1、力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书课程设计封面：成绩评阅桥梁工程课程设计姓名： 粟峰 班级： 交建12-1班 学号： 02120482 中国矿业大学力学与建筑工程学院二一五年一月力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书0中国矿业大学桥梁工程课程设计简支梁桥课程设计装配式钢筋混凝土 T 型梁桥设计设计说明书课程编号：021141桥梁工程课程设计大纲2 周 2 学分一、课程设计性质、目的及任务桥梁工程课程设计是土木工程专业交通土建专业方向重要的实践性教学环节，是学生修完桥梁工程课程后对梁式桥设计理论的一次综合性演练。其目的是使学生深入理解梁式桥的设计计算理论，为今后独立完成桥梁工程设计打下初
2、步基础。其任务是通过本次课程设计，要求熟练掌握以下内容：1梁式桥纵断面、横断面的布置，上部结构构件主要尺寸的拟定。2梁式桥内力计算的原理，包括永久作用的计算、可变作用的计算（尤其是各种荷载横向分布系数的计算） 、作用效应的组合。3梁式桥纵向受力主筋的配置、弯起钢筋和箍筋的配置，以及正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯和挠度的验算，预拱度的设置。4板式橡胶支座的设计计算。二、适用专业交通土建专业三、先修课程材料力学、弹性力学、结构力学、结构设计原理、地基与基础工程、交通规划与道路勘测设计、道路工程、桥涵水力水文四、课程设计的基本要求本设计为装配式钢筋混凝土简支 T 型梁桥设计（上部结构） ，其下部
3、结构为重力式桥墩和 U 型桥台，支座拟采用板式橡胶支座。学生在教师的指导下，在两周设计时间内，综合应用所学理论知识和桥梁工程实习所积累的工程实践经验，贯彻理论联系实际的原则，独立、认真地完成装配式钢筋混凝土 T 型梁桥的设计。基本要求为：计算书应内容完整，计算正确，格式规范，叙述简洁，字迹清楚、端正，图文并茂；插图应内容齐全，尺寸无误，标注规范，布置合理。力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书1五、课程设计内容1题目：装配式钢筋混凝土简支 T 形梁桥设计（上部结构）2基本资料（1）桥面净空：净 m129-（2）永久荷载：桥面铺装层容重 。其他部分 。3kN2/ 3mkN25/（3）可变荷载：
4、汽车荷载，公路-级，人群荷载 ；人行道+栏杆=/.。2mkN5/（4）材料：主筋采用级钢，其他用级钢，混凝土标号 C40。（5）桥梁纵断面尺寸：标准跨径 ，计算跨径 ，桥梁全长 。35Lbm2634l.m9634L.3设计内容（1）纵横断面设计。根据给定的基本设计资料，参考标准图、技术规范与经验公式，正确拟定桥梁纵断面和横断面的布置，选取恰当的桥面铺装层，初步确定 T 形主梁、横隔梁、桥面铺装层等的细部尺寸。绘制桥梁横断面布置图、纵断面布置图，T 形梁细部尺寸图。（2）行车道板计算。确定行车道板类型，进行行车道板恒载内力计算、活载内力计算、作用效应组合，获得行车道板最大设计内力值。（3）主梁内
5、力计算。选取控制截面分别进行主梁恒载内力计算、活载内力计算，以及作用效应的组合计算（含承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态的作用效应组合） 。其中进行主梁活载内力计算时，荷载横向分布系数的计算，要求根据主梁空间位置及主梁间连接刚度的不同，分别对各片主梁采用杠杆原理法、偏心压力法、修正的偏心压力法、铰接板法、G-M 法等来计算荷载横向分布系数，并对荷载横向分布系数的计算结果进行汇总；随后选取其中一种跨中荷载横向分布系数的计算结果与杠杆原理法的计算结果进行主梁内力作用效应的组合计算（含跨中最大弯矩值、跨中最大剪力值和支座截面的最大剪力值） ，形成各片主梁的内力计算汇总表。根据内力计算汇总
6、表，确定主梁各截面的最不利内力值作为设计值。（4）配置钢筋及验算。根据主梁跨中最大弯矩设计值，进行主梁纵向受拉钢筋的配置；根据主梁跨中最大剪力设计值和支座截面的最大剪力设计值，进行弯起钢筋和箍筋的配置。根据以上钢筋配置进行主梁正截面抗弯、斜截面抗剪、斜截面抗弯，和变形、裂缝的验算，设置预拱力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书2度，保证主梁有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。绘制跨中截面钢筋布置图，弯起钢筋和箍筋布置图。（5）板式橡胶支座设计。确定支座的平面尺寸、确定支座的高度、验算支座的偏转情况，验算支座的抗滑稳定性。六、主要参考书1.桥梁工程刘夏平主编，科学出版社，20072 公路桥涵设
7、计通用规范 （JTG D60-2004） ，人民交通出版社 3 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004） ，人民交通出版社4 桥梁混凝土结构设计原理计算示例黄侨，王永平编著，人民交通出版社，2006七、评价方式结合学生课程设计期间独立完成的情况、计算说明书的质量综合评价。八、说明本课程设计安排在桥梁工程课程讲授完成后集中 2 周进行。条件许可也可以穿插在课程讲授过程中进行，效果更好。大纲制定者：朱玉晓大纲审定者： 大纲批准者： 力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书0目 录1 设计基本资料 .12 行车道板的计算 22.1 恒载及其内力 22.2 车辆荷载产生的
8、内力 22.3 荷载组合 32.4 行车道板配筋 33 荷载横向分布系数计算 .43.1 杠杆原理法 .43.2 铰接板法 53.3 荷载横向分布系数汇总 .84 主梁内力计算 .84.1 恒载内力的计算 .84.2 活载内力的计算 .94.3 内力组合 .125 钢筋配筋及验算 .135.1 主筋配置及验算 .135.2 腹筋配置及验算 .156 变形验算 196.1 挠度验算 .196.2 裂缝宽度验算 217 支座设计与计算 .227.1 确定支座平面尺寸 227.2 确定支座的厚度 .237.3 验算支座偏转情况 247.4 验算支座的抗滑稳定性 24力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计
9、说明书0装配式钢筋混凝土 T 型梁桥设计课程设计说明书1 设计基本资料（1）桥梁横断面尺寸：净-9+21.00m。横断面布置见图 1（a） ，横向设 6 片主梁。主梁高度依据公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2015） ，梁的高跨比的经济范围在1/11 到 1/16 之间，此设计中标准跨径为 35m，选 2.5m；翼板宽 2.0m，腹板宽 0.24m。（2）可变荷载：公路-I 级，人群荷载 2.5kN/，人行道+栏杆=5kN/。（3）永久荷载：桥面铺装层容重 =23kN/m。其他部分 =25kN/m 。（4）材料：主筋采用 3 级钢，其他用 2 级钢，混凝土标号 C40。（5）桥梁纵断面尺
10、寸：标准跨径 Lb=30m，计算跨径 L=34.26m，主梁全L=34.96m，横断面布置见图 1（b） 。纵向设横隔梁八道，均布设置。横隔梁高度为0.72h=180cm；厚度为 16cm。（a) 桥梁横断面布置（b）桥梁横隔梁布置图 1力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书12 行车道板的计算主梁间距 2cm，预制宽度 198cm，主梁间连接采用铰接法。故各主梁中间的行车道板按铰接悬臂板计算，边梁外侧行车道按悬臂板计算。 根据横断面布置图，边梁外侧行车道板因只有恒载作用，无汽车荷载作用，故其内力较小，在此不做计算。以下仅计算铰接板。2.1 恒载及其内力以纵向 1m 宽的板条进行计算（1）每
11、延米板上的恒载 g沥青混凝土面层 g1： mkN841230.81 /.C40 混凝土垫层 g2： 592.T 形梁翼板自重 g3： 0g3 /合计： mkN598gi/.（2）每米宽板条的恒载内力为：弯矩： mkN38021lM20Ag 剪力： 56798V2.2 车辆荷载产生的内力将车辆荷载的后轮作用于铰缝轴线上，P=140kN，汽车荷载后轮的着地长度为a1=0.2m，宽度为 b1=0.6m。则得： m9408026hb512 荷载对于悬臂根部的有效宽度：73154dla01 .冲击系数： 3.作用于每米宽板条上的弯矩为：力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书2 mkN861549087
12、3412bla4p21M10Ap .kN593Vp 2.3 荷载组合弯矩组合： mkN5432861321M421ApgA .剪力组合： 59467Vpg .2.4 行车道板配筋钢筋：HRB335 ， ，混凝土 C40， ， ，Pa280fsdMPa418fcd.Pa651ftd.b0.56取 1m 长行车道板（1）混凝土受压区 X根部 h=24cm,a=3cm选用 B12，则 cm420dah0.根据 D62 第 5.2.2 条规定：m01204184532bfM30cd0. 验算： 126hb （2）配受力筋 根据 D62 第 5.2.2 条规定： 243sdcs m1057610284f
13、bA.选 B12 1502scm.力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书32s21s cm576Ac547130A./ (3)截面验算根据 D62 第 5.2.9 条 0kcu30bhf15Vd.右边= 左边，满足要求kN689214.根据 D62 第 5.2.10 条 0td230bhf15d.右边= 左边k516746.仅按构造配置分布钢筋（4）配分布钢筋选 B10 实际2022m39d（5）承载力验算bfAbfAcdscds验算 0bh mkN5432k4382fM0cdy 3 荷载横向分布系数计算3.1 杠杆原理法假设桥面板在主梁上断开,当做沿横向支撑在主梁上的简支梁或悬臂梁考虑。首
14、先绘制 1 到 3 号梁的荷载横向影响线，如图 2。力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书4图 2 杠杆原理法计算横向分布系数（尺寸单位：cm）1 号梁汽车荷载 025501mqoq人群荷载 r.2 号梁汽车荷载 5060521qoq .人群荷载 0mr3 号梁汽车荷载 705904521qoq 人群荷载 0r3.2 铰接板法假设把相邻板或梁之间视为铰接,只传递剪力。（1）计算截面特性翼板的平均换算高度： cm1824h力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书5T 型梁截面重心位置： cm285245018240ax .主梁抗弯惯矩：42 323cm590785024 501141I . .
15、主梁抗扭惯矩：翼板： 查表得 10921bt31c梁肋： 查表得 3854t2.02.43T cm18342101I .（2）求刚度参数 和820346182597lbI852T . 1303hdl390414 .35782由此可见， 对正则方程式的系数影响只有 0.75%左右，可忽略不计。（3）绘制跨中荷载横向影响线从附表 6-1.、6-2 和 6-3 的分表，在 和 之间内插求得 得影60.1820.响线坐标值 ， ，i1i2i3力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书6表 1 影响线坐标值图 3 铰接板法计算横向分布系数（尺寸单位： cm）1 号梁汽车荷载 32401574902mcq
16、.人群荷载 ro2 号梁汽车荷载 4910236803621cq 人群荷载 mro3 号梁汽车荷载 5910241038120cq . 人群荷载 ro力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书73.3 荷载横向分布系数汇总表 4 荷载横向分布系数汇总表4 主梁内力计算4.1 恒载内力的计算（1）恒载集度主梁： mkN9252402105240g1 / 横隔梁：对于边主梁： mkN0912634250185018g2 / 对于中主梁 mkN180921 /桥面铺装层 2637g3 /栏杆和人行道 mkN154/.作用于边主梁的全部恒载 g 为mkN893162092gi /.作用于中主梁的全部恒载
17、 g 为力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书8mkN9832671829gi /.（2）恒载内力表 5 主梁恒载内力计算表计算数据 =34.26ml/(kN/m)xl2gMx /(kN/m)x2lgVx项 目X=0 X=l/4 X=l/2 X=0 X=l/4 X=l/2恒载 （边主梁） 0 3509.14 4678.85 546.28 273.14 0恒载 （中主梁） 0 3629.08 4838.77 564.95 282.48 04.2 活载内力的计算计算边主梁（1 号梁）在汽车和人群荷载 =2.5kN/作用下的跨中最大荷载和最rp大剪力及支点截面的最大剪力，各主梁横向分布系数汇总于表
18、表 6 各梁荷载和横向分布系数公路 I 级车道荷载标准值为均布荷载 kN510q.计算弯矩时的集中荷载 kN532810l2P.（1）计算车道荷载的跨中弯矩双车道不折减： =1.0 车道均布荷载作用下： ；222m71463l815684ly.力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书9简支梁的基频： c21mEIlf式中： 23c24Ns105gG9IMpa3E6l /代入数据可得： Hzf1.根据公路桥涵设计通用规范 （JTG D60-2015)，当 时，Hz14f5.，则可得057f760.ln.90729317601.ln. 故得 1 号梁mkN16855328714650329yPqm
19、Mkcq2 同理可得 2 号梁： mNq13 号梁： k2.（2）计算人群荷载的跨中弯矩纵向每延米人群荷载集度 mkN5pr. mKN09264715270Mrcr21 同理可得 2 号梁： k96r21.3 号梁： r（ 3）计算跨中截面车道荷载最大剪力鉴于跨中剪力 影响线的较大坐标位于跨中部分，故采用全跨统一的荷载横向分12Q布系数来计算。2m834506350.力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书10故 1 号梁： mkN769350328145103219Qq2 / 2 号梁： 1423 号梁： q21 /（4）计算跨中截面人群荷载最大剪力1 号梁： mkN473285340Qr2
20、1 /.2 号梁： 69r3 号梁： r21 /.（5）计算支点截面汽车荷载最大剪力作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和支点剪力影响线横向分布系数变化区段的长度 m8452963421a影响线面积 m763421因此： qoqoqokkcqo QkN2Q1532817503419QyPqmQ , 附加三角形荷载重心的影响线坐标为且 520y.co因此可得： kN9830 532814025905132405241Qqo. ., 所以： kN9qo , 同理可得：2 号梁： 5036274803Qqo .,3 号梁： k925, 力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书11图 4 1 号梁支
21、点剪力计算图示6、计算支点截面人群荷载最大剪力人群荷载的横向分布系数如图 4 所示。附加三角形荷载重心的影响线坐标为 9520y.则 1 号梁人群荷载的支点剪力为： kN47329502701235720ypmapQrcorcor 同理可得：2 号梁支点剪力为： kN69Qor.3 号梁支点剪力为： 0r4.3 内力组合力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书12表 7 主梁内力汇总表跨中梁号 荷载类型 支点最大剪力(kN)最大弯矩()mkN最大剪力(kN)q 191.24 1685.16 93.761 号梁r 32.47 264.09 3.47q 362.50 2553.74 142.092
22、 号梁r 9.69 96.11 5.26q 459.69 3073.86 171.023 号梁r 0 0 6.33按极限状态设计的计算内： .102.Gi 4.1Q8.0c基本组合如下： QcrQcqGud S841S21.表 8 各梁内力基本组合跨中 支座梁号最大弯矩( )mkN最大剪力(kN) 最大剪力(kN)1（6） 8268.62 135.15 959.642（5） 9489.40 204.82 1196.263（4） 10109.93 246.52 1321.515 钢筋配筋及验算5.1 主筋配置及验算1、配筋计算（1）按照规范，梁的保护层 c 取 50mm，c40 混凝土 ，MPa
23、418fcd.， =1，设受拉钢筋 3 排布置，初步MPa65ftd.1m205702h70m2as ，HRB400 钢筋： ，h0 Pa30fsdb0.56力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书13（2） 、判断 T 型截面类型 mkN9310K4163902318041hbfffcd .属于第一类型 T 形截面。（3） 、计算钢筋截面面积 0532041893hbfM20cd1s 查表得 ： 56b.2sdfc1s m514309306xA. 选用 18C32 的钢筋 2sm1475A.，取25036c0h02、配筋验算（1）验算最小配筋率%.412025467bhAs ,.maxinf
24、0sdt，满足要求in（2）防止超筋的适用条件，满足要求m123056h91362041875bfAx 0bcd1sS .3、截面抗弯力矩验算混凝土受压面积 2cdsC59614187fA.受压区高度限于项板内，高度 m820xc.m32056hx0bc .力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书14截面抗弯力矩验算： d0c0cdR MkN19280281942xhbfM .正截面符合要求。5.2 腹筋配置及验算1）弯起钢筋配置(1)取离点 处的剪力设计值 ，并将其分为两部分，其中不少于 60%由砼和钢h2dV筋共同承担，不多于 40%由弯起钢筋承担。支点剪力设计值： 0d132.5kN跨中
25、剪力设计值： 46.自支点到跨中的剪力递减坡度： 132.546.0.3kN/m/离支点 处剪力设计值：2hd2V.14.76(2)构造配筋剪力设计值为： 33s2td0R0.51fbh.51.065035.kN剪力设计值小于或等于 435.60kN 时可按构造配筋。构造配筋长度可用下式计算：可得出 x3012.9m(3)设支点由砼和弯起钢筋承担的剪力设计值按 80%取用，即：csdV.8.4.76.21kN在支点由弯起钢筋承担的剪力设计值，按 20%取用，即：sbd0.2.1.8.5(4)计算各排弯起筋截面面积：dv2 45.6.23426slV力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书15第
26、一排承担离支点中心 h/2 处的剪力设计值：sb1dV0.2.142.768.5kN钢筋面积 ：sb1A纵筋弯起钢筋 2C32 。21609msbA第一排弯起钢筋距支座中心：x5038第二排弯起钢筋面积：sb2V13.94.210610.kN2s3o8A85m0.75sin纵筋弯起钢筋的 2C32 2b2A9第二排弯起的钢筋距支座中心：x5013050第三排弯起钢筋的面积：sb3V2.94.643.7kN2s3o7A198m0.510sin5纵向弯起钢筋 2C32 的面积 。b2A0第三排弯起钢筋距支座中心的距离：x30674第四排弯起钢筋的面积：sb4V12.59.10639810.53kN
27、00sv3b0sb 4.inf75. ， 2sb130.0248.54.17sin力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书16负值表示不需设弯起钢筋，但实际仍需加设 2C32 的钢筋第四排弯起的钢筋距支座中心的距离：x27432m2） 、箍筋配置 0hw41792b. kN04193208f0cd . 剪力设计值为 V=1321.51kN.l lf所以应设置预拱度。预拱度为： 1148.920.638.m2GQf6.2 裂缝宽度验算钢筋截面面积： 2sA1475.6m梁的有效高度： 0h纵向受拉钢筋配筋率:： s01475.60.31bh2（带肋钢筋） （混凝土 T 型梁受弯构件）1c.3cs
28、lsl2 A50n087.hMss0sllsh87.用短期（和长期）效应组合弯矩设计值123()8sfk dcE0()sffAbh力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书21mnsGik1jQikGqri1 0.73.86MSM(0.71.)483.1(1024.9)9 =6909.43kN.mn 3LGik2jQiGqri1f1 0.47.86(0.4.)48.71(0.42.9)19 =5896.71kN.m作用短期效应钢筋应力 6Sss0M9.302.38MPa.87Ah.1475作用长期效应钢筋应力：6clss08.19.lsSl2sN2493C10.5.1.51.A.则，sfk123
29、 50d.8302Wc.E.82.1.0.9m 根据第 6.4.2 条，钢筋混凝土构成，1 类，2 类环境裂缝宽度限值为 0.2mm，符合规定。裂缝宽度满足规范要求。7 支座设计与计算7.1 确定支座平面尺寸承受剪力最大的 2 号梁的支点反力为恒载： GN17.0k汽车荷载： qik()m(qwpy).9.5.17328.51)30人群荷载： rrN.2.0.kN则按承载力极限状态设计时，永久作用于可变作用设计效应的基本组合下，其计算反力为：力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书22cj0GiikQ1KCjkN(RSS)1.27.43.083.)69根据板式橡胶支座规格目录表选定板式橡胶支座
30、的平面尺寸为 a=24cm , b=24cm 的矩形。局部承压强度条件为 1cdscj0Af3N.1bA、224576cm 2b5762(34)1680cm、 C40 的0rsMPa418fcd.180.756bA由此可得 ，故满足要求cjN9.k1.37840.24356.02kN计算支座的平面形状系数 S，采用中间层橡厚度 t=0.5cm 时2422()0.5()abSt橡胶支座的平均容许压应力 KPa10橡胶支座的弹性模量为： 22eeE5.4Gs.1076按弹性理论盐酸橡胶支座得承压应力，则 eqrN.3.0.8354.kN1534.8925.kPaab0满足要求7.2 确定支座的厚度
31、梁的计算温度t=36 ,温度变形由两端的支座均摊，则制作承受的水平位移Co 5gt1l036(420).62cm2计算活载制动力引起的水平位移 ，首先要确定作用在每一个支座上的制动力 。p TH力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书23一个车道上的制动力为 ,如按车k(qlP)10%(.534268.5)10%68.kN辆荷载计算,则为：550 10%=55kN。由于公路级汽车荷载制动力的标准值不得小于165kN，因此，六根梁共有 12 个支座，每个支座承受的水平力： 。TH3.752因此可得需要的橡胶片总厚度： gt20.61.24cm以及 gT0.6t 1.07cmH35.7.7242G
32、ab根据 D62 规定 .8t选用八层钢板和九层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚度 0.25cm，中间层厚0.5cm，槽钢板厚 0.2cm，则橡胶片的总厚度为 并t70.52.4.017cm4.8cm，故满足要求。故支座高度 cm。4.08.256h7.3 验算支座偏转情况支座的平均压缩变形为： eNt534.80.12cmabE276按 D62 规定，应满足 即 ，故满足要求。.t0740.28cm计算梁端转角 ：由关系式 和 可得EIglf3845Il23lfIl16216设恒载作用下，主梁处于水平状态，而已知公路级荷载下的跨中挠度 ，1.26fcm代入上式得 0.9.645342rad由此验算偏转情况 ，故满足要求。20.64.1.8力学与建筑工程学院桥梁工程课程设计说明书247.4 验算支座的抗滑稳定性已知恒载支点反力为 GN17.02k确定汽车荷载引起的最小支承力按 D62 规定：P0.5qN.53.6.5前已经计算得 TH1.7k计算温度变化引起的水平力： gt 0.62abG24.89kNt验算滑动稳定性：GP0.5N317.06.510.26（合格）tT1.4H4.89k94以及 （合格）k t2.N.H.故满足要求，支座不会产生相对滑动。最后确定：矩形板式橡胶支座几何尺寸 。240m56
