结构设计原理课程设计.doc

桥梁工程

课
程
设
计

2014年12月22日

基本资料
主梁形式：预应力钢筋混凝土T形简支梁，T梁翼板材料重度为25KN/
标准跨径：20.00m
计算跨径：19.5m
主梁预制长度：19.8m
桥面净空： 11+2x1m，总宽13m
公路—I级荷载，人群3.0KN/m
桥面铺装：8cm沥青混凝土（重度为20KN/）+9cmC30混凝土垫层（重度为24KN/）
每侧栏杆及人行道构件自重的作用力为5kN/m

图1桥横断面图（尺寸单位：cm）

图2桥纵断面图（尺寸单位：cm）

一、行车道板内力计算
1恒载产生的内力
（按纵向1m宽的板条计算）
（1）每延米板上的恒载g：
沥青混凝土面层：
C30混凝土垫层：
T梁翼板自重 ：
合计：
（2）每延米宽板条的恒载内力
弯矩：
剪力：

2车辆荷载产生的内力

荷载对于悬臂根部的有效肺部宽度：

冲击系数：

作用于每米宽板条上的弯矩为：

3、内力组合
求出 Mmax , Qmax
承载能力极限状态内力组合计算
基本组合

所以行车道板的内力组合为

正常使用极限状态内力组合计算
短期效应组合

二、主梁内力计算
1、恒载内力计算
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
计算边主梁的弯矩和剪力，则：

x

19.5m

恒载内力计算图示
边主梁恒载内力

内 力
截面位置

剪力Q (kN)

弯矩M（）

201.24
0

100.62
735.8

0
981
3活载内力计算
计算主梁的荷载横向分布系数
1、 当荷载位于支点处，利用杠杆原理法计算

横断面（单位尺寸：cm)

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
2、 当荷载位于跨中时按 修正刚性横梁法计算
承重结构的长宽比为
本桥各根主梁的横向截面均相等，梁数n=6, 梁间距为2.0米。
则：

（1）1号梁横向影响线的竖标值为：

一号梁横向影响线

则：
车辆荷载：
人群荷载：
（2）2号梁横向影响线的竖标值为：

2号梁横向影响线
则：
车道荷载：
人群荷载：
（3）3号梁横向影响线的竖标值为：

3号梁横向影响线
则：
车道荷载：
人群荷载：
横向分布系数
梁号
荷载位置
车道荷载
人群荷载

1#梁
跨中
0.68
0.608
支点
0.55
1.25

2#梁
跨中
0.547
0.452
支点
0.675
0

3#梁
跨中
0.473
0.284
支点
0.725
0

3、 计算控制截面的跨中弯矩、支点剪力和跨中剪力
简支梁的基频：

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）中要求：当时，
，则可得：

，四车道不折减

荷载横向分布系数如上表
（1）计算跨中弯矩
故得：
1#梁和6#梁
车道荷载的跨中弯矩：
人群荷载的跨中弯矩

2#梁和5#梁
车道荷载的跨中弯矩：
人群荷载的跨中弯矩

3#梁和4#梁
车道荷载的跨中弯矩：
人群荷载的跨中弯矩

（2） 、跨中剪力
跨中剪力影响线如下图：

m

1#梁和6#梁
公路—Ι级汽车活载的跨中剪力：

人群荷载的跨中剪力：

2#梁和5#梁
公路—Ι级汽车活载的跨中剪力：
人群荷载的跨中剪力：

3#梁和4#梁
公路—Ι级汽车活载的跨中剪力：

人群荷载的跨中剪力：

（3） 支点最大剪力

附加三角形荷载重心处的影响线坐标为：

1#梁和6#梁
车道荷载最大剪力：

人群荷载最大剪力：

2#梁和5#梁
车道荷载最大剪力：

人群荷载最大剪力：

3#梁和4#梁
车道荷载最大剪力：

人群荷载最大剪力：

荷载组合

其中（人群荷载）

跨中弯矩组合

梁
（#）
恒载
（）
活载（）
组合值

汽车
人群
1、6
735.8
1043.96
64.7
2635.89
2、5
735.8
844.38
48.34
2314.14
3、4
735.8
726.17
30.37
2116.28

跨中剪力组合

梁
（#）
恒载
（）
活载（）
组合值

汽车
人群
1、6
0
144.5
3.32
225.45
2、5
0
116.25
2.48
181.21
3、4
0
100.52
1.56
156.17

支座剪力组合
梁
（#）
恒载
（）
活载（）
组合值

汽车
人群
1、6
201.24
282.12
16.61
714.72
2、5
201.24
318.4
7.52
762.59
3、4
201.24
330.29
4.76
778.47

三、 横隔梁内力计算

确定作用在中横隔梁的计算荷载：

1、对于跨中横隔梁的最不利荷载布置如上图
纵向一行车轮荷载对中横隔梁的计算荷载为：

2、绘制中横额梁的内力影响线
在之前各梁的横向竖标值为：

（1）绘制弯矩影响线
对于2号和3号主梁之间截面的弯矩影响线可计算如下：
作用在1号梁轴上时：

作用在5号梁轴上时：

作用在3号梁轴上时：

有了此三个竖标值和已知影响线折点位置（即所计算截面的位置），就可绘出影响线，如下图1
（2） 绘制剪力影响线
对于1号主梁处截面的影响线可计算如下
作用在计算截面以右时：
，即（就是1号梁荷载横向影响线）
作用在计算截面以左时：
，即
绘成的影响线，如下图2

中横隔梁内力影响线（尺寸单位：cm）
3、 截面内力计算
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，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，则按承载能力极限状态设计的计算内力为：

四、 主梁配筋
由于边主梁的跨中弯矩最大且与中间部位相差不大，所以主要以边主梁为例计算配筋，边主梁满足要求则中间部位的主梁配给也满足要求。

单位尺寸（cm）
判断截面类型：
C30混凝土，HRB335级钢筋，，查表可知：

1截面设计
（1） 因采用焊接钢筋骨架，故设，则截面有效高度。
（2） 判定T形截面类型：

属于第一类T形截面。
（3） 求受压区高度

整理后，可得到
解方程得合适解：
(4) 求受拉钢筋面积
将各已知值及代入可得：

现在选择钢筋为12φ32，截面面积。钢筋叠高层数为6层，布置如下图：
钢筋布置图（单位尺寸：mm）
混凝土保护层厚度取及规范规定的30mm，钢筋间横间距及。故满足构造要求。

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