简支梁(板)桥课程设计.doc

简支梁桥课程设计一. 恒载及其恒载内力的计算（计算图2所示铰接悬臂桥面板的设计内力）图1 预应力混凝土简支梁桥布置图图2 铰接悬臂行车道板1.恒载及其内力（以纵向1m宽的板条进行计算）1）每延米板上的恒载g桥面铺装T梁翼板自重合计：2）每米宽板条的恒载内力弯矩 剪力 2.公路I级产生的内力1）单向板的有效分布宽度将车辆荷载作用于铰缝轴线上，如图3所示，图3 悬臂板计算图示两个后轴作用力.由桥规查得，车辆荷载的后轮着地长度为宽度为,则得：2）荷载对于悬臂根部的有效分布宽度：，荷载分布宽度有重叠，则。3）冲击系数的确定主梁截面尺寸如图4所示，翼板的平均高度：马蹄换算平均高度：图4 主梁截面尺寸截面形心：主梁抗弯惯矩钢筋混凝土重力密度为则结构跨中处的单位长度质量取钢筋混凝土的标号为C40，它的弹性模量为则简支梁桥的基频：荷载的冲击系数为 4）恒载及其弯矩作用于每米宽板条上的弯矩为：作用于每米宽板条上的剪力为：5）荷载组合设计弯矩计算对于桥面设计一般应考虑5种荷载组合中的组合（主要设计组合）和组合（验算组合），并根据公路桥梁设计规范中对相应荷载规定的荷载安全系数来求得计算内力。按正常使用极限状态进行内力组合，计算的设计弯矩为荷载组合 按承载能力极限状态进行内力组合，计算的设计弯矩为荷载组合 公路桥梁规范中还规定，要根据汽车荷载效应占总荷载效应的百分比，引入荷载系数的提高系数。有了控制设计的计算内力，就可按钢筋混凝土或预应力混凝土结构设计原理和方法来设计板内的钢筋和进行相应的验算。二荷载横向分布系数的计算1.杠杆原理法求荷载位于支点处时1号梁和2 号梁相应于公路级和人群荷载的横向分布系数，并绘制1号梁和2号梁的荷载横向影响线，如图5 b、c所示。对横向影响线布置荷载，求荷载的横向分布系数。根据桥规规定，桥梁结构的整体计算采用车道载荷。车道荷载横向分布系数按设计车道数布置车辆荷载进行计算。对于车辆荷载，横向轮距为1.80m，两列汽车车轮的横向最小间距为1.30m,车轮距离人行道缘石最少为0.50m。因此，在横向影响线上确定荷载沿横向最不利的布置位置，求出相应于荷载位置的影响线竖标后，就可得到横向所有荷载分布给1号梁的最大荷载值为车道荷载 人群荷载 式中和相应为车辆荷载轴重和每延米跃长的人群荷载集度；、为对应于车辆轮轴和人群荷载集度的影响线竖标。图5 按杠杆原理法计算支点横向分布系数(a)梁桥横面；(b)1号梁支点横向分布影响线;(c) 2号梁支点横向分布影响线;由此，从图5可得1号梁在车道荷载和人群荷载作用下最不利荷载横向分布系数分别为：和。同样，从图5可得2号梁的最不利荷载横向分布系数为和。这样，在人行道上没有布载，这是因为人行道荷载引起的负反力，在考虑荷载组合时反而会减少2号梁的受力。2偏心压力法计算荷载横向分布，可按偏心压力法计算荷载横向分布。因本桥5根主梁的横截面均相同，故它们的抗弯惯矩均相等，则由计算公式，可求得1号梁横向影响线竖标值为由和绘制出1号梁的横向分布影响线，如图6所示图6 1号梁荷载横向分布系数线再根据桥规，车道荷载横向分布系数按设计车道数布置车辆荷载进行计算。采用车辆荷载横向布置的规定，确定车辆荷载的最不利位置。然后运用横向分布影响线为直线的特点，则可较方便地通过直线插值求得各个荷载所对应的影响线竖标值。于是，1号梁荷载横向分布系数为车道荷载：人群荷载：3考虑主梁抗扭刚度的修正偏心压力法为了弥补偏心压力法的不足，这里我采用主梁抗扭刚度的修正偏心压力法。这一方法既不失偏压法之优点，又避免了结果偏大的缺陷，因此修正偏压法是一个具有较高实用价值的近似法。具体计算步骤如下：1） 计算抗弯惯矩I和抗扭惯矩抗弯惯矩已由上文求出，。主梁的抗扭惯矩按下式计算，并查表计算：对于翼板：查表得对于梁肋：查表得对于马蹄：查表得2） 计算抗扭修正系数查表，时，并取，代入下式得3） 计算横向分布影响线竖标值求考虑抗扭修正后，1号梁的横向分布影响线竖标为4）计算荷载横向分布系数同偏心压力法，绘制1号梁的横向分布影响线，在其上布置荷载，如图7。则1号梁荷载横向分布系数为图7 修正偏压法的横向分布系数计算图式车道荷载：人群荷载：式中，括号内表示不计抗扭作用的值。将括号内外数据比较，计入扭作用的影响，其车道荷载横向分布系数降低了，人群荷载横向分布系数降低了。三结束语 通过本次对简支梁桥的课程设计，使我对桥梁的设计理论和设计过程有了更深一步的的认识，尤其是这门课程设计和材料力学，钢筋混凝土结构和结构力学等课程联系紧密，并且培养了我们的空间想象能力和理解能力，在设计过程中需要结合几门相关的课程，使以前所学的相关知识进一步融会贯通，增强了我学习土木工程专业的兴趣。附录 设计资料1. 设计荷载：公路I级。 2.跨径及桥宽：标准跨径L =30米，桥面净宽为净11.25（三车道）+2×0.5米(护栏)，全宽12.25米。3.为了便于计算，栏杆、路缘石等，按每延米重量给定为0.7kN/m。4.桥梁各部位材料容重：钢筋砼材料容重取25kN/m3 ，桥面铺装取25kN/m3，其它部位参照取值。5.其他未尽事宜可参照教材及参考书自行拟定。6.参考资料： 中华人民共和国行业标准公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004,人民交通出版社，2004年9月； 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,人民交通出版社，2004年9月 本课程教材相关章节； 有关简支梁桥设计图纸等；