桥梁工程课程设计计算书

《桥梁工程》课程设计

专 业：土木工程（道桥方向） 班 级： 2011班 学生姓名： 周欣树 学 号： 指导教师：

一、确定纵断面、横断面形式，选择截面尺寸以及基本设计资料

1．

桥面净宽：净—72 1.0+?

荷载： 公路—Ⅱ级 人群—23.0kN m

人行道和栏杆自重线密度-5.0kN m 2．

跨径及梁长：标准跨径13b L m =

计算跨径12.40L m = 主梁全长 '12.96L m = 3．

材料

钢筋：主筋用HRB400级钢筋，其他用HPB335级钢筋

混凝土：C40，容重325kN m ;

桥面铺装采用沥青混凝土；容重323kN m

4.构造形式及截面尺寸

梁高: 1.0h m =

梁间距：采用5片主梁，间距1.8m 。 采用三片横隔梁，间距为6.2m 梁肋：厚度为18cm

桥面铺装：分为上下两层，下层为C25砼，路缘石边处厚6.0cm ；上层为沥青砼，5.0cm 。桥面采用1.6%横坡。 桥梁横断面及具体尺寸：（见作图）

二、确定主梁的计算内力

(一)计算结构自重集度（如下表） （二）计算自重集度产生的内力（如下表）

注：括号（）内值为中主梁内力值

根据计算经验，边梁荷载横向分布系数大于中梁，故取边梁进行计算分析。

（三）支点处（杠杆原理法）

由图可求得荷载横向分布系数： 汽车荷载：1

0.3332

oq m η=

=∑ 人群荷载： 1.222or r m η==

（四）跨中处（修正刚醒横梁法） 1、主梁的抗弯惯性矩I x

平均板厚：()1

1012112

H cm =

+=

22

33441111100162111621127.86181001810027.861221223291237.580.03291x I cm m ????=??+??-+??+??- ? ?

????== 2、主梁的抗扭惯性矩Ti I

对于T 形梁截面，抗扭惯性矩计算如下：见下表.

3.计算抗扭修正系数

主梁的间距相等，将主梁近似看成等截面，则得 其中：∑It ---全截面抗扭惯距

Ii ---主梁抗弯惯距 L---计算跨径 G---剪切模量 G=0.4E

i a --主梁I 至桥轴线的距离

计算得0.9461β=< 满足

4.采用修正后的刚醒横梁法计算跨中荷载横向分布系数

此桥有刚度强大的横隔梁，且承重结构的跨宽比为：

故可近似按偏心压力法来计算横向分布系数m c ，其步骤如下： （1）、求荷载横向分布影响线竖标

本桥梁各根主梁的横截面均相等，梁数n=5，梁间距为1.80m ，则： 按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值

ij η表示单位荷载P=1 作用于j 号梁轴上时，i 号梁轴上所受的作用，计算如下表

（2）、画出边主梁的横向分布影响线，并按最不利位置布置荷载，如图计算荷载横向分布系数：绘制横向分布系数影响线图，然后求横向分布系数。

由公式可以求出边主梁跨中横向分布系数：

据分析可知，边主梁四分点处的横向分布系数与跨中横向分布系数相同。

5.计算均布荷载和内力影响线面积

计算值如表：

6.计算公路-Ⅱ级中集中荷载k P

计算弯矩效应时：()360180

0.7518012.45157.2505k P kN -?

?=+

-=??-?

?

计算剪力效应时： 1.2157.2188.64k P kN =?=

7.取冲击力系数0.15μ= 8.计算跨中弯矩和四分点弯矩

因双车道不折减，故1ξ=，计算结果如下表：

9.计算支点截面汽车荷载最大剪力

横向分布系数变化区段长度为6.2m ，变化区段荷载重心处影响线竖标 即：

10.计算支点截面人群荷载最大剪力 （五）主梁内力组合

计算结果见下表：

三、确定横隔梁的计算弯矩

（一）确定作用在跨中横隔梁上的计算荷载

对于跨中横隔梁的最不利布载如图所示： 纵向一列车轮对于中横隔梁上的计算荷载为：

根据经验可知：2、3号主梁间横隔梁间的横隔梁弯矩最大，故取2、3号梁间的横隔梁中间的截面为计算截面。

（二）绘制中横隔梁的弯矩影响线

按修正偏心压力法求，计算横向分布影响线图如下： P=1作用于1号梁轴上时()11150.5784,0.1784ηη== P=1作用于2号梁轴上时()12220.3892,0.2946ηη== P=1作用于5号梁轴上时()150.1784η=-

有已学的影响线只是可知r M 的影响线必定在计算截面处有突变，绘出影响线。

（三）截面内力计算

将求得的计算荷载oq P 在相应的影响线上按最不利布载，对于汽车荷载并计入冲击力系数()1μ+：

（四）内力组合（鉴于横隔梁的自重很小，计算时忽略不计）

基本组合：max 0 1.4169.4237.16.M kN m =+?=

四、行车道板的内力计算

（一）结构自重及其内力（按纵向1m 宽的板条计算） 1.每延米板上的结构自重g

桥面铺装层：1 3.67g kN m = T 梁翼缘自重：2 4.46g kN m = 总计：128.13g g g kN m =+=

2.每米宽板条的恒载内力 （二）可变荷载效应

将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力为P=140KN ，轮压分布宽度如图所示。

车辆荷载后轮着地长度为a 2=0.20m ，宽度为b 2=0.60m ，则

a 1=a 2+2H=0.20+2×(0.02+0.09)=0.42m

b 1=b 2+2H=0.60+2×(0.02+0.09)=0.82m 荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：

a=a 1+d+2l 0=0.48+1.4+2×0.81=3.5m

由于这是汽车荷载局部加载在T 梁的翼板上，故冲击系数取1+μ=1.3。 作用于每米宽板条上的弯矩为： 作用于每米宽板条上的剪力为：

（三）.内力组合

根据作用效应组合的规定，基本组合计算如下：

所以，行车道板的设计内力为：25.60.A M kN m =- 44.94A Q kN =

五、支座选择、支座尺寸的拟定及验算

主梁采用C40混凝土，支座处梁肋宽度为30cm ，梁两端采用等厚的橡胶支座。支座反力为：245.05ck R kN =，其中结构自重引起的支座反力标准值97.2ck R kN =，公路-Ⅱ级汽车荷载引起的反力标准值143.1ck R kN =，人群荷载引起的反力标准值为7.44ck R kN =，汽车荷载和人群荷载作用下产生的跨中挠度0.74f cm =，温差

36t C ?=?。

（一）.确定支座平面尺寸

选定支座的平面尺寸为21820360a b cm ?=?=，采用中间层橡胶片厚度0.5t cm =

1.计算支座的平面形状系数S

2.计算其弹性模量

3.验算其承压强度

245.05

6807100000.180.20

ck j j R kPa kPa a b σσ??=

==<=????（合格） （二）.确定支座厚度

1.主梁的计算温差为36t C ?=?温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移g ?为

2.为了计算汽车荷载引起的水平位移p ?，先要确定每一支座上的制动力T H ，对于12.4m 的桥跨，一个设计车道上公路-Ⅱ级车道荷载总重为：7.87512.4157.2254.85kN ?+=，其制动力标准值为254.8510%25.5kN ?=；按《桥规》，不得小于90kN 。经比较，取总的制动力为90kN 参与计算，5根梁总共有10个支座，每个支座的水平力为90

910

bk K kN =

=

3.确定需要的橡胶片总厚度e t

不计汽车制动力：220.3540.708e g t cm ≥?=?= 计入汽车制动力：0.6160.72g

e bk

e t cm F G ab

?≥

=-

《桥规》的其他规定：0.2 3.6e t a cm ≤=

选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下橡胶片厚0.25cm ，中间层厚0.5cm ，薄钢板厚0.2cm ，则：

橡胶片总厚度：30.520.2520.708e t cm cm =?+?=>≤并 3.6cm 4.支座总厚：40.2 2.8e h t cm =+?=

（三）.验算支座的偏转情况

1.支座的平均压缩变形为：

按《桥规》的规定，尚应满足.0.7c m e t δ≤，即

0.03470.70.14e cm t cm ≤= （合格）

2.计算梁端转角θ

设子结构自重作用下，主梁处于水平状态。已知汽车及人群荷载作用下

跨中挠度0.74f cm =，

3.验算偏转情况 .2

c m a θ

δ≤ 即：180.0019

0.03470.01712

cm ?>

= （合格） （四）.验算抗滑稳定性

1.支计算温度变化引起的水平力

2.验算稳定性

则：50.62517.92kN kN > （合格）

以及: 0.397.229.16 1.48.92G T N kN H kN μ=?=>= (合格) 结果表明，支座不会发生滑动。

（五）.支座选配

选用30040047(CR)GJZ ??

六、计算配筋

（一）.主梁计算配筋

1号梁Md 值最大，考虑到设计施工方便，并留有一定的俺去储备，故按1号梁计算弯矩进行配筋。

设钢筋的保护层为3cm ，钢筋重心至底边距离为a=18cm,则主梁的有效高度为

082h h a cm =-=。已知边主梁跨中弯矩919.111.d M kN m =。翼缘计算宽度'180f b cm =。

1.判断截面类型

故为第一类T 形截面。 2.计算受拉钢筋截面面积s A 解得：00.0340.46b x m h m ξ=<=

采用8根直径为28mm 的钢筋，24926s A mm = 钢筋布置见图。 故配筋率满足要求。 3.主梁斜截面承载力计算

根据《桥规》，在钢筋混凝土梁的支点处，至少有两根并不少于总根数20%的下层受拉钢筋通过。初步拟定梁底两根钢筋通过。

经验算，需通过配置腹筋来抗剪，计算结果见下表：

（二）.横隔板计算配筋

1.经验可知，跨中2、3号梁接头处，弯矩最大。以其为标准进行计算配筋。 取80s a mm = 080080720h mm =-= 设计弯矩为：11237.16.M kN m -= 近似以0.160.15

0.1552

b m +=

= 2.计算受拉钢筋面积s A 解得：0.154s α=

采用三根直径为22mm 的钢筋，21140.4s A mm = 钢筋布置见图。 故配筋率满足要求。

（三）.行车道板的计算配筋

计算1m 板宽内的配筋 20s a mm = 020100h h mm mm =-= 解得：0.0836s α=

选取5根直径为12mm 的钢筋，2565.49s A mm =

即：桥面板中每米布置5根横桥向钢筋，主梁肋顶部和外跨悬臂部分布置于板顶，内跨弯至板底，布置见图。 板不需进行抗剪验算。