钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计.doc

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1、 目 录第一部分 课程设计内容及要求11.1课程设计题目及资料11.2 设计内容1第二部分 课程设计说明22.1 纵断面面设计22.2 横断面设计22.3 平面布置22.4 桥面铺装22.5 桥面伸缩缝2第三部分 计算荷载横向分布系数33.1荷载位于支点处33.2荷载位于跨中4第四部分 主梁内力计算74.1恒载集度计算74.2恒载内力计算84.3活载内力计算9 4.3.1汽车荷载冲击系数9 4.3.2汽车荷载作用10 4.4跨中弯矩设计11 4.5跨中剪力计算124.6支点截面剪力计算134.7 1/4跨弯矩计算154.8 1/4跨剪力计算17 4.9 荷载组合19第五部分 行车道板计算205

2、.1 恒载内力计算205.2 活载内力计算205.3 内力组合21第六部分 横隔梁计算226.1 确定计算荷载226.2 内力计算226.3 内力基本组合23主要参考文献24一、课程设计题目1.1设计题目及资料 钢筋混凝土简支梁桥上部结构设计（标准跨径为22米，计算跨径为21.5米，预制梁长为21.96米，桥面净宽：净8.5+21.00米）设计基本资料 设计荷载：公路级，人群3.0KN/m2，每侧栏杆及人行道的重量按4.5 KN/m计 河床地面线为（从左到右）：0/0，3/5，4/12，3/17，2/22，2/27，0/35（分子为高程，分母为离第一点的距离，单位为米）；地质假定为微风化花岗岩

3、。 材料容重：水泥砼23 KN/m3，钢筋砼25 KN/m3，沥青砼21 KN/m3 桥梁纵坡为0.3%,桥梁中心处桥面设计高程为2.00米1.2设计内容（1）主梁的设计计算 （2）桥面板的设计计算（3）横隔梁设计计算 （4）桥面铺装设计1.3设计任务书的要求（1）桥梁总体布置图，主梁纵、横截面布置图（CAD出图）（2）桥面构造横截面图（CAD出图）（3）荷载横向分布系数计算书（4）主梁内力计算书（5）桥面板内力计算书（6）横隔梁内力计算书二、桥梁设计说明桥梁设计包括纵.横断面设计和平面布置。2.1 纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径.桥梁的分孔.桥道的标高.桥上和桥头引道的纵坡以及

4、基础的埋置深度。（1）本梁桥根据水文计算来确定。标准跨径为22.00m（墩中心距离）。本桥的跨径较小，因此上部结构的造价较低，墩台的造价较高。为了结构受力合理和用材经济，分跨布置时要考虑合理的跨径比例。（2）本梁桥为跨河桥梁，桥道的标高应保证桥下排洪和通航的需要，结合桥型.跨径等一起考虑，以确定合理的桥道标高。（3）桥上纵坡不大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。2.2 横断面设计桥梁横断面的设计，主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。（1） 本梁桥桥面行车道净宽为：净8.5+21.00米人行道（2） 为了利于桥面排水，应根据不同类型的桥面铺装，设置从

5、桥面中央倾向两侧的1.5%-3.0%的横向坡度，本桥设置为1.5%。2.3 平面布置（1） 桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过，小桥的线形及其公路的衔接，应符合路线布设的规定。（2） 从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。必要时通常不宜大于，在通航河流上则不宜大于。2.4 桥面铺装为了保护桥梁主体结构，在桥面的最上层设置桥面铺装。本桥设置5cm厚沥青混凝土和8cm厚C25混凝土作垫层的桥面铺装。2.5 桥面伸缩缝为了保证桥跨结构在气温变化.活栽作用.混凝土收缩与徐变等影响下按静力图式自由地变形，在本梁桥桥面两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设

6、置横向伸缩缝。三、计算荷载横向分布系数3.1 当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算 横断面 1#梁 对于汽车荷载 对于人群荷载 2梁 对于汽车荷载 对于人群荷载 =0 （由于是出现负的，取零，出于安全考虑） 3梁对于汽车荷载 对于人群荷载 3.2 当荷载位于跨中时此桥在跨度内设有横隔板，具有强大的横向联结刚性，且承重结构的宽跨比为B/L=2/21.50.5 可按刚性横梁法绘制影响线并计算横向分布系数，本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=5, 梁间距为2米。1梁横向影响线的竖标值： 1梁影响线由、绘制1梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载 对于人群荷载2梁横向影响线的竖标值：2梁

7、影响线由、绘制2梁的横向影响线，如上图及最不利荷载位置对于汽车荷载 对于人群荷载 3梁横向影响线的竖标值3梁影响线、对于汽车荷载 对于人群荷载 编号 荷载 横向分布系数荷载位于支点荷载位于跨中 1 汽车=0.4375=0.66 人群=1.375=0.675 2 汽车=0.7125=0.53 人群=0=0.4375 3 汽车=0.725=0.4 人群=0=0.4 四、主梁内力计算4.1 恒载集度主梁横隔梁边主梁中主梁桥面铺装层栏杆和人行道合计边主梁中主梁KN/m4.2 恒载内力的计算边跨弯矩剪力影响线1#及5#梁内力（边跨）跨中弯矩 跨中剪力 支点剪力 1/4跨处弯矩： 1/4跨处剪力：2#、3

8、及4#梁内力（中间跨）跨中弯矩 跨中剪力 支点剪力 1/4跨处弯矩： 1/4跨处剪力：4.3 活载内力4.3.1 汽车荷载冲击系数主梁横截面图结构跨中处的单位长度量： 主梁截面形心到T梁上缘的距离： 跨中截面惯性矩：查表 E取 所以冲击系数： 4.3.2 汽车荷载作用公路级均布荷载 对于集中荷载，当时，；当时，当时，采用内插法公路为公路级的0.75倍则 当计算剪力时候 计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数跨中弯矩影响线如下图4.4 跨中弯矩的设计，由于跨中弯矩横向分布系数1、5梁最大，所以只需计算1、5梁的弯矩，计算如下：对于1#梁车道荷载作用下1号主梁跨中弯矩为： 跨中人群

9、荷载最大弯矩人群荷载集度对于2#和4#梁计算公路级汽车活载的跨中弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于3#梁计算公路 级汽车活载的跨中弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 4.5 跨中剪力的计算跨中剪力影响线如下图：对于1和5#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力： 计算人群荷载的跨中剪力： 对于2和4#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力： 计算人群荷载的跨中剪力： 对于3#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力： 计算人群荷载的跨中剪力： 4.6 支点截面剪力的计算剪力影响线如下图所示：由于设集中荷载作用于距左支点x位置处，则有：则横向分布系数变化区段的长度对于1和5#梁附加三角形重心影响

10、线坐标 ： 计算人群荷载的支点剪力：对于2和4#梁计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示）： 计算人群荷载的支点剪力：对于3#梁计算公路级汽车活载的支点剪力（如下图所示）： 计算人群荷载的支点剪力：4.7 1/4跨弯矩的计算1/4跨弯矩的影响线如下图对于1#和5#梁计算公路II级汽车活载的1/4跨弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于2#和4#梁计算公路II级汽车活载的1/4跨弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 对于3#梁计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩： 计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： 4.8 1/4跨剪力的计算1/4跨剪力影响线如下图：对于1和5#梁计算

11、公路II级汽车活载的1/4跨剪力： 计算人群荷载的跨中剪力： 对于2和4#梁计算公路II级汽车活载的1/4跨剪力： 计算人群荷载的跨中剪力： 对于3#梁计算公路级汽车活载的跨中剪力： 计算人群荷载的跨中剪力： 4.9 荷载组合其中，跨中弯矩组合：梁恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、51229.8161178.254117.0043256.3792、41285.575946.17475.8362952.27031285.575714.09469.3662620.112跨中剪力组合：梁恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、50107.3955.4

12、42156.4482、4086.2423.528124.69023065.0883.22594.7352支点剪力组合：梁恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、5228.803241.73525.926642.0302、4239.177204.53310.878585.5423239.177158.8449.946520.5341/4跨弯矩组合：梁恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、5922.362883.66087.7562442.2542、4964.181709.60556.8792214.1693964.181535.55152.00319

13、65.0321/4跨剪力组合：梁恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、5114.402174.02112.245394.6262、4119.588139.7547.933348.0463119.588105.4687.253299.284五、 行车道板计算 由于主梁是用现浇混凝土的，其有很大的刚度，所以按刚接的单向板进行行车道板的计算5.1 恒载内力的计算（1） 计算每延米板的恒载g沥青混凝土面层： C混凝土垫层： T梁翼板自重： 合计： （2）计算每延米板条的恒载内力弯矩： 剪力： 5.2 活载内力的计算根据轴距及轴重，应以重轴为主，取两后轴280kN计算。轮载分布：

14、车轮着地尺寸，经铺装层按45角扩散后，在板顶的分布尺寸：经分析，车后轴两轮的有效分布宽度重叠，所以荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为：作用在每延米板条上的弯矩： 作用在每延米板条上的剪力：5.3 内力组合安全等级二级，=1.2，=1.4按承载能力极限状态下作用基本组合弯矩和剪力的设计值分别为： 六 、横隔梁的计算6.1 确定作用在中横隔梁的计算荷载：6.2 内力计算2与3主梁间截面弯矩影响线：P=1作用在1梁时：P1作用在5梁时P1作用在3梁时： 1主梁处右截面剪力影响线：P=1作用于1梁截面的右边时 既 P=1作用于1梁截面的左边时既 绘制的和的影响线如下图所示：弯矩的计算公路-II级：人群荷载：剪力的计算：人群荷载：6.3 内力基本组合：弯矩： 剪力： 主要参考文献1房贞政. 桥梁工程（第一版）北京：中国建筑工业出版社，20042叶见曙. 结构设计原理（第二版）北京：人民交通出版社，20053. 彭大方. 桥梁工程（上册）北京：人民交通出版社,20074公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）北京：人民交通出版社，20045公路工程技术标准(JTG B01-2003) 北京：人民交通出版社，20046公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 . (JTG D62-2004) 北京：人民交通出版社，2004.忽略此处.25