3080KN mM= T0TGMg+ TQ（Mq+ *cMr）=1.0 X 1.2 X 2511.5766 + 1.4 X （2102.8955 + 0.8 X 156.3080） = 6133.0103KN m3）1/4跨处剪力计算A、 恒载剪力计算：1 1 Vg = -（gj + g2）L = -（18.031 + 13.5188） X 29.14 = 229.8400KNB、 活载剪力计算：Vq = （1 + 卩兀 mcq（qkG + 1.2

19、戸肌）a 2=1.18 x 1.0 x （0.6 x 10.5 x -x 29.14 + 1.2 x 0.6 x 276.56 x -= 237.1503KN 10 49Vr = mcr - qr - H = 0.6545 X 3 X X 29.14 = 16.0921KN内力组合：=1.0 X 1.2 X 229.8400 + 1.4 X （237.1503 + 0.8 X 16.0921）=525.8320KN简支梁弯矩包络图和剪力包络图“耐=1.2Mg + 1.4Mq + 1.4Mr, Vud = 1.2Vg + 1.4Vq + 1.4支点M=0V= 1.2 X 459.68 + 1.4

20、 X 263.1029 + 1.4 X 21.5330 = 950.1063KN1/4 跨:M= 1.2 x 2511.5766 4- 1.4 X 2102.8955 4- 1.4 X 156.3080 = 6176.7768KN mV= 1.2 X 229.84 + 1.4 X 237.1503 + 1.4 X 16.0921 = 630.3474KN跨中：M = 1.2 X 3348.7688 + 1.4 X 2215.4987 + 1.4 X 208.4107 = 7410.9905KN mV= 1.2 X 0 + 1.4 X 144.5610 + 1.4 X 7.1520 = 212.

21、3982KN1/4 1/2 1/4A o34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Y 11（=1.355横隔梁跨中荷载布置图如图所示，则有：Poq（M）=119.84KNmPoq （Q） =119.84KN.m则横隔梁最大剪力和弯矩：M = （l+ u 兀 PqM 工 n Mi = 264.424KN - mQ =（l+u兀 （Q） nQi = 191-61KN3. 5挠度、预拱度计算主梁结构自重最大弯矩为3348. 7688KN忸,汽车作用最大弯矩（不计算冲击）为1877. 5413KN

22、m 人群作用最大弯矩为208.4107KNm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ne = 1.438c按全预应力混凝土,取B二0.95EI。5 Mb卩fc = = 1438 x x g5 （0.7 X 1877.5413 + 208.4107） X 103 X 29.142i 438 x x 48 0.95 X 0.261655637997 X 3.35 X IO10=0.0233m = 16.5mm = “c 18.21mm1600 1600预拱度值等于结构I重和1/2可变荷载频遇值所产生的长期挠度1.

23、438 x5x（MG + ）l2fc = 48B1.438 X5 X（3348.7688 + 叮 * 】877.54+ 208.4107）x 1q3 x 29.142 = 48 X 0.95 X 0.261655637997 X 3.35 X IO10=0.06278m = 62.78mm4 参考资料（1）沈蒲生主编.混凝土结构设计原理.北京：髙等教育出版社，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（JTG D60-2004）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，20045 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总。