桥梁工程课程设计钢筋混凝土简支T梁上部结构设计.doc

桥梁工程课程设计钢筋混凝土简支T梁上部结构设计科目名称 桥梁工程 学生姓名 史海洋 学生学号 61002107 所在院系 建筑工程系 任课教师 陈俊松 无锡城市职业技术学院建筑工程系20012.6目录一·课程设计的目的1二·课程设计的题目1三·设计资料.1四·计算桥面板的设计内力.2 1·永久作用内力计算.22·汽车作用内力计算.3 3.作用效应组合4五·主梁内力计算.51.荷载横向分布系数计算52.永久作用内力计算73.活载内力计算8六·横隔梁内力计算.11七·支座设计13八·设计依据15一、课程设计的目的桥梁工程课程是道路与桥梁工程技术专业的一门主要专业课。在学完桥梁工程后，为使学生更系统地掌握所学知识，并能够应用桥梁设计规范、计算手册和标准图等进行桥梁上部结构设计计算，特安排本次课程设计。二、课程设计题目按照桥梁工程教学大纲的要求，本次课程设计的题目是：钢筋混凝土简支T梁上部结构设计计算。三、设计资料1、桥面净宽：7+2*0.75 主梁根数：5根 主梁间距：160cm 主梁高度：h=130cm 主梁肋宽：b=20cm 翼缘板厚度：1014cm C30混凝土，r=25kN/m3 桥面铺装： 4cm的沥青混凝土，r=23kN/m3 混凝土垫层： 79cm，考虑横坡，r=24kN/m3 人行道+栏杆：5kN/m3 厚度为40cm2、跨径 标准跨径：20m 计算跨径：19.7m 实际梁长：19.6m3、作用 公路II级荷载 人群荷载为3kN/mT形梁尺寸表（单位：m）主梁计算主梁梁肋横隔梁翼板长度跨径高度宽度高度宽度间距厚度宽度19.6019.701.300.201.000.154.850.100.141.60桥梁横断面图桥梁纵断面图主梁断面图 横梁断面图四、计算桥面板的设计内力（一）永久作用内力计算1、每延米板上的恒载g沥青混凝土：混凝土垫层： T型梁：人行道+栏杆：合计： 2每米板宽的恒载内力弯矩：剪力：人群荷载： （二）汽车作用内力计算如图所示，将后轮作用在铰缝轴线上，后轴作用力140kN其轴压分布宽如图，对于车轮荷载中后轴车轮着地长度a2=0.2m，宽度b2=0.60m则：荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：冲击系数：作用于每米板宽条上的弯矩为：作用于每米板宽上的剪力为：（三）作用效应组合1、承载能力极限状态：弯矩：剪力：2、正常使用极限状态：短期效应组合：弯矩：剪力：长期效应组合：弯矩：剪力：五、主梁内力计算（一）荷载横向分布系数计算1、杠杆法计算荷载横向分布系数1）绘制1、2、3号梁的荷载横向影响线如图所示2）再根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布置位置。如图所示：对于1号梁：车辆荷载：人群荷载：对于2号梁：车辆荷载： 人群荷载：对于3号梁：车辆荷载： 人群荷载：4、5号梁与2、1号梁对称，故荷载的横向分布系数相同，汇总如下：粱号12345mmcqmcrmcqmcrmcqmcrmcqmcrmcqmcr0.4381.4220.500.500.500.4381.4222、修正偏心压力法计算荷载横向分布系数假设：荷载位于1号梁1）条件：长宽比为，故可按偏心压力法来绘制横向影响线并计算横向分布系数。2）计算和：对于翼板，对于梁肋查下表得所以：，3）计算抗扭修正系数与主梁根数有关的系数n45671.0671.0421.0281.021则n=5，=1.042 G=0.425E4）计算荷载横向影响线竖标值和本桥的各根主梁的横截面积均相等，梁数为5，梁的间距为1.6m，则：由和绘制荷载作用在1号梁上的影响线如上图所示，图中根据公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利布置位置。进而由和绘制的影响线计算0点得位置，设0点距离1号梁的距离为x，则： 0点已知，可求各类荷载相应于各个荷载位置的横向影响线竖标值5）计算荷载的横向分布系数车辆荷载人群荷载（二）当荷载位于2号梁时与荷载作用在1号梁的区别以下： 与荷载作用在1号梁的情况相比，显然没有其危险。（三）当荷载位于3号梁时与荷载作用在1号梁的区别以下： 则荷载的横向分布系数车辆荷载人群荷载其他步骤同荷载作用在1号梁时的计算综上所述应当按荷载作用在1号梁时计算横向分布系数。3、荷载横向分布系数汇总计算方法杠杆法偏压法mmcqmcrmcqmcr0.4381.4220.4890.626（二）永久作用内力计算1恒载集度 主梁：横隔梁：对于边主梁：对于中主梁：桥面铺装层： 栏杆和人行道：作用于边主梁的全部恒载g为：作用于中主梁的恒载强度为：2恒载内力计算主梁的弯矩和剪力，计算图示如下：内力截面位置x剪力Q（KN）弯矩M（kNm）X=0Q=157.0M=0X=L/4Q=M=X=L/2Q=0M=各计算截面的剪力和弯矩值（三）活载的内力计算对于已经计算的数据：1荷载的横向分布系数粱号荷载位置公路-级人群荷载备注边主梁跨中mc支点m00.4890.4380.6261.422按偏压法按杠杆法2计算公路-级荷载的跨中弯矩简支梁桥的基频：式中：L-结构的计算跨径，L=19.5m E-混凝土的弹性模量，C40的E= -结构跨中截面的弯矩，=0.07318 -结构跨中单位长度的质量（=G/g） 因此：根据公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）中的4.3.2条之5，当1.5Hz<=f<=14Hz时，则可得：，双车道横向折减系数为1；按公路桥涵设计通用规范（JTG D602004）：， 故得： 3计算人群荷载的跨中弯矩4计算跨中截面车道荷载的最大剪力鉴于跨中剪力影响线的较大坐标位于跨中部分如下图所示，故也采用全跨统一的荷载横向分布系数来计算。影响线的面积：故得： 5计算跨中截面人群荷载的最大剪力 6计算支点截面车道荷载最大剪力作荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化图形和剪力影响线如下图所示。横向分布系数变化区段长度： 对于支点剪力影响线的荷载布置，如图，影响线的面积为：因此： 附加三角形荷载重心处的坐标为： ，且因此：故公路-级荷载的支点剪力为：7计算支点截面人群荷载的最大剪力人群荷载的横向分布系数如上图所示因此： 六、横隔梁内力计算（一）以计算车辆荷载的横隔梁的和为例。1确定作用在中横隔梁上的计算荷载对于跨中横隔梁的最不利位置布置，如图所示纵向一行车轮荷载对中横隔梁的计算荷载为：2绘制中横隔梁的影响线（以p=1作用在1号梁为例）所以1号5号梁的影响线竖标值为： 绘制弯矩影响线P=1作用在1号梁轴上时：P=1作用在5号梁轴上时：P=1作用在3号梁轴上时：有了此3个竖标值和已知影响线折点位置（即计算截面的位置），就可以绘制出影响线如图所示：绘制剪力影响线对于1号梁截面处的影响线计算如下：P=1作用在计算截面以右时即（就是1号梁荷载横向影响线）P=1作用在计算截面以左时即绘制影响线如图所示：3截面的内力计算将求得的计算荷载在相应的影响线上按最不利荷载位置加载，对于汽车荷载并计入冲击影响（1+µ），则得：弯矩：剪力：鉴于横隔梁的恒载内力甚小，计算中可略去不计，则按极限状态设计的计算内力为：其他计算相同。七、支座设计（一）选用板式橡胶支座汽车荷载人群荷载则按承载力极限状态设计时，永久作用和可变作用设计值效应的基本组合如下，其计算反力为：1确定支座的平面尺寸选定板式橡胶支座的平面尺寸为a=20cm，b=18cm的矩形见下图：局部承压的强度条件为： 式中，C40的，则：由此可得（满足要求）计算支座的平面形状系数S，采用中间层橡胶片厚度t=0.5cm，则：故得橡胶支座的平均容许压应力,并的橡胶支座的弹性模量为：按弹性理论验算橡胶支座的承压应力，则： （满足要求）2确定支座的厚度主梁的计算温差为温度变形由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移为：为了计算活载制动力引起的水平位移，首先要确定作用在每一支座上的制动力：一个车道上的制动力为：，如按车辆荷载计算，则为：，公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）规定公路级汽车荷载的制动力标准值不得小于165kN，因此五根梁共有10个支座，每个支座承受的水平力因此，由公式（2-6-3）和（2-6-4）可得需要的橡胶片总厚度为：根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60-2004）规定：选用3层钢板和4层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚0.25cm，中间层厚0.5cm薄钢板厚0.2cm，则橡胶片总厚并<4.0cm（合格）支座总厚：3验算支座偏移情况支座的平均压缩变形为:根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D60-2004）规定：尚应满足，即：（合格）计算梁端转角：由关系式和可得：设恒载作用下，主梁处于水平状态，而已知公路级荷载下的跨中挠度，代入上式得：（弧度）最后由式（2-6-6）验算偏转情况:即: 4验算支座的抗滑稳定性已知恒载的支点反力为确定汽车荷载引起的最小支承反力，公路桥涵设计通用规范（JTG D62-2004）规定为：前已算得，由式（2-6-10）（提示：推得）计算温度变化引起的水平力：最后由式（2-6-8）和式（2-6-9） （合格）以及 （合格）结果表明支座不会发生相对滑动。八、设计依据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）