橋梁工程簡支梁課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　1.設(shè)計(jì)資料與結(jié)構(gòu)布置</p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　1.1.1 跨徑</b></p><p><b>　　標(biāo)準(zhǔn)跨徑：</b></p><p><b>　　計(jì)算跨徑：</b></

2、p><p><b>　　主梁全長：</b></p><p>　　1.1.2 橋面凈寬</p><p>　　凈8m（行車道）＋2×1（人行道）。</p><p><b>　　1.1.4設(shè)計(jì)荷載</b></p><p>　　公路－Ⅱ級(jí)，人群荷載3.0kN/m，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)

3、。</p><p>　　1.1.5 橋面鋪裝</p><p>　　4cm厚瀝青混凝土面層，其下為C25的混凝土墊層，設(shè)雙向橫坡，坡度為1.5%。兩側(cè)人行道外側(cè)橋面鋪裝厚10cm（4cm厚瀝青面層和6cm厚混凝土墊層）。</p><p><b>　　1.1.6 材料</b></p><p>　　混凝土： 主梁C40，鋼筋混

4、凝土重度為25kN/m3；</p><p>　　瀝青混凝土面層，重度為23kN/m3；</p><p>　　C25混凝土墊層，重度為24kN/m3</p><p>　　1.1.7 主梁數(shù)及橫隔梁數(shù)</p><p>　　主梁數(shù)：5；橫隔梁數(shù)：5。</p><p><b>　　1.2結(jié)構(gòu)布置</b>&

5、lt;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)資料及裝配式簡支梁橋的構(gòu)造要求，現(xiàn)擬定結(jié)構(gòu)尺寸如下：主梁高1.3m，主梁間距為1.6m，梁肋寬為18cm，T形梁翼緣板與腹板交接處厚14cm，翼緣懸臂端厚8cm。設(shè)置五根橫隔梁，橫隔梁上緣16cm，下緣14cm。</p><p>　　2.主梁恒載內(nèi)力計(jì)算</p><p><b>　　2.1恒載集度計(jì)算</b><

6、/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>　　對于中主梁： </b></p><p><b>　　橋面鋪裝

7、層： </b></p><p><b>　　欄桿和人行道：</b></p><p><b>　　合計(jì)： </b></p><p><b>　　對于邊主梁： </b></p><p><b>　　對于中主梁： </b></p>

8、<p>　　2.2、恒載內(nèi)力計(jì)算</p><p>　　計(jì)算內(nèi)梁與邊梁的恒載內(nèi)力。</p><p>　　2.2.1支點(diǎn)截面:</p><p>　　x=0 M=0</p><p>　　邊梁 </p><p>　　內(nèi)梁 </p>

9、<p>　　2.2.2 l/4截面：</p><p><b>　　x= l/4</b></p><p>　　邊梁 </p><p>　　內(nèi)梁 </p><p>　　2.2.3 跨中截面</p><p>　　x= l/2 Q=

10、0</p><p>　　邊梁 </p><p>　　內(nèi)梁 </p><p>　　表2-1 主梁恒載內(nèi)力</p><p>　　注：括號(hào)（）內(nèi)值為中主梁內(nèi)力</p><p><b>　　3主梁活載內(nèi)力計(jì)算</b></p><p>　　

11、3.1支點(diǎn)處荷載橫向分布系數(shù)</p><p>　　按《橋規(guī)》規(guī)定：汽車荷載距人行道邊緣不小于0.5m。在橫向影響線上確定荷載橫向最不利的布置位置。采用杠桿原理法計(jì)算。</p><p>　　支點(diǎn)處各主梁橫向分布情況如下表：</p><p>　　表3-1 支點(diǎn)橫向分布系數(shù)</p><p>　　3.2跨中荷載橫向分布系數(shù)</p>&l

12、t;p>　　此橋在跨度內(nèi)設(shè)有橫隔梁，具有強(qiáng)大的橫向連接剛性，且承重結(jié)構(gòu)的長寬比為：</p><p>　　可按近似偏心壓力法來繪制橫向影響線并計(jì)算橫向分布系數(shù)mc。</p><p>　　3.2.1求荷載橫向分布影響線坐標(biāo)</p><p>　　本橋各根主梁的橫截面均相等，梁數(shù)n=5，梁間距為1.8m，則：</p><p>　　1號(hào)梁在兩邊主

13、梁處得橫向影響線豎標(biāo)值：</p><p>　　2（4）號(hào)梁在兩邊主梁處得橫向影響線豎標(biāo)值：</p><p>　　3號(hào)梁在兩邊主梁處得橫向影響線豎標(biāo)值：</p><p><b>　　===0.2</b></p><p>　　3.2.2畫出各主梁的橫向分布影響線，并按最不利位置布置荷載：</p><p&g

14、t;　　3.2.3計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)</p><p><b>　　1、5號(hào)梁：</b></p><p>　　確定0點(diǎn)位置 </p><p><b>　　解得x=540cm</b></p><p><b>　　車輛荷載</b></p><p>&

15、lt;b>　　人群荷載</b></p><p><b>　　2、4號(hào)梁：</b></p><p>　　確定0點(diǎn)位置 </p><p><b>　　3號(hào)梁：</b></p><p>　　3.3荷載橫向分布系數(shù)匯總</p><p><b&g

16、t;　　表3-2 </b></p><p>　　3.4各梁彎矩、和剪力、計(jì)算</p><p>　　3.4.1汽車荷載作用</p><p>　　公路-Ⅱ級(jí)均布荷載： qk =0.75×10.5=7.875kN/m</p><p>　　對于集中荷載，采用內(nèi)插法：</p><p>　　= 0.75&#

17、215;[180+ ×(17.5-5)]=172.5kN</p><p>　　計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)： =1.2×172.5=207kN</p><p>　　3.4.2主梁抗彎慣性矩</p><p>　　求計(jì)算主梁截面重心位置</p><p>　　翼板的換算平均高度：</p><p><b>　

18、　主梁抗彎慣矩：</b></p><p><b>　　3.4.3沖擊系數(shù)</b></p><p>　　C40混凝土 E=3.25×1010N/m2</p><p>　　單位長度梁重 G=15.53×103N/m</p><p>　　主梁幾何特征 Ic=0.06626

19、m4</p><p>　　簡支梁橋的基頻 </p><p><b>　　沖擊系數(shù) </b></p><p>　　3.4.4 均布荷載和內(nèi)力影響線面積計(jì)算</p><p>　　表3-3 均布荷載和內(nèi)力影響線面積計(jì)算</p><p>　　3.4.5 計(jì)算彎矩、和剪力、 </p>&l

20、t;p>　　以1號(hào)（5）號(hào)梁為例進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，其余值見表3-4。對于雙車道不折減。</p><p>　　公路-Ⅱ級(jí)車道荷載的跨中彎矩：</p><p>　　人群荷載的跨中彎矩：</p><p>　　公路-Ⅱ級(jí)車道荷載的跨中剪力：</p><p>　　人群荷載的跨中剪力：</p><p>　　公路-Ⅱ級(jí)車道荷載的1

21、/4跨彎矩：</p><p>　　人群荷載的1/4跨彎矩：</p><p>　　公路-Ⅱ級(jí)車道荷載的1/4跨剪力：</p><p>　　人群荷載的1/4跨剪力：</p><p>　　表3-4 跨中彎矩,剪力,四分點(diǎn)彎矩,剪力計(jì)算表</p><p>　　3.5計(jì)算支點(diǎn)截面剪力</p><p>　　

22、3.5.1 1號(hào)及5號(hào)梁</p><p>　　繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點(diǎn)剪力影響線如圖:</p><p>　　橫向分布系數(shù)變化區(qū)段長度：</p><p>　　m變化區(qū)荷載重心處的內(nèi)力影響線坐標(biāo)為:</p><p><b>　　影響線面積為：</b></p><p>　　在均布荷

23、載qk作用下剪力：</p><p>　　在集中荷載Pk作用下剪力：</p><p>　　則公路-Ⅱ級(jí)作用下,1號(hào)及5號(hào)梁支點(diǎn)的最大剪力為：</p><p>　　計(jì)算支點(diǎn)截面人群荷載最大剪力：</p><p>　　3.5.2 2號(hào)及4號(hào)梁</p><p>　　繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點(diǎn)剪力影響線如圖:

24、</p><p>　　在均布荷載qk作用下剪力：</p><p>　　在集中荷載Pk作用下剪力：</p><p>　　則公路-Ⅱ級(jí)作用下,1號(hào)及5號(hào)梁支點(diǎn)的最大剪力為：</p><p>　　計(jì)算支點(diǎn)截面人群荷載最大剪力：</p><p><b>　　3.5.3 3號(hào)梁</b></p>

25、<p>　　繪制荷載橫向分布系數(shù)沿橋縱向的變化圖形和支點(diǎn)剪力影響線如圖:</p><p>　　在均布荷載qk作用下剪力：</p><p>　　在集中荷載Pk作用下剪力：</p><p>　　則公路-Ⅱ級(jí)作用下,1號(hào)及5號(hào)梁支點(diǎn)的最大剪力為：</p><p>　　計(jì)算支點(diǎn)截面人群荷載最大剪力：</p><p>

26、;<b>　　4.主梁內(nèi)力組合</b></p><p>　　依《橋通規(guī)》采用基本組合：</p><p>　　永久荷載分項(xiàng)系數(shù)；汽車荷載分項(xiàng)系數(shù)；人群荷載分項(xiàng)系數(shù)；對人群,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。</p><p>　　表4-1 1號(hào)及5號(hào)梁彎矩剪力組合表</p><p>　　表4-2 2號(hào)及4號(hào)梁彎矩剪力組合表</p&g

27、t;<p>　　表4-3 3號(hào)梁彎矩剪力組合表</p><p>　　5.橫隔梁內(nèi)力計(jì)算（以中橫隔梁為例）</p><p>　　1）、確定作用在中跨橫隔梁上的計(jì)算荷載</p><p>　　對于垮中橫隔梁的最不利荷載布置，如圖5-1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><

28、p>　　2）、繪制中橫隔梁的內(nèi)力影響線</p><p>　　在前面已經(jīng)算得1號(hào)梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值為：</p><p>　　同理可算得2號(hào)梁和3號(hào)梁的橫向影響線豎坐標(biāo)值為：</p><p><b>　　繪制彎矩影響線</b></p><p>　　對于2號(hào)和三號(hào)梁之間截面的彎矩影響線可計(jì)算如下：</p>

29、<p>　　P=1作用在1號(hào)梁軸上時(shí)：</p><p>　　P=1作用在5號(hào)梁軸上時(shí)：</p><p>　　P=1作用在5號(hào)梁軸上時(shí)：</p><p>　　有了此三個(gè)豎標(biāo)值和已知影響線折點(diǎn)位置（即所計(jì)算截面的位置），就可繪出影響線如何5-2所示。</p><p><b>　　繪制剪力影響線</b></

30、p><p>　　對于1號(hào)梁處截面的影響線可計(jì)算如下：</p><p>　　P=1作用在計(jì)算截面以右時(shí)：</p><p><b>　　，即</b></p><p>　　繪制的影響線，如圖5-2（b）所示。</p><p>　　3）、截面內(nèi)力的計(jì)算</p><p>　　將求得的計(jì)算

31、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，則得：</p><p><b>　　彎矩</b></p><p><b>　　剪力</b></p><p>　　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>　　6.

32、行車道板的計(jì)算</b></p><p>　　（一）橫載及其內(nèi)力的計(jì)算（以縱向1m寬的板條進(jìn)行計(jì)算）</p><p>　　1）每延米板上的恒載g:</p><p>　　瀝青混凝土面層=0.04KN/m</p><p>　　C25混凝土墊層KN/m</p><p>　　T梁翼板自重KN/m</p>

33、<p><b>　　合計(jì)：</b></p><p>　　2）每米寬板條的恒載內(nèi)力：</p><p><b>　　彎矩</b></p><p><b>　　剪力</b></p><p>　?。ǘ┸囕v荷載產(chǎn)生的內(nèi)力</p><p>　　查規(guī)范可

34、知，后輪作用力為P=140KN，后輪著地長度為，則得：</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>　　作用于每米寬板條上的彎矩為：</p><p>　　作用于每米寬板條上的剪力為：</p><p><b>　　（

35、三）荷載組合</b></p><p><b>　　恒+汽</b></p><p>　　7.截面的設(shè)計(jì)、配筋、與驗(yàn)算</p><p><b>　　1）配置主筋</b></p><p>　　由彎矩基本組合圖可知，1號(hào)梁值最大，考慮到施工方便，偏安全地一律按1號(hào)梁計(jì)算彎矩進(jìn)行配筋。</p

36、><p>　　設(shè)鋼筋凈保護(hù)層為3cm，鋼筋重心至底邊距離a=10.5，則主梁有效高度</p><p>　　由T型截面受壓翼板厚度尺寸，可得翼板平均厚度=0.11m，按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，翼緣計(jì)算寬度按下式計(jì)算，并取其中最小值：</p><p>　　==17.5/5=2.5m</p><p>　　=1.8m(相鄰兩主梁軸間距)</p>&

37、lt;p>　　=b+12=0.18+12×0.11=1.5m</p><p>　　已知1號(hào)梁跨中彎矩=2099.90MPa，按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，式中：</p><p>　　——受壓區(qū)鋼筋面積，=0；</p><p>　　——混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度，C30混凝土，=13.8MPa；</p><p>　　b——T型截面腹板厚度，b=

38、0.18m；</p><p>　　——T型截面受壓區(qū)翼沿板計(jì)算寬度，=1.50m</p><p>　　——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0</p><p>　　2099.90≤13.8×[0.18（1.195—）+（1.50—0.18）×0.11×（1.195—0.11/2）</p><p>　　-2.39-0.148=

39、0</p><p>　　求解得到=-0.060m，則此截面屬于第一類T型梁,中性軸在翼緣內(nèi)。按下式計(jì)算</p><p>　　2099.90≤13.8×[0.18（1.195—），解得=0.088m。</p><p><b>　　由，得</b></p><p><b>　　=</b><

40、/p><p>　　選用8Φ28和2Φ32，=49.26+16.05=65.35</p><p>　　保護(hù)層取30mm，大的鋼筋放下面，8Φ28的外徑為30.5，2Φ32的外徑34.5mm,則鋼筋中心到梁下邊緣的距離</p><p><b>　　實(shí)際有效高度</b></p><p>　　=1.30-0.106=1.194m=1

41、19.4cm</p><p>　　按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，配筋率滿足規(guī)范要求：</p><p>　　2）持久狀態(tài)截面承載能力極限狀態(tài)計(jì)算</p><p>　　按截面實(shí)際配筋值計(jì)算受壓區(qū)高度x為：</p><p>　　截面抗彎極限狀態(tài)承載力為：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p&

42、gt;<p>　　3．根據(jù)斜截面抗剪承載力進(jìn)行斜筋配置</p><p>　　由內(nèi)力組合表可知，支點(diǎn)剪力效應(yīng)以3號(hào)梁為最大為偏安全設(shè)計(jì)，一律用3號(hào)梁數(shù)值，跨中剪力效應(yīng)以1號(hào)梁最大，一律以1號(hào)梁為準(zhǔn)。</p><p>　　假定有2Φ32通過支點(diǎn)，按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，構(gòu)造要求：</p><p>　　a=1/2×3.45+3=4.15（cm）</

43、p><p>　　=h-a=130-4.15=125.85（cm）</p><p>　　按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，構(gòu)造需要滿足要求</p><p>　　即501.76（KN）<=0.51×</p><p><b>　　按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定</b></p><p>　　介乎兩者之間應(yīng)進(jìn)行持久狀態(tài)斜截面

44、抗剪極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算。</p><p>　　斜截面配筋的就算圖式。按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定</p><p>　　最大剪力取用距支座中心h/2處截面的數(shù)值，其中混凝土與箍筋共同承擔(dān)不小于60%，彎起鋼筋承擔(dān)不大于40%；</p><p>　　計(jì)算第一排（從支座向跨中計(jì)算）彎起鋼筋時(shí)，取用距支座中心h/2處彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值；</p><p>

45、　　計(jì)算以后每一排彎起鋼筋時(shí)，取用前一排彎起鋼筋點(diǎn)處由彎起鋼筋承擔(dān)的那部分剪力值。</p><p>　　彎起鋼筋配置圖如7-1</p><p>　　由內(nèi)插可得，距梁高h(yuǎn)/2處的剪力效應(yīng)=454.895KN,其中：</p><p>　　相應(yīng)各排彎起鋼筋位置與承擔(dān)的剪力值見下表7-1</p><p><b>　　表7-1</b&g

46、t;</p><p>　　各排彎起鋼筋的計(jì)算，按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，與斜截面相交的鋼筋的抗剪能力（KN）按下式計(jì)算：</p><p>　　已知本設(shè)計(jì)用：=280MPa，=45°，故相應(yīng)于各排鋼筋彎起鋼筋的面積按下式計(jì)算：</p><p>　　式中：=0.14857</p><p>　　則每排彎起鋼筋的面積為：</p>&l

47、t;p>　　在近跨中處，增設(shè)輔助斜筋。按《公預(yù)規(guī)》規(guī)定,彎起鋼筋的彎起點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在按抗彎強(qiáng)度計(jì)算不需要該鋼筋的截面以外不小于/2外，本設(shè)計(jì)滿足要求。</p><p>　　主筋彎起后持久狀況承載能力極限狀態(tài)正截面承載能力校核：計(jì)算每一彎起截面的抵抗彎矩時(shí)，由于鋼筋根數(shù)不同，其鋼筋的重心亦不同，則有效高度大小不同，此處系估算，可用同一數(shù)值，其影響不會(huì)很大。</p><p><b>

48、;　　鋼筋的抵抗彎矩為：</b></p><p><b>　　鋼筋的抵抗彎矩為：</b></p><p>　　跨中截面的鋼筋抵抗彎矩為：</p><p>　　全梁抗彎承載力校核見圖7-2</p><p><b>　　4）箍筋配置</b></p><p>　　——用

49、于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力設(shè)計(jì)值（KN），計(jì)算簡支梁、連續(xù)梁近邊支點(diǎn)梁段和等高度連續(xù)梁、懸臂梁近中間支點(diǎn)梁端的箍筋間距時(shí)，令；計(jì)算變高度的連續(xù)梁和懸臂近中間支點(diǎn)梁端的箍筋間距時(shí)，令；</p><p>　　——用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力設(shè)計(jì)值分配于混凝土和箍筋共同分擔(dān)的分配系數(shù)，取》0.6；</p><p>　　——用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力截面的有效高度（mm）;</p>&l

50、t;p>　　——用于抗剪配筋設(shè)計(jì)的最大剪力截面的梁腹寬度（mm），當(dāng)梁的腹板厚度有變化時(shí)，取設(shè)計(jì)梁端最小腹板厚度；</p><p>　　——配置在同一截面內(nèi)箍筋總截面面積（mm²）。</p><p>　　選用雙支箍筋（R235，），則面積=1.006cm²；距支座中心/2處的主筋為，=16.09cm²；=130-3-3.45/2=125.28cm；；P=

51、100=0.7135，=501.76KN。代入上式，可得：</p><p><b>　　選用=190mm。</b></p><p>　　根據(jù)《公預(yù)規(guī)》規(guī)定，在支座中心向跨徑方向長度不小于1倍梁高范圍內(nèi)，箍筋間距不宜大于100mm。</p><p>　　綜上所述，全梁箍筋的配置為雙支箍筋；由支點(diǎn)至距支座中心2.3m處，箍筋間距為100mm，其他地

52、方箍筋間距外190mm。</p><p><b>　　則配箍率分別為：</b></p><p><b>　　當(dāng)=100mm時(shí)，</b></p><p><b>　　當(dāng)=190mm時(shí)，</b></p><p>　　均大于規(guī)范規(guī)定的最小配筋率：R235不小于0.18%的要求。<

53、;/p><p><b>　　8.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《橋梁工程》姚玲森主編，人民交通出版社，2005</p><p>　　2．《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004），人民交通出版社 </p><p>　　3．《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），人民交通