橋梁工程課程設計---鋼筋混凝土簡支t梁上部結構設計

1、<p>　　《橋梁工程》課程設計</p><p>　　—鋼筋混凝土簡支T梁上部結構設計</p><p>　　科目名稱 橋梁工程 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　學生學號 </p><p&g

2、t;　　所在院系 建筑工程系 </p><p>　　任課教師 </p><p><b>　　20012.6</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一·課程設計的目的……………………………………………………

3、…………………………1</p><p>　　二·課程設計的題目………………………………………………………………………………1</p><p>　　三·設計資料………………………………………………………………………………………….1</p><p>　　四·計算橋面板的設計內力………………………………………………………………….2<

4、/p><p>　　1·永久作用內力計算…………………………………………………………………….2</p><p>　　2·汽車作用內力計算…………………………………………………………………….3</p><p>　　3.作用效應組合……………………………………………………………………………4</p><p>　　五·主

5、梁內力計算………………………………………………………………………………..5</p><p>　　1.荷載橫向分布系數計算……………………………………………………………5</p><p>　　2.永久作用內力計算……………………………………………………………………7</p><p>　　3.活載內力計算……………………………………………………………………………8&l

6、t;/p><p>　　六·橫隔梁內力計算…………………………………………………………………………..11</p><p>　　七·支座設計………………………………………………………………………………………13</p><p>　　八·設計依據………………………………………………………………………………………15</p><

7、;p><b>　　一、課程設計的目的</b></p><p>　　《橋梁工程》課程是道路與橋梁工程技術專業(yè)的一門主要專業(yè)課。在學完《橋梁工程》后，為使學生更系統地掌握所學知識，并能夠應用橋梁設計規(guī)范、計算手冊和標準圖等進行橋梁上部結構設計計算，特安排本次課程設計。</p><p><b>　　二、課程設計題目</b></p>

8、<p>　　按照《橋梁工程》教學大綱的要求，本次課程設計的題目是：鋼筋混凝土簡支T梁上部結構設計計算。</p><p><b>　　三、設計資料</b></p><p>　　1、橋面凈寬：7+2*0.75</p><p><b>　　主梁根數：5根</b></p><p>　　主梁間距：1

9、60cm</p><p>　　主梁高度：h=130cm </p><p>　　主梁肋寬：b=20cm</p><p>　　翼緣板厚度：10~14cm C30混凝土，r=25kN/m3</p><p>　　橋面鋪裝： 4cm的瀝青混凝土，r=23kN/m3</p><p>　　混凝土墊層： 7~9cm，考慮橫坡，r=24

10、kN/m3</p><p>　　人行道+欄桿：5kN/m3 厚度為40cm</p><p><b>　　2、跨徑</b></p><p><b>　　標準跨徑：20m</b></p><p>　　計算跨徑：19.7m</p><p>　　實際梁長：19.6m</p>

11、;<p><b>　　3、作用</b></p><p>　　公路II級荷載 人群荷載為3kN/m</p><p>　　T形梁尺寸表（單位：m）</p><p><b>　　橋梁橫斷面圖</b></p><p><b>　　橋梁縱斷面圖</b></p>

12、<p>　　主梁斷面圖 橫梁斷面圖</p><p>　　四、計算橋面板的設計內力</p><p>　　（一）永久作用內力計算</p><p>　　1、每延米板上的恒載g</p><p><b>　　瀝青混凝土：</b></p><p&g

13、t;<b>　　混凝土墊層：</b></p><p><b>　　T型梁：</b></p><p><b>　　人行道+欄桿：</b></p><p><b>　　合計：</b></p><p>　　2每米板寬的恒載內力</p><p&

14、gt;<b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　剪力：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p>　?。ǘ┢囎饔脙攘τ嬎?lt;/p><p>　　如圖所示，將后輪作用在鉸縫軸線上，后軸作用力140kN其軸壓分布寬如圖，對于車輪荷載中后

15、軸車輪著地長度a2=0.2m，寬度b2=0.60m則：</p><p>　　荷載對于懸臂根部的有效分布寬度：</p><p><b>　　沖擊系數：</b></p><p>　　作用于每米板寬條上的彎矩為：</p><p>　　作用于每米板寬上的剪力為：</p><p><b>　?。ㄈ?/p>

16、）作用效應組合</b></p><p>　　1、承載能力極限狀態(tài)：</p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　剪力：</b></p><p>　　2、正常使用極限狀態(tài)：</p><p><b>　　短期效應組合：</b

17、></p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　剪力：</b></p><p><b>　　長期效應組合：</b></p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　

18、剪力：</b></p><p><b>　　五、主梁內力計算</b></p><p>　?。ㄒ唬┖奢d橫向分布系數計算</p><p>　　1、杠桿法計算荷載橫向分布系數</p><p>　　1）繪制1、2、3號梁的荷載橫向影響線如圖所示</p><p>　　2）再根據《公路橋涵設計通用

19、規(guī)范》（JTG D60-2004）</p><p>　　規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利布置位置。</p><p><b>　　如圖所示：</b></p><p><b>　　對于1號梁：</b></p><p><b>　　車輛荷載：</b></p>&

20、lt;p><b>　　人群荷載：</b></p><p><b>　　對于2號梁：</b></p><p>　　車輛荷載： 人群荷載：</p><p><b>　　對于3號梁：</b></p><p>　　車輛荷載： 人群荷載：</p><p&

21、gt;　　4、5號梁與2、1號梁對稱，故荷載的橫向分布系數相同，匯總如下：</p><p>　　2、修正偏心壓力法計算荷載橫向分布系數</p><p>　　假設：荷載位于1號梁</p><p>　　1）條件：長寬比為，故可按偏心壓力法來繪制橫向影響線并計算橫向分布系數。</p><p><b>　　2）計算和：</b>&

22、lt;/p><p>　　對于翼板，對于梁肋查下表得</p><p><b>　　所以：，</b></p><p>　　3）計算抗扭修正系數β</p><p>　　與主梁根數有關的系數ε</p><p>　　則n=5，ε=1.042 G=0.425E</p><p>　　4）計

23、算荷載橫向影響線豎標值和</p><p>　　本橋的各根主梁的橫截面積均相等，梁數為5，梁的間距為1.6m，則：</p><p>　　由和繪制荷載作用在1號梁上的影響線如上圖所示，圖中根據《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿橫向最不利布置位置。</p><p>　　進而由和繪制的影響線計算0點得位置，設0點距離1號梁的距

24、離為x，則：</p><p>　　0點已知，可求各類荷載相應于各個荷載位置的橫向影響線豎標值</p><p>　　5）計算荷載的橫向分布系數</p><p><b>　　車輛荷載</b></p><p><b>　　人群荷載</b></p><p>　?。ǘ┊敽奢d位于2號梁

25、時</p><p>　　與荷載作用在1號梁的區(qū)別以下：</p><p>　　與荷載作用在1號梁的情況相比，顯然沒有其危險。</p><p>　?。ㄈ┊敽奢d位于3號梁時</p><p>　　與荷載作用在1號梁的區(qū)別以下：</p><p>　　則荷載的橫向分布系數</p><p><b>

26、;　　車輛荷載</b></p><p><b>　　人群荷載</b></p><p>　　其他步驟同荷載作用在1號梁時的計算</p><p>　　綜上所述應當按荷載作用在1號梁時計算橫向分布系數。</p><p>　　3、荷載橫向分布系數匯總</p><p>　　（二）永久作用內力計算

27、</p><p><b>　　1恒載集度 </b></p><p><b>　　主梁：</b></p><p><b>　　橫隔梁：</b></p><p><b>　　對于邊主梁：</b></p><p><b>　　對

28、于中主梁：</b></p><p><b>　　橋面鋪裝層： </b></p><p><b>　　欄桿和人行道：</b></p><p>　　作用于邊主梁的全部恒載g為：</p><p>　　作用于中主梁的恒載強度為：</p><p><b>　　2恒

29、載內力</b></p><p>　　計算主梁的彎矩和剪力，計算圖示如下：</p><p>　　各計算截面的剪力和彎矩值</p><p>　?。ㄈ┗钶d的內力計算</p><p>　　對于已經計算的數據：</p><p>　　1荷載的橫向分布系數</p><p>　　2計算公路--Ⅰ級

30、荷載的跨中彎矩</p><p><b>　　簡支梁橋的基頻：</b></p><p>　　式中：L------結構的計算跨徑，L=19.5m</p><p>　　E------混凝土的彈性模量，C40的E=</p><p>　　-----結構跨中截面的彎矩，=0.07318</p><p>　　-

31、---結構跨中單位長度的質量（=G/g）</p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　根據《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）中的4.3.2條之5，當1.5Hz<=f<=14Hz時，則可得：</p><p>　　，雙車道橫向折減系數為1；</p><p>　　按《公路橋涵設

32、計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　故得：</b></p><p>　　3計算人群荷載的跨中彎矩</p><p>　　4計算跨中截面車道荷載的最大剪力</p><p>　　鑒于跨中剪力影響線的較大坐標

33、位于跨中部分如下圖所示，故也采用全跨統一的荷載橫向分布系數來計算。</p><p><b>　　影響線的面積：</b></p><p><b>　　故得：</b></p><p>　　5計算跨中截面人群荷載的最大剪力</p><p>　　6計算支點截面車道荷載最大剪力</p><

34、p>　　作荷載橫向分布系數沿橋跨方向的變化圖形和剪力影響線如下圖所示。</p><p>　　橫向分布系數變化區(qū)段長度：</p><p>　　對于支點剪力影響線的荷載布置，如圖，</p><p><b>　　影響線的面積為：</b></p><p><b>　　因此：</b></p>

35、<p>　　附加三角形荷載重心處的坐標為：</p><p><b>　　，且</b></p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　故公路--Ⅰ級荷載的支點剪力為：</p><p>　　7計算支點截面人群荷載的最大剪力</p><p>　　人群

36、荷載的橫向分布系數如上圖所示</p><p><b>　　因此：</b></p><p><b>　　六、橫隔梁內力計算</b></p><p>　　（一）以計算車輛荷載的橫隔梁的和為例。</p><p>　　1確定作用在中橫隔梁上的計算荷載</p><p>　　對于跨中橫隔

37、梁的最不利位置布置，如圖所示</p><p>　　縱向一行車輪荷載對中橫隔梁的計算荷載為：</p><p>　　2繪制中橫隔梁的影響線（以p=1作用在1號梁為例）</p><p>　　所以1號5號梁的影響線豎標值為：</p><p><b>　　繪制彎矩影響線</b></p><p>　　P=1作

38、用在1號梁軸上時：</p><p>　　P=1作用在5號梁軸上時：</p><p>　　P=1作用在3號梁軸上時：</p><p>　　有了此3個豎標值和已知影響線折點位置（即計算截面的位置），就可以繪制出影響線如圖所示：</p><p><b>　　繪制剪力影響線</b></p><p>　　對

39、于1號梁截面處的影響線計算如下：</p><p>　　P=1作用在計算截面以右時</p><p>　　即（就是1號梁荷載橫向影響線）</p><p>　　P=1作用在計算截面以左時</p><p><b>　　即</b></p><p>　　繪制影響線如圖所示：</p><p&

40、gt;<b>　　3截面的內力計算</b></p><p>　　將求得的計算荷載在相應的影響線上按最不利荷載位置加載，對于汽車荷載并計入沖擊影響（1+µ），則得：</p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　剪力：</b></p><p>

41、　　鑒于橫隔梁的恒載內力甚小，計算中可略去不計，則按極限狀態(tài)設計的計算內力為：</p><p><b>　　其他計算相同。</b></p><p><b>　　七、支座設計</b></p><p>　?。ㄒ唬┻x用板式橡膠支座</p><p><b>　　汽車荷載</b><

42、/p><p><b>　　人群荷載</b></p><p>　　則按承載力極限狀態(tài)設計時，永久作用和可變作用設計值效應的基本組合如下，其計算反力為：</p><p>　　1確定支座的平面尺寸</p><p>　　選定板式橡膠支座的平面尺寸為a=20cm，b=18cm的矩形見下圖：</p><p>　　

43、局部承壓的強度條件為：</p><p>　　式中，，，C40的，，</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　由此可得（滿足要求）</p><p>　　計算支座的平面形狀系數S，采用中間層橡膠片厚度t=0.5cm，則：</p><p>　　故得橡膠支座的平均容許壓應力,并的橡膠

44、支座的彈性模量為：</p><p>　　按彈性理論驗算橡膠支座的承壓應力，則：</p><p><b>　　（滿足要求）</b></p><p><b>　　2確定支座的厚度</b></p><p>　　主梁的計算溫差為溫度變形由兩端的支座均攤，則每一支座承受的水平位移為：</p>&

45、lt;p>　　為了計算活載制動力引起的水平位移，首先要確定作用在每一支座上的制動力：</p><p>　　一個車道上的制動力為：，如按車輛荷載計算，則為：，《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定公路—Ⅰ級汽車荷載的制動力標準值不得小于165kN，因此五根梁共有10個支座，每個支座承受的水平力</p><p>　　因此，由公式（2-6-3）和（2-6-4）可得需要的橡

46、膠片總厚度為：</p><p>　　根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定：</p><p>　　選用3層鋼板和4層橡膠片組成的支座，上下層橡膠片厚0.25cm，中間層厚0.5cm薄鋼板厚0.2cm，則橡膠片總厚并<4.0cm（合格）</p><p><b>　　支座總厚：</b></p&g

47、t;<p><b>　　3驗算支座偏移情況</b></p><p>　　支座的平均壓縮變形為:</p><p>　　根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定：尚應滿足</p><p><b>　　，即：（合格）</b></p><p><b

48、>　　計算梁端轉角θ：</b></p><p><b>　　由關系式和可得：</b></p><p>　　設恒載作用下，主梁處于水平狀態(tài)，而已知公路—Ⅰ級荷載下的跨中撓度，代入上式得：（弧度）</p><p>　　最后由式（2-6-6）驗算偏轉情況:即: </p><p>　　4驗算支座的抗滑穩(wěn)定性&l

49、t;/p><p>　　已知恒載的支點反力為</p><p>　　確定汽車荷載引起的最小支承反力，《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D62-2004）規(guī)定為：</p><p>　　前已算得，由式（2-6-10）（提示：推得）計算溫度變化引起的水平力：</p><p>　　最后由式（2-6-8）和式（2-6-9）</p><p&g

50、t;<b>　?。ê细瘢?lt;/b></p><p>　　以及 （合格）</p><p>　　結果表明支座不會發(fā)生相對滑動。</p><p><b>　　八、設計依據</b></p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）</p>