桥梁工程课程设计——连续刚构桥引桥上部结构设计.doc

目录一.桥梁工程课程设计任务书二.连续钢构主桥总体布置图设 1.工程基本资料及技术标准1.1工程基本资料1.2工程主要技术标准2.桥梁结构主要尺寸拟定2.1主跨跨径及截面尺寸确定2.1.1顺桥向梁的尺寸拟定2.1.2横桥向的尺寸拟定2.2拟定T型梁尺寸3.行车道板内力计算(1).恒载及内力计算(2).按铰接板计算行车道板(3).内力组合4.荷载横向分布系数计算4.1按杠杆法计算各梁支点处的荷载横向分布系数4.2利用偏心受压法计算各主梁的跨中汽车荷载横向分布系数5.主梁内力计算(1).单梁横载内力计算 (2).活载内力 (3).汽车荷载作用(4).跨中弯矩的设计 (5).跨中剪力的计算 (6).支点截面剪力的计算 (7).1/4跨弯矩的计算 (8).1/4跨剪力的计算 (9).荷载组合6.主梁的配筋 (1).受拉钢筋的配置(2).箍筋与弯起钢筋的配置桥梁工程课程设计任务书一、 课程设计题目1、 连续钢构主桥总体布置图设计。2、 钢筋混凝土简支梁桥引桥上部结构设计（标准跨径为20米。计算跨径为19.5米，预制梁长为19.96。二、 设计基本资料1、 设计荷载：公路I级。人群3.0KN/m2，每侧栏杆及人行道的重量按4.5 KN/m计。2、 河床地面线见CAD文件。 3、 材料容重：水泥混凝土23 KN/m3，钢筋混凝土25 KN/m3，沥青混凝土21 KN/m3。4、 桥梁纵坡和设计高程见CAD文件。三、 设计内容1、 全桥总体设计2、 引桥主梁的设计计算 3、 引桥行车道板的设计计算4、 引桥桥面铺装设计5、 引桥桥台设计四、 要求完成的设计图及计算书1、 桥梁总体布置图（主桥及引桥），引桥主梁（边梁）构造图（CAD出图）2、 荷载横向分布系数计算书（杠杆原理法、偏心压力法）3、 主梁内力计算书4、 行车道板内力计算书5、 所有计算书（A4）和图纸（A3）均须用计算机打印；计算书和图纸要装订成册，应独立完成课程设计，每人交1份，每份应有封面和目录。五、 参考文献（1）、结构设计原理教材（2）、桥梁工程教材（3）、公路桥梁设计手册梁桥（上、下册） 人民交通出版社（4）、桥梁计算示例丛书混凝土简支梁（板）桥（第二版）易建国主编 人民交通出版社（5）、交通部颁布标准JTG B01-2003 公路工程技术标准（6）、交通部颁布标准JTG D60-2004 公路桥涵设计通用规范（7）、交通部颁布标准JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（8）、交通部颁布标准JTG D61-2005 公路圬工桥涵设计规范 人民交通出版社六、 课程设计学时5周（8-12周）, 12周星期五提交成果。连续钢构主桥总体布置图设计1.工程基本资料及技术标准1.1工程基本资料本次设计桥梁主梁为连续钢构桥,大桥全长1451米,全桥由主桥、副孔及引桥三部分组成,由北至南桥面纵坡均为为3.00%，设计为双幅单向行驶。全桥上部结构为预应力混凝土连续钢构桥，下部结构中，桥墩采用桩柱式，桩基础，桥台为重力式桥台，基础为扩大基础。1.2工程主要技术标准道路等级: 一级公路；设计菏载：公路-I级；设计车速：100km/h；设计车道：每幅单向两车道；桥面宽：横桥向分为左右两幅完全独立且对称的桥，每幅桥面净宽14.25m;2桥梁结构主要尺寸拟定2.1主跨跨径及截面尺寸确定主跨径定为260m,边跨跨径根据国内外已有经验，为主跨的0.50.8倍，采用0.6倍的中跨径，即156m，则全联跨径为：156+260+156=572(m)2.1.1顺桥向梁的尺寸拟定（1）支点处梁高：根据文献1P67表2-16，梁高为1/161/25L，取L/20，即13m。（2）跨中梁高：根据文献1P67表2-16，梁高为1/301/50L，取L/40，即6.5m。（3）梁底曲线：根据文献1P67表2-16规定，选用二次抛物线。2.1.2横桥向的尺寸拟定根据规定车行道每幅两车道，且为高速公路，时速为100km/h，选用分离式箱型截面，由规范，取右侧路肩3.0m，左侧路肩1.0m，两桥间隔2m，车道宽3.75m，单幅桥面净宽14.25m。设计横断面为双幅单箱单室截面，横截面布置如图2-1所示。梁高从根部截面的13.0m变化至跨中截面的6.5m，箱梁顶板宽取15.25m，底板宽8.25m，顶板厚0.45m，腹板厚：0.8m（根部处），0.40m（跨中）；底板厚度由根部截面的1.30m变化至跨中截面的0.25m.，箱梁悬臂部分长3.5m，箱梁顶板翼缘端部厚度为0.25m。翼缘根部厚度为0.65m。腹板与顶板相接处做成20cm20cm承托，腹板与底板相接处则做成20cm20cm承托，以利脱模并减弱转角处的应力集中。主墩墩顶箱梁综合考虑受力和变形情况，箱梁内各设柔性横隔板2道，厚度取为0.7m;为了满足施工和管理需要在每道横隔板处均设置了过人洞。同时为保持箱内干燥，在箱梁根部区段底板上设有排水孔。2.2拟定T型梁尺寸单幅桥面净宽为14.25米，桥面宽为净1.0+10.25+3.0，桥面横截面由6片T型主梁构成，主梁间距为2.50米，引桥跨径为20米，故每跨设5根横梁，横梁高1.00米。桥面的横断面如图1-1所示。图1-1 引桥纵、横断面图(尺寸单位：m)根据相关规范的规定以及工程实际的情况，T型梁的尺寸如图2所示。图2 T型梁截面尺寸图（单位：mm）3行车道板内力计算桥面铺装为3cm厚的沥青混凝土面层，重度为21kN/m;垫层为12cm厚的C50水泥混凝土，重度为23kN/m3 ;T型梁翼缘板的重度为25 kN/m3 （1） 恒载及内力计算（以纵向1米宽的板条进行计算） （2） 按铰接板计算行车道板（如图5）的有效宽度及车辆荷载产生的内力 图5 铰接悬臂行车道板 图6 悬臂板计算图式将车轮作用于铰缝轴线上，已知桥梁计算跨径为19.5米，由内插值得：轴重力标准值为P=238kN,均布荷载标准值为，轮压分布宽度如图7所示。由桥规得：车辆荷载后轮着地长度为，宽度为,桥面铺装层厚度则：图7 车辆荷载计算图式（单位：m）荷载对于悬臂根部的有效分布宽度为冲击系数采用作用于每米宽板条上的弯矩：作用于每米宽板上的剪力：（3） 内力组合（承载能力极限状态内力组合）4 荷载横向分布系数计算4.1按杠杆法计算各梁支点处的荷载横向分布系数各梁的横向影响线及荷载布置如图9所示（按车辆荷载布置）图9 支点处各梁影响线及荷载分布图各梁横向分布系数1号梁：2号梁：3号梁：4号梁：5号梁：6号梁：4.2利用偏心受压法计算各主梁的跨中汽车荷载横向分布系数本桥各根主梁的横截面均相等，梁数n = 6，梁间距为2.50m，则各梁在两边的主梁处荷载横向分布影响线的竖标值1号梁：2号梁： 3号梁：4号梁 = 3号梁5号梁 = 2号梁各梁的横向影响线及荷载布置如图10所示（按车辆荷载布置）图10 跨中各梁影响线及荷载分布图各梁跨中横向分布系数1号梁： 三车道： 两车道：2号梁：三车道： 两车道：3号梁：三车道： 两车道：5主梁内力计算（1） 单梁横载内力计算主梁：横隔梁：边主梁 ：中主梁 ：桥面铺装：栏杆和人行道： 桥梁总重：作用于边主梁的全部恒载强度：作用于中主梁的全部恒载强度：根据偏心压力法计算得到，1号梁和6号梁的跨中横向分布系数最大，为0.69，现在仅算1号梁与6号梁的跨中弯矩。恒载作用下产生的跨中弯矩及支座剪力：（见图11）跨中弯矩：跨中剪力： 支点剪力：1/4跨处弯矩：1/4跨处剪力：（2）.活载内力汽车荷载冲击系数主梁横截面图结构跨中处的单位长度量： 主梁截面形心到T梁上缘的距离： 跨中截面惯性矩：查表 E取 所以冲击系数： （3）.汽车荷载作用公路级均布荷载 对于集中荷载，当时，；当时，当时，采用内插法，已知，当计算剪力时候 计算车道荷载的跨中弯矩、剪力的计算对于双车道，折减系数跨中弯矩荷载如下图（4）.跨中弯矩的设计，由于跨中弯矩横向分布系数1号梁、6号梁最大，所以只需计算1号梁与6号梁的弯矩，计算如下：对于1号梁车道均布荷载作用下车道集中荷载作用下则跨中人群荷载最大弯矩人群荷载集度:(5).跨中剪力的计算对于1号梁和6号梁：计算公路级汽车活载的跨中剪力：计算人群荷载的跨中剪力：(6).支点截面剪力的计算横向分布系数变化区段的长度对于1号梁和6号梁：附加三角形重心影响线坐标 ： 计算人群荷载的支点剪力： (7).1/4跨弯矩的计算对于1号梁和5号梁：计算公路级汽车活载的1/4跨弯矩：计算人群荷载的跨中弯矩：人群荷载集度： (8).1/4跨剪力的计算对于1号梁和6号梁：计算公路级汽车活载的1/4跨剪力：计算人群荷载的跨中剪力：(9).荷载组合其中，跨中弯矩组合：梁号恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、61400.371686.12774127.25跨中剪力组合：梁号恒载（KN）活载（KN）组合值（KN）汽车人群1、60173.087.922251.18支点剪力组合：梁号恒载（KN）活载（KN）组合值（KN）汽车人群1、6 287.25337.7021.13841.151/4跨弯矩组合：梁号恒载（KN/m）活载（KN/m）组合值（KN/m）汽车人群1、61050.271124.0157.982898.881/4跨剪力组合：梁号恒载（KN）活载（KN）组合值（KN）汽车人群1、6143.63259.5711.87549.056.主梁的配筋 受拉钢筋的配置a假设，并计算取则截面有效高度b.判断T型梁截面类型故属于第一类T型截面 c求受压区高度x，并验算x 故此梁为适筋梁 d求受拉面积e选择并布置钢筋查规范可知：可供使用的钢筋是，然后按照构造布置构造钢筋，并布置如图所示。图17 T型主梁配筋图 f.截面复核 故按照第一类T型截面进行验算 故主梁的配筋能够使截面安全稳定 箍筋与弯起钢筋的配置 某钢筋混凝土T型截面简支梁，标准跨径为20米，计算跨径19.5米，按正截面承载能力计算所确定的跨中截面尺寸和钢筋布置图。主筋为HRB400,2028,架立钢筋为HRB335,214,焊接成多层骨架钢筋。混凝土等级为C50。该梁承受支点剪力，跨中剪力，支点弯矩，跨中弯矩，。 图21 按抗剪承载力要求计算各排弯起钢筋的用量（单位：mm）