1、桥梁工程课程设计 1桥梁工程课程设计第 1 章 设计资料与结构布置1.1 设计资料 1.1.1 跨 数：两跨标准跨经：采用标准跨径 30m 的钢筋混凝土简支梁，只进行桥梁的上部结构的计算主梁全长：根据设计经验值，确定伸缩缝采用 5cm，采用预制梁。计算跨径：相邻支座中心间距为 29.40m。桥面宽度：净 7m（行车道）2 1.5（人行道）+1（中间带） 。1.1.2 设计荷载：由公路级，人群荷载 3.5kN/m ,栏杆及人行道的重量2按 5.0 KN/m 计，结构重要性系数为 。01.r1.1.3 材料初步选定混凝土：主梁选用 C40，铺装层采用 C25。钢 筋：直径 时采用 HRB335 钢
2、筋。12m直径 时采用 Q235 钢筋。1.1.4 设计规范公路桥涵设计通用规范 （JTGD60-2004）公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTGD62-2004）1.2 结构布置1.2.1 主 梁 高： 按照经济性原则，钢筋混凝土 T 型简支梁桥高跨比的经济范围大约在 之间，根据跨度小者取较大比值原则，16本桥取 ，则梁高为 2.0m，并按照 2.0m 计算。51.2.2 主梁间距：按照任务书规定，本桥采用五根主梁，且主梁间距为1.8m。1.2.3 主梁梁肋宽：取梁肋宽为 0.18m。1.2.4 T 形梁翼缘板尺寸：腹板交接处通常取不小于主梁高的 ，即12=0.1667m，本设计
3、取 0.24m，翼缘悬臂端取12l0.16m。1.2.5 横隔梁：按任务书规定设置六排横隔梁，梁高为主梁高的 左右，即341.5m，厚度取 1216cm 之间，本设计横隔梁下缘取 14cm，上缘取 16cm。1.2.6 桥面铺装：采用 4cm 厚的沥青混凝土磨耗层，2-10cm 厚的 C25 混凝土垫层。桥梁工程课程设计 2图 2.1：纵断面布置图(单位：mm)图 2.2：边梁尺寸（单位：mm） 图 2.3：中梁尺寸（单位：mm）图 2.4：横隔梁布置(单位：mm)桥梁工程课程设计 3图 2.5：桥面铺装、桥梁横断面(单位：mm)1.3 设计概述在进行桥梁设计时，一般应先认真阅读设计任务书。然
4、后根据任务书中所要求的内容，进行桥面的铺装和主梁横隔梁的截面尺寸拟订。再根据设计任务书中所给出的相关资料进行主梁、边梁等的内力计算。根据杠杆原理法算出支座处的荷载横向分布系数，再根据偏心压力法（适用于高跨比小于 0.5 的窄桥，大于 0.5 的采用正交异性板法）算出跨中处的荷载横向分布系数，根据横向分布系数算出端点处、跨中处和四分之一处的相应弯距和剪力，再根据其弯距和剪力大小，合理布筋并进行弯距、剪力、裂缝和变形的演算。最后，绘制出总图、包络图等各类所需图样，并编写钢筋明细表、计算混凝土用量，书写设计说明书。第 2 章 主梁内力计算2.1 恒载内力计算2.1.1、恒载集度计算：结构计算跨径为
5、29.4m表 2.1：结构自重集度主梁 =0.182.00+ (1.80-0.18)25=17.100kN/m1g0.2416()边主梁=1.50( )( )2 .802 625/29.4=0.806kN/m0.6横隔梁 中主梁=20.806=1.612kN/m2g桥梁工程课程设计 4桥面铺装层(含防水层) =0.047.0023+0.5（0.10+0.03）7.0024/5=3.472kN/m3g栏杆和人行道 =4.52/5=1.80kN/m4边主梁 = =23.178kN/mi合计中主梁 =23.984kN/mg2.1.2、恒载内力：中主梁恒载集度为 1234.98/ggkNm边主梁恒载集
6、度为 1234.8/gkNm在恒载作用下，结构体系为两跨相同的简支梁，计算跨径为 29.4m，计算图示如图 2.1 所示：图 2.1：恒载内力计算图示，1()2xMglx1(2)xQglx图 2.2：控制截面图示、中主梁： ： 0x123.984.0352.6Qgl kN0M： /8xl .(2).(.)4.8l119.429.4()3.(.)13.72 8lg kNm286/4:xllQ().9(9.)94.5Ml k桥梁工程课程设计 5：3/8xl131329.4(2).984(.)8.1lQgl kN2().7(.).2lM m ：/xl0Q1129.429.4()3.8(.)51.32
7、lg kN图 2.3：恒载中主梁控制截面剪力图图 2.4：恒载中主梁控制截面弯矩图、边主梁： ： 0x123.789.403.71Qgl kN0M： /8xl 2.(2).(.)5.8l119.49.4()3.7(2.)10.62 8lg kNm： /4xl .().1(.)7.352lQ11942943.78182Mgl k桥梁工程课程设计 6：3/8xl131329.4(2).78(.)85.178lQgl kN29.4.().(.).2lM m ：/xl0Q1129.429.4()3.78(.)50.262lg kN图 2.5：恒载边梁控制截面剪力图图 2.6：恒载边梁控制截面弯矩图截面
8、面积 内力剪力Q(kN)弯矩 m(kNm)边主梁 340.71 0x=0 中主梁325.57 0x=8l边主梁 255.54 1095.62桥梁工程课程设计 7表 2.2：恒载主梁控制截面内力2.2 汽车、人群荷载产生内力计算2.2.1 按杠杆原理法计算支点处横向分布系数：图 2.7：1#梁支点处横向影响线及布载图1#梁= = 0.722=0.361oqm21= =1.486or中主梁 264.42 1133.71边主梁 170.36 1878.20x= 4l中主梁 176.28 1943.51边主梁 85.18 2347.75x= 38l中主梁 88.14 2429.39边主梁 0 2504
9、.27x= 2l中主梁 0 2591.35桥梁工程课程设计 8图 2.8：2#梁支点处横向影响线及布载图= = 1=0.5oqm21=0or图 2.8：3#梁支点处横向影响线及布载图= = （ + ）=0.558 oqm21.805.2=0or2.2.2 按偏心压力法计算：设此桥有刚度强大的横隔梁,结构长宽比为： = =3.272lB29.45180可按偏心压力法计算跨中横向分布系数 ；半桥各根主梁横截面均相等,梁数cmn=5,梁间距为 1.80m,则：52 221345(1.8)16.34iaa1#粱的横向影响线竖标值为：= = + =0.601n51i2 a2(1.8)340= = 0.4
10、0=-0.201551i2 i桥梁工程课程设计 9= = (4.90+3.10+1.80)=0.544cqm2140.56= = (5.40+ )=0.697cr.27图 2.9：1#梁中垮横向影响线及布载图2#梁的横向影响线竖标值为：= = + =0.4021n51i2 ai3.61840= = =02551i2 i.(.)3= = (6.70+4.90+3.60+1.80)=0.472cqm0.74= (7.20+ )=0.449cr20.74251桥梁工程课程设计 10图 2.10：2#梁中垮横向影响线及布载图3#粱的横向影响线竖标值为：= = +0=0.2013n51i23 ai= =
11、 0=0.23551i23 i= = 4 )=0.4cqm2.0=0.2cr图 2.11：3#梁中垮横向影响线及布载图2.2.3 荷载横向分布系数汇总表 2.3：荷载横向分布系数汇总梁号 荷载位置 公路II 级 人群荷载 备注跨中 mc 0.544 0.697 按“偏心压力法”1# 5#梁端 mo 0.361 1.486 按“杠杆原理法”跨中 mc 0.472 0.449 按“偏心压力法”2# 4#梁端 mo 0.5 0 按“杠杆原理法”3# 跨中 mc 0.4 0.2 按“偏心压力法”桥梁工程课程设计 11梁端 mo 0.558 0 按“杠杆原理法”注：45 号梁与 12 号梁横向分布系数对
12、应相等根据文献，荷载横向分布系数沿跨长变化对于主梁有多根内横隔梁的情况，从第一根内横隔梁起向 直线过渡。 cm0m图 2.12：1#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图图 2.13：1#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图图 2.14：3#梁汽车荷载横向分布系数沿跨长变化图桥梁工程课程设计 12图 2.15：3#梁人群荷载横向分布系数沿跨长变化图2.3、冲击系数和车道折减系数的确定2.3.1、冲击系数的确定：砼强度 C40， 43.2510EMpa截面形心的确定： 24160hcm(180)8257.421e c主梁抗弯惯性矩确定： 3 20(0)(180)2(57.4)I8214.59m(1)汽
13、车荷载冲击系数简支梁的自振频率为： 2cEIflm介于 和 之间， 桥规规定 冲击系数按下式计算：1.5ZH4z0.176.0157Inf式中：计算跨径，m；l混凝土弹性模量， ；EPa梁跨中截面惯性矩， ；cI 4m桥梁工程课程设计 13结构跨处的单位长度质量， ， ；cm/Kgm/cGg结构跨中处延米结构重力， ；GN重力加速度， 。g29.81/gs、边主梁：33(7.063.4721.80)2.6109cGm102235.95.4cEIfl冲击系数： 0.176n0.17.f、中主梁 33(2341.80)2.45109.cGmg102235.9.7cEIfl冲击系数： 0.176n0
14、179f计算结果如表 2.4 所示表 2.4：主梁冲击系数梁 边主梁 0.2017中主梁 0.19912.3.2、车道折减系数的确定：根据文献 2，车道折减系数取值如表 2.5 所示：表 2.5：横向折减系数车道数 2 3 4 5 6 7 8折减系数 1.00 0.78 0.67 0.60 0.55 0.52 0.502.4、控制截面活载内力计算：设计荷载：公路级,人群 3.5KN/m2，则 桥梁工程课程设计 140.751.875/kqkNm=1.50r3.29.4()208.55kPk2.4.1、影响线计算：本设计取 1 号梁为计算对象，主要控制截面为梁跨支点、跨中及四分点。主要控制截面内
15、力影响线由桥梁电算软件计算所得，因为所得影响线是曲线，为简化计算，用直线代替曲线，所得控制截面影响线如图 5.11图 2.6 所示：表 2.6：均布荷载和内力影响线面积计算类型截面公路-级(kNkq/m)人群(kN/mr)影响线图式0M10.50.75=7.8753.51.5=5.258l7.875 5.254l7.875 5.2583lM7.875 5.252l7.875 5.250Q7.875 5.258l7.875 5.254l7.875 5.25桥梁工程课程设计 1583lQ7.875 5.252l7.875 5.252.5、车道荷载内力计算：2.5.1、弯矩计算：（取为计算范例）1#
16、梁跨中:将以上数据代入下式得 2(1)() .07.54(7.810.4528.735)8kNml kkqMqwPy人群荷载(max)： 2 2 1 0.697.539.48kNlcrq1#梁 处:38l将以上数据代入下式得 38(1)() .207.547.810.298.5690)kNml kkqMqwPy人群荷载(max)： 38 0.6971.530.29klcrq1#梁 处:4l将以上数据代入下式得 4(1)() .207.54(7.81.03428.513)368kNml kkqMqwPy人群荷载(max)：桥梁工程课程设计 164 0.6971.538.042kNmlcrMqw1
17、#梁 处：8l将以上数据代入下式得 8(1)() .207.54(7.8.2508.3216)9kNml kkqMqwPy人群荷载(max)： 8 0.671.5347.252klcrq1#梁支点处将以上数据代入下式得 0(1)() qkkMmqwPy人群荷载(max)： 0 rcr2#梁跨中：公路-II 级车道荷载：12()() .90.472(.8510.428.573)38kNmkkqMqwPy人群荷载(max)： 12 0.49.75108.453kcrq2#梁 处8l将以上数据代入下式得桥梁工程课程设计 1738(1)() .90.472.8510.298.5690)265kNml
18、kkqMqwPy人群荷载(max)： 38 0.491.30.29276klcrq2#梁 处l将以上数据代入下式得 4(1)() .90.472(.851.03428.513)kNml kkqMqwPy人群荷载(max)： 4 0.91.538.042klcrq2#梁 处8l将以上数据代入下式得 8(1)() .90.472(.8547.208.53216)5kNml kkqMqwPy人群荷载(max)： 8 0.491.3547.22klcrq2#梁支点处将以上数据代入下式得 0(1)() qkkMmqwPy人群荷载(max)： 0 rcr桥梁工程课程设计 183#梁跨中：公路-II 级车道
19、荷载：12()() .90.478510.428.573)3kNmkkqMqwPy人群荷载(max)：12 0.5.108.4534kcrq3#梁 处8l将以上数据代入下式得 38(1)() .90.478510.298.5690)726kNml kkqMqwPy人群荷载(max)： 38 0.153.0.296klcrq3#梁 处4l将以上数据代入下式得 4(1)() .90.47851.03428.513)857kNml kkqMqwPy人群荷载(max)： 4 0.213.80485klcrq3#梁 处l将以上数据代入下式得 8(1)() .90.4785.208.53216)5kNml
20、 kkqMqwPy人群荷载(max)：桥梁工程课程设计 198 0.2153.472549mlcrMqwkN3#梁支点处将以上数据代入下式得 0(1)() qkkMqwPy人群荷载(max)： 0 rcrm2.5.2、计算支点截面汽车荷载最大剪力1#梁跨中处：车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.207.5487365.208.5)9Nmin(1)(1.2)ckkqy.207.5487365.208.5)9人群荷载剪力计算： max21.4rQpkN inmax134k1#梁 处：38l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.207.548754.208.
21、56)Nmin(1)(1.2)ckkqy桥梁工程课程设计 201.207.54(.872.061.8.5037)89kN人群荷载剪力计算： max54.2rQpkN 069720675r1#梁 处：4l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.207.548769.208.57)93Nmin(1)(1.2)ckkqy.4056.78509.208.537)3人群荷载剪力计算： max26.rQpkN 09750193r1 号梁 处：8l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.207.548751.208.57)3Nmin(1)(.)ckkqy.4056.785
22、0231.8.5012)23人群荷载剪力计算： max.94.rQpkN 桥梁工程课程设计 21max0.6975.203.84rQpkN1#梁支点处：车道荷载剪力计算： max 0,(1)(1.2)ckkqQqPyQ0,.4056.7854.28.51)q0,2793qkN附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：，1(.45.).929y0cm0, 7.6(.361.54).935(0.61.54).208.51qQ = 1.5kNmax268in 0,()(1.2)ckkqQqPyQ71.5人群荷载剪力计算： max0 1().6975.24.5.7(4860.97)2.2093.r crap
23、mpykNx0()0015.7(486.75.2931.22ir crQkN2#梁跨中处：车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.4785367.208.5)8Nmin(1)(1.2)ckkqy桥梁工程课程设计 221.90.472(.853.671.208.5)8kN人群荷载剪力计算： max.9rQpkN inax86k2#梁 处：38l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.478574.208.56)Nmin(1)(1.2)ckkqy.90.4785067.28.5037)623人群荷载剪力计算： max.9.241.rQpkN in05
24、0678r2#梁 处：4l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.478569.208.57)36Nmin(1)(1.2)ckkqy.90.478509.208.537)35人群荷载剪力计算：桥梁工程课程设计 23max0.495.28691.4rQpkNin 027r2#梁 处：8l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.4785.208.57)Nmin(1)(1.2)ckkqy.90.478503.28.501)83人群荷载剪力计算： max21.6.rQpkN in04950354r2#梁支点处：车道荷载剪力计算： max 0,(1)(1.
25、2)ckkqQqPyQ0,.90.478547.28.51)q,23qkN附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：，1(9.45.7)0.932y0cm0,.(.42.5)1.935(0.472.5)1.208.5934qQkN max17.in 0,()(1.2)ckkqqPyQ桥梁工程课程设计 249.34kN人群荷载剪力计算：max01().495.2.75.(0.49)25.208.r craQpmpykin0()0.(.).9315.47r crN3#梁跨中处：车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.478536.08.5)3Nmin(1)(1.2)ckkqy.9
26、0.478536.08.5)73人群荷载剪力计算： max.2rQpkN inax386kN3#梁 处：38l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.47854.08.562)6Nmin(1)(1.2)ckkqy.90.478506.8.5037)52人群荷载剪力计算： max.2.42.rQpkN 桥梁工程课程设计 25max0.25.672.1rQpkN3#梁 处：4l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.478569.08.57)2Nmin(1)(1.2)ckkqy.90.478509.08.537)3人群荷载剪力计算： max.2.6.
27、rQpkN in0495019.6r3#梁 处：8l车道荷载剪力计算： max(1)(1.2)ckkQqPy.90.4785.208.57)52Nmin(1)(1.)ckkqy.90.4785023.8.5012)5人群荷载剪力计算： max.1rQpkN 0253024r3#梁支点处：车道荷载剪力计算：桥梁工程课程设计 26max 0,(1)(1.2)ckkqQqPyQ0,.90.4785.8.51)q,53qkN附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：，1(29.4.7)0.935y0cm0,(4.8)1.935(0.48)1.20.51876qQkN max5.in 0,()(1.2)ckk
28、qqPyQ18.76人群荷载剪力计算：max01().54.75.(0.2)225.2093.4r craQpmpykNin0()0.2.(.).1.r cr表 2.7：1#、5#梁控制截面活载内力汽车荷载效应 人群荷载效应截面 （maxM）kN（maxQ）k（inkN）（maxM）（maxQ）kN（inkN）边跨支点 0 223.28 -71.55 0 52.22 -10.2边跨 1/8点 797.09 235.17 -25.30 173.80 41.18 -0.84边跨 1/4点 1366.88 193.28 -53.36 296.52 30.26 -2.36边跨 3/8点 1708.40
29、 154.15 -84.19 370.66 21.02 -7.56边跨支1/2 点 1822.40 117.79 -117.79 395.36 13.44 -13.44桥梁工程课程设计 27表 2.8：2#、4#梁控制截面活载内力汽车荷载效应 人群荷载效应截面 （maxM）kN（maxQ）k（inkN）（maxM）（maxQ）kN（inkN）边跨支点 0 197.79 -9.34 0 28.38 -20.47边跨 1/8点 587.49 174.07 -18.73 110.32 26.54 -0.54边跨 1/4点 1011.74 143.06 -39.50 191.02 19.50 -2.1
30、6边跨 3/8点 1264.52 114.10 -62.32 238.76 13.56 -4.88边跨支1/2 点 1348.90 87.18 -87.18 254.68 8.66 -8.66表 2.9：3#梁控制截面活载内力汽车荷载效应 人群荷载效应截面 （maxM）kN（maxQ）k（inkN）（maxM）（maxQ）kN（inkN）边跨支点 0 156.77 -18.76 0 12.64 -18.24边跨 1/8点 500.00 147.52 15.87 49.58 11.82 -0.24边跨 1/4点 857.40 121.24 33.47 85.08 8.68 -0.96边跨 3/8
31、点 1072.60 96.69 52.81 106.36 6.02 -2.18边跨支1/2 点 1143.14 73.88 73.88 113.44 3.86 -3.862.6、内力组合2.6.1、按承载能力极限状态设计永久作用的设计值效应和可变作用设计值效应组合，其效应组合表达式为： )( 21100 njQjkcmi kQGikud SSS或 jdd根据桥通规 ，各种作用的分项系数取值如下：结构重要性系数取 ；0.桥梁工程课程设计 28恒载作用效应的分项系数取 （对结构承载力不利） ，或1.2G（对结构承载力有利） ；1.0G汽车荷载效应的分项系数取 ；1.4Q其他可变作用效应的组合系数取
32、 ；08c人群荷载效应的分项系数取 。.j2.6.2、作用短期效应组合永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合，其效应组合表达式为： 0112121()0.7.mnsdGikjQkGQijSSS根据桥通规 ，各种作用的分项系数取值如下：汽车荷载（不计冲击力）效应的频遇值系数取 ；1.人群荷载效应的频遇值系数取 ；12.2.6.3、作用长期效应组合永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合，其效应组合表达式为： 1212121()0.4.mndGikjQkGQijSSS根据桥通规 ，各种作用的分项系数取值如下：汽车荷载（不计冲击力）效应的准永久值系数取 ；21.人群荷载效应的准永久值系数
33、取 。2.表 2.10：1#、5#梁作用效应组合内力分量 荷载组合结构自重作用效应汽车荷载效应人群荷载效应荷载类别 承载能力极限状态组合（1.2+1.4+0.81.4）短期作用组合（1.0+0.7/(1+u)+1.0）长期作用组合（1.0+0.4/(1+u)+0.4）边梁 最大弯矩支点 （kNm）0 0 0 0 0 0最大剪力（kN） 340.71 223.28 52.22 779.93 504.13 425.14最小剪力（kN） 340.71 -71.55 -10.20 297.26 294.88 316.27边梁 最大弯矩 1095.61 797.09 173.80 2625.32 166
34、6.37 1391.97桥梁工程课程设计 291/8点 （kNm）最大剪力（kN） 255.53 235.17 41.18 682.00 413.83 338.93最小剪力（kN） 255.53 -25.30 -0.84 270.28 242.09 248.00边梁 最大弯矩1/4点 （kNm）1878.20 1366.88 296.52 4499.57 2855.43 2385.78最大剪力（kN） 170.35 193.28 30.26 508.91 296.87 237.46最小剪力（kN） 170.35 -53.36 -2.36 127.08 141.42 154.22边梁 最大弯矩3
35、/8点 （kNm）2347.75 1708.4 370.66 5624.19 3569.20 2982.18最大剪力（kN） 85.17 154.15 21.02 341.56 182.96 137.45最小剪力（kN） 85.17 -84.19 -7.56 -24.11 35.69 58.19最大弯矩（kNm） 2504.26 1822.40 395.36 5999.28 3807.19 3181.02最大剪力（kN） 0 117.79 13.44 179.95 72.10 38.89最小剪力边梁1/2点（kN） 0 -117.79 -13.44 -179.95 -72.10 -38.89表
36、 2.11： 2#、4#梁作用效应组合内力分量 荷载组合结构自重作用效应汽车荷载效应人群荷载效应荷载类别 承载能力极限状态组合（1.2+1.4+0.81.4）短期作用组合（1.0+0.7/1.1991+1.0）长期作用组合（1.0+0.4/1.1991+0.4）边 最大弯矩 0 0 0 0 0 0桥梁工程课程设计 30梁支点 （kNm）最大剪力（kN） 352.56 197.79 -20.47 677.05 447.55 410.35最小剪力（kN） 352.56 -9.34 -20.47 387.07 326.64 341.261边梁 最大弯矩1/8点 （kNm）1133.71 587.49
37、 110.32 2306.50 1586.99 1373.82最大剪力（kN） 264.42 174.07 26.54 590.72 392.57 333.10最小剪力（kN） 264.42 -18.73 -0.54 290.47 252.94 257.95边梁 最大弯矩1/4点 （kNm）1943.51 1011.74 191.02 3962.59 2725.15 2357.42最大剪力（kN） 176.28 143.06 19.50 433.66 279.29 231.80最小剪力（kN） 176.28 -39.50 -2.16 153.81 151.06 162.24边梁 最大弯矩3/8
38、点 （kNm）2429.39 1264.52 238.76 4953.01 3406.34 2946.71最大剪力（kN） 88.14 114.10 13.56 280.69 168.30 131.62最小剪力（kN） 88.14 -62.32 -4.88 13.05 46.88 65.40最大弯矩（kNm） 2591.35 1348.90 254.68 5283.32 3633.48 3143.19最大剪力（kN） 0 87.18 8.66 131.75 59.55 32.54最小剪力边梁1/2点（kN） 0 -87.18 -8.66 -131.75 -59.55 -32.54表 2.12： 3#梁作用效应组合
