橋梁工程課程設(shè)計(jì)---鋼筋混凝土簡支t梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《橋梁工程》課程設(shè)計(jì)</p><p>　　—鋼筋混凝土簡支T梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　科目名稱 橋梁工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué)生學(xué)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(shè)計(jì)的目的……………………………………………………

3、…………………………1</p><p>　　二·課程設(shè)計(jì)的題目………………………………………………………………………………1</p><p>　　三·設(shè)計(jì)資料………………………………………………………………………………………….1</p><p>　　四·計(jì)算橋面板的設(shè)計(jì)內(nèi)力………………………………………………………………….2<

4、/p><p>　　1·永久作用內(nèi)力計(jì)算…………………………………………………………………….2</p><p>　　2·汽車作用內(nèi)力計(jì)算…………………………………………………………………….3</p><p>　　3.作用效應(yīng)組合……………………………………………………………………………4</p><p>　　五·主

5、梁內(nèi)力計(jì)算………………………………………………………………………………..5</p><p>　　1.荷載橫向分布系數(shù)計(jì)算……………………………………………………………5</p><p>　　2.永久作用內(nèi)力計(jì)算……………………………………………………………………7</p><p>　　3.活載內(nèi)力計(jì)算……………………………………………………………………………8&l

6、t;/p><p>　　六·橫隔梁內(nèi)力計(jì)算…………………………………………………………………………..11</p><p>　　七·支座設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………13</p><p>　　八·設(shè)計(jì)依據(jù)………………………………………………………………………………………15</p><

7、;p><b>　　一、課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　《橋梁工程》課程是道路與橋梁工程技術(shù)專業(yè)的一門主要專業(yè)課。在學(xué)完《橋梁工程》后，為使學(xué)生更系統(tǒng)地掌握所學(xué)知識，并能夠應(yīng)用橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范、計(jì)算手冊和標(biāo)準(zhǔn)圖等進(jìn)行橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，特安排本次課程設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計(jì)題目</b></p>

8、<p>　　按照《橋梁工程》教學(xué)大綱的要求，本次課程設(shè)計(jì)的題目是：鋼筋混凝土簡支T梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　　1、橋面凈寬：7+2*0.75</p><p><b>　　主梁根數(shù)：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(biāo)準(zhǔn)跨徑：20m</b></p><p>　　計(jì)算跨徑：19.7m</p><p>　　實(shí)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(jì)算橋面板的設(shè)計(jì)內(nèi)力</p><p>　?。ㄒ唬┯谰米饔脙?nèi)力計(jì)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(jì)：</b></p><p>　　2每米板寬的恒載內(nèi)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>　　（二）汽車作用內(nèi)力計(jì)算</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(shù)：</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(yīng)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(yīng)組合：</b

17、></p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　剪力：</b></p><p><b>　　長期效應(yīng)組合：</b></p><p><b>　　彎矩：</b></p><p><b>　　

18、剪力：</b></p><p><b>　　五、主梁內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　?。ㄒ唬┖奢d橫向分布系數(shù)計(jì)算</p><p>　　1、杠桿法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)</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(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)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(shù)相同，匯總?cè)缦拢?lt;/p><p>　　2、修正偏心壓力法計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　假設(shè)：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(jì)算橫向分布系數(shù)。</p><p><b>　　2）計(jì)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(jì)算抗扭修正系數(shù)β</p><p>　　與主梁根數(shù)有關(guān)的系數(shù)ε</p><p>　　則n=5，ε=1.042 G=0.425E</p><p>　　4）計(jì)

23、算荷載橫向影響線豎標(biāo)值和</p><p>　　本橋的各根主梁的橫截面積均相等，梁數(shù)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(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)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(jìn)而由和繪制的影響線計(jì)算0點(diǎn)得位置，設(shè)0點(diǎn)距離1號梁的距

24、離為x，則：</p><p>　　0點(diǎn)已知，可求各類荷載相應(yīng)于各個(gè)荷載位置的橫向影響線豎標(biāo)值</p><p>　　5）計(jì)算荷載的橫向分布系數(shù)</p><p><b>　　車輛荷載</b></p><p><b>　　人群荷載</b></p><p>　?。ǘ┊?dāng)荷載位于2號梁

25、時(shí)</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(xiǎn)。</p><p>　?。ㄈ┊?dāng)荷載位于3號梁時(shí)</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(shù)</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(shí)的計(jì)算</p><p>　　綜上所述應(yīng)當(dāng)按荷載作用在1號梁時(shí)計(jì)算橫向分布系數(shù)。</p><p>　　3、荷載橫向分布系數(shù)匯總</p><p>　?。ǘ┯谰米饔脙?nèi)力計(jì)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(qiáng)度為：</p><p><b>　　2恒

29、載內(nèi)力</b></p><p>　　計(jì)算主梁的彎矩和剪力，計(jì)算圖示如下：</p><p>　　各計(jì)算截面的剪力和彎矩值</p><p>　?。ㄈ┗钶d的內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　對于已經(jīng)計(jì)算的數(shù)據(jù)：</p><p>　　1荷載的橫向分布系數(shù)</p><p>　　2計(jì)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(jié)構(gòu)的計(jì)算跨徑，L=19.5m</p><p>　　E------混凝土的彈性模量，C40的E=</p><p>　　-----結(jié)構(gòu)跨中截面的彎矩，=0.07318</p><p>　　-

31、---結(jié)構(gòu)跨中單位長度的質(zhì)量（=G/g）</p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004）中的4.3.2條之5，當(dāng)1.5Hz<=f<=14Hz時(shí)，則可得：</p><p>　　，雙車道橫向折減系數(shù)為1；</p><p>　　按《公路橋涵設(shè)

32、計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60—2004）：</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　故得：</b></p><p>　　3計(jì)算人群荷載的跨中彎矩</p><p>　　4計(jì)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(biāo)

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

34、p>　　作荷載橫向分布系數(shù)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(shù)變化區(qū)段長度：</p><p>　　對于支點(diǎn)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(biāo)為：</p><p><b>　　，且</b></p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　故公路--Ⅰ級荷載的支點(diǎn)剪力為：</p><p>　　7計(jì)算支點(diǎn)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(shù)如上圖所示</p><p><b>　　因此：</b></p><p><b>　　六、橫隔梁內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　?。ㄒ唬┮杂?jì)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(jì)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(jì)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(biāo)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(shí)：</p><p>　　P=1作用在5號梁軸上時(shí)：</p><p>　　P=1作用在3號梁軸上時(shí)：</p><p>　　有了此3個(gè)豎標(biāo)值和已知影響線折點(diǎn)位置（即計(jì)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(jì)算如下：</p><p>　　P=1作用在計(jì)算截面以右時(shí)</p><p>　　即（就是1號梁荷載橫向影響線）</p><p>　　P=1作用在計(jì)算截面以左時(shí)</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(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　將求得的計(jì)算荷載在相應(yīng)的影響線上按最不利荷載位置加載，對于汽車荷載并計(jì)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(nèi)力甚小，計(jì)算中可略去不計(jì)，則按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的計(jì)算內(nèi)力為：</p><p><b>　　其他計(jì)算相同。</b></p><p><b>　　七、支座設(shè)計(jì)</b></p><p>　　（一）選用板式橡膠支座</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(shè)計(jì)時(shí)，永久作用和可變作用設(shè)計(jì)值效應(yīng)的基本組合如下，其計(jì)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(qiáng)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(jì)算支座的平面形狀系數(shù)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(yīng)力,并的橡膠

44、支座的彈性模量為：</p><p>　　按彈性理論驗(yàn)算橡膠支座的承壓應(yīng)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(jì)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(jì)算活載制動(dòng)力引起的水平位移，首先要確定作用在每一支座上的制動(dòng)力：</p><p>　　一個(gè)車道上的制動(dòng)力為：，如按車輛荷載計(jì)算，則為：，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定公路—Ⅰ級汽車荷載的制動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)值不得小于165kN，因此五根梁共有10個(gè)支座，每個(gè)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(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)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(yàn)算支座偏移情況</b></p><p>　　支座的平均壓縮變形為:</p><p>　　根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D60-2004）規(guī)定：尚應(yīng)滿足</p><p><b>　　，即：（合格）</b></p><p><b

48、>　　計(jì)算梁端轉(zhuǎn)角θ：</b></p><p><b>　　由關(guān)系式和可得：</b></p><p>　　設(shè)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(yàn)算偏轉(zhuǎn)情況:即: </p><p>　　4驗(yàn)算支座的抗滑穩(wěn)定性&l

49、t;/p><p>　　已知恒載的支點(diǎn)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(shè)計(jì)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(jì)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>　　（合格）</b></p><p>　　以及 （合格）</p><p>　　結(jié)果表明支座不會(huì)發(fā)生相對滑動(dòng)。</p><p><b>　　八、設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2004）</p>