橋梁工程課程設(shè)計計算書---二級公路

1、<p>　　橋梁工程課程設(shè)計計算書</p><p><b>　　一、設(shè)計資料</b></p><p><b>　　公路等級：二級公路</b></p><p>　　設(shè)計荷載：公路—II級,人群3.5KN/m2，欄桿及人行道的重量按5.0KN/m計；</p><p>　　橋面凈空：2車道+2&

2、#215;1.5m人行道；</p><p>　　設(shè)計時速：根據(jù)規(guī)范取值</p><p>　　地質(zhì)水文情況：河床地面線為（從左到右）：0/0，－1.1/4，－1.6/8，－2.4/14，－3/18，-3.5/22，－4.1/28，－4.6/38，-2.9/42，－1.6/47，－1.3/53，0 /60，（分子為高程，分母為離第一點的距離，單位為米）；地質(zhì)假定為花崗巖；</p>

3、<p>　　設(shè)計洪水位-2.4m，非通航河流。</p><p>　　橋梁分孔：30m+30m簡支梁 2車道</p><p>　　材料容重：水泥砼23 KN/m3，鋼筋砼25 KN/m3，瀝青砼21 KN/m3</p><p><b>　　二、縱斷面設(shè)計</b></p><p><b>　　1、橋梁分

4、孔</b></p><p>　　考慮到橋梁全長為60m，結(jié)合總造價和施工工藝，且橋梁無通航要求，橋梁分孔為30m+30m簡支梁。</p><p><b>　　2、計算跨徑的確定</b></p><p>　　伸縮縫寬度，中小橋為2—5cm，支座中心線至梁端的距離為27.5cm。計算跨徑是兩相鄰支座中心線間的距離。確定為29.4m。&l

5、t;/p><p><b>　　3、橋道高程的確定</b></p><p>　　對于跨河橋梁，橋道高程應(yīng)保證橋下通航和泄洪的需要；為了保證橋下流水凈空，對于梁式橋，梁底一般應(yīng)高出設(shè)計洪水位不小于50cm,高出最高流水水位75cm；支座底面應(yīng)高出設(shè)計洪水位不小于25cm，高出最高流冰水位不小于50cm，但如果支座部分由圍護隔水者可不受此限制。據(jù)此，以河床地面線為±0

6、.000，支座底面高程為+3.900m，河床地面線起點高程為+5.000m。</p><p>　　4、縱坡（豎曲線半徑）以及橋梁下部結(jié)構(gòu)布置</p><p>　　對于大、中橋梁，為了利于橋面排水和降低引道路堤高度，往往設(shè)置從中間向兩端傾斜的雙向縱坡。橋上縱坡不宜大于4%；橋頭引道縱坡不大于5%。據(jù)此，取橋上縱坡為2%，則橋梁跨中截面高程為+5.600m。</p><p&

7、gt;　　橋梁下部結(jié)構(gòu)布置：橋臺采用實體重力式橋臺；橋墩采用鋼筋混凝土薄壁墩，基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。</p><p>　　5、橋梁縱斷面圖如下圖所示：</p><p><b>　　圖1：橋梁縱斷面</b></p><p><b>　　三、橫斷面設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計要求公路等級為二級，橋面

8、凈空2車道+2×1.5m人行道，設(shè)計速度為60km/h，根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》，車道寬度W取3.50m，凈空高度H為5.0m，側(cè)向?qū)挾萀為0.25m，橋涵凈空頂角寬度E為0.5m。不設(shè)置單獨的自行車道，不設(shè)置中央分隔帶。</p><p>　　近年來國內(nèi)外對于中小跨徑的橋梁，絕大部分采用裝配式的鋼筋混凝土簡支梁橋或預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。此橋采用裝配式簡支梁橋，并采用T行梁橋，優(yōu)點是：制造簡單，肋內(nèi)配

9、筋可做成剛勁的鋼筋骨架，主梁之間借助間距為4—6m的橫隔梁來連接，整體性好，接頭也較方便。不足之處在于截面形狀不穩(wěn)定，運輸和安裝較復(fù)雜。</p><p>　　欄桿高度規(guī)定不小于110cm。欄桿柱的間距一般為1.6—2.7m。設(shè)計采用鋼筋混凝土欄桿，在欄桿柱間設(shè)置上下兩道鋼筋混凝土扶手的簡易結(jié)構(gòu)。插于人行道梁預(yù)留孔內(nèi)的欄桿柱的截面為18cm×14cm，內(nèi)配4根Φ10的豎向鋼筋，扶手截面為12cm×

10、;8cm，內(nèi)配4根Φ8的縱向鋼筋。欄桿扶手用水泥砂漿固定在柱的預(yù)留孔內(nèi)，應(yīng)該注意，在靠近橋面伸縮縫處的所有欄桿，均應(yīng)使扶手與柱之間能自由變形。</p><p>　　人行道的設(shè)計：根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》中標描述：一、二、三、四級公路上橋梁的橋上人行道和自行車道的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)需要而定，并應(yīng)與前后路線布置協(xié)調(diào)。人行道、自行車道與行車道之間，應(yīng)設(shè)分隔設(shè)施。一個自行車道的寬度為 1.0m ；當單獨設(shè)置自行車道時，不宜

11、小于兩個自行車道的寬度。人行道的寬度宜為 0.75m 或 1.Om ；大于 1.0m 時，按 0.5m 的級差增加。當設(shè)路緣石時，路緣石高度可取用 0.25～0.35m 。據(jù)此設(shè)計人行道寬度為1.5m，路緣石寬度為0.15m，人行道和路緣石高出行車道面0.25m,橫向坡度為1.5%。</p><p>　　公路和城市橋梁，為了利于橋面排水，應(yīng)根據(jù)不同類型的橋面鋪裝，設(shè)置從橋面中央傾向兩側(cè)1.5%—3%的橫向坡度。據(jù)

12、此設(shè)計橫向坡度為2%。</p><p>　　根據(jù)規(guī)范，高速公路、一級公路上橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于 70mm ；二級及二級以下公路橋梁的瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度不宜小于 50mm 。據(jù)此設(shè)計瀝青混凝土橋面鋪裝層厚度為50mm。</p><p>　　行車道不設(shè)置中央分隔帶，按照《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》 (JTG D60—2004)，左路肩取0.5m，右路肩取0.25m。車道寬度

13、為3.5m×2=7m。橫坡為2.0%。</p><p><b>　　橫斷面圖如下：</b></p><p><b>　　圖2：橋梁橫斷面圖</b></p><p>　　四、主要控制截面尺寸擬定</p><p>　　主梁的布置、梁高、橫隔梁布置、梁肋尺寸、翼板尺寸及橫隔梁尺寸。</p&

14、gt;<p><b>　　1、主梁布置</b></p><p>　　橋梁總寬為0.5+14+1.5×2+0.25×2=18m。采用的翼板寬度為1.8m，因此設(shè)計為1.8m×10=18m。橫斷面共十片梁。</p><p><b>　　2、梁高</b></p><p>　　通過對跨徑

15、10m和20m的T梁的經(jīng)濟分析，高跨比的經(jīng)濟范圍大約為1/11—1/16，跨徑大的取用偏小的值。對于跨徑10m、13m、16m和20m的標準設(shè)計所采用的梁高相應(yīng)為0.9m、1.0m、1.1m和1.3m，據(jù)此，因為跨徑為30m、選擇梁高為1.1m。高跨比為1/14.545。</p><p><b>　　3、橫隔梁布置</b></p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力

16、混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D26-2004），當梁橫向剛性連接時，橫隔梁間距不應(yīng)大于10m。故當T梁的跨徑稍大時（一般在13m以上時），需在跨徑內(nèi)增設(shè)一道橫隔梁。據(jù)此設(shè)計橫隔梁在兩支座截面、1/4截面、1/2截面、3/4截面共設(shè)置5道橫隔梁。</p><p><b>　　4、主梁梁肋尺寸</b></p><p>　　主梁梁肋的寬度，在滿足抗剪強度需要的前提下，一般

17、做的較薄，以減小構(gòu)建的自重，從保證梁肋的屈曲穩(wěn)定條件以及不致使搗固混凝土發(fā)生困難方面考慮，梁肋寬度不能小于14cm，實踐中通常采用18—20cm，據(jù)此，設(shè)計采用18cm。</p><p><b>　　5、橫隔梁尺寸</b></p><p>　　跨中橫隔梁的高度應(yīng)保證具有足夠的抗彎剛度，通?？勺龀芍髁焊叨鹊?/4左右，據(jù)此設(shè)計為80cm。橫隔梁的肋寬通常采用12—16c

18、m，且宜做成上寬下窄和內(nèi)寬外窄的楔形，以便脫模，據(jù)此肋寬采用12cm。</p><p><b>　　6、主梁翼板尺寸</b></p><p>　　翼板的寬度比主梁中距小2cm，為1.78m，以便在安裝過程中易于調(diào)整T梁的位置和制作上的誤差。為了保證翼板與梁肋的銜接處的厚度應(yīng)不小于主梁高度的1/10，取0.11m，端部取100mm。</p><p&g

19、t;　　主要控制截面圖如下圖3所示：</p><p>　　圖3：主要控制截面尺寸</p><p><b>　　五、恒載內(nèi)力計算</b></p><p>　　設(shè)計荷載：公路—II級,人群3.5KN/m2，欄桿及人行道的重量按5.0KN/m計；材料容重：水泥砼23 KN/m3，鋼筋砼25 KN/m3，瀝青砼21 KN/m3</p>&

20、lt;p><b>　　1、恒載集度</b></p><p><b>　　主梁：</b></p><p><b>　　橫隔梁：</b></p><p><b>　　①邊主梁：</b></p><p><b>　　橋面鋪裝層：</b>

21、;</p><p><b>　　欄桿和人行道：</b></p><p>　　作用于邊主梁的全部橫載g為：</p><p><b>　　2、橫載內(nèi)力</b></p><p>　　計算邊主梁的彎矩，計算圖式如下圖所示，則：</p><p>　　各計算截面的剪力和彎矩值，列于下表中

22、：</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　六、荷載橫向分布系數(shù)計算</p><p>　　1、支點橫向分布系數(shù)的計算</p><p>　　按杠桿原理法進行荷載橫向分布計算，其基本假定是忽略主梁之間橫向結(jié)構(gòu)的聯(lián)系作用，即假設(shè)面板在主梁上斷開，而當做沿橫向支承在主梁上的簡支梁或懸臂梁來考慮。當橋上荷載作

23、用在靠近支點處時，荷載的絕大部分通過相鄰的主梁直接傳至墩臺，實踐中人們習慣于安全地用杠桿原理分布法來計算荷載位于靠近支點時的橫向分布系數(shù)。</p><p>　　首先繪制1號梁的荷載橫向影響線，如下圖4所示：</p><p>　　圖4：杠桿原理法計算橫向分布系數(shù)</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60—2004）規(guī)定，在橫向影響線上確定荷載沿

24、橫向最不利的布置位置。對于車輛荷載，規(guī)定車輪的橫向輪距為1.80m，兩列汽車車輪的橫向最小間距為1.30m，車輪距離人行道緣石最少為0.50m。求出相應(yīng)于荷載位置的影響線數(shù)標值（標注于圖中），可得1號梁的最大荷載值如下：</p><p><b>　　車輛荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><

25、p>　　式中，和相應(yīng)為汽車荷載軸重和每延米的人群荷載集度；由此可得1號梁和10號梁在車輛荷載和人群荷載作用下的最不利荷載橫向分布系數(shù)分別為：，。</p><p>　　2、跨中橫向分布系數(shù)的計算</p><p>　　橋梁在支點、四分點和跨中都有設(shè)置橫隔梁，因此橋梁橫向結(jié)構(gòu)的剛度很大，橋梁分為兩幅計算，寬跨比B/l=0.584接近0.5，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(shù)

26、。</p><p>　　圖5：偏心壓力法計算橫向分布系數(shù)</p><p>　　本橋各根主梁的橫截面均相等，一幅梁數(shù)n=5，梁間距為1.80m，則可按公式來計算內(nèi)力：</p><p>　　由此，1號梁的橫向影響線豎標值為：</p><p>　　由和繪制1號梁橫向影響線，如下圖所示，圖中按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）確定汽

27、車荷載的最不利荷載位置。</p><p><b>　　車輛荷載：</b></p><p><b>　　人群荷載：</b></p><p>　　3、同理可得其它控制截面的橫向分布系數(shù)值，都列于下表：</p><p><b>　　表3</b></p><p>

28、;　　圖6:1號梁與3號梁汽車荷載、人群荷載橫向分布系數(shù)沿跨長變化圖</p><p><b>　　七、活載內(nèi)力計算</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　圖7：主梁控制截面彎矩影響線</p><p><b>　　②</b></p>&

29、lt;p>　　圖8：主梁控制截面剪力影響線</p><p><b>　　邊主梁（1號梁）：</b></p><p>　　1、計算跨中車道荷載的最大彎矩</p><p><b>　　簡支梁橋的基頻計算</b></p><p><b>　　簡支梁橋： </b></p&g

30、t;<p>　　式中——結(jié)構(gòu)的計算跨徑(m)；</p><p>　　——結(jié)構(gòu)材料的彈性模量(N/)，本橋采用C40的；</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中截面的截面慣矩()，計算得0.04179；</p><p>　　—結(jié)構(gòu)跨中處的單位長度質(zhì)量(Kg/m)，當換算為重力計算時，其單位應(yīng)為(N/)；</p><p>　　G——結(jié)構(gòu)跨中

31、處延米結(jié)構(gòu)重力(N/m)；</p><p>　　g——重力加速度，g＝9.81(m/)。</p><p>　　因此，將以上值代入計算公式得：</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）中4.3.2條之5，當1.5Hz14Hz時，，則可得：</p><p><b>　　，雙車道不折減。</b&g

32、t;</p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）車道荷載的均布荷載標準值，對于公路—Ⅱ級車道荷載的均布荷載值為：。；[按《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）內(nèi)插求得]</p><p>　　圖9：主梁1/2點彎矩計算圖示</p><p><b>　　故得：</b></p><p

33、>　　2、計算跨中人群荷載的最大彎矩</p><p>　　3、計算四分之一點截面車道荷載的最大彎矩</p><p>　　圖11：主梁1/4點彎矩計算圖示</p><p><b>　　故得：</b></p><p>　　4、計算四分之一點截面人群荷載的最大彎矩</p><p>　　八、主梁內(nèi)力

34、組合和包絡(luò)圖</p><p><b>　　表4</b></p><p><b>　　1、邊主梁</b></p><p>　　承載能力極限狀態(tài)組合設(shè)計值包絡(luò)圖</p><p>　　圖17：邊主梁承載能力極限狀態(tài)組合設(shè)計值包絡(luò)圖</p><p>　　短期作用組合設(shè)計值包絡(luò)圖<

35、;/p><p>　　圖18: 邊主梁短期作用組合設(shè)計值包絡(luò)圖</p><p>　　長期作用組合設(shè)計值包絡(luò)圖</p><p>　　圖19：邊主梁長期作用組合設(shè)計值包絡(luò)圖</p><p><b>　　九、文獻資料</b></p><p>　　1、中華人名共和國行業(yè)標準，《公路工程技術(shù)標準》（JTG B01

36、-2003），北京：人民交通出版社，2004。</p><p>　　2、中華人民共和國行業(yè)標準，《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）含條文說明，北京：人民交通出版社，2004。</p><p>　　3、中華人民共和國行業(yè)標準，《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D62-2004）含條文說明。</p><p>　　4、《橋梁工程》，姚