[工学]桥梁课程设计.doc
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1、桥梁工程课程设计 钢筋混凝土简支T梁桥主梁设计 班级:08道交3 姓名:王 凯 学号:080736 组号:第四组 目 录 桥梁工程课程式设计任务书 2 第1章 主梁的计算 5 1.1 主梁的荷载横向分布系数 5 1.2 作用效应计算 11 1.3 持久状况下承载能力极限状态下截面设计配筋与验算 20 1.4 持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算 31 1.5 持久状况下正常使用极限状态下扰度验算 32 第2章 横梁的计算 34 2.1 横梁弯矩计算(G-M法) 342.2 横梁截面配筋与验算 37 2.3 横梁剪力效应计算及配筋 382.4 横梁接头钢板及焊缝计算 40第3章 行车道板计算
2、433.1 计算图式 433.2 永久荷载及其效应 433.3 截面设计、配筋与强度验算 453.4 连续板桥面计算 46第4章 支座计算 534.1 选定支座的平面尺寸 534.2 选定支座的厚度 544.3 验算支座的偏转 554.4 验算支座的抗滑稳定性 55参考文献 56设桥梁工程课程设计任务书一、课程设计题目钢筋混凝土简支T梁桥主梁设计二、课程设计目的桥梁工程课程设计是桥梁设计的入门,通过设计进一步巩固钢筋混凝土基本原理的主要理论知识,是学生掌握桥梁的设计原理和各种体系桥梁的受力特点,同时重点掌握结构计算基本理论。结合课程设计与习题加深对桥梁工程课堂理论教学内容的理解。培养学生的动手
3、能力。三、基本要求1 掌握钢筋混凝土桥梁结构的设计原理、步骤,结构构造和设计计算方法。2 熟悉并掌握桥梁工程现行规范运用。3 通过本课程的学习,具有设计一般桥梁结构的能力。四、基本资料标准跨径、桥面净宽、荷载等级、主梁及横隔梁数目(按照自己的数据填写)五、基本内容1、提供钢筋混凝土简支T形梁桥设计计算书一份,基本内容如下:(1) 拟定桥面铺装、主梁截面尺寸及各部分尺寸(2)主梁内力计算(3)配筋设计与各种验算2、完成下列图纸绘制(1) 桥梁一般布置(2)图主梁一般构造(3)图主梁钢筋布置图六、课程设计依据1 公路桥涵设计通用规范(JTG D602004)2 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计
4、规范(JTG D622004)3 公路砖石及混凝土桥涵设计规范4 公路桥梁荷载横向分布计算七、要求1. 熟读规范、标准,理论联系实际;2 手工与计算机绘图相结合,至少一张手工图,均采用3号图纸;说明书用A4纸,打印。3 独立完成设计。设计资料1. 桥面净宽 净-8+20.75m人行道2. 主梁跨径及全长标准跨径LB=16m计算跨径LP=15.5m主梁全长L全=15.96m3. 设计荷载 汽车20级、挂100(验算用);人群荷载3kN/m24. 材料x钢 筋:主筋用级钢筋,其他用级钢筋。混凝土:25号5. 计算方法:极限状态法6. 结构尺寸 参考原有标准图尺寸,选用如图所示,其中橫梁用五根。(一
5、)主梁的荷载横向分布系数1跨中荷载弯矩横向分布系数(按GM法)(1)主梁的抗弯及抗扭惯矩和求主梁截面的重心位置(图2):.0平均板厚: T形截面抗矩惯柑近似等于各个矩形截面的抗扭惯矩之和,即:=式中:为矩形截面抗任刚度系数(查表);、为相应各矩形的宽度与厚度。查表可知:,故:单位抗弯及抗扭惯矩: (2) 横梁抗弯及抗扭惯矩翼板有效宽度计算(图12):横梁长度取为两边主梁的轴线间距,即:L,根据比值可查附表求得0.697所以:0.698C=0.6981.86=1.30m求横梁截面重心位置横梁的抗弯和抗扭惯矩和:=2h2,查表得 但由于连续桥面板的单宽抗扭惯矩只有独立宽扁板者的一半,可取c故单位抗
6、弯及抗扭惯矩(3)计算抗弯参数和扭弯参数:式中:桥宽的一半; 计算跨径。查桥规,取,则: (4)计算荷载弯矩横向分布影响线坐标已知,查图表,可得表l中数值。表 3-1梁位荷载位置0.910.951.001.061.091.061.000.950.911.071.101.091.121.050.970.880.810.741.271.311.211.101.000.880.770.690.611.611.451.271.080.930.800.720.620.541.901.601.311.080.890.770.630.560.450.700.850.991.131.201.130.990.8
7、50.701.601.501.361.281.150.940.660.370.142.38 2.091.781.410.970.520.14-0.27-0.653.402.802.091.460.870.36-0.18-0.56-1.033.583.102.381.520.720.10-0.54-1.02-1.59用内插法求各梁位处值(图4)。 图4 (尺寸单位:cm)1号梁、5号梁:2号梁、4号梁:3号梁:(系梁位在0点的值)列表计算各梁的横向分布影响线坐标值(表2)。(5)绘制横向分布影响线图(图5),求横向分布系数。梁号计算式荷载位置b3/4b1/2b1/4b0-1/4b-1/2b-3/
8、4b-b 1号K1=0.2K1b+0.8K13b/41.668 1.480 1.278 1.080 0.922 0.794 0.702 0.608 0.522 K0=0.2K0b+0.8K03b/43.436 2.860 2.148 1.472 0.840 0.308 -0.252 -0.652 -1.142 =K1-K0 -1.768 -1.380 -0.870 -0.392 0.082 0.486 0.954 1.260 1.664 1/2-0.269 -0.210 -0.132 -0.060 0.012 0.074 0.145 0.192 0.253 K=K0 +1/23.167 2.6
9、50 2.016 1.412 0.852 0.382 -0.107 -0.460 -0.889 =K/50.633 0.530 0.403 0.282 0.170 0.076 -0.021 -0.092 -0.178 2号K1=0.6K1b/2+0.4K1b/41.190 1.226 1.162 1.108 1.020 0.916 0.814 0.738 0.662 K0=0.6K0b/2+0.4K0b/42.068 1.854 1.612 1.358 1.042 0.688 0.348 -0.014 -0.334 =K1-K0 -0.878 -0.628 -0.450 -0.250 -0.0
10、22 0.228 0.466 0.752 0.996 1/2-0.133 -0.095 -0.068 -0.038 -0.003 0.035 0.071 0.114 0.151 K=K0 +1/21.935 1.759 1.544 1.320 1.039 0.723 0.419 0.100 -0.183 =K/50.387 0.352 0.309 0.264 0.208 0.145 0.084 0.020 -0.037 3号K1=K10 0.910 0.950 1.000 1.060 1.090 1.060 1.000 0.950 0.910 K0=K00 0.700 0.850 0.990
11、1.130 1.200 1.130 0.990 0.850 0.700 =K1-K0 0.210 0.100 0.010 -0.070 -0.110 -0.070 0.010 0.100 0.210 1/20.032 0.015 0.002 -0.011 -0.017 -0.011 0.002 0.015 0.032 K=K0 +1/20.732 0.865 0.992 1.119 1.183 1.119 0.992 0.865 0.732 =K/50.146 0.173 0.198 0.224 0.237 0.224 0.198 0.173 0.146 绘制横向分布影响线图(图3-5)求横向
12、分布系数。按照桥规4.3.1条和4.3.5条规定:汽车荷载距人行道边缘距离不小于0.5m,人群荷载取3kN/,人行道板以1.2kN竖向力集中作用在一块板上。各梁横向分布系数:公路级:1汽=1/2*(0.541+0.344+0.210+0.013)=0.5542汽=1/2*(0.356+0.287+0.228+0.106)=0.4893汽=1/2*(0.170+0.211+0.232+0.207)=0.410人群荷载:1人=0.6222人=0.3833人=0.149*2=0.298人行道板:1板=0.633-0.178=0.4552板=0.387-0.037=0.3503人=0.146*2=0.
13、2922. 梁端剪力横向分布系数计算(按杠杆法)公路级(图3-6):1汽=1/2*0.944=0.4752汽=1/2*1.000=0.5003汽=1/2*(0.639+0.639)=0.639人群荷载(图3-7):1人=1.2782人=-0.2783人=0(二)作用效应计算1. 永久作用效应(1) 永久荷载假定桥面构造各部分重力平均分配给主梁承担,计算见表3-3。钢筋混凝土T行梁桥永久荷载计算表3-3构件名构件简图尺寸(尺寸单位:cm)单元构件体积及算式(m3)重度(kN/m3)每延米重力(kN/m)主梁250.41225=10.3横隔梁中梁边梁250.072125=1.800.036025=
14、0.9桥面铺装沥青混凝土:0.021.80=0.036防水混凝土:0.091.80=0.16223240.0423=0.8280.1624=3.888人行道部分缘石:2.50.320.15=0.120支撑梁:21.040.220.15=0.069人行道梁A:0.850.240.28=0.057人行道梁B:0.850.240.14=0.029人行道板:0.850.062.50=0.13镶面砖:0.850.022.50=0.043栏杆柱:1.00.180.14=0.025扶手:22.360.080.12=0.04523252525251825250.12023=2.760.06925=1.730.
15、05725=1.430.02825=0.710.1325=3.10.04318=0.770.02525=0.630.04525=1.13一侧人行道部分每2.5m长时重12.35kN,1.0m长时重12.35/2.5=4.94(kN/m)。按人行道板横向分布系数分摊至各梁的板重为:1号、5号梁:1板=0.455,1板q=0.455*4.94=2.25(kN/m)2号、4号梁:2板=0.350,2板q=0.350*4.94=1.73(kN/m)3号梁:3板=0.292,3板q=0.292*4.94=1.44(kN/m)各梁的永久荷载汇总于表3-4。 各梁永久荷载(单位:kN/m)表3-4梁号主梁横
16、梁栏杆及人行道铺装层合计1(5)10.310.902.814.7218.742(4)10.311.801.544.7218.37310.311.801.104.7217.93(2) 永久作用效应计算影响线面积计算见表(3-5)影响线面积计算表3-5项 目计 算 面 积影响线面积永久作用效应计算见表(3-6)永久作用效应计算表表3-6梁号M0.5(kN/m)M0.25(kN/m)Q0(kN)qw0qw0qw0qw0qw0qw01(5)18.7430.03562.7618.7422.52422.0218.747.75145.242(4)18.3730.03551.6518.3722.52413.6
17、918.377.75142.37317.9330.03538.4417.9322.52403.7817.937.75138.962. 可变作用效应(1) 汽车荷载冲击系数 Mc=G/g=1.84简支梁的自振频率为: 介于1.5Hz和14Hz之间,按桥规4.3.2条规定,冲击系数按照下式计算: =0.1767lnf-0.0157=0.3169(2) 公路级均布荷载qk,集中荷载pk及其影响线面积(表3-7)按桥规4.3.1条规定,公路II级车道荷载按照公路I级车道荷载的0.75倍用即均布荷载。公路II级及其影响线面积W0表 表3-7项目顶点位置(kN/m)(kN/m)M1/2l/2处7.8751
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