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1、中州大学桥梁工程课程设计课程设计名称 桥 梁 工 程 专 业 道路桥梁工程技术 姓 名 王文学 班 级 11届路桥2班 学 号 201125020217 1. 桥梁工程课程设计资料 设计荷载：公路I级,人群3.0KN/m2，栏杆及人行道的重量按4.5 KN/m计；桥面净空：4车道（6车道）+21.0m人行道；设计时速：60千米/小时地质水文情况：河床地面线为（从左到右）：0/0，1/5，1.5/12，2.5/17，3/22，-3.5/28，4/35，4.5/45，-2.8/55，1.25/70，1/85， 0 /100，（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）；地质假定为花岗岩；设计洪水
2、位-2.6m，非通航河流。材料容重：水泥混凝土KN/m3，钢筋混凝土25 KN/m3，沥青混凝土21 KN/m3啊。2.桥梁纵断面布置2.1、桥梁分孔：桥梁分孔为138的简支梁桥。2.2、桥道高程：为了保证桥下流水净空，对于板式桥，板底一般应高出设计洪水位不小于25cm，高出最高流水位不小于50cm。则可知道桥底板最低为0.5m+（-2.6m）=-2.1m.又因为取纵断面坡度为2%。则跨中再提高50m2%=1m。因此桥底板最低为-2.1+1=-1.1m。现取桥下净空高度为6.1m。即可得桥面地板标高为3.5m。3.横断面布置。3.1、桥面净空确定：4m+2m=6m。3.2、主梁横断面布置：路面
3、为公路1级，采用沥青混凝土桥面铺装，厚度取80mm，桥面铺装设置混凝土垫层，桥上横坡取2%，因此取20160mm的混凝土垫层，根据公路桥涵设计通用规范混凝土取C40。因为设计车速为60Km/h，根据公路工程技术标准车道净宽取3.5m，人行道宽取1m，人行道横向坡度去1%。设置人行道和路缘石高出行车道0.25m，中央分隔带取1.36m。因为是一级公路，所以需要设置护栏，取护栏高1.2m，板与板之间的间隙为10mm。桥面总宽：2m+3.54m+1.36m=17.36m。采用后张法预应力混凝土简支空心板，根据公路桥涵标准设计。对后张法预应力混凝土简支空心板的标准尺寸规定。13m跨径的预应力混凝土板预
4、制厚度取0.75m。混凝土等级强度采用C40。跨中截面示意图（mm） 支点截面示意图（mm）后张法预应力混凝土空心简支板布置方法：两肋下部各布置2束钢绞线，每束由6跟15钢绞线组成。采用强度等级为1570/1860的钢绞线，在顶板和底板布置有8的纵向钢筋以增强板的抗裂性。箍筋在板端加密，以承受剪力。根据公路钢筋混凝土跟预应力混凝土桥涵设计标准9. 4. 10 后张法预应力混凝土构件的曲线形预应力钢筋的曲线半径应符合下列规定：1 钢丝束、钢绞线束的钢丝直径等于或小于5mm时，不宜小于4m；钢丝直径大于5mm时，不宜小于6m。94. 6 后张法预应力混凝土构件的端部锚同区，在锚具下面应设置厚度不小
5、于16mm的垫板或采用具有喇叭管的锚具垫板。锚垫板下应设间接俐筋，其体积配筋率v不应小于05.该布置的后张法预应力混凝土空心简支板符合上述要求。预应力钢筋如图所示配置，得到半径分别为12.5m跟30m均符合要求。3.3、板间横向连接。（采用企口式混凝土绞） 如图所示（mm）4永久作用计算4.1、计算结构一期、二期恒载集度。（一期恒载为梁/板本身自重，二期恒载为桥面铺装，人行道等自重）4.1.1、一期恒载集度：4.1.2、二期恒载集度。桥面铺装层：栏杆人行道：二期恒载集度：4.2、控制截面恒载内力计算。整个结构计算跨径： 4.2.1、一期恒载内力：内力计算简图：控制截面图示：位于1处 x=0：位
6、于2处 ： 位于3处 ： 位于4处 位于5处 ：位于6处 ： 位于7处 ：位于8处 ： 其计算结果如下表所示：一期恒载边主梁控制截面内力序号截面位置弯矩（）剪力Q（）0108.4147.7381.3253.2554.2316.5727.1337.670控制截面内力图：一期恒载主梁控制截面弯矩图一期恒载主梁控制截面剪力图4.2.2、二期恒载内力：恒载集度： 内力计算简图：控制截面示意图： 位于1处 x=0： 位于2处 ：位于3处 ：位于4处 ： 位于5处 : 计算结果如表所示：二期横载作用时主梁的弯矩和剪力序号截面位置弯矩（）剪力Q（）030.14122.5770.315.0587.877.52
7、93.730控制截面内力图：二期恒荷载主梁控制截面弯矩二期恒荷载主梁控制截面剪力5可变作用计算.5.1.1、主梁跨中横向分布系数计算。本设计各主梁横截面均相同，利用偏心压力法计算，梁数为14，间距为1.24m。1号梁的横向影响线：1号梁横向影响线及布载图设零点至1号梁的距离为，则： 得：路缘至1号梁的距离为： m （即1号梁的跨中点在人行道内）车辆荷载：三车道： 两车道： 根据文献2，对于多车道的横向分布系数应乘以折减系数，折减系数取值如表5.1所示：表5.1横向折减系数车道数2345678折减系数1.000.780.670.600.550.520.50因为 所以车辆荷载： 人群荷载： 2号梁
8、横向影响线：（方法同一号梁）车辆荷载 人群荷载3号梁横向影响线：车辆荷载 人群荷载 4号梁横向影响线： 设零点至4号梁的距离为，则： 得：则零点至1号梁的距离为： 车辆荷载：四车道： 三车道： 两车道： （根据文献2，对于多车道的横向分布系数应乘以折减系数。）四车道 三车道 两车道 所以取三车道 人群荷载： 5号梁横向影响线：（方法同4号梁）车辆荷载：人群荷载： 6号梁横向影响线：车辆荷载： 人群荷载： 7号梁横向影响线：车辆荷载：人群荷载：表5.2主梁跨中横向分布系数梁号车辆荷载人群荷载1号0.360.2632号0.310.233号0.290.24号0.270.185号0.240.156号0
9、.210.117号0.1940.088注 814梁与71号梁横向分布系数对应相等5.1.2、主梁支点处横向分布系数计算：本设计利用杠杆原理法计算1号梁横向影响线：车辆荷载： 得： 所以 人群荷载： 得： 所以 2号梁横向影响线：车辆荷载： 人群荷载： 3号梁横向影响线:车辆荷载： 人群荷载：4号梁横向影响线：（有两种方案）方案1：如图所示 方案2：如图所示 综合两个方案，选取方案15号梁横向影响线：人群荷载： 车辆荷载：6号梁横向影响线：人群荷载： 车辆荷载：7号梁横向影响线：人群荷载： 车辆荷载：主梁支点处横向分布系数梁号车辆荷载人群荷载1号0.151.12号0.503号0.504号0.50
10、5号0.506号0.507号0.50注：814号梁与71号梁横向分布系数对应相等5.2冲击系数和车道折减系数的确定5.2.1、冲击系数的确定： 混凝土强度为C40 截面形式如图（单位mm）：抗弯惯性矩：根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）4.3.2中的规定，适用于连续梁的结构基频计算公式如下：1 简支梁桥：式中结构的计算跨径(m)；E结构材料的弹性模量(N/m2)；Ic结构跨中截面的截面惯矩(m4)；mc结构跨中处的单位长度质量(Kg/m)，当换算为重力计算时，其单位应为(Ns2/m2)；G结构跨中处延米结构重力(N/m)；g重力加速度，g9.81(m/s2)。所以：根据公路桥涵
11、设计规范计算主梁的冲击系数。冲击系数： 5.2.2、车道折减系数的确定：根据文献2，车道折减系数取值如表5.5所示：表5.5：横向折减系数车道数2345678折减系数1.000.780.670.600.550.520.505.3、控制截面活载内力计算：设计荷载：公路I级,人群3.0KN/m25.3.1、影响线计算：本设计为板梁，梁截面尺寸均相同，故取1号梁做为计算对象。所得控制截面影响线如图所示：1号梁支点处内力影响线1号梁处 内力影响线1号梁 截面处内力影响线1号梁 处截面内力影响线1号梁 处截面内力影响线计算1号梁 处截面内力影响线1号梁 处截面内力影响线1号梁 处截面内力影响线5.3.2
12、、汽车荷载效应内力计算：1、计算原理：以计算中跨跨中截面活载内力为例，考虑到荷载横向分布系数沿跨长方向变化很小，对计算结构影响不大，故忽略荷载横向分布系数沿跨长方向的变化，取跨中截面的荷载横向分布系数为计算值。 主梁汽车荷载效应横向分布系数确定之后，将荷载效应乘以相应的横向分布系数，在主梁影响线上最不利布载，可求的主梁最大活载效应内力，计算公式为： 以上是对车道荷载的内力计算，对于人群荷载内力的计算，只要按上式中不计冲击系数和多车道折减系数，并将车道布载换为人群荷载标准值，代入人群荷载的横向分布系数即可。2、内力计算：最大正弯矩加载图 最大负弯矩加载图最大正剪力加载图最大负剪力加载图汽车荷载横
13、向分布系数沿跨长方向变化图人群荷载横向分布系数沿跨长方向变化图车道荷载内力计算：弯矩计算：（取1号梁跨中为计算范例） 剪力计算： 人群荷载内力计算：弯矩计算： 剪力计算： 同理，根据此方法可以计算出1号梁位于 ， ， ， ， ， ，。处的由车辆荷载跟人群荷载引起的弯矩跟剪力。控制截面活载内力截面汽车荷载效应人群荷载效应（）（）（）（）（）（）（）（）边跨支点0021.120004920边跨1/8点122.06028.74-12.906.7004.3-0.61边跨1/4点209.19036.37-25.8111.4803.69-1.23边跨3/8点261.48044.00-38.7114.350
14、3.07-1.84边跨支1/2点278.95051.62-51.6215.3102.45-2.46边跨支5/8点261.48044.00-38.7114.3503.07-1.84边跨3/4点209.19036.37-25.8111.4803.69-1.23边跨中7/8点122.06028.74-12.906.7004.3-0.61注：计算结果忽略横向分布系数沿跨长方向的变化。6、内力组合6.1、按承载能力极限状态设计 基本组合。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：或 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； 恒载作用效应的分项系数取（对结构承载
15、力不利），或（对结构承载力有利）； 汽车荷载效应的分项系数取； 其他可变作用效应的组合系数取； 人群荷载效应的分项系数取。6.2、按正常使用极限状态设计6.2.1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：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；人群荷载效应的频遇值系数取；6.2.2、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：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；人群荷载效应的准永久值系数取。6.3、作用效应组合表： 主梁作用效
16、应组合 荷载类别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+1.0+1.0）长期作用组合（1.0+1.0+0.4）边跨支点最大弯矩（kNm）0.000.000.000.000.000.00最大剪力（kN）138.521.12492201.28158.2148.92最小剪力（kN）138.500166.2138.5138.5边跨1/8点最大弯矩（kNm）188.73122.066.70404.86280.87240.23最大剪力（kN）103.8728.744.3169.7128.29117.09最小剪力（kN
17、）103.87-12.90-0.61-105.994.2398.47边跨1/4点最大弯矩（kNm）323.55209.1911.48693.98481.46411.82最大剪力（kN）69.2536.373.69138.6598.485.27最小剪力（kN）69.25-25.81-1.2345.5950.0058.43边跨3/8点最大弯矩（kNm）404.44261.4814.35867.47601.83514.77最大剪力（kN）34.6244.003.07106.5868.4953.45最小剪力（kN）34.62-38.71-1.84-14.715.6818.4边跨1/2点最大弯矩（kNm
18、）431.4278.9515.31925.36641.98549.10最大剪力（kN）051.622.4575.0135.5821.63最小剪力（kN）0-51.62-2.46-75.01-35.58-21.63边跨5/8处最大弯矩（kNm）404.44261.4814.35867.47601.83514.77最大剪力（kN）34.6244.003.07106.5868.4953.45最小剪力（kN）34.62-38.71-1.84-14.715.6818.4边跨3/4最大弯矩（kNm）323.55209.1911.48693.98481.46411.82最大剪力（kN）69.2536.373
19、.69138.6598.485.27最小剪力（kN）69.25-25.81-1.2345.5950.0058.43边跨7/8处最大弯矩（kNm）188.73122.066.70404.86280.87240.23最大剪力（kN）103.8728.744.3169.7128.29117.09最小剪力（kN）103.87-12.90-0.61105.994.2398.476.4内力包络图：承载能力极限状态组合：控制截面最大弯矩值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最大弯矩0404.86693.98867.47925.36867.47693.98404.860最大弯矩包络图
20、控制截面最大剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最大剪力201.28169.7138.65106.5875.01106.58138.65169.7201.28最大剪力包络图控制截面最小剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最小剪力166.2105.945.59-14.71-75.01-14.7145.59105.9166.2最小剪力包络图短期作用效用组合：控制截面最大弯矩值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最大弯矩0280.87481.46601.83641.98601.83481.46280.870最大
21、弯矩包络图控制截面最大剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最大剪力158.2128.2998.468.4935.5868.4998.4128.29158.2最大剪力包络图控制截面最小剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最小剪力138.594.2350.005.6835.585.6850.0094.23138.5最小剪力包络图长期作用效应组合：控制截面最大弯矩值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最大弯矩0240.23411.82514.77549.10514.77411.82240.230最大弯矩包络图控
22、制截面最大剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最大剪力148.92117.0985.2753.4521.6353.4585.27117.09148.92最大剪力包络图控制截面最小剪力值截面位置0L/8L/43L/8L/25L/83L/47L/8L最大剪力138.598.4758.4318.4-21.6318.458.4398.47138.5最小剪力包络图9、文献资料1、中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（JTG B01-2003）.北京:人民交通出版社,20042、中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)含条文说明.北京:人民交通出版社,20043、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 D62-2004)含条文说明4、桥梁工程，姚玲森，2008，人民交通出版社.31