桥梁工程课程设计 30m钢筋混凝土简支T梁设计.docx

1、桥梁工程课程设计 30m钢筋混凝土简支T梁设计桥梁工程课程设计-、设计资料1.桥面净宽：净一7.0 2 1.5荷载：公路一n级人群一3.0KN/m人行道每侧重3.6KN/m栏杆每侧1.52KN/m2. 跨径及梁长：标准跨径 “ =30m计算跨径L =29.16主梁全长 L =29.963.材料钢筋：反直径大于或等于 12毫米者用n级钢筋，直径小于 12毫米者一律用I级钢筋。混凝土：主梁：50#人行道及栏杆：25#桥面铺装：25#4.技术规范：公路桥涵设计通用规范 (JTGD60 2004)二、桥梁尺寸拟定1.主梁高度：h=1.00m梁间距：采用5片主梁，间距1.6m。2.横隔梁：采用五片横隔梁

2、，间距为 7.25m3.梁肋：厚度为18cm4. 桥面铺装：分为上下两层，下层为 25#砼，路缘石边处厚 4.0cm ;上层为沥青砼,厚4.0cm。桥面采用1.5%横坡。5. 桥梁横断面及具体尺寸：(见作图)主梁横剖面主梁纵剖面三、桥梁计算一、主梁的计算1、主梁的抗弯惯性矩lx求主梁界面的重心位置 ax （图1-1）平均板厚:H=1/2 ( 10+14) =12 ( cm)lx=丄 142 123 142 12 (28.6 -12)2 丄 18 1003 18 100 (型 - 28.6)2 =321512 2 12 2111.04 (cm4) =3.2151 10，(cm4)2计算结构自重集

3、度（表 1-1）结构自重集度计算表 表1-1主梁0 10+0 14g1=【0.18 X 1.00 +( )X( 1.60-0.18)】X 26=9.11KN/m2横 隔 梁对于边主梁r 0.10+0.14、/ 1.600.18、)0.15 + 0.14 一g2= 【0.75- ( )1 X( ) X X 5X2 2 226/29.16=0.29KN/m对于中主梁g2=2 X 0.29=0.58KN/m桥面铺装层1g3=【0 04X 7 00X 23+ ( 0.04+0.0925) X 7.00X 241 /5=3.51KN/m2栏杆及人行道g4= (1.52+3.60 )X 2/5=2.05K

4、N/m合计对于边主梁g=5! gi =9.11+0.29+3.51+2.05=14.96KN/m对于中主梁g=9.11+0.58+3.51+2.05=15.25KN/m3.结构自重内力计算（表 1-2）边中主梁自重产生的内力 表1-2截面位置x 内力剪力Q（ KN）弯矩（KN m）X=0Q= 14.96 X 29.16=218.1 (222.3)2M=0 (0)1X=-4q- 14.96 X( 29.16-2 X 29.16 )2 4=109.1 (111.2)M- 14.96 X 29.16 X( 29.16- 29.16 )2 4 4=1192.6 (1215.7)1X=-2Q=0 (0)

5、1 2M= X 14.96X 29.16 =1590.1 8(1620.9)主：括号（）内值为中主梁内力4汽车、人群荷载内力计算（1）支点处荷载横向分布系数（杠杆原理法）按桥规431条和435条规定：汽车荷载距人行道边缘不小于 0.5m，人群荷载取3KN/m。在横向影响线上确定荷载横向最不利的布置位置（图 1-2）图（1-2）支点处各主梁的横向分布情况各梁支点处相应于公路一n级和人群荷载的横向分布系数计算（表 13）表1 3梁号公路一n级人群何载1 ( 5)号梁qmq1= =0.875/2=0.4382口01=叮=1.6562 (4)号梁m0q2= 亍=1.000/2=0.500mor2=03

6、号梁L Hq 0.188+1.000 m0q3 2 20.594mor3=0（2）、跨中荷载横向分布系数（偏心压力法） 此桥没有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为:2 （4）号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为:3号梁在两边主梁处的横向影响线的竖标值为:1-3)2、画出各主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载，如（图礼 亠T- 190 -己亠 -0 -亠 16P -L- - ：6C -1rPcaIB JPq一 ：:扛1HB1 -I7V J Ljf 1 1! 1! 1!J J J图1-33、计算荷载横向分布系数 mc （表1-4）梁号汽车荷载人群何载1（ 5）号梁1 1Mcq=丄送

7、Q =一( 0.575+0.350+0.188-0.038) 2 2=0.538Mcr=E r =0.7312（ 4）号梁1 1mcq=丄口 =(0.388+0.275+0.194+0.181) 2 q 2=0.469Mcr= 5 =0.4663号梁1 1mcq =丄送 % = 一( 0.200+0.200+0.200+0.200)2 J 2=0.400M cr= r =0.200 X 2=0.400（3）、荷载横向分布系数汇总（表 1-5） 荷载横向分布系数 表1-5梁号荷载位置公路一n级人群何载备注1 (5)号梁跨中me0.5380.731按“偏心压力法”计算支点mo0.4381.656按

8、“杠杆法”计算2 (4)号梁跨中me0.4690.466按“偏心压力法”计算支点m。0.5000按“杠杆法”计算3号梁跨中me0.4000.400按“偏心压力法”计算支点mo0.5940按“杠杆法”计算（4）、均布荷载和内力影响线面积计算（表 1-6）均布荷载和内力影响线面积计算表 表1-6截面类型公路一 n级均 布荷载（KN/m）人群(KN/m)影响线面积（m2或m）影响线图线M 1/210.5X3.0Xc 1 ,2 1 XQ = | = X0.75=7.80.75=2.28 87552 229.16 =106.29mL/4M 1/47.8752.25c 31, l0 = x_=79.721

9、6 213亿2Q1/27.8752.25小 1 - 1 “ -0 = 江一兀| 并0.5 =3.6452 21 - 1Q07.8752.2510 =丄 X l X 仁 14.582(5)、公路一n级集中荷载 Pk计算计算弯矩效应时：Pk=0.75【180+ 360-180 (29.16-5)】=0.75 X 276.64=207.48KN 50-5计算剪力效应时：耳=1.2X 207.48=248.976(6)、计算冲击系数 J2 -2 2A=0.3504 m Ic=3.2151 X 10 m G=0.3504 X 26=9.1104 KN/m2 2mc=G/g=9.1104/9.81=0.9

10、29 KNs /m10 2C50 混凝土 E 取 3.45 X 10 N/m兀 I瓦 3.14 ；3.45汉 1O10 汉 3.2152汉 10,f=r = 汇和 3 =2.018 ( Hz)2l2 . mc 2 29.16. 0.929 103介于1.5Hz和14Hz之间，按桥规2.3.4条规定，冲击系数按照下式计算:J =0.1767In f-0.0157=0.10841+=1.1084(7)、各梁的弯矩 M1/2、M1/4和剪力Q1/2计算因双车道不折减，故 =1。如(表1-7)梁号截面何载类型qk 或 qr(KN/m)Pk(KN)1+卩mc0或yS (KN m 或 KN)S 汽= (1

11、+4 ) E(mcqk0 +m iPkyi)S 人=mcqSS1或5M 1/2公路n 级7.875207.481.10840.538106.29499.141401.09y=丄=7.294901.95人群2.25/0.731106.29174.82M 1/4公路n 级7.875207.481.10840.53879.72374.371050.893 , y= l =516.468676.52号梁人群2.25/0.73179.72131.12Ql/2公路n 级7.875248.9761.10840.5383.64517.1291.350.574.23人群2.25/0.7313.6456.002M

12、 1/2公路n 级7.875207.481.10840.469106.29435.121221.39y= 1 =7.294786.27或人群2.25/0.466106.29111.45公路7.875207.481.108479.72326.354M 1/4n级0.4693 y= l =516589.76916.11号.468人群2.25/0.46679.7283.77:公路7.875248.9761.10840.4693.64514.92梁Q1/2n0.564.7179.63级:人群2.25/0.4663.6453.82公路7.875207.481.10840.400106.29371.063

13、M 1/2n级y=丄=7.294670.591041.65人群2.25/0.400106.2995.66:公路7.875207.481.108479.72278.34号M 1/4n级0.4003 , y= l =516.468502.99781.33人群2.25/0.40079.7271.75公路7.875248.9761.10840.4003.64512.73Q1/2n0.555.1967.92梁级人群2.25/0.4003.6453.28(8)、计算支点截面汽车荷载最大剪力(a) (b) (c)图1-4各梁支点计算简图(尺寸单位： m)其中a)图表示1和5号梁，b)图表示2和4号梁，c)图

14、表示3号梁。Q0 集=1 fmiPkYi =1.1084 x 1 x 0.438X 248.976x 1=120.87KN则公路一n级作用下,1和5号梁支点的最大剪力为:Q0=Q0 均+Q0 集=186.41KN则支点截面人群荷载最大剪力为：a 7 33Q0r=mcqr+ m0 - mc qr y =0.731 X 2.25 X 14.58+ x( 1.656-0.731 )x 2.252 2X 0.916=23.98+6.99=30.97KN2 2和4号梁Q0 均=(1+丄)qk m+旦(m-mc)y 1=1.1084 x 1 x 7.875 x27 330.469 14.58 0.500

15、-0.469 0.916 =60.60KNQ0集=1 mPk% =1.1084 X 1X 0.500X 248.976 X 仁 137.98KN则公路一n级作用下，1和5号梁支点的最大剪力为：Q0=Q0 均+Q0集=198.58KN则支点截面人群荷载最大剪力为：a 7 33Q0r=mcq+ m0 - mc qr y =0.466X 2.25 X 14.58+ X( 0-0.466)X 2.252 2X 0.916=15.29-3.52=11.77KN3 3号梁Q0均=(1+丄)qk m + 旦(m-mc) y 1=1.1084 X 1 X 7.875X27 330.400 14.58 0.59

16、4 -0.400 0.916 =56.59KNIL 2Q0 集=1fmiPkyi =1.1084 X 1 X 0.594 X 248.976 X 仁 163.92KN则公路一n级作用下，1和5号梁支点的最大剪力为：Q0=Q0 均+Q0集=220.51KN则支点截面人群荷载最大剪力为：a 7 33Q0r=mcqr+ m0 -mc qr y =0.400X 2.25X 14.58+ X( 0-0.400) X 2.252 2X 0.916=13.12-3.02=10.10KN(9)、内力组合1承载能力极限状态内力组合计算(表 1-8)永久荷载作用分项系数：Gi =1.2汽车荷载作用分项系数： qi

17、=1.4人群荷载作用分项系数： Qj =1.4弯矩（KN m）剪力（KN ）组合表 表1-8梁号内力结构自重汽车荷载人群何载fn n=9 送 G&ik +QlSllk+c送 Qjjk Z 7 丿：1或5M 1/21590.11401.09174.823658.89996M 1/41192.61050.89131.12P 2744.29836Ql/2091.356.00121.149Q0218.6186.4130.97502.182362或4M1/21620.91221.39111.453401.865M1/41215.7916.1183.772551.69476Q1/2079.633.8210

18、4.18436Q0222.3198.5811.77502.158963M1/21620.91041.6595.663159.47628M 1/41215.7781.3371.752369.7558Qi/2067.923.2888.88544Q0222.3220.5110.10528.1074注：0桥梁结构重要性系数，本例取为 0.9；：c 与其它可变荷载作用效应组合系数，本例取为 0.82正常使用极限状态内力组合计算（表 1-9）可变作用效应的频遇值系数-冷：汽车荷载（不计冲击力）取 0.7，人群荷载取1.0。弯矩（KN m）剪力（KN ）组合表 表1-9梁号内力结构自重汽车荷载人群何载m m

19、Ssc= Ssik +即 ij Sjk i 二 jT：1或5M 1/21590.11401.09174.822745.683M 1/41192.61050.89131.122059.343Ql/2091.356.0069.945Q0218.6186.4130.97380.0572或M1/21620.91221.39111.452587.323M1/41215.7916.1183.771940.7474Q1/2079.633.8259.561Q0222.3198.5811.77373.0763M 1/21620.91041.6595.662445.715M 1/41215.7781.3371.7

20、51834.381Q1/2067.923.2850.824Q0222.3220.5110.10386.757、横隔梁的计算对于具有多根内横隔梁的桥梁，由于主梁跨中处的横梁受力最大，横梁跨中截面受力最不利，故通常只要计算跨中横隔梁中间的内力，其它横梁可偏安全的仿此设计。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利荷载布置如图 2-1所示。7.875V T T J 1! V V八 M -上 翊.7 j、*1图2-1跨中横隔梁的受载图示（尺寸单位： m）纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为:计算弯矩时：1 1pap卄 2；875过7.25“50+207.4850卜132.29、 2

21、 丿计算剪力时：Poq=1.2x 132.29=158.752、绘制中横隔梁中间的内力影响线由前面偏心压力法可计算得 1、2号梁的荷载横向分布影响线竖坐标值如图 2-2a,则Mr的影响线竖标可计算如下：P=1作用在1号梁轴上时（11 =0.600, 15工0.200 ）：哗 =叫严23 +耳21 勺.0“ 一1汇2汉d =0.600x 2X 1.6+0.400 x 1 x 1.6-1 x2x1.6=0.64P=1作用在5号粱轴上时：代 仝15 2 d 25 1.0 d= (- 0.200 )X 2 x 1.6+0 x ix i.6=-0.64Mr的影响线竖标可计算如下：p=作用在2号粱轴上时(

22、12 =0.400, 22 = 0.300 )：r； = 12 2 d 22 1.0 d -1 1 d =0.400 x 2 x 1.6+0.300 x 1.0x1.6 -1x 1x 1.6=0.16由已学影响线的知识可知， Mr影响线必在r-r截面处有突变，根据 律和 身连线延伸至r-r截面，即为nM值（0.96）,由此可绘出 Mr影响线如图2-2b所示。3、绘制剪力影响线右剪力最不利位置位于靠近 1号梁的右边（或靠近5号梁的左边）。对于1号梁处截面的Q影响线可计算如下：P=1作用在计算截面以右时：Q1右 =R1 即話二 1iP=1作用在计算截面以左时：Q右=R-1 即右二 1i -1R-绘

23、成Q右影响线如图 2-2c所示O朋一11餃Jr-图2-2中横隔梁内力计算（尺寸单位： m）4、截面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位置加载，对汽车荷载并计入冲击 影响（1）,则得到表2-1所示结果。表2-1公路级弯矩M3M3=(1 十卜 n =1.1084 X 1X 132.29X( 0.96+0.06) =149.56KN m剪力Q右Q右 =(1+4)FOq n =1.1084 X 158.75 X( 0.575+0.350+0.188-0.038 )=189.16KN5、内力组合（鉴于横隔梁的结构自重内力甚小，计算中可略去不计）、承载能力极限状态内力组合（见表 2-

24、2）表2-2基本组合Mmaxr =o+1.4 x 149.56=209.384KN m_右Qrax, =0+1.4 x 189.16=264.824KN、正常使用极限状态内力组合（见表 2-3）表2-3基本组合M maxr =0+0.7 x 149.56/1.1084=94.45KN m_右Qm，ax,i =0+0.7 x 189.16/1.1084=119.46KN三、行车道板的计算T 梁横截面如图3-1所示图3-1 t梁横截面图（尺寸单位： m沥青表面处治g10.04 x 1.0 x 23=0.92KN/mC25混凝土垫层g20.0625 x 1.0 x 24=1.50KN/mT梁翼板自重

25、g30 10+0 14x 1.0 x 26=3.12KN/m21 、每延米板上的结构自重1m宽板条计算）g （表 3-1）板的结构自重g 表3-1（一）结构自重及其内力（按纵向合计9=送 gi =5.54KN/m2 、每米宽板的恒载内力1 2 1 2Mmin,g尹1；2Qa9 = g I。= 5.54 0.71 = 3.93（二）汽车车辆荷载产生的内力将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上（图 3-1），后轴作用力为 P=140KN轮压分布宽度如图3-2所示。车辆荷载后轮着地长度为 a2=0.20m,宽度为b2=0.60m，贝Ua 1=a2+2H=0.20+2 x 0.11=0.42mb 1=b2+2H=0.60+2 x 0.11=0.82m荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：a=a 计d+2l o=0.