40m跨装配式预应力混凝土简支t梁桥计算--本科毕业设计论文.doc

辽宁工业大学
桥梁工程课程设计计算书

题目： 40m跨装配式预应力混凝土简支T梁桥计算

院 （系）： 土木建筑工程学院
专业班级： 道桥083班
学 号： 080503082
学生姓名： 刘壮
指导教师： 孙荣书

辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 计 算 书
课程设计（论文）任务及评语
院（系）： 土木建筑工程学院 　 教研室：施工教研室
学 号
080503082
学生姓名
刘壮
专业班级
道桥083
课程设计题目
40m跨预应力钢筋混凝土梁桥设计计算
课程设计（论文）任务
该桥设计荷载公路Ⅱ级（人群荷载），主梁全长：39.96m。横隔梁间距自行设计，桥宽：净9＋2×1.5m人行道。
1、完成桥梁横断面、桥面铺装及主梁构造设计，使用CAD按标准出图一张。
2、主梁翼缘板的计算（计算恒载作用下和活载作用下单位板宽的弯矩，要求弯矩内力组合计算）
3、活载横向分布系数的计算（绘制出荷载横向分布系数沿桥跨纵向的变化图）
4、主梁内力计算（恒载内力和活载内力，并按照规范要求组合）
5、横隔梁的内力计算（按偏压法计算中横隔梁内力，计算内容：Q1r、Q2r和M2－3、M3L。）
6、主梁挠度验算（计算由荷载引起的跨中挠度，结构刚度验算及预拱度的设置）
7、支座设计计算（建议采用等厚度的板式橡胶支座。其标准应满足《桥规》的有关规定）

指导教师评语及成绩

序号
内容
满分
得分
1
考勤情况
10

2
按进度完成课程设计，设计计算无误
20

3
设计合理，计算准确，符合规范要求
40

4
计算书文字无误，图纸绘制规范准确
10

5
答辩
20

合计
100

指导教师签字： 学生签字：

2010 年 12月 日

目录

一构造设计及桥面布置 1
二桥面板内力计算 2
三荷载横向分布系数的计算 3
四主梁内力计算 5
五横隔梁内力计算 10
六挠度计算 11
七支座设计 12

一构造设计及桥面布置
1. 桥梁的跨径及桥宽
主梁全长：39.96m（标准跨径为40m）
计算跨径：39.50m
2. 主梁尺寸的确定（梁肋）
主梁间距1.6m～2.2m 取2.15m 五根主梁
高跨比1/15～1/25 梁高取2.3m
3. 横隔梁尺寸的确定
中横隔梁的高度可作成主梁高的3/4左右, 取1.7m
端横隔梁宜与主梁同高 取2.3m
横隔梁的肋宽通常采用12～16cm 取16cm
除端横隔梁，设置三片中横隔梁，共五片；间距为9.5m
4. 主梁肋板尺寸:
翼板根部h/12cm 取20cm，翼缘取18cm，腹板厚度取20cm
马蹄宽度约为肋宽2～4倍，取36cm，高32cm，45°倾斜

表1 T形梁尺寸（m）
主梁长度
计算跨径
主梁高度
梁肋宽度
隔梁高度
隔梁间距
39.96
39.50
2.3
0.20
2.3
9.5
图1 横断面图 单位（cm）

图2 纵断面图 单位（cm）

二桥面板内力计算
1.恒载及内力桥面铺装为5cm厚的沥青表面处治（容重21kN/m3）和平均厚10cm的C25混凝土垫层（容重23 kN/m3），T板材料容重25 kN/m3
每延米板上的恒载：

防水混凝土面层：
图三T梁横断面图 单位（cm）
T梁翼板自重：
合计：
每延米板条的恒载内力 弯矩
剪力
2.公路-Ⅱ级车辆荷载产生的内力
将车辆荷载后轮作用于铰缝轴线上，后轴作用力，由《桥规》查得，其后轮着地长度，宽度，则：
，
图4公路—Ⅱ级的计算图式 单位（m）
荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度：
单轮时 ɑ=ɑd=0.44m
双轮时 ɑ=ɑd+2l=1.04m
冲击系数
作用于每米宽板条上的弯矩为：

3.内力组合

三荷载横向分布系数的计算
1.杠杆法计算
1#梁，2#梁，3#梁支点位置的汽车、人群荷载横向分布系数，并列表表示，如下图所示，相应于荷载位置的影响线
1#梁 汽车
人群
2#梁 汽车
人群

3#汽车

人群 图5按杠杆原理法计算横向分布系数 单位（cm）

2、偏压法
此桥在跨度内设有横隔梁，具有强大的横向连接刚性，承重结构的长宽比为故按刚性横梁法来绘制横向影响线，并计算横向分布系数，本桥各梁横截面均相等，梁数n=5，梁间距为2.15m

则
1#梁影响线竖标值
，
由和计算横向影响线的零点位置解得x=6.45m

2#梁影响线竖标值

3#梁

　　 图6 偏心压力法计算横向分布系数图式 （cm）

四主梁内力计算
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强度为：

作用于中主梁的全部恒载强度为：

②.恒载内力
计算边主梁的弯矩和剪力

表4 恒载内力
内 力
截面
1号梁

2号梁（3号梁）
x=0
Q=442.85
M=0
Q=486.25
M=0
x=L /4
Q=253.96
M=3421.58
Q=278.53
M=3392.35
X=L/2
Q=0
M=4432.67
Q=0
M=4476.83

2.活载内力计算

表5 影响线图式
截面
影响线图式

主梁截面型心到T梁的距离

混凝土，即
所以，则（1+u）=1.204
取=1 （双车道不折减）公路二级 ， 集中荷载，人群荷载
一号梁 ===
（）

处：
（）

跨中：

支点处剪力：

图7 支点剪力计算图式 单位（m）
横向分布长度

汽车作用

人群作用

二号梁与三号梁计算方法同上，略。
表6 一号梁，二号梁，三号梁活载内力
梁号
荷载
M
V
跨中
1/4
跨中
支点
1
汽车
2845.446
2284.979
133.08
314.245
人群
614.345
394.936
15.553
65.2124
2
汽车
2284.396
1780.609
111.39
273.245
人群
387.285
232.912
8.921
35.98
3
汽车
1825.342
1325.26
91.386
192.47
人群
372.616
203.84
8.765
32.69

表7 弯矩组合

项目
组合弯矩
四分点截面
跨中截面
①梁
②梁
③梁
①梁
②梁
③梁
恒载
3421.58
3392.35
3392.35
4432.67
4476.83
4476.83
汽车荷载

1935.84

1765.24

1263.78

2876.52

2296.83

1863.51
人群荷载

376.82

235.16

189.83

625.19

392.94

362.51

1.204
1.204
1.204
1.204
1.204
1.204

1735.24
1587.21
1200.86
2106.20
2106.20
1520.83
基本组合

6970.84

6760.34

5920.96

8950.26

8950.26

8077.93
短期组合

4832.96

4783.26

4365.84

6324.91

6324.91

5846.83
长期组合

4921.06

4213.36

3932.65

5896.93

5610.83

5463.76

表8 剪力组合

项目
剪力弯矩
支点点截面
跨中截面
①梁
②梁
③梁
①梁
②梁
③梁
恒载
435.63
296.36
263.65
0
0
0
汽车荷载
318.24
267.83
198.76
136.78
123.65
92.57
人群荷载

63.96

32.54

28.35

18.23

10.82

9.91

1.204
1.204
1.204
1.204
1.204
1.204

284.96
245.83
172.34
130.52
97.84
74.65
基本组合

1102.84

752.83

478.56

208.76

163.84

123.86
短期组合

687.63

452.69

401.83

98.79

78.52

58.99
长期组合

612.54

384.78

345.23

64.54

49.38

39.24

五横隔梁内力计算
1.绘制中横隔梁的内力影响线
①对于2号梁和3号梁之间的截面弯矩影响线计算如下
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:
对于3号梁只计算P=1作用在1号梁和5号梁的坐标
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：
②对于影响线:
P=1作用在计算截面以右时，
P=1作用在计算截面以左时，
③对于影响线:
P=1作用在计算截面以右时，
P=1作用在计算截面以右时，
2.确定作用在中横隔梁的计算荷载
对于跨中横隔梁的最不利荷载布置见下图：
纵向一列车轮对于中横隔梁的计算荷载为：
计算弯矩时：

计算剪力时：

图8 中横隔梁内力影响线 单位（m）
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1+μ=1.204
公路二级荷载:
汽车作用弯矩

人群弯矩

剪力计算
汽车作用

人群作用

荷载组合:

六挠度计算
根据以上计算可知跨中截面主梁结构自重产生的最大弯矩
，汽车产生的最大弯矩（不计冲击力）为，人群产生的最大弯矩为
1.验算主梁的变形
按《桥规》规定，验算主梁的变形时，不计入结构自重产生的长期挠度，汽车不计入冲击力，则可变荷载频遇值产生的跨中长期挠度：
符合规定
2.判断是否设置预拱度
应设置预拱度
3.计算预拱度最大值

应做成平顺曲线

七支座设计
图9 横隔梁影响线 单位（m）
1.已知支座压力标准，其中结构自重引起的反力标准值，公路二级和人群荷载引起的支座反力标准值分别为183.95和7.47，公路一级和人群荷载作用下产生的跨中挠度，主梁计算温差，设计板式橡胶支座.
2、确定支座平面尺寸
①选， t=0.5㎝.
②计算支座的平面形状系数s
,取
故得橡胶支座的弹性模量:

③验算橡胶支座的承压强度
(合格)
3.确定支座厚度
①主梁的计算温差△t=35℃，温度由两端的支座均摊，则每一支座承受的水平位移为:

②为了计算汽车荷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，按《桥规》,对于桥跨,一个设计车道上公路二极车道荷载总重为: ,则其制动力标准值为,但按《桥规》,不得小于.
经比较,取总制动力为90kN参与计算,五根梁共10个支座,每一支座承受水平力.
③确定需要的橡胶片总厚度

选用4层钢板和5层橡胶片组成的支座，上下层橡胶片厚0.25cm，中间层厚0.5cm薄板厚0.2cm，则(合格)
支座总厚度
4.验算支座偏转情况
①计算支座的平均压缩变形为：

按《桥规》规定，尚应满足即 （合格）
②计算梁端转角
③验算偏转情况
即 （合格）
5.验算支座的抗滑稳定性
①计算温度变化引起的水平力

②验算滑动稳定性
（合格）
（合格）
结果表明支座不会发生相对滑动
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