《桥梁工程》课程设计报告书.docx

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1、设计条件：所选题号为 18，五梁式，公路 - 级，标准跨径L b =25m。根据设计条件，查阅公路桥涵设计通用规范 JDG G60-2004 （以下简称公桥规）第 2 页表 1.0.11 可知此桥属中桥；查阅公桥规第 2 页表 1.0.9 可知其设计安全等级为二级；查阅公桥规第 24 页表 4.3.1-1 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 3.3.1-1 及表 3.3.1-2 ，得车道宽度必须大于3.5m，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

2、道宽度为（ 900/2 ） cm。取桥面横坡度为 1.5%。一、拟定上部结构尺寸根据公桥规第 14 页 3.6.4 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+（9000/2 ）mm 1.5%=148mm。桥面净宽为 11m，结构形式为五梁式，可取主梁中距为2.0m，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1.5m。横隔梁高 h=(3/4)H=1.1m=110cm，梁肋宽取 15cm；设 5 道横隔梁，间距取 612cm。计算跨径： L=2450cm。

3、桥梁的横断面示意图及T 梁的尺寸图如下：图（ 1）图（ 2）一、行车道板（翼缘板）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 814.811.4 cm， 普 通混 凝 土体 积 质量 为2c124 KN / m3 ，钢筋混凝土悬臂板体积质量取c 225KN / m3 。1、恒载及其内力(1) 每延米板体的恒载桥面铺装： g0.114 1.0 242.736KN / m1T 梁翼板： g20.10.1525 3.125KN / m1.02恒载合计为： gg1g22.7363.1255.861KN / m(2) 每米宽板条每延米的恒载弯矩悬臂板的悬挑长度：llb2.00.2

4、0220.9m每延米恒载弯矩：M Ag1 gl 0215.8610.922.374KNm22每延米恒载剪力：QAg0.5(Lb) g0.5(2.00.2)5.861 5.275KN2、公路 -II级产生的内力根据公桥规第24 页表 4.3.1-2 ，汽车后轴重P=140KN，轴距为 1.4m，轮距为 1.8m。有效分布宽度为：aa12hd2l 00.220.1141.420.93.628根据公桥规，汽车冲击系数0.3 ，则作用于每米宽板条上弯矩为：.M AP(1) 2Pl 0b4a41.321400.90.11420.843.628416.128KNm作用与每延米行车道板上的剪力：QAPP2

5、10.3140142 25.083KN4a3.6283、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：M A M Ag M AP2.37416.12818.502KNm剪力设计值为： QA QAgQAP5.275 25.083 30.358KN按承载能力极限状态进行内力组合，弯矩设计值为：M A1.2M Ag1.4M AP1.2( 2.374)1.4( 16.128)25.428KNm剪力的设计值为：QA1.2QAg1.4QAP1.25.2751.425.08341.446KN4、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

6、及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D622004 ( 以下简称公预规 ) 第 25 页表 5.2.1 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0.56。b查公预规表3.1.4 和表 3.2.3-1得.fcd22.4MPafsd280MPa查公预规第5.1.5 条得0 1.0拟采用単筋矩形截面形式。假设asmm，则有效受压区高度h0 125 38 87mm，38根据公预规第25 页 5.2.2公式 5.2.2-10 M dfcd bxh0x21.025.42810322.41 x 87x2求得 x15mm根据公预规第25 页 5.2.2公式 5.2.2-2fsd

7、Asfcd bxAsfcd bx22.41000152间fsd2801200mm 选用 HRB33514距 100mm，153.9102，取保护层厚度为，As1539mm30mmh125 (3014)88mm02配筋验算如下：根据公预规第25 页 5.2.2公式 5.2.2-2fsd Asfcd bxxfsd As280153919mmfcd b22.41000.fcd bx h0x2=22.4100019881910 633.410MPa2 0M d= 25.428MPab h00.56 8849mmx19mm满足公预规25 页 5.2.2条要求。板的配筋同时也满足公预规9.2 条的构造要求

8、。斜截面验算：0.50 10 3fbh2td00.5010 31.01.8310008880.520KN41.446KN即满足0Vd0.5010 32 f td bh0 ，根据公预规 5.2.10条，当满足此式时可以不进行斜截面抗剪承载力验算，只需按9.3.13条构造要求配置箍筋。因此，板内分布钢筋采用R2358（公称截面面积50.27 mm2 ）50.27100钢筋，间距按15cm 配置，配筋率为 sv150.268% ，1251000保护层取 30 mm，各种参数都符合构造要求。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：g10.114 10 1.02427.360KN /

9、m；.沿主梁方向每延米T 梁翼板恒载：0.10.15g25 2 0.2 1.0 25 28.125KN / m2人行 道 板 厚 设计 成 平 均 厚 度为10cm， 则 每 延 米 恒载 ：g30.102 1 255KN ；栏杆高 1.2m，每延米恒载： g40.3 2=0.6KN ；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2004204720cm ，重度取 25KN /m，每延米恒载：g55(1.10 0.157.2) 25 / 255.940KN / m主梁梁肋每延米恒载： g6(0.2 1.5 1)25 5 37.5KN

10、m最后得桥梁上部结构每延米恒载为：g总 g1g2g3 g4 g5g627.36028.12550.65.94037.500104.525KN / m每根主梁分担的每延米恒载：gg总5104.525520.905KN / m2、活载内力计算(1) 各主梁横向分布系数的计算（注：主梁编号由左到右一次为 15）(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， 但由于主梁的间距较小， 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

11、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（ 3）车道荷载：mcq112q1.000 0.100 0.5502人群荷载：.mcrr1.500图（ 4）车道荷载：mcq111.000 0.100 0.350 0.7252q2人群荷载：mcrr0.500.图（ 5）车道荷载：mcq112q1.000 0.100 0.35 0.7252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的宽跨比B100.41 0.5。因此，可以L24.5用偏

12、心压力法计算跨中的横向分布系数。根据第 2 页 T 梁尺寸图，计算其截面参数如下：（ 1） 抗弯惯性矩 I 和抗扭惯性矩 I T :翼缘板换算平均高度：h1 10 15 12.5cm 2截面面积： A2002012.520 1505250cm2截面对上边缘的静矩：S 200 20 12.5 12.520 150 150239062.5cm222S239062.545.5cm ；则主梁截面重心位置 ax5250A主梁的抗弯惯性矩 I ：2002012.5322002012.545.512.5I12220150315022015045.512211731312.5cm2主梁的抗扭惯性矩 IT :对

13、于翼缘板：t12.50.1,故c 0.333 ，0.0625b200对于梁肋： t20，用内插法求得 c 0.303 ，b 1500.14512.5IT 0.33320012.530.30315012.5203463378.1cm4(2) 计算抗扭修正系数.n 5时，1.042，并取 G 0.425E1GI T2L1BEI111.0420.4252463378.124.511731312.5100.90498(2) 计算横向分布影响线竖标值5ai2 2.022 2.02240m2i 1考虑抗扭修正后， 1 号梁的横向分布影响线竖标值为：a1221122.011n50.904980.562a25

14、40ii 1a1221122.01550.904980.162nai2540i 1.图（ 6）车道荷载：mcq1q10.562 0.399 0.281 0.115 0.67922人群荷载：mcrr0.653考虑抗扭修正后， 2 号梁的横向分布影响线竖标值为：1a2 a112.0 2 2.02150.904980.381nai2540i 1.1a 2 a512.02.0 22550.904980.019nai2540i 1图（ 7）车道荷载：1mcqq210.3810.3000.2410.1590.1000.0190.6002人群荷载：mcrr0.426.考虑抗扭修正后， 3 号梁的横向分布影响

15、线竖标值为：131n135n车道荷载：1a3a1102 2.050.904980.2ai2540i 1a3 a5102.0 250.904980.2a 2540ii 1图（ 8）1mcq2q0.2 6 0.6002.人群荷载：mcrri 0.2 0.2 0.4由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：支座跨中横向分布系数汽车荷载 人群荷载 汽车荷载 人群荷载1 号梁0.5501.5000.6790.6532 号梁0.725-0.5000.6000.4263 号梁0.7250.0000.6000.40

16、0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：mcq0.679mcr0.653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（ 9）(3) 内力计算结构重力（恒载）内力计算在前面已经求得每根主梁分担的每延米恒载为：qk g g总 5104.525 520.905KN / m恒载产生的弯矩方程： M x1 qlx1 qx222列表计算恒载产生的弯矩如下：恒载弯矩值（ KN/m）1/

17、8 跨度处6861/4 跨度处11763/8 跨度处14701/2 跨度处1569.1恒载产生的剪力方程： Vqlqx2列表计算恒载产生的剪力如下：恒载剪力值（ KN/m）支座处256跨中0可变作用（车道荷载及人群荷载）内力计算据公桥规 4.3.1 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 0.75 倍。下面先求计算跨径为 24.5m 时对应的均布荷载及集中荷载：内插法求集中荷载：P18036018024.5 5 258KN / mK505均布荷载： qk10.5KN / m计算跨径为 24.5m 时对应的公路 -II级的车道荷载为：集中荷载： P0.75P0.752

18、58193.5KNkk均布荷载： qk0.75qk0.7510.57.875KN / m计算汽车荷载的冲击系数：结构跨中处的单位长度质量（ KN/m）：20.905KN / m103mc9.812130.989Kg / m查公桥规表 3.1.5得标号为 C50 的混凝土弹性模量.EC3.45 104 MPa3.45 1010 Pa又已求得跨中截面惯性矩I C11731312.5cm40.117313125m4计算跨径 L=24.5m据公桥规条文说明4.3.2 条简支梁桥的自振频率：f1EIC3.45 10100.1173131252L2mC2 24.523.6046 Hz2130.985据公桥

19、规 4.3.2 条，当 1.5Hz f14Hz 时，0.1767ln f0.01570.1767ln3.6046 0.0157 0.211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（ 10）.图（ 11）图（ 12）.图（ 13）汽车荷载及人群荷载都是移动荷载，其内力计算公式：S1m qkPk ymax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：冲击系 横向分 影响线最大 影响线面均布荷集中荷1 号梁载 q载 P弯矩值数布系数竖标值积汽车荷载kk(

20、KNm)m(m)( m2 )(KN/m)(KN)1/8 跨度处 0.2110.6792.68032.8267.875193.56391/4 跨度处 0.2110.6794.59456.2737.875193.510953/8 跨度处 0.2110.6795.74270.3427.875193.513691/2 跨度处 0.2110.6796.12575.0317.875193.51460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3.0KN / m2，qk3.0 1.03.0KN / m跨中人群荷载的横向分布系数为0.653 。1号梁横向分布 影响线最 影响线面积均布荷载弯矩值系数大竖

21、标值qk人群荷载(KNm)m（m）( m2 )(KN/m)1/8跨度处0.6532.68032.8263.0641/4跨度处0.6534.59456.2733.01103/8跨度处0.6535.74270.3423.01381/2跨度处0.6536.12575.0313.0147作支座处及跨中截面的剪力影响线：.图（ 14）图（ 15）.汽车荷载产生的剪力列表计算如下（集中荷载取1.2 Pk ）：影响线最 影响线面 均布荷 集中荷载剪力1 号梁冲击系 横向分布系大竖标值积载 qk1.2 Pk值汽车荷载数数 m支座处0.211 mo0.550跨 中0.211mc0.679（m）( m2 )(KN

22、/m)(KN)(KN)1.00012.257.875232.22310.5006.1257.875232.2135人群荷载产生的剪力列表计算如下：1 号梁横向分布系 影响线最大竖 影响线面积均布荷载剪力值人群荷载数 m标值（ m）( m2 )(KN/m)(KN)支座处mo1.5001.00012.253.031跨 中mc0.6530.5006.1253.012内力组合按公桥规 4.1.6 条，公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时可按如下组合极限设计：mn基本组合： 0 Sud0Gi SGiKQ1SQ1KCQj SQlKi1j2安全等级为二级0 1.0；按表 4.6.1 Gi1.2 ；Q1 1.

23、4 ；.Qj1.4 ；c0.80。按公桥规 4.1.7 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mnSSdGiK1 j SQjKi1j12、作用长期效应组合mnSldGiK2 j SQjKi1j 1各系数的意义详见公桥规 4.1.6条及 4.1.7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：作用短作用长1 号梁汽车荷人群荷载恒载弯矩载弯矩弯矩值基本组合期效应期效应值(KNm)(KNm)弯矩组合值(KNm)(KNm)组合组合(KNm)(KNm)1/8 跨度处6866396417901119.9922.991/4 跨度处117610951103068.

24、61919.81582.33/8 跨度处147013691383835.72399.71977.81/2 跨度处156914601474091.42559.72109.7.剪力作用组合：1 号梁恒载剪汽车荷人群荷基本组合短期效长期效力(KN)载剪力载剪力(KN)应组合应组合剪力组合(KN)(KN)(KN)(KN)支座处25623131664.9420.5344.7跨 中013512202.690.149.4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，可由计入冲击力时的设计值除以（1+ ）即可（ =0.211 ）。二、 截面设计1、抗弯纵筋设计根据公预规4.2.2条， 2.0m；翼缘板宽度0.125m。bfhf据公预规表 3.1.4，C50 混凝土22.