课程设计装配式简支梁桥的计算.doc
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1、20232023学年第二学期郑州工业应用技术学院建筑工程学院桥梁工程课程设计年 级: 2023级道路桥梁与渡河工程 专 业: 道路桥梁与渡河工程姓 名: 张小涛 学 号: 指导老师: 王水成 目录第一章 设计资料与结构尺寸- 3 -一、设计资料- 3 -二、结构尺寸- 3 -第二章 主梁的计算- 4 -一、主梁的荷载横向分布系数- 4 -二、内力计算- 8 -第三章 主梁配筋设计与强度验算- 19 -一、纵向主筋的配置- 19 -二、持久状况承载能力极限状态下斜截面抗剪承载力计算- 21 -三、箍筋配置- 22 -四、持久状况正常使用极限状态下裂缝宽度验算- 25 -五、持久状况正常使用极限状
2、态下挠度验算- 26 -第四章 行车道板的计算- 29 -一、恒载及其内力(以纵向1m 宽的板条进行计算)- 30 -二、车辆荷载产生的内力- 30 -三、荷载组合- 31 -四、截面配筋设计- 32 -五、截面强度计算- 32 -附录- 33 -附录一:桥梁设计截面图- 33 -附录二:桥梁平面图- 33 -附录三:桥梁横断面图- 33 -附录四:桥梁纵断面- 33 -参考文献- 33 -公路装配式钢筋混凝土简支T梁桥计算第一章 设计资料与结构尺寸一、设计资料(1) 标准跨径:9.80m(2) 计算跨径: 9.30m(3) 主梁预制长度:9.76m(4) 桥面净空:净9+21.0m(5) 设
3、计荷载车辆荷载:公路I级车道荷载,人群荷载:3.0KN/m2(6) 材料:混凝土:C25,C30(容重为25 KN/E=3.00𝑁)沥青混凝土(容重为 23 KN/m3 );混凝土垫层 C25(容重为23KN/m3 )主 筋:II级钢筋(HRB335钢筋);构造钢筋: I级钢筋(HRB235钢筋)二、结构尺寸本桥按二级公路桥梁净空进行设计,行车道宽度为9.0m,人行道宽度为1.0m;全桥每跨采用5根预制的钢筋混凝土T形梁,每根梁行车道板宽2.20m , 沿主梁纵向布置3根横隔梁。第二章 主梁的计算一、主梁的荷载横向分布系数1、跨中荷载横向分布系数(偏心压力法) (1)主梁的抗弯
4、和抗扭惯矩和求主梁截面的重心位置,主梁截面见图单位mm。行车道板平均厚度:=(12+20)=16(𝑐𝑚)截面重心位置:=20.4cm=(22018)+(22018)1618=2639760.85计算主梁抗扭惯矩:查表得: = 16220 = 0.0727,= 13 = 18(90-16)=0.243,=0.282=220+0.28274=4220755.09由表2-5-1知:n=5时=1.042,𝛽 =,中G 取0.43E,带入得:𝛽=(2) 计算、号梁横向影响线竖标值=0.2+0.4=0.6 =0.2-0.4=-0.2由上可以绘
5、制出梁影响线。车辆荷载:=0.682人群荷载:= = 0.655(3) 计算、号梁横向影响线竖标值 =0.2+0.2=0.4=0.2-0.2=0由上可以绘制出梁影响线。车辆荷载:=0.541人群荷载:= = 0.427(4)计算号梁横向影响线竖标值=0.2=0.2由上可以绘制出梁影响线。车辆荷载:=0.4人群荷载:=0.4影响线如下所示2、支点处荷载横向分布系数(杠杆原理法)(1)计算支点处、号梁的横向分布系数车辆荷载:=0.409人群荷载:=1.273(2)计算支点处、号梁的横向分布系数车辆荷载:=0.591人群荷载:=0(3)计算支点处号梁的横向分布系数车辆荷载:=0.796人群荷载:=0
6、横向分布系数沿跨长的变化如下图所示3、各主梁荷载横向分布系数汇总各主梁荷载横向分布系数荷载人群𝑚𝑟汽车𝑚𝑞𝑚0𝑚𝑙4𝑚𝑐𝑚0𝑚𝑙4𝑚𝑐1 、5 号梁1.2730.6550.6550.4090.6820.6822 、4 号梁00.4270.4270.5910.5410.5413 号梁00.4000.4000.7960.4000.400二、内力计算1、计算恒载集度恒载计算表:构
7、件名单位构件体积及算式(𝑚2)主梁g1 = =12.13𝑘𝑁𝑚横 隔 梁中梁=1.81 𝑘𝑁𝑚边梁=3.01 𝑘𝑁𝑚桥面铺装沥青混凝土:g2 = 0.02 23 9 𝑘𝑁𝑚 5 = 0.828 𝑘𝑁𝑚混凝土垫层(取平均厚6cm):g3 = 0.06 23 9 𝑘𝑁𝑚 5 =2.48 Ү
8、96;𝑁𝑚3.726 𝑘𝑁𝑚人行道与栏杆g4 = 6 2 𝑘𝑁𝑚 5 = 2.4 𝑘𝑁𝑚合计中主梁g中 = 12.13 + 1.81+ 0.828 + 2.48 + 2.4 = 19.648 𝑘𝑁𝑚边主梁g边 = 12.13 + 3.01+ 0.828 + 2.48 + 2.4 = 20.848 𝑘𝑁𝑚2、 恒载内力计算梁内各
9、截面的弯矩 M 和剪力 Q 计算公式为:其中x 为计算截面到支点的距离恒载内力计算表:内力截面位置 x中梁(2 、3 、4 号)边梁(1 、5 号)弯矩𝑀(𝑘𝑁 𝑚)剪力𝑄𝑘𝑁弯矩𝑀(𝑘𝑁 𝑚)剪力𝑄𝑘𝑁x = 0091.13096.94𝑥 = 𝑙4159.3168.52169.0472.71𝑥 = 𝑙2212
10、.420225.3903、活载内力(1)计算各项参数简支梁桥的基频:=0.02640 = = = =11.417=11.082根据桥规(JTG D602023)中第 4.3.2 条之 5,当1.5𝐻𝑧 𝑓 16𝐻𝑧时, = 0.1767 ln 𝑓 0.0157。各主梁冲击系数主梁1+1,5号梁1.4154442,3,4号梁1.4099桥面车行道为9.0m 宽,双车道不折减,故 = 1.0简支梁控制截面内力影响线及影响线面积内力影响线面积类型截面影响线面积影响线图式𝑀12 =
11、9897;2=10.81𝑄12 = 𝑙=9.3=1.16𝑄0 = 𝑙=9.3=4.65 = 𝑙2= =8.12𝑚2M𝑙4 = 𝑙= 9.3=2.62 𝑚2Q𝑙4公路I级荷载:𝑞𝑘 = 10.5 𝑘𝑁𝑚 =180=197.2KN (按桥规JTG D602023 内插求得)人群荷载:3.0kN 𝑚y =𝑙/4=2.325车辆荷载:
12、=人群荷载:=.(2)各主梁跨中弯矩计算表梁号 1.41510.682(10.510.81+197.22.325) = 551.99𝑘𝑁 𝑚 0.655(3.01) 10.81= 17.54𝑘𝑁 𝑚1 、50.541 1 1.409 (10.5 10.81 + 197.22.325) = 436.01𝑘𝑁 𝑚 0.427 (3.0 1) 10.81=13.84𝑘𝑁 𝑚2 、40.4 1 1.409 (10
13、.5 10.81 + 197.2 2.325) = 322.38𝑘𝑁 𝑚0.4 (3.0 1)10.81= 12.97𝑘𝑁 𝑚3(3)计算跨中截面最大剪力梁号1.415 1 0.6820.655 (3.0 1) (10.5 1.63 + 1.21 、5 1.16197.2 0.5)= 2.28𝑘𝑁 = 130.70𝑘𝑁 1.409 1 0.5410.427 (3.0 1) (10.5 1.63 + 1.22 、41.16197.2 0.
14、5)=1.49𝑘𝑁 = 103.24𝑘𝑁 1.409 1 0.40.400 (3.0 1) (10.5 1.63 + 1.231.16192.7 0.5)= 1.39𝑘𝑁 = 76.33𝑘𝑁 (4)计算支点截面最大剪力计算、号梁车道荷载计算横向分布系数变化区长度:a =9.34.65=0m影响线面积:=+=1.41510.682(10.54.65 +1.2197.21) +=275.48+附加三角形荷载重心处的影响线坐标为:=1.108且=1.415=-91.41 &
15、#119896;𝑁= 275.48-91.41 =184.07𝑘𝑁人群荷载计算:=+=0.65534.65+ (1.273 0.655) 3.0 1.108=9.14𝑘𝑁计算、号梁车道荷载计算横向分布系数变化区长度:a =9.34.65=0m影响线面积:=+=1.4090.541(10.54.65 +1.2197.21) +=217.60+附加三角形荷载重心处的影响线坐标为=1.108且=1.409=16.67𝑘𝑁= 217.60 + 16.67 = 234.27 𝑘
16、𝑁人群荷载计算=+=0.42734.65+ (1.273 0.655) 3.0 1.108=5.96 𝑘𝑁计算号梁车道荷载计算横向分布系数变化区长度a =9.34.65=0m影响线面积:=+ =1.40910.400(10.54.65 +1.2197.21) +=160.89+附加三角形荷载重心处的影响线坐标为=1.108且=1.409=132.04 𝑘𝑁= 160.89+132.04 = 292.93 𝑘𝑁人群荷载计算=+=0.434.65+() 3.0 1.108=5.58
17、119896;𝑁(5)各梁支点处最大剪力汇总表梁号max 𝑄0𝑞max 𝑄0𝑟1 、5 号梁184.07𝑘𝑁9.55𝑘𝑁2 、4 号梁234.27𝑘𝑁5.96𝑘𝑁3 号梁292.93𝑘𝑁5.58𝑘𝑁(6)计算𝑙4处活荷载内力、号梁弯矩汽车= 1.415 1 0.682 (197.2 1.744 + 10.5 8
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