1、重庆交通大学桥梁工程（I）课程设计姓 名： 学 号：年 级： 班 级：专 业：指导教师：20 年 月目录一基本资料3二主梁作用效应计算4(一). T梁毛截面几何特性计算4（1）中T梁跨中截面毛截面几何特性：4（2）中T梁端部截面毛截面几何特性：4（3）边T梁跨中截面毛截面几何特性：4（4）边T梁端部截面毛截面几何特性：5 (二). 边主梁永久作用效应计算：5（1）永久作用集度：5（2）边主梁可变作用效应计算（修正刚性横梁法）：6（3）主梁作用效应组合：13三桥面板内力计算14(一). 悬臂板荷载效应计算14（1）永久作用：14（2）可变作用：15（3）承载能力极限状态作用基本组合：15(二).
2、 连续板荷载效应计算16（1）永久作用16（2）可变作用17（3）作用效应组合19参考文献：20一基本资料 1. 荷载等级：公路-I级，人群荷载：3kN/m2 2. 桥面宽度：0.25m（栏杆）+1.5 m（人行道）+9 m（车行道）+1.5 m（人行道）+0.25m（栏杆）。 3. 桥梁标准跨径 40m；计算跨径（正交、简支）39.1m；预制梁长 39.96m。桥梁安全等级为一级，环境条件为 II 类，结构重要性系数取 1.1。 4. 地质条件和水文资料见下发的桥位断面图。 5. 采用规范： 公路工程技术标准JTG B012014； 公路桥涵设计通用规范JTG D602015； 公路钢筋混凝
3、土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004。 6. 使用材料：预制T梁、湿接缝采用C50（重度取26kN/m3），材料用量见表1；现浇铺装层采用 C50（重度取 25kN/m3），沥青混凝土铺装层重度取24 kN/m3，防水层厚度忽略不计；人行道栏杆采用轻型钢护栏（单侧重量0.60kN/m），人行道板及纵梁采用C30混凝土(重度取25kN/m3)，抹面砂浆重度取21kN/m3。 7. 主梁计算时：单片 T 梁自重可视为纵向均布荷载；湿接缝对应现浇部分横隔梁按厚度 16cm 计算，湿接缝桥面板按厚度 15cm 计算。二期恒载按每片梁横向宽度上的铺装就直接作用在该片梁上计算，人行道与栏杆的
4、重量按平均分配到各片梁上计算。 二主梁作用效应计算(一). T梁毛截面几何特性计算 图1-1 中主梁跨中截面毛截面尺寸（单位：cm）（1）中T梁跨中截面毛截面几何特性： 小毛截面面积：A=9465(cm2) 小毛截面重心离截面上缘的距离：d=101.69(cm) 小毛截面对重心轴的惯性矩：I=7.7242*107(cm4) 大毛截面面积：A=10215(cm2) 大毛截面重心离截面上缘的距离：d=94.77(cm) 大毛截面对重心轴的惯性矩：I=8.3421*107(cm4)（2）中T梁端部截面毛截面几何特性： 小毛截面面积：A=14980(cm2) 小毛截面重心离截面上缘的距离：d=105.
5、71(cm) 小毛截面对重心轴的惯性矩：I=9.3257*107(cm4) 图1-2 边主梁跨中截面毛截面尺寸（单位：cm） （3）边T梁跨中截面毛截面几何特性： 小毛截面面积：A=9927.5(cm2) 小毛截面重心离截面上缘的距离：d=97.45(cm) 小毛截面对重心轴的惯性矩：I=8.0923*107(cm4) 大毛截面面积：A=10302.5(cm2) 大毛截面重心离截面上缘的距离：d=94.17(cm) 大毛截面对重心轴的惯性矩：I=8.3854*107(cm4)（4）边T梁端部截面毛截面几何特性： 小毛截面面积：A=15490(cm2) 小毛截面重心离截面上缘的距离：d=102.
6、60(cm) 小毛截面对重心轴的惯性矩：I=9.7688*107 (cm4)（二）边主梁永久作用效应计算： （1）永久作用集度： 1） 一期永久作用:45.43*26/39.96=29.56(kN/m) 2）二期永久作用 1. 现浇部分： 2.35*26/39.96=1.53(kN/m) 2. 铺装： 8cm厚混凝土铺装：0.08*12.5*25=25(kN/m) 10cm厚沥青铺装： 0.1*9*24=21.6(kN/m) 平均分到5片主梁： (25+21.6)/5=9.32(kN/m) 3. 栏杆和人行道： 人行道栏杆采用轻型钢护栏，单侧重量：0.60(kN/m) 人行道板及纵梁，抹面砂浆
7、每延米： 3325.5*21/9+(3564*2+11160+4158+6885)*25/9/10000=8.92345(kN/m) 平摊给5片主梁，故： (0.6+8.92345)*2/5=3.81(kN/m) 4. 边梁二期永久作用集度： 1.53+9.32+3.81=14.66(kN/m) 5. 边主梁永久作用效应计算结果见表2-1 边主梁永久作用效应 表2-1（2） 边主梁可变作用效应计算（修正刚性横梁法）：1） 冲击系数与横向车道布载系数：先计算结构基频： （2.1）其中对于简支梁桥：由此按规范计算得汽车荷载冲击系数为： （2.2） 由于行车道净宽9m，为双车道，故横向车道布载系数取
8、1.002） 计算边主梁的荷载横向分布系数：1. 跨中的横向荷载分布系数：如前所述，本桥有可靠的横向联系，且承重结构长宽比为： 故可按修正的刚性横梁法来绘制横向影响线和计算横向分布系数 1计算主梁抗扭转惯性矩：对于T形梁截面，抗扭惯矩可按近视按下式计算： （2.3）式中：相应为单个矩形截面的宽度和高度 矩形截面抗扭刚度系数 梁截面划分成单个矩形截面的个数对于跨中截面，翼缘板的平均换算厚度为：马蹄的换算平均厚度为：图2-1 计算图式 （尺寸单位：cm） 计 算 表 表2-2图2-1示出了的计算图示，见表2-22计算抗扭修正系数： 由于主梁间距相等，并将主梁近似看成等截面，有： （2.4）式中：G
9、=0.425E；l=39.1m；=0.016*5=0.08m4；a1=5m；a2=2.5m；a3=0m； a4=-2.5m；a5=-5m；II=8.3854*107cm4故： =0.9283按修正的刚性横梁法计算横向影响线竖坐标值： （2.5）式中：n=5； 值 表2-3将计算所得结果列入表2-3中：4计算荷载横向分布系数： 1号梁的横向影响线和最不利布载图示如图2-2所示：图2-2 跨中的横向分布系数计算图式（尺寸单位：cm）可变作用（汽车公路-I级）：双车道： 可变作用（人群）： 2. 支点截面的荷载横向分布系数： 如图2-3所示，按杠杆原理法绘制荷载横向分布影响线并进行布载，1号梁可变作
10、用的横向分布系数可计算如下：图2-3 跨中的横向分布系数计算图式 （尺寸单位：cm）可变作用（汽车）： 可变作用（人群）： 1号梁可变作用横向分布系数 表2-4 3.横向分布系数汇总（见表2-4）：3）车道荷载的取值：由规范，公路-I级车道荷载均布荷载标准值为：计算弯矩时(桥梁计算跨径在5m与50m之间）：计算剪力时： 4）计算可变作用效应：在可变效应计算中，做如下考虑：支点处横向分布系数取，从支点到第一根横梁段，横向分布系数从过渡到，其余梁段均取1. 求跨中截面最大弯矩和最大剪力：计算跨中截面最大弯矩和最大剪力采用直接加载求可变作用效应，图2-4为跨中截面作用效应计算图式，计算公式为：图2-
11、4 跨中截面作用效应计算图式 （2.6）式中: 所求截面汽车（人群）标准荷载的弯矩或剪力； 车道均布荷载标准值； 车道集中荷载标准值； 影响线上同好区段面积； y影响线上最大坐标值。可变作用（汽车）标准效应： =3415.10（kN） =163.71（kN）可变作用（汽车）冲击效应： 可变作用（人群）效应： =343.42（kN/m） =8.78（kN）2. 求四分点截面的最大弯矩和最大剪应力 图2-5为四分点截面作用效应计算图式。 可变作用（汽车）标准效应： =2557.95（kN/m） =270.57（kN） 可变作用（汽车）冲击效应： 图2-5 四分点截面作用效应计算图式可变作用（人群）
12、效应： =258.99（kN/m） =19.59（kN） 3.求支点截面的最大剪力 图2-6为支点截面作用效应计算图式。可变作用（汽车）标准效应： =355.51（kN）可变作用（汽车）冲击效应：可变作用（人群）效应： 图2-6 支点截面作用效应计算图式（3） 主梁作用效应组合：由规范，本例根据可能同时出现的作用效应选择了三种最不利效应组合：短期效应组合、标准效应组合和承载能力极限状态基本组合，见表2-5：主梁作用效应组合 表2-5宽比三桥面板内力计算桥面板按悬臂板（边梁）和两端固结的连续板（中梁）两种情况来计算。（1） 悬臂板荷载效应计算由于宽跨比大于2，故按单向板计算，悬臂长度为1.15m
13、（1） 永久作用：图3-1图3-3图3-2图3-4悬臂板计算图式 （尺寸单位：cm） 1）一期永久作用效应：计算图式见图3-2 （3.1） （3.2）计算永久作用效应为：弯矩：剪力： 2） 二期永久作用效应： 计算图式见图3-3.图中为8cm厚C50砼自重，P为栏杆自重，代表人行道纵梁自重，代表抹面砂浆以及人行道板自重。弯矩： 剪力： 3） 总永久作用效应：综上所述，悬臂板总永久作用效应为： （2） 可变作用：在边梁悬臂板处，只作用有人群，计算图式见图3-3弯矩： 剪力： （3） 承载能力极限状态作用基本组合：由规范： （3.3） （3.4） （2） 连续板荷载效应计算 本例中板厚t=15cm
14、，梁肋高度h=225cm，故其比值：即主梁抗扭能力较大，取： 跨中弯矩： （3.5） 支点弯矩： （3.6）对于剪力，不考虑板和主梁的弹性固结作用，认为简支板的支点剪力即为连续板的支点剪力。（1）永久作用 1）一期永久作用：计算图式见图3-5：弯矩： 剪力： 图3-5 连续板计算图式 （尺寸单位：cm） 2）二期永久作用：先计算简支板的跨中弯矩和支点剪力值，由规范，梁肋间的板，其计算跨径按下列规定取用：计算弯矩时：；本例：计算剪力时： ；本例：式中： 板的计算跨径； 板的净跨径； 板的厚度； 梁肋宽度。计算图式见图3-6：图3-6中，现浇部分桥面板自重： 二期永久作用（沥青与C50砼铺装）：由
15、此可计算得简支板跨中二期永久作用弯矩及支点二期永久剪力：图3-6 简支板二期作用计算图式 （尺寸单位：cm）弯矩：剪力： 3）总永久作用效应：综上所述，支点断面永久作用弯矩为： 支点断面永久作用剪力为： 跨中断面永久作用弯矩为：（2） 可变作用由公路桥涵设计通用规范（JTG_D60-2015），桥梁局部加载时，汽车荷载采用车辆荷载。规范中表4.3.1-3规定，车辆荷载前轮着地长度及宽度为0.2m*0.3m，中、后轮着地尺寸为0.2m*0.6m，则：平行于板的跨径方向的荷载分布宽度： 1）车轮在板的跨径中部时：垂直于板的跨径方向的荷载分布宽度：前轮： （3.7） 既： 故取a=1.67m，此时两
16、个后轮的有效分布宽度发生重叠，则其荷载有效宽度：折合成一个荷载的有效分布宽度： 2）车轮在板的支承处时：垂直于板的跨径方向的荷载的有效分布宽度：（3.8） 故取a=0.83m 3）车轮在板的支承附近，距支点距离为x时： （3.9） a的分布见图3-6将加重车后轮作用于板中央，求得简支板跨中最大可变作用（汽车）的弯矩为： （3.10） 计算支点剪力时，可变作用必须尽量靠近梁肋边缘布置，考虑了相应的有效工作宽度后，每米板宽承受的分布荷载如图3-6所示，支点剪力的计算公式为： （3.11）其中： 图3-6 简支板可变作用（汽车）计算图式 （尺寸单位：cm）代入上式，得： 综上所述，可得连续板可变作用
17、（汽车）效应如下： 支点断面弯矩为： 支点断面剪力为： 跨中断面弯矩为：（3） 作用效应组合按公路桥涵设计通用规范4.1.5来进行承载能力极限状态作用效应基本组合： 参考文献：1. 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2015）.北京：人民交通出版社，2015.2. 中华人民共和国行业标准.公路圬工桥涵设计规范（JTG D61-2005）.北京：人民交通出版社，2005.3. 中华人民共和国行业标准.公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）. 北京：人民交通出版社，2007.4. 中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG
18、D62-2004）.北京：人民交通出版社，2004.5. 中华人民共和国行业标准.公路桥梁板式橡胶支座（JT/T 4-2004）. 北京：人民交通出版社，2004.6. 中华人民共和国行业标准.公路桥梁板式橡胶支座规格系列（JT/T663-2006）.北京：人民交通出版社，2006.7. 范立础.桥梁工程（上册）（第二版）.北京：人民交通出版社，2012.8. 易建国.混凝土简支梁(板)桥(第3版).北京：人民交通出版社，2006.9. 廖朝华. 公路桥涵设计手册墩台与基础（第二版）.北京：人民交通出版社，2013.10. 盛洪飞.桥梁墩台与基础工程（第二版）.北京：人民交通出版社，2014.11. 刘效尧，徐 岳.公路桥涵设计手册梁桥（第二版）.北京：人民交通出版社，2011.12. 闫志刚.看范例快速学习钢筋混凝土及预应力混凝土简支梁桥结构设计.北京：机械工业出版社，2013.13. 庄军生.桥梁减震、隔震支座和装置.北京：中国铁道出版社，2012.14. 庄军生.桥梁支座（第三版）.北京：中国铁道出版社，2008.15. 李杨海.公路桥梁支座实用手册.北京：人民交通出版社，2009.
