1、橋梁工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書一、設(shè)計(jì)資料1橋面凈寬凈-7 +2 X5m人行道2主梁跨徑及全長標(biāo)準(zhǔn)跨徑l0=21.70m （墩中心距離）計(jì)算跨徑l=21.20m （支座中心距離）主梁全長l全=21.66m （主梁預(yù)制長度）3設(shè)計(jì)荷載公路一I級(jí)；人群荷載3.0kN m24設(shè)計(jì)安全等級(jí)二級(jí)5橋面鋪裝瀝青表面處厚5cm （重力密度為23kN m3）,混凝土墊層厚6cm （重力密度為24kN m3）, T梁的重力密度為25kN m36 T梁簡圖如下圖主梁橫截面圖二、設(shè)計(jì)步驟與方法I.行車道板的內(nèi)力計(jì)算和組合（一）包載及其內(nèi)力（以縱向 1m寬的板條進(jìn)行計(jì)算）1）每延米板上的恒載g瀝青表面 g1 : 0.05X

2、1.0 X 23 1.15 kN m混凝土墊層 g2： 0.06 X 1.0 X 24 1.44 kN m0.08 0.14T 梁翼板自重 g3： g3 1.0 25 2.75 kN m2合計(jì)：g= gi 5.34 kN m2）每米寬板條的包載內(nèi)力160 18懸臂板長Io 0.71m21212彎矩 MAg -gl2- 5.34（0.71）21.35 kN m剪力 QAg gl0 5.34 0.71 3.79 kN（二）汽車車輛荷載產(chǎn)生的內(nèi)力1）將車輛荷載后輪作用于較縫軸線上，后軸作用力為140kN,輪壓分布寬度如圖5所示,車輛荷載后輪著地長度為a 0.20m ,寬度b 0.60m ,則得:a

3、a 2H 0.22X 0.11 0.42mb b 2H 0.62X 0.110.82m荷載對(duì)于懸臂梁根部的有效分布寬度：2）計(jì)算沖擊系數(shù)心結(jié)構(gòu)跨中截面的慣矩Ic：160 181111130 1813022十木倒制里/lmil a.a1601811130 18一1翼板的換算平均高度：h 8 1411cm241.18cm則得主梁抗彎慣矩：結(jié)構(gòu)跨中處單位長度質(zhì)量 mc:混凝土彈性模量 E ：_ _ 102取 E 2.80 10 N/m由以上數(shù)據(jù)可得簡支梁橋的基頻：EIc 3.142.8010 0.06630002 .2 .33.790 Hz2l mc21.577 10按照橋規(guī)規(guī)定f介于1.5Hz和1

4、4Hz之間，沖擊系數(shù)按照下式計(jì)算:由于這是汽車荷載局部加載在 T梁的翼緣板上，故沖擊系數(shù)取 1+ =1.223）作用于每米寬板條上的彎距為： 作用于每米寬板條上的剪力為：（三）內(nèi)力組合1）承載能力極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算2）正常使用極限狀態(tài)內(nèi)力組合計(jì)算n.主梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算（一）當(dāng)荷載位于支點(diǎn)處時(shí)（應(yīng)按杠桿原理法計(jì)算）根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTGD60-2004）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利的布置位置。例如，對(duì)于車輛荷載，規(guī)定的車輪橫向輪距為 1.8m,兩列汽車車輪的橫向最小間距為1.3m,車輪矩離人行道緣石最少為0.5m1#梁車輛荷載人群荷載由此可得1號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載

5、作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為m°qi0.438 和 mor1 1.656 （5號(hào)同 1 號(hào)）同理可得2號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為:2#梁m°q20.5 和 m0r20 （4號(hào)同 2號(hào)）同理可得3號(hào)梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為3#梁m°q30.594 和 m0r3 0（二）當(dāng)荷載位于跨中時(shí)（考慮用修正偏心壓力法計(jì)算）對(duì)抗扭修正系數(shù)的計(jì)算：n 313334由于 1Tcbt 1.6 0.110.300 1.19 0.182.79 10 mi i3本橋各根主梁的橫向截面均相等，梁數(shù)n=5,梁間距為1.

6、6米，則1號(hào)梁橫向影響線的豎標(biāo)值為1115繪制1號(hào)梁橫向影響線，如下圖示最不利荷載位置i#梁影響線于是，1號(hào)（5號(hào)同1號(hào)）梁荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算如下（以Xql禾口 Xr分別表示影響線零點(diǎn)至汽車車輪和人群荷載集度的橫坐標(biāo)距離）： 車輛荷載：1 mcr1 =21q 2 ( q1q2 q3 q4 )11 ,、一 (Xq1Xq2Xq3 Xq4 ) 0.455X人群荷載:mcri11Xr0.564X同理可得2號(hào)、4號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù):2#梁影響線212a2-n- =0.285 ;2aii 1125n2a2n2aii 1=0.115車輛荷載:mcq2 =0.115 ；人群荷載:mcr2 =0.313同

7、理可得3號(hào)梁的荷載橫向分布系數(shù):3#梁影響線131n022aii 135: 0.22 ai 1車輛荷載:mcq3 =0.4 ；人群荷載:mcr3=0.2（三）主梁荷載橫向分布系數(shù)匯總梁號(hào)荷載位置公路-I級(jí)人群荷載1,5跨中0.4550.564支點(diǎn)0.4381.6562,4跨中0.1150.313支點(diǎn)0.503跨中0.40.2支點(diǎn)0.5940m.主梁內(nèi)力計(jì)算（一） 恒力內(nèi)力計(jì)算1.恒載集度主梁：g10.18 1.30.08 0.14 1.6 0.1825 9.76 kN/m2橫隔梁：對(duì)于邊主梁:對(duì)于中主梁:1g22 0.056 0.112 kN/m橋面鋪裝層:0.05 7 23 0.06 7 2

8、4欄桿和人行道:g33.63 kN/mg451kN/m作用于邊主梁全部恒載g為:gi9.76 0.056 3.63 2 15.45 kN/m作用于中主梁的恒載集度為:gi9.76 0.112 3.63 2 15.50 kN/m2.恒載內(nèi)力邊跨彎矩剪力影響線計(jì)算主梁的彎矩和剪力，1 .1 . 2Mx 2qlx 2qlx ;主梁個(gè)計(jì)算截面的恒載剪力和彎矩值，列于下表中剪力Q (kN)彎矩 M(kN - m)注：表中算式所得結(jié)果為邊主梁恒載內(nèi)力，括號(hào)內(nèi)為中主梁恒載內(nèi)力。（二）活載內(nèi)力計(jì)算1.公路-I級(jí)中集中荷載Pk計(jì)算計(jì)算彎矩效應(yīng)時(shí)Pk 180 21.2 51 246 kN50 5計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)Pk

9、 1.2 238 295.2 kN公路-I級(jí)中均布荷載qk 10.5 kN/m2. 沖擊系數(shù)以因雙車道不折減，故E=1。3. 跨中彎矩M i計(jì)算 2跨中彎矩影響線如下圖1 01 ool影響線面積：l221.2256.18 m2； y 5.3884由于跨中彎矩橫向分布系數(shù)1號(hào)，5號(hào)梁最大，所以只需計(jì)算1號(hào)，5號(hào)梁的彎矩，計(jì)算如下：(1) 對(duì)于1號(hào)梁公路-I級(jí)汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩：M1mcr1pr0.564 3 1.5 56.18 142.58kN - m一r 2(2) 對(duì)于2號(hào)和4號(hào)梁公路-I級(jí)汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩M1mcr2pr0.313 3 1.5 56.

10、18 79.13 kN - mr 2(3) 對(duì)于3號(hào)梁公路-I級(jí)汽車活載的跨中彎矩：人群荷載的跨中彎矩M1mcr3pr0.2 3 1.5 56.18 50.56 kN - mr 24. 跨中剪力Qj_計(jì)算 2跨中剪力影響線如下圖：鑒于跨中剪力 Ql影響線的較大坐標(biāo)位于跨中部分，故也采用全跨統(tǒng)一的荷載橫向分布系數(shù)mcq來計(jì)算。21 12影響線面積為：一一21.2 0.5 2.688 m ; y 0.52 2(1) 對(duì)于1號(hào)和5號(hào)梁公路-I級(jí)汽車活載的跨中剪力：人群荷載的跨中剪力：Q1mcr1qr0.564 3 1.5 2.688 6.82kNr2(2) 對(duì)于2號(hào)和4號(hào)梁公路-I級(jí)汽車活載的跨中剪

11、力：人群荷載的跨中剪力：Q1mcr2qr0.313 3 1.5 2.688 3.79 kNr2(3) 對(duì)于3號(hào)梁公路-I級(jí)汽車活載的跨中剪力: 人群荷載的跨中剪力：2.688 2.42 KNQlmcr3.qr.0.2 3 1.5一 r25. 支點(diǎn)剪力Qo算剪力影響線如下圖所示:12影響線面積為：21.2 1 10.6m ； y=i221.2橫向分布系數(shù)變化區(qū)段的長度：a= 4.85 5.75m2121.2 5.753附加三角形重心影響線坐標(biāo)：Y 1 3 0.91021.2(1) 對(duì)于1#和5#梁公路I級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力人群荷載支點(diǎn)剪力：Q0rmqr| m°r1-mcr1 Y2(2)

12、 對(duì)于2#和4#梁公路一一I級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力：=1.22 X 1X 10.5X 0.115 X 10.6+5.75X ( 0.5-0.115) X 0.910=28.52kNQ0集1m0q2 Pky =1.22 X 1X 0.5 X 295.2 X 1=180.07kNQoQo 均 Qo 集=208.59kN人群荷載的支點(diǎn)剪力:5.75=0.313 X 4.5 X 10.6+2(0-0.313) X 4.5X0.910=11.25kN(3)對(duì)于3#梁公路一一I級(jí)汽車活載的支點(diǎn)剪力:=1.22 X 1X 10.5X 0.4 X 10.6+575 X (0.59420.4)義 0.910=60

13、.82kNQ0集1m0q3 Ry =1.22 X 1 X 0.594 X 295.2 X 1=213.92kNQoQo 均 Qo 集=274.74kN人群荷載的支點(diǎn)剪力：=0.2 X 4.5 X 10.6+575 X (0 0.2) X 4.5X0.910=7.19kN1 ，、一6跨彎矩計(jì)算41 3影響線面積 =1 X X l2=31.74m22 16y= _3_ X 18.4=3.4516(1) 對(duì)于1#梁：按公路I級(jí)汽車荷載：M q = (1+ a) Mcq1 ( qk + Pky)4= 1.22 X 0.455 X ( 10.5 X 42.135+246 X 3.975)=788.39k

14、N - m人群荷載的跨中彎矩：M r =0.564 X 4.5 X 42.135=106.94kN - m 4(2) 對(duì)于2#梁：按公路I級(jí)汽車荷載：M a =1.22 X 1X 0.115 X ( 10.5X 42.135 + 246X 3.975) =199.26kN 4人群荷載的跨中彎矩：M r =0.313 X 4.5 X 42.135=59.35KN - m 4(3) 對(duì)于3#梁：按公路一級(jí)汽車荷載：Mq 1.22 0.4 (10.5 42.135 + 246 3.975) 693.09 kN4人群荷載的跨中彎矩：M r=0.2X4.5 X 42.135=37.92kN - m 41

15、一，7.一跨截面的男力41/4跨剪力影響線如下圖：影響線面積 =-x x l x =5.96m2 ; y=0.75m244(1) 對(duì)于1#梁：a /Qq = ( 1+ 心), q k m cq1 ,+( m 0q1 - m cq1 ) y 42=1.22 X 0.498 X ( 10.5 X 5.18+233.6 X 0.75)=139.49KNQr =0.713 X 4.5X 5.18=16.62KN(2) 對(duì)于2#梁:a ,Qq = (1+ u) ,* qj mcqi ,+ ( moqi- m cqi) y 42=1.22X 0.132 X ( 10.5 X 5.18+233.6 X 0.

16、75)=36.97KNQr =0.322 X 4.5X 5.18=7.51KN 4(3) 對(duì)于3#梁：a /Qq = ( 1+ a ) , qk mcq1 ,+ ( m 0q1 - m cq1 ) y42=1.22 X 0.4 (10.5 X 5.18+ 233.6X 0.75)=112.04KNQr =0.2X4.5X5.18=4.66KN4(三)荷載組合永久作用的設(shè)計(jì)值效應(yīng)與可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)相結(jié)合，其效應(yīng)組合表達(dá)式為如下：總結(jié)為：當(dāng)恒載為最大時(shí)：組合值 =1.35X恒荷載+1.4X汽車荷載+0.8 X 1.4 X人群荷載當(dāng)汽車荷載最大：組合值 =1.2X恒荷載+1.4X汽車荷載+0.8

17、x 1.4x人群荷載 主梁內(nèi)力計(jì)算組合值如下表跨中彎矩組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,5868.01051.19142.582,4870.8265.6879.133870.8924.1250.56跨中剪力組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,5097.606.822,4024.673.793085.802.42支點(diǎn)剪力組合梁號(hào)恒載活載組合值汽車人群1,5163.8218.9539.762,4164.3208.5911.253164.3274.747.191/4跨彎矩組合梁號(hào)恒載組合值汽車人群1,5651.0788.39106.942,4653.1199.2659.353653.1693.0937

18、.921/4跨剪力組合梁號(hào)恒載組合值汽車人群1,581.9157.6415.132,482.239.848.39382.2138.585.36IV.橫隔梁內(nèi)力計(jì)算1、確定作用在中橫隔梁上的計(jì)算荷載： 對(duì)于跨中橫隔梁的最不利荷載布置如圖縱向一列車輪對(duì)于中橫隔梁的計(jì)算荷載為：-1 -1計(jì)算彎矩時(shí)：P0q = R y k + qkk22=1 X 238 X 1+ 1 X 10.5 X 4.85=144.463kNPOr = qor0r =4.5 X 4.85=21.825KN2、繪制中橫隔梁內(nèi)力影響線按偏心壓力法算得 1、2、3號(hào)梁的荷載橫向分布影響線豎坐標(biāo)值，則M r的影響線豎標(biāo)可計(jì)算如下:11

19、=0.54,15= 0.14;21 =0.285 ,25 =0.115 ;13 =0.2 ,23 =0.2P=1作用在1號(hào)梁軸上時(shí)：Mr1 = 11 X 1.5d+ 21 X 0.5d- 1 X 1.5d=0.54 X 1.5 X 1.6+0.285 X 0.5 X 1.6 1 X 1.5 X 1.6= 0.88P=1作用在5號(hào)梁軸上時(shí)：Mr5 = 15 x 1.5d+ 25 x 0.5d=( 0.14) X 1.5 X 1.6+ 0.115 X 0.5 X 1.6= 0.24P=1作用在3號(hào)梁軸上時(shí)：Mr3 = 13 X 1.5d+ 23 X 0.5dMr影響線如圖所示:=0.2 X 1.5X 1.6+ 0.20X 0.5 X 1.6=0.64有了此三個(gè)豎標(biāo)值和已知影響線折點(diǎn)位置，就可以繪出3 、繪制剪力影響線對(duì)于1號(hào)主梁處截面的Qi右影響線可計(jì)算如下：P=1作用在計(jì)算截面以右時(shí)：Qi右=Ri即: = ii右右P=i 作用在截面以左時(shí)：Qi = Ri i 即 ii= ii i繪成Q：影響線如圖所示4、截面內(nèi)力