1、桥梁工程课程设计解析桥梁工程课程设计解析桥梁工程课程设计设计条件：所选题号为18，五梁式，公路-级，标准跨径Lb=25m。根据设计条件，查阅公路桥涵设计通用规范JDG G60-20XX第2页表可知此桥属中桥；查阅公桥规第2页表可知其设计安全等级为二级；查阅公桥规第24页表可知当汽车荷载为公路-级时公路等级应为二级或三、四级公路，现假定为二级公路，且设计速度为60km/h，查阅公桥规第9页表及表，得车道宽度必须大于，该桥梁为双车道桥梁，为改善行车条件必须充分利用桥梁宽度增加行车道宽度，因此不设中间带。每车道宽度为cm。取桥面横坡度为%。一、拟定上部结构尺寸根据公桥规第14页条规定，取人行道桥面铺
2、装厚为80mm，则桥面中心线处的桥面铺装的厚度为80mm+mm%=148mm。桥面净宽为11m，结构形式为五梁式，可取主梁中距为，翼板宽200cm，主梁梁肋20cm。高跨比在1/15到1/25之间，即梁高在251/15m到251/25m之间，最后取定主梁高为。横隔梁高h=(3/4)H=110cm，梁肋宽取15cm；设5道横隔梁，间距取612cm。计算跨径：L=2450cm。桥梁的横断面示意图及T梁的尺寸图如下：图11图一、行车道板的设计与计算 行车道板采用铰接悬臂板形式。 桥面铺装层厚为8，普通混凝土体积质量为c124KN/m3，钢筋混2凝土悬臂板体积质量取c225KN/m3。 1、 恒载及其
3、内力 (1) 每延米板体的恒载桥面铺装：g124/m25/m T梁翼板：g22恒载合计为：gg1g2/m(2) 每米宽板条每延米的恒载弯矩l 悬臂板的悬挑长度：l022每延米恒载弯矩：21MAg121gl022每延米恒载剪力：QAg(Lb)g2、公路-II级产生的内力根据公桥规第24页表，汽车后轴重P=140KN，轴距为，轮距为。 有效分布宽度为：aa12hd2l022根据公桥规，汽车冲击系数，则作用于每米宽板条上弯矩为：2PbMAP(1)l04a42140244作用与每延米行车道板上的剪力：QAP3、P14012124a4设计内力计算按正常使用极限状态进行内力组合，弯矩设计值为：MAMAgM
4、AP剪力设计值为：QAQAgQAP 按承载能力极限状态进行内力组合，弯矩设计值为：MA 剪力的设计值为：QA4、行车道板截面强度及配筋计算拟采用混凝土的强度等级为C50，受力钢筋采用HRB335，查公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D6220XX (以下简称公预规)第25页表可知混凝土强度等级为C50、钢筋种类为HRB335时相对极限受压区高度b查公预规表和表得。31fcdfsd280MPafsd280MPa查公预规第条得0拟采用単筋矩形截面形式。假设as38mm，则有效受压区高度h01253887mm，根据公预规第25页公式x0Mdfcdbxh02x101x8723求得x15m
5、m根据公预规第25页公式fsdAsfcdbx100015As1200mm2选用fsd280100mm。HRB33514间距As101539mm2，取保护层厚度为30mm。14h0125(30)88mm2配筋验算如下：根据公预规第25页公式fsdAsfcdbxfsdAs2801539x19mm1000xfcdbxh02196=1000198810 2410Md=bh08849mmx19mm满足公预规25页条要求。板的配筋同时也满足公预规条的构造要求。 斜截面验算：1032ftdbh0103100088 即满足0Vd1032ftdbh0，根据公预规条，当满足此式时2可以不进行斜截面抗剪承载力验算，
6、只需按条构造要求配置箍筋。因此，板内分布钢筋采用R2358钢筋，间距按15cm15%，保护层取30 mm，各种参数都符合配置，配筋率为sv1251000构造要求。一、 主梁内力计算 1、 恒载计算沿主梁方向每延米桥面铺装恒载：g11024/m；沿主梁方向每延米T梁翼板恒载：5225/m2人行道板厚设计成平均厚度为10cm，则每延米恒载：g321255KN；栏杆高，每延米恒载：g42=；横隔梁间距为490cm，在主梁范围内总共设有5道，高110cm，梁肋宽15cm，每道横隔梁总长度为20XX204720cm，重度取25KN /m，每延米恒载：g55 25/25/m主梁梁肋每延米恒载：g6(1)2
7、5551最后得桥梁上部结构每延米恒载为：g总g1g2g3g4g5g65/m每根主梁分担的每延米恒载：gg总55/m2、 活载内力计算(1) 各主梁横向分布系数的计算(A)支座处各主梁的横向分布系数在支座处或支座附近，荷载的绝大部分均通过相邻的主梁支座直接传到桥台。在从集中荷载直接作用在端横隔梁上的情形来看，虽然端横隔梁是连续与几根主梁相连接，但于主梁的间距较小，且支座的弹性压缩和主梁的压缩变形微小，显然端横隔梁上荷载将主要传至相邻的两根主梁支座上。因此，用杠杆原理法计算支座处横向分布系数是完全可行的。按照杠杆原理绘制1、2、3号梁的荷载横向影响线如下三个图：图车道荷载：61m121cqq2人群
8、荷载：mcrr图车道荷载：m11cq2q2人群荷载：mcrr71图车道荷载：11mcqq22人群荷载：mcrr0(B)跨中各主梁横向分布系数该桥在跨中、四分之一跨度处及支座处均设有横隔梁，所以具有可靠的横向联结且桥B10。因此，可以用偏心压力法计算跨中的横向分布系的宽跨比数。根据第2页T梁尺寸图，计算其截面参数如下：抗弯惯性矩I和抗扭惯性矩IT:811015翼缘板换算平均高度：h12截面面积：A20XX020XX05250cm220XX0 22截面对上边缘的静矩：S20XX0； 则主梁截面重心位置axA5250主梁的抗弯惯性矩I：I320XX020XX022220XX015020XX0122主
9、梁的抗扭惯性矩IT:对于翼缘板：t,故c， b200对于梁肋：20t，用内插法求得c。b15020XX50203(2) 计算抗扭修正系数91n5时，并取G11GI2TLEIB12110(2) 计算横向分布影响线竖标值5a222i2240m2i1考虑抗扭修正后，1号梁的横向分布影响线竖标值为：221a111n5152a240 ii121a2115n125a2540ii1 101图车道荷载：11mcqq22人群荷载：mcrr考虑抗扭修正后，2号梁的横向分布影响线竖标值为：2a2a111215n5402aii2a2a511255n5402aii1 111图车道荷载：1mcqq21人群荷载：mcrr考
10、虑抗扭修正后，3号梁的横向分布影响线竖标值为：02a3a111315n5402aii1 12102a3a511355ii1图车道荷载：11mcqq622人群荷载：mcrri于桥梁结构的对称性，主梁4和主梁5分别与主梁2和主梁1对应，故不需要另行计算。支座附近和跨中的荷载横向分布系数汇总如下： 支座 横向分布系数 汽车荷载 人群荷载 汽车荷载 人群荷载 跨中 1311号梁 2号梁 3号梁-跨中弯矩是简支梁纵筋配筋控制因素，通过比较可知，1号主梁的跨中受力最不利，在跨中其横向分布系数为：mcqmcr为了便于施工维护，设计时使5根主梁的尺寸、配筋完全相同，只要1号梁跨中能满足设计要求，则其他主梁也必
11、然能满足要求，因此，只需对1号梁进行纵筋配筋设计和验算。横向分布系数沿主梁方向变化情况图(3) 内力计算结构重力内力计算在前面已经求得每根主梁分担的每延米恒载为：qkgg总55/m112qlxqx 恒载产生的弯矩方程：Mx22列表计算恒载产生的弯矩如下：恒载 1/8跨度处 弯矩值 686 1411/4跨度处 3/8跨度处 1/2跨度处 1176 1470 1569 1qlqx 恒载产生的剪力方程：V2列表计算恒载产生的剪力如下： 恒载 支座处 跨中 剪力值 256 0 可变作用内力计算据公桥规条，公路-II级车道荷载的均布荷载及集中荷载为公路-I级的倍。下面先求计算跨径为时对应的均布荷载及集中
12、荷载：内插法求集中荷载：360180P1805258KN/m505K均布荷载：qk/m计算跨径为时对应的公路-II级的车道荷载为：集中荷载：Pk均布荷载：qk258/m计算汽车荷载的冲击系数： 结构跨中处的单位长度质量：/m103mc/m查公桥规表得标号为C50的混凝土弹性模量EC104MPa1010Pa又已求得跨中截面惯性矩IC计算跨径L=据公桥规条文说明条简支梁桥的自振频率：151f12L2EICmC21010Hz据公桥规条，当f14Hz时。分别作1/8、1/4、3/8、1/2跨度处截面的主梁弯矩影响线：图161图图171图汽车荷载及人群荷载都是移动荷载，其内力计算公式：S1mqkPkym
13、ax式中：汽车冲击系数，人群=0；内力影响线的面积；ymax内力影响线的最大竖标值；m荷载横向分布系数； 其他符号意义同前所述。汽车荷载产生的弯矩列表计算如下： 1号梁 汽车荷载 1/8跨度处 1/4跨度处 横向分布系影响线最大竖冲击系数 数 标值 m (m)影响线面积均布荷载 qk (m) 2集中荷载Pk (KN) 弯矩值 (KNm) 639 1095 (KN/m)1813/8跨度处 1/2跨度处1369 1460 人群荷载产生的弯矩列表计算如下：人群均布荷载标准值为群荷载的横向分布系数为。横向分布系影响线最大竖影响线面积 均布荷载qk 数 标值 2 mm (KN/m) /m2，qk/m跨中
14、人1号梁 人群荷载 弯矩值 (KNm) 1/8跨度处 1/4跨度处 3/8跨度处 1/2跨度处64 110 138 147 作支座处及跨中截面的剪力影响线：图191图汽车荷载产生的剪力列表计算如下： 1号梁 汽车荷载 影响线面积均布荷载冲击系数影响线最大 qk 横向分布系数m 竖标值 2(m) (KN/m) 集中荷载 (KN) 231 135 剪力值 (KN) 支座处 跨 中 mo mc人群荷载产生的剪力列表计算如下： 1号梁 人群荷载 支座处 影响线最大竖标值横向分布系数m 影响线面积(m) 2均布荷载(KN/m) 剪力值(KN) mo31 201跨 中 mc12内力组合按公桥规条，公路桥涵
15、结构按承载能力极限状态设计时可按如下组合极限设计：nm基本组合：0Sud0GiSGiKQ1SQ1KCQjSQlKj2i1安全等级为二级0；按表Gi；Q1；Qj；c。按公桥规条，公路按正常使用极限状态设计时，采用一下两种组合：1、 作用短期效应组合mnSSdGiK1jSQjKi1j12、 Sld作用长期效应组合mnGiK2jSQjKi1j1各系数的意义详见公桥规条及条。 将各个数代入公式，列表计算荷载组合如下： 弯矩作用组合： 1号梁 弯矩组合 1/8跨度处 1/4跨度处 3/8跨度处 1/2跨度处剪力作用组合： 1号梁 剪力组合 支座处 跨 中 恒载剪力汽车荷载剪人群荷载剪(KN) 力(KN)
16、 力(KN) 256 0 231 135 31 12 基本组合短期效应组长期效应组(KN) 合(KN) 合(KN)恒载弯矩值汽车荷载弯人群荷载弯(KNm) 矩值(KNm) 矩值(KNm) 686 1176 1470 1569 639 1095 1369 1460 64 110 138 147 基本组合(KNm) 1790作用短期效作用长期应组合效应组合(KNm) (KNm)注：作用短期效应和作用长期效应组合时汽车荷载不计冲击力，可计入冲击力时的设计值211除以即可。二、 截面设计 1、抗弯纵筋设计根据公预规条，bf；翼缘板宽度hf。ftd；据据公预规表，C50混凝土fcd表，HRB335钢筋的
17、fsd护层厚度取30 mm。假设asfsd280MPa；据表，环境为I混凝土保120mm，h0has1500120XX80mm。当受压区高度xhf时xfcdbfxh02012520XX125138021067378KNmMud说明可按第一类T梁进行配筋设计。x公预规公式的变形公式0Mdfcdbfxh0得2x，取x68mm。代入公式fcdbfxfsdAs求得As10550mm2，钢筋选用1036和232 。As102代入fcdbfxfsdAs得x。采用多层焊接骨架钢筋形式，焊缝宽度为，此可计算221as10180303623036532143mmh0has15001431357mm代入下式：xM
18、ufcdbfxh02620XX135710 24359KNm0Mud满足跨中抗弯设计要求。 跨中纵筋配筋率：%，P100 bh20XX357穿过支座的纵筋不少于总纵筋的20%，因此必须有4条36穿过支座。对于支座处：30362h0has150010184%，P100 支座处纵向配筋率：200 平均有效高度：2平均纵向配筋率：245(100280)%(45ftd)(100fsd)符合公预规条对纵筋配筋率的要求。 2、 抗剪斜截面设计231,kbh05020XX357103 0Vd符合主梁抗剪截面的要求。剪力包络图得剪力方程：x距支座处剪力值：2混凝土和箍筋承担的剪力：Vcs在剪力包络图中作水平线
19、V=，水平线以上的剪力弯起钢筋承担，需要设置弯起钢筋的范围：箍筋采用双肢形式，直径为10，单根截面积为。 平均纵向配筋率代入下式时取。Sv(2)fcu,kAsvfsvbh02(0Vd)(2)50(2)280 2取箍筋间距为150mm,配筋率为：2sv%Svb150200箍筋配置完全符合公预规条的要求。在支座到跨度为H处的梁段于剪力较大，为加强主梁抗剪能力，箍筋间距取100mm。斜筋设计241第一排斜筋，在距支座处:Vsb1VdVcs,103Asb11715mm2280sin45设置两根36的斜筋。Asb12036mm2，斜筋水平投影长度363615003010303622。 。有效高度h015
20、0030362此截面纵筋面积为As抗弯承载力设计值： fcdbf101844072mm2xfsdAs，得x；xMufcdbfxh026 20XX102第二排弯起钢筋Vd2 Vsb2Vd2Vcs1031581mm2 280sin452036mm2，斜筋水平投影长度。有效弯起两根36的纵筋，。 高度h0150030362此截面纵筋面积为As125745028mm225抗弯承载力设计值同上，即Mu1第三排弯起钢筋Vd3 Vsb3Vd3Vcs103Asb31237mm2280sin45弯起两根36的钢筋，Asb2度2036mm2，斜筋水平投影长度1276mm。有效高。此截面纵筋面积为h01500303
21、6101866108mm2抗弯承载力设计值： fcdbfxfsdAs，得x；xMufcdbfxh026 20XX102第四排弯起钢筋Vd4(2)Vsb4Vd4Vcs103913mm2 280sin452036mm2，斜筋水平投影长度。为简安全考虑有效高度算并偏于弯起两根36的钢筋，Asb3化计h0150030362。此截面纵筋面积为2As10188814m4m抗弯承载力设计值：261fcdbfxfsdAs，得x；xMufcdbfxh026 20XX102第五排弯起钢筋Vd5(2)Vd5Vcs103598mm2 280sin45，斜筋水平投影长度1201mm。有效弯起两根32的钢筋，Asb3高度
22、取跨中时的有效高度h0此截面纵筋面积为As抗弯承载力设计值： fcdbf1500303621375mm。10181010180mm2xfsdAs，得x；xMufcdbfxh026 20XX1375102第六排斜筋Vd6(2)271Vsb6Vd6Vcs103 280sin45设置两根20的斜筋，Asb32，斜筋水平投影长度h01357mm。此截面纵筋面积为1201mm。有效高度为跨中时的有效高度2As抗弯承载力设计值等于跨中抗弯承载弯矩值Mu此时配有斜筋的梁段长度为：。2lsb不需要再设斜筋。绘制弯矩包络图及剪力图如下：281图图三、 裂缝宽度验算及挠度验算公预规条规定，进行抗裂、裂缝宽度和挠度
23、验算时，短期效应组合及长期效应组合可不计汽车冲击系数，跨中弯矩短期效应组合Ms27472268KNmMl22171831KNm。长期效应组合1、裂缝宽度验算：据公桥规条，裂缝最大宽度计算公式：WtkC1C2C3 Es10式中：C1ss30d；11；291106ss；1357ES105MPa；2ndii3dendii1i131*；1036232i；把各个参数代入裂缝最大宽度公式得30Wtk1010符合公预规条要求。 2、挠度验算：T型截面的几何特征参数计算 A、全截面105ES101212bhbfbhfES1Ash02x2bhbfbhfES1As11220XX500220XX20XX251135
24、72220XX50020XX20XX251换算截面惯性矩：3011131323I0bhxbfxbfbxhfES1Ash0x3331320XX50031320XX1320XX20XX2531135721011mm4抗裂边缘的弹性惯性矩：I01011W0108mm3hx1500换算截面重心轴以上部分面积对重心轴的面积矩：S12bx20bfbhfxf1220XX00020XX25125 108mm3换算截面积：A0bfbhfES1As20XX20XX251 105mm2B、开裂截面bAfbhfESAsb20XX20XX25311Bbfbhf22ESAsh0b20XX20XX2522135720010
25、6mm2xA2BA106 换算截面惯性矩：I13b313b32crfxfbxhfESAsh0x1320XX1320XX20XX253 135721010mm4据公预规条，受弯构件的刚度计算公式：BB022McrM1McrB0sMsBcr 式中：010410111015(Nmm2)2S02108W108McrftkW0108108Nmm 321BcrEcIcr1041010 1015Nmm2代入刚度计算公式得8210101015106110610151015Nmm28B10152106KNm2按短期荷载效应组合，简支梁跨中最大挠度:f。10KNm据公预规条，考虑挠度长期效应的影响，简支梁最大挠度
26、：22f11l 60060011l1600160011lfl，符合公预规条的要求，据条，必须设预即1600600拱度。3、预拱度设置结构自重产生的跨中弯矩为1569KNm，1/2可变荷载频遇值对应的弯矩为14601471104KNm2，预拱度的计算：5Ml2515691104。1033桥梁工程课程设计设计条件：所选题号为18，五梁式，公路-级，标准跨径Lb=25m。根据设计条件，查阅公路桥涵设计通用规范JDG G60-20XX第2页表可知此桥属中桥；查阅公桥规第2页表可知其设计安全等级为二级；查阅公桥规第24页表可知当汽车荷载为公路-级时公路等级应为二级或三、四级公路，现假定为二级公路，且设计速度为60km/h，查阅公桥规第9页表及表，得车道宽度必须大于，该桥梁为双车道桥梁，为改善行车条件必须充分利用桥梁宽度增加行车道宽度，因此不设中间带。每车道宽度为cm。取桥面横坡度为%。一、拟定上部结构尺寸根据公桥规第14页条规定，取人行道桥面铺装厚为80mm，则桥面中心线处的桥面铺装的厚度为80mm+mm%=148mm。桥面净宽为11m，结构形式为五梁式，可取主梁中距为，翼板宽200cm，主梁梁肋20cm。高
