土木--橋梁課程設(shè)計(jì)

1、課程名稱：橋梁工程設(shè)計(jì)題目: 鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T形梁橋設(shè)計(jì)院 系： 土木工程系 專 業(yè)： 呵 呵 學(xué) 號(hào)： 00000000000 姓 名： 哈哈哈 指導(dǎo)教師： 西南交通大學(xué)峨眉校區(qū) 2013年 6月5 日課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書專 業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 開題日期：2013 年 5 月 日 完成日期：2013 年 5 月 26 日題 目 鋼筋混泥土橋梁設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)的目的 通過本次鋼筋混泥土橋梁設(shè)計(jì)，要求學(xué)生掌握課堂所學(xué)知識(shí)。 二、設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容要求： 1）計(jì)算橋面板的內(nèi)力 。 2) j計(jì)算主梁內(nèi)力 。 三、指導(dǎo)教師評(píng)語 四、成 績(jī) 指導(dǎo)教師 (簽章) 年 月 日 目錄第一章

2、工程概況- 1 -一、 工程概況- 1 -二、 設(shè)計(jì)資料- 1 -第二章 尺寸擬定- 1 -一、主梁高度- 1 -二、梁肋厚度- 1 -三、翼緣板的厚度- 1 -四、馬蹄尺寸- 2 -五、橫隔梁間距及厚度- 2 -六、變截面位置- 2 -第三章 行車道板的計(jì)算- 3 -一、恒載及內(nèi)力計(jì)算- 3 -二、活載及內(nèi)力計(jì)算- 4 -第四章 主梁內(nèi)力計(jì)算- 5 -一、恒載內(nèi)力計(jì)算- 5 -二、 活載內(nèi)力計(jì)算- 7 -第五章 荷載效應(yīng)組合- 14 -一、組合類型- 14 -二、組合計(jì)算- 15 -第六章 截面驗(yàn)算=- 16 -一、 持久狀況承載能力極限狀態(tài)計(jì)算- 16 -二、持久狀況正常使用極限狀態(tài)計(jì)算-

3、 16 -第一章 工程概況1、 工程概況二級(jí)公路橋梁，行車道板寬為8.5m，人行道寬度為0.75m，全橋每跨采用5片預(yù)制剛勁混泥土T形梁。每片梁的行車道板寬度為2m2、 設(shè)計(jì)資料1、計(jì)算跨徑：2、設(shè)計(jì)荷載：公路級(jí)荷載； 預(yù)制橫隔梁的重力密度為3、主要寬度尺寸：行車道寬度為 8.5m，人行道寬度為 0.75m， 每片梁行車道板寬2.00m4、行車道板間連接形式：剛性連接5、鋪裝層及其各項(xiàng)指標(biāo)：橋面鋪裝層外邊緣處為2cm的瀝青表面處治（重力密度）和6cm厚的混凝土三角墊層（重力密），橋面橫坡 1.5%。6、其他數(shù)據(jù)：彈性模量7、設(shè)計(jì)依據(jù)：公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）、公路鋼筋混凝

4、土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D622004）第二章 尺寸擬定一、主梁高度公路普通鋼筋混凝土梁高跨比的經(jīng)濟(jì)范圍約為1/111/16；隨跨度增大而取較小值,本課程設(shè)計(jì)采用1500mm的主梁高度二、梁肋厚度 常用的梁肋厚度為15cm - 18cm，視梁內(nèi)主筋的直徑和鋼筋骨架的片數(shù)而定。無預(yù)應(yīng)力箍筋時(shí)，不得小于1/15，經(jīng)綜合考慮，本課程設(shè)計(jì)采用梁肋厚度18cm。三、翼緣板的厚度根據(jù)受力特點(diǎn)，翼緣板的厚度通常都做成變厚度，即端部較薄,向根部逐漸加厚，為保證翼緣板與梁肋聯(lián)結(jié)的整體性，翼緣板與梁肋銜接處的厚度不應(yīng)小于主梁高度的1/12。本課程設(shè)計(jì)中，翼緣板厚度已給定。翼緣為15cm，根部為20c

5、m。四、馬蹄尺寸馬蹄尺寸本是預(yù)應(yīng)力混泥土梁中有的結(jié)構(gòu)，為了保證有足夠的面積錨固預(yù)應(yīng)力鋼筋束而設(shè)置的就夠。本設(shè)計(jì)中也用到馬蹄形斷面，擬定馬蹄形高為35cm。底寬為35cm。具體尺寸如圖1、圖2所示。 圖1（尺寸單位：cm） 圖2 （尺寸單位：cm）五、橫隔梁間距及厚度 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定兩橫隔梁之間間距不得大于10m, 故沿在本設(shè)計(jì)中主梁縱向布置5道橫隔梁。橫隔梁的厚度擬定為15cm。橫隔板間距=550cm。端部橫隔梁距端部為35cm。橫隔梁形式如下圖所示。 圖3 （尺寸單位：cm） 圖4 （尺寸單位：cm）六、變截面位置 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)

6、定，當(dāng)腹板寬度有變化時(shí)，其過渡段長(zhǎng)度不應(yīng)小于12倍腹板寬度差，本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式。橫截面的T梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變，為布置錨具的需要，在距離梁端150cm開始設(shè)置變截面。沿橋梁縱向從變截面位置開始到第二個(gè)擋板的范圍內(nèi)進(jìn)行馬蹄過渡，馬蹄部分為配合鋼筋束彎起開始向支點(diǎn)逐漸抬高在馬蹄抬高，布置形式如下圖。 圖5 變截面結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位：cm）第三章 行車道板的計(jì)算一、恒載及內(nèi)力計(jì)算1、恒載計(jì)算1) 人行道重力集度：2) 欄桿重力集度：3) 橋面鋪裝重力集度： a、瀝青： b、混凝土三角墊層： 4) T梁翼板自重： 則： 2、 恒載內(nèi)力 二、活載及內(nèi)力計(jì)算本設(shè)計(jì)中行車道板的計(jì)算按鉸接板計(jì)算將后輪

7、作用于鉸接縫上，后軸作用力為P=140kN，荷載作用圖和輪壓分布寬度如圖6、圖7所示。 圖6 荷載作用示意圖 圖7 輪壓分布寬度1、 車道板有效寬度計(jì)算通過查詢 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范確定后輪著地寬度。 鋪裝層厚度 后輪著地面積按照的應(yīng)力擴(kuò)散角分布于混泥土板面。則作用于行車道板頂面的矩形荷載壓力面積的邊長(zhǎng)為： 行車方向： 垂直于行車方向： 有效寬度 有效分布寬度發(fā)生了重疊，所以應(yīng)重新計(jì)算有效寬度 有效寬度2、活載內(nèi)力計(jì)算 沖擊系數(shù):公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）上第6條規(guī)定，汽車荷載的局部加載及在T梁、箱梁懸臂板上的沖擊系數(shù)采用1.3。作用于每米寬板條上的彎矩

8、為：作用于每米寬板條上的剪力為：2、 荷載組合恒載與活載產(chǎn)生同號(hào)內(nèi)力時(shí)，組合：恒載與活載產(chǎn)生異號(hào)內(nèi)力時(shí)，組合：故行車道板的設(shè)計(jì)內(nèi)力： 彎矩： 剪力：第四章 主梁內(nèi)力計(jì)算一、恒載內(nèi)力計(jì)算計(jì)算恒載時(shí)，通常將跨內(nèi)橫隔梁、橋面鋪裝層重量、人行道重量和欄桿重量平均分配各主梁。因此，對(duì)于等截面主梁的梁橋，其計(jì)算恒載為均布荷載。1、 重集度的計(jì)算（1） 主梁的重力集度 中截面面積 端截面面積 變截面末端面積主梁自重集度： （2）、橫隔板自重集度 中橫隔板面積 端橫隔板面積 中主梁橫隔板重力集度 邊主梁橫隔板重力集度（3）、人行道、欄桿和行車道板自重集度中主梁的重力集度：邊主梁的重力集度：2、 主梁恒載引起的

9、內(nèi)力（1） 支座處彎矩:中主梁 邊主梁（2）支座處剪力：中主梁 邊主梁（3）跨中彎矩： 中主梁 邊主梁 （4）跨中剪力：中主梁 邊主梁2、 活載內(nèi)力計(jì)算1、 橫向分布系數(shù)的計(jì)算因結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故只須計(jì)算號(hào)梁，號(hào)梁，號(hào)梁的內(nèi)力，號(hào)梁的內(nèi)力與號(hào)梁的相同，號(hào)梁的內(nèi)力同號(hào)梁的相同杠桿原理法計(jì)算支點(diǎn)處的橫向分布系數(shù)根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置，對(duì)于汽車橫向輪距為180cm,兩輛汽車車輪的橫向最小間距為130cm, 車輪距離人行道緣石最少為50cm.。由此，求出相應(yīng)于荷載位置的影響線豎標(biāo)后，可求得梁的橫向分布系數(shù)。計(jì)算結(jié)果及其示意圖如圖8

10、所示。圖8 號(hào)梁橫向分布系數(shù)圖號(hào)梁：可變作用（汽車）：圖9 號(hào)梁橫向分布系數(shù)圖 號(hào)梁：可變作用（汽車）：圖10 號(hào)梁橫向分布系數(shù) 號(hào)梁：可變作用（汽車）：剛性橫梁法求跨中橫向分布系數(shù)對(duì)于此橋梁，主梁的橫截面均相等，則各梁的相等，梁數(shù)n=5,梁間距為200cm, 號(hào)梁:圖11 號(hào)梁橫向分布系數(shù)圖號(hào)梁:圖12 號(hào)梁橫向分布系號(hào)梁:圖13 號(hào)梁橫向分布系 2、活載內(nèi)力計(jì)算1）、計(jì)算基頻按橋規(guī)4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)支梁的基頻可采用下列公式計(jì)算：式中： 截面慣性矩，計(jì)算得 梁的彈性模量，取 計(jì)算跨徑，取 跨中處單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，計(jì)算得： ，則： 2）、

11、計(jì)算沖擊系數(shù)根據(jù)橋梁規(guī)范，本橋的基頻滿足：，可計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：3）梁跨內(nèi)力計(jì)算時(shí)的荷載計(jì)算根據(jù)橋規(guī)，公路II級(jí)的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為： 分布荷載： 計(jì)算彎矩時(shí)： 計(jì)算剪力時(shí)：4）內(nèi)力計(jì)算截面彎矩計(jì)算的一般公式：式中： 所求截面的彎矩或剪力； 汽車荷載的沖擊系數(shù)，對(duì)于人群荷載不計(jì)沖擊系數(shù)； 多車道橋涵的汽車荷載折減系數(shù)； 車道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生最不利效應(yīng)的同號(hào)影響線面積； 車道荷載的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值； 所加載影響線中一個(gè)最大影響線峰值； 號(hào)梁的內(nèi)力計(jì)算（影響線和縱向分布系數(shù)如圖14所示）。 a、跨中彎矩 A、車道荷載布置圖B、跨中彎矩影響線C、跨中剪力影響線

12、D、支座剪力影響線E、縱向分布系數(shù)分布圖圖14 邊梁內(nèi)力影響線 橫向車隊(duì)折減系數(shù)： b、 跨中剪力 c、支座處剪力（最大剪力）在計(jì)算主梁的最大剪力時(shí)（梁端截面），鑒于主要荷載位于所考慮一端的變化區(qū)段內(nèi)，而且相對(duì)應(yīng)的內(nèi)力影響線坐標(biāo)均接近最大值，故應(yīng)該考慮該段內(nèi)橫向分布系數(shù)變化的影響，對(duì)位于靠近遠(yuǎn)端的荷載，鑒于相應(yīng)影響線坐標(biāo)值的顯著減小，則近似取用不變的來簡(jiǎn)化計(jì)算 號(hào)梁的內(nèi)力計(jì)算a、跨中彎矩 b、跨中剪力 c、支座處剪力（最大剪力） 號(hào)梁的內(nèi)力計(jì)算a、 跨中彎矩 b、跨中剪力 c、支座處剪力（最大剪力） A、車道荷載布置圖B、跨中彎矩影響線C、跨中剪力影響線D、支座剪力影響線E、縱向分布系數(shù)圖15

13、 中梁內(nèi)力影響線第五章 荷載效應(yīng)組合一、組合類型1、按照承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的作用效應(yīng)組合： 其中結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全等級(jí)采用，對(duì)應(yīng)于設(shè)計(jì)安全等級(jí)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)分別取、1.1、1.0、和0.92、 按照正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)作用效應(yīng)的組合1）、作用短期效應(yīng)組合其中指可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，汽車荷載（不計(jì)沖擊力）、人群荷載、風(fēng)荷載、溫度梯度作用、其他作用 2）、作用長(zhǎng)期效應(yīng)組合 其中指可變作用效應(yīng)的頻遇值系數(shù)，汽車荷載（不計(jì)沖擊力）、人群荷載、風(fēng)荷載、溫度梯度作用、其他作用二、組合計(jì)算按照承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)的作用效應(yīng)組合：作用短期效應(yīng)組合： 作用長(zhǎng)期效應(yīng)

14、組合： 各組合值按下列表所示：表1 跨中彎矩組合梁號(hào)跨中彎矩（kNm）承載力組合（kNm）短期效應(yīng)組合（kNm）長(zhǎng)期效用組合 （kNm）恒載活載號(hào)梁3565.161288.676082.33 4467.229 4080.628號(hào)梁3662.811026.545832.528 4381.3884073.426號(hào)梁3662.81774.7505480.022 205.1533972.710表2 跨中剪力組合梁號(hào)跨中彎矩（kNm）承載力組合（kNm）短期效應(yīng)組合（kNm）長(zhǎng)期效用組合 （kNm）恒載活載號(hào)梁0110.56154.9177.93244.224號(hào)梁088.14123.39661.69835.256號(hào)梁066.5293.12846.56426.608表3 支座剪力組合梁號(hào)支座剪力（kNm）承載力組合（kNm）短期效應(yīng)組合（kNm）長(zhǎng)期效用組合 （kNm）恒載活載號(hào)梁 314.11187.663639.661445.475389.176號(hào)梁332.828260.68764.346515.